纖維纏繞工藝中導絲頭的新思考

牛紹祥

(積水可耐特(河北)科技環境有限公司，河北 冀州 053200)

纖維纏繞工藝中導絲頭的新思考

牛紹祥

(積水可耐特(河北)科技環境有限公司，河北 冀州 053200)

現有導絲頭在玻璃鋼纏繞工藝中存在多方面的不足，將其改為無間距導絲頭，將大大改觀玻璃鋼產品性能，降低制造成本，本文對其作了較詳盡的論述，且對新導絲頭的結構作了介紹。

玻璃鋼纏繞；無間距導絲頭；纖維張力

1 引 言

玻璃鋼纏繞工藝的出現，充分顯現出玻璃鋼材質輕質高強的特點。現有纏繞工藝的導絲頭，是將纖維束均勻布滿玻璃鋼軀體的重要構件，幾十年來，導絲頭無論結構怎樣變化，其指導思想是在玻璃鋼的形成表面上將玻璃纖維等距離的均布于紗片寬度上，其特征是一層且有間距。

玻璃纖維間的間距有諸多弊端[1]，其間隔空間由樹脂填充，減弱材料的強度指標；增大了材料固化過程中的收縮量[2]，造成應力集中，減弱了形體尺寸的穩定性；增大了樹脂質量分數(含量)，減小了纖維含量，增加了成本；由于間距是靠導絲頭上的結構分布的，在導絲頭前并攏的紗線由導絲頭分開，這個過程往往將纖維拉斷了，也有可能使斷頭被帶入另一支纖維的路徑，俗稱亂紗，為此，導絲頭必須有專人守護，防止亂砂；由于導絲頭工作時需要人工看護，受亂紗幾率及人的適應能力的限制，導絲頭的穿紗量很難大幅度的提高，限制了生產能力的提高。

由此可以看出，纖維間間距的存在，是有害的，是應努力消除的。在此思想指導下，設計并制造出了無間距導絲頭(圖1)。

圖1 無間距導絲頭

2 無間距導絲頭

2.1 無間距導絲頭的結構

無間距導絲頭的結構(圖2)，導絲頭總成通過擺動軸被支架在機座上，在導絲頭的機架上，固定連接著(纖維)轉向桿，同時，機架還支撐著絲桿(絲桿設有正反螺紋)，機架通過銷軸，鉸接著搖臂，搖臂的一端，簡支著壓輥，搖臂的另一端，由拉簧拉緊，在拉簧的作用下，搖臂搖擺，使壓輥驅于轉向桿，手輪與絲桿連接。

2.2 無間距導絲頭的工作過程

2.2.1 無間距導絲頭穿紗

拉動搖臂(圖3)，使壓輥遠離轉向桿，同時轉動(圖2)手輪，使限寬擋桿張開一個寬度，這樣在轉向桿、壓輥與擋桿之間，被圍成一個面積A，A面積的大小視穿紗方便而定，A面積出現后，就可將紗線逐根的穿入，穿入紗線的數量視工藝需要而定。

圖2 無間距導絲頭的結構

圖3 無間距導絲頭穿紗工況

2.2.2 無間距導絲頭工作

紗線穿完后(圖4)，放開搖臂，在彈簧的拉動下，搖臂轉動，使壓輥驅向轉向桿，在這過程中，穿入的紗線被壓緊，形成了一個截面為矩形A’的紗線束。

圖4 無間距導絲頭工作工況

紗線在纏繞之前及在纏繞過程中，均可對紗束寬窄進行調整，即轉動手輪，使絲桿轉動，進而調整限寬檔桿的距離。以使紗束的寬度適應纏繞工藝需要以其得到均勻平整的纏繞產品。

3 無間距導絲頭的優點

3.1 樹脂含量低

由于纖維束是在壓輥壓緊狀態下形成的，纖維族被壓實，樹脂被大量擠出，根據需要(據纏繞層的功能需要)可選擇更適宜的拉簧，調整對纖維族的壓力從而調整玻璃鋼組織中的纖維含量。通過對試塊的纖維含量測試[3]，可達到86%的纖維殘留量，不難想見，由此會帶來頗多益處：

3.1.1 強度高

用無間距導絲頭制造的玻璃鋼材料強度大幅提高。眾所周知，纖維是玻璃鋼材料的強度組份。一般導絲頭制造的玻璃鋼產品的纖維含量在60%左右，因此，理論上強度提高：86/60=1.433倍。

3.1.2 尺寸穩定

玻璃鋼材料在固化過程中的收縮，實際上是樹脂組份在固化過程中收縮，因此可以說，無間距導絲頭制造的玻璃鋼產品樹脂含量小，收縮率小，組織中內應力小，且降低交叉纏繞時在交叉點處的應力集中，同時穩定了形體尺寸，防止產品變形。

3.1.3 成本低

樹脂的價格比纖維的價格高，無間距導絲頭制造的玻璃鋼產品，樹脂減少纖維增多，因此該產品比一般導絲頭制造的產品降低了成本。

3.2 無人職守

一般導絲頭工作中。在纖維通過導絲頭的瞬間將纖維分開，導絲頭前經常出現紗線并攏的情況，這種時候，往往將紗線拉斷，更有甚者，斷頭被帶入另一支纖維的路徑，俗稱“亂紗”，因此，導絲頭必須有人守護，防止亂紗。而無間距導絲頭，沒有將紗分開的過程，無需專人看管，因此可實現無人職守。

3.3 生產效率高

在導絲頭工作時，需要專門人員看護，受亂紗幾率及人的處理能力的限制，導絲頭的穿紗量很難大幅度的提高，一般被限制在50根以內，限制了玻璃鋼生產能力的提高，而無間距導絲頭，對紗的編束能力可提高到1 000根(本文實驗到該紗量)并可以更多，生產效率提高了20倍，在正常纏繞工作時間內，由于沒有亂紗現象的發生，線速可以提高，另一方面提高了效率，

3.4 張力均勻

前文提到過一般導絲頭布紗量在50根以內，也就是說，全部纖維鋪層是每50根一次次鋪上去的，每次鋪上去時，其張力都影響著前面鋪層的張力又被后續鋪層張力影響著，即使張力層層遞減，也是參差不齊的。但無間距導絲頭每次導紗量多之又多，在紗束壓向工件的瞬間，相互干擾，達到平衡后，多余的紗成分會以降速的形式保持紗線張力的均衡，這樣，纖維紗的纏繞在工件的張力是均勻且一致的[4]。因此說，無間距導絲頭制造的玻璃鋼工件，其纖維張力是一致的，進而，會提高玻璃鋼材質的承載能力。

3.5 不刮膠

一般導絲頭將紗分布于工件上之后，紗線往往相互壓擠，將多余的樹脂擠于工件的表層，造成樹脂的流淌滴瀝，需人們手工刮下該表層樹脂回收再用。在12 m長的工件上，往往有5～6個人從事刮膠作業，伴隨纏繞工作的全過程，造成大量的工時浪費。而無間距導絲頭工作時，可調整紗束之間的壓緊力，將紗線間的多余樹脂，無保留的在導絲頭工作的同時被擠出，返回浸膠槽，避免了人為刮膠的工時浪費。降低玻璃鋼的制造成本。

4 結 語

玻璃鋼纏繞生產的導絲頭改為無間距導絲頭，提高纖維比例，提高材料強度，減小制品的變形量，減少了工人的勞動量，提高了生產率，降低了玻璃鋼產品的制造成本。

[1] 馬麗，王磊.淺析雙導絲頭纏繞工藝[J].玻璃鋼/復合材料，2004(4)：27-28.

[1] 王榮秋.固化樹脂收縮率測量的幾種方式[J].纖維復合材料，1994,11(2)：40-45.

[3] 王春香.纖維纏繞過程中的張力分析[J].復合材料學報，2002(3)：120-123.

[4] HB7736.5.復合材料預浸物理性能試驗方法第5部分：樹脂含量的測定[S] .2004．

New Thinking Offiber Guider in Filament Winding Process

NIU Shaoxiang

(Sekisui KNT(Hebei)Environmental Technology Co.Ltd., Jizhou, Hebei 053200 )

Existing fiber guider in FRP winding process has many deficiencies.Change it into gapless fiber guider, will greatly improve performance of FRP products, reduce manufacturing cost.This paper detailed elaboration, also introduced the structure of the new guider.

filament winding；gapless fiber guider；fiber tension

2015-01-12)

牛紹祥(1957-)，男，河北人，碩士，工程師。研究方向：從事玻璃鋼設備設計制造。