一、纏繞制品的結(jié)構(gòu)
纏繞工藝制造的管、罐等產(chǎn)品結(jié)構(gòu)大體分為3層：內(nèi)襯層、結(jié)構(gòu)層和外保護(hù)層。
（1）內(nèi)襯層。內(nèi)襯層是制品直接與介質(zhì)接觸的那層，它主要作用是防腐、防滲、耐溫。因此，要求內(nèi)襯材料具有優(yōu)良的氣密性、耐腐蝕性，并且耐一定溫度等。
內(nèi)襯材料有金屬、橡膠、塑料、玻璃鋼等不同材質(zhì)。根據(jù)不同用途與生產(chǎn)工藝要求來選定，作為化工防腐用時(shí)，則玻璃鋼內(nèi)襯是最佳選擇。這樣即可避免粗而重的金屬制品，又可避免內(nèi)襯層與結(jié)構(gòu)層之間粘接的麻煩。并且，這種玻璃鋼內(nèi)襯適應(yīng)性強(qiáng)。通過改變內(nèi)襯材料的種類、配方，使之在可以滿足化工防腐上各種不同工藝的要求。根據(jù)容器內(nèi)所貯存介質(zhì)的種類、濃度和溫度等技術(shù)要求選擇內(nèi)襯材料。
（2）結(jié)構(gòu)層。結(jié)構(gòu)層又稱為增強(qiáng)層。它的作用主要是保證產(chǎn)品在受力的情況下，具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。而增強(qiáng)材料——玻璃纖維則是主要的承載體，樹脂只是對纖維起粘接作用，并在纖維之間起著分布和傳遞載荷的作用。因此選擇高強(qiáng)度、高彈性的增強(qiáng)材料和性能良好的樹脂是提高結(jié)構(gòu)層承載能力的重要因素。這對航空及軍用產(chǎn)品尤為重要。對于普通工業(yè)防腐及民用產(chǎn)品，在保證產(chǎn)品具有足夠的承載能力的前提下，還要從經(jīng)濟(jì)成本、工藝性能等因素綜合考慮，選擇增強(qiáng)纖維和樹脂。
另外，結(jié)構(gòu)層的承載能力還要受到纖維纏繞方向的影響，要求增強(qiáng)層在不同方向上具有不同的強(qiáng)度。這時(shí)，可以通過結(jié)構(gòu)計(jì)算確定纏繞角。例如，對內(nèi)壓容器，確定合適纏繞角，使環(huán)向強(qiáng)度與軸向強(qiáng)度相比，近似等于內(nèi)壓載荷所引起的環(huán)向應(yīng)力和軸向應(yīng)力之比。目前，采用最多的纖維鋪設(shè)方式有螺旋纏繞和環(huán)向纏繞兩種，有時(shí)可將這兩種鋪設(shè)方式進(jìn)行組合，使螺旋方向纏繞承受軸向應(yīng)力，環(huán)向纏繞則主要承受環(huán)向應(yīng)力。試驗(yàn)研究表明，對于內(nèi)壓圓筒型容器，組合纏繞型比單一螺旋纏繞更有效；而對于外壓圓筒型容器，加筋是加強(qiáng)層提高承載能力的一種結(jié)構(gòu)形式，例如：地下管道、貯罐采用加筋形式會(huì)更有效地抵抗由土壤所產(chǎn)生的壓力（外壓力）所引起的變形和翹曲。
隨著復(fù)合材料技術(shù)的不斷發(fā)展，采用夾層結(jié)構(gòu)（如：夾砂層）纖維纏繞可有效提高玻璃鋼管的剛度，夾層結(jié)構(gòu)管材的強(qiáng)度高、剛度大、重量輕、造價(jià)低、使用壽命長、耐腐蝕、無毒無味等特性，優(yōu)于傳統(tǒng)的鋼管、預(yù)應(yīng)力水泥管、鑄造管等。隨著夾層結(jié)構(gòu)管技術(shù)的發(fā)展，夾砂（石英砂）纖維纏繞玻璃鋼管材正逐步取代傳統(tǒng)的輸水管材。如河北中意玻璃鋼有限公司生產(chǎn)的玻璃鋼貯罐、工藝管和夾砂纖維纏繞管等產(chǎn)品。
（3）外保護(hù)層。一般情況下為了延長玻璃鋼制品的使用壽命，不僅要求內(nèi)襯防腐性能好，加強(qiáng)層具有足夠的承載能力，而且要求產(chǎn)品外表面也應(yīng)具有一定的防護(hù)性能，特別是對于露天的設(shè)備。對于安裝在室外的玻璃鋼制品，間苯二酸型或雙酚A型樹脂中加入石蠟，就足以保護(hù)制品8～10年。由于紫外線光可損害聚酯樹脂，因此當(dāng)采用聚酯樹脂時(shí)宜添加紫外光吸收劑，可以將紫外光轉(zhuǎn)變成熱能或次級輻射出去，大大降低產(chǎn)品變黃的速度，提高透光率，從而提高玻璃鋼的耐候性。一般情況下要嚴(yán)格限制這類材料的使用，必須使用時(shí)，要盡可能地使其價(jià)格和對聚酯樹脂改變的性能減至最小。紫外線吸收劑的使用量（按樹脂質(zhì)量計(jì)）為：0.2％～0.5％。
二、纏繞制品的應(yīng)用
由于纏繞玻璃鋼制品具有上述各特點(diǎn)，因此，在化工、食品釀造業(yè)、運(yùn)輸業(yè)及軍工等方面獲得比較廣泛的應(yīng)用。
1. 管道
纖維纏繞管道制品因其強(qiáng)度高、整體性好、綜合性能優(yōu)異、容易實(shí)現(xiàn)高效的工業(yè)化生產(chǎn)，綜合運(yùn)營成本較低而被廣泛地應(yīng)用于煉油廠管道、石油化工防腐管道、輸水管道、天然氣管道和固體顆粒（如粉煤灰和礦物）輸送管道等方面，如圖下圖所示。
目前，美國各地用的纖維纏繞管道總長占整個(gè)運(yùn)輸工具的三分之一，所負(fù)擔(dān)供應(yīng)的能量（包括石油、天然氣、煤、電）占全國需用量的一半以上。在我國工業(yè)生產(chǎn)中，纖維纏繞管道同樣已被大量地采用。圖7-35為新疆某輸水重點(diǎn)工程成功采用的Ø3.1m玻璃鋼管，單管長12m，重16噸，工程一次安裝通水成功無泄漏。
2006年北京高碑店電廠煙塔合一除硫系統(tǒng)中，煙氣管道采用ECR纖維增強(qiáng)乙烯基酯樹脂制作的玻璃鋼管，直徑達(dá)7m（如下圖所示），以立式纏繞機(jī)與臥式纏繞機(jī)現(xiàn)場制造，質(zhì)量甚得好評。
纖維纏繞管道在我國市場需求量巨大、前景廣闊，尤其表現(xiàn)在油田應(yīng)用方面，如：
（1）大慶油田每年新增油水井2500多口（2005年5000口），管道總需求2000km，其中高壓注水管道為500 km，油田改造項(xiàng)目計(jì)劃需油田管線為1000 km左右，以每公里管線工程費(fèi)用15萬元計(jì)算，大慶油田每年用于管道的工程費(fèi)用可達(dá)3億元以上；
（2）吉林油田每年管道需求在1000km左右。其中高壓玻璃鋼管道在500km以上；
（3）遼河油田每年管道總需求為1800 km左右，其中高壓注水管為600 km以上；
（4）勝利油田每年管道總需求2200 km，其中高壓注水管為1000 km以上；
（5）大港、華北、中原、江漢、江蘇、新疆、青海、長慶等其他油田的高壓玻璃鋼管材的需求量也逐年增加，全國每年油田系統(tǒng)的玻璃鋼管材的總需求量可達(dá)6000 km以上，工程投資可達(dá)9億元以上，其中70%以上的管線可由高壓玻璃鋼管道替代。
另外具有強(qiáng)勁市場態(tài)勢的井下油管，其市場需求量比高壓玻璃鋼地面管線管更大。
2. 儲罐
儲運(yùn)化工腐蝕液體，如堿類、鹽類、酸類等，采用鋼罐很容易腐爛滲漏，使用期限很短。改用不銹鋼成本較高，效果也不及復(fù)合材料。采用纖維纏繞地下石油儲罐，可防止石油泄漏，保護(hù)水源。用纖維纏繞工藝制成的雙層壁復(fù)合材料儲罐和管道，已在加油站獲得廣泛應(yīng)用。
這類儲罐和管道通常用E玻璃纖維/不飽和聚酯樹脂制成，在制造過程中可通過加入石英砂或其它填料來提高剛度，降低制造成本。圖即為化工用的大直徑玻璃鋼儲罐。
3. 壓力制品
纖維纏繞工藝可用于制造承受壓力（內(nèi)壓、外壓或兩者兼俱）的壓力容器（包括球形容器）和壓力管道制品（如圖7-38所示）。纏繞壓力容器多用于軍工方面，如固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、壓力容器、深水外壓殼體等。纏繞壓力管道可充裝液體和氣體在一定壓力作用下不滲漏、不破壞，如海水淡化反滲透管和火箭發(fā)射管等。先進(jìn)復(fù)合材料的優(yōu)異特性使纖維纏繞工藝制備的多種規(guī)格火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體和燃料儲箱得到成功的應(yīng)用，成為現(xiàn)在乃至將來發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的主方向，它們包括小到直徑只有幾厘米的調(diào)姿發(fā)動(dòng)機(jī)殼體，大到直徑3米的大型運(yùn)輸火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)殼體，如下圖所示。
纖維纏繞復(fù)合材料壓力容器已在航空、航天、造船等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。用碳纖維和芳綸纖維纏繞的薄壁金屬內(nèi)襯高壓容器以其高結(jié)構(gòu)效率、高性價(jià)比優(yōu)勢成為航天飛機(jī)和人造地球衛(wèi)星的首選。所用的內(nèi)襯材料包括不銹鋼、鈦合金、鋁合金和熱塑性塑料等。容器充裝的介質(zhì)有氮?dú)?、氧氣、氫氣和氦氣，形狀多為環(huán)形、球形（如圖所示）和扁橢球形，直徑范圍從0.3～1.01米。
小型壓力容器已在個(gè)人生命保障系統(tǒng)獲得成功應(yīng)用。屬于這類用途的容器有消防員供氧器（如圖7-41所示）、登山隊(duì)員的供氧器等。這類容器大多用芳綸纖維/環(huán)氧樹脂或玻璃纖維/環(huán)氧樹脂制成，具有重量輕、便于攜帶、高疲勞壽命和高可靠性的綜合特性。纖維纏繞工藝制造的壓縮天然氣（CNG）氣瓶如圖所示，已經(jīng)成為標(biāo)志性的新型能源載體。
1986年至今，我國已生產(chǎn)玻璃鋼/復(fù)合材料呼吸氣瓶、CNG（壓縮天然氣）瓶和燃料電池用氫氣瓶等超過15萬只。1997年我自主研發(fā)的環(huán)形壓力容器投入使用。2006年我引進(jìn)德國技術(shù)裝備（內(nèi)襯制造、纖維纏繞），在蘇州建立年產(chǎn)能達(dá)11萬只復(fù)合材料氣瓶的生產(chǎn)基地。中材科技（蘇州）公司生產(chǎn)的復(fù)合材料氣瓶已成為全球四大品牌之一。
4.其他
在機(jī)械工程上有時(shí)需要輕質(zhì)高強(qiáng)的部件如新型無梭紡織機(jī)上的劍桿，是代替“梭子”穿線的，來回往復(fù)速度快，要求輕質(zhì)、高強(qiáng)、剛度大，在此方面纖維纏繞工藝制備的碳纖維/環(huán)氧復(fù)合材料管具有其它材料無法比擬的優(yōu)勢。
復(fù)合材料轉(zhuǎn)動(dòng)軸如圖所示，是為宇航工業(yè)提出并得到應(yīng)用的，主要用于直升飛機(jī)，如尾旋翼長套軸、主旋翼厚壁轉(zhuǎn)動(dòng)軸等。1986年冷卻塔工業(yè)開始采用復(fù)合材料轉(zhuǎn)動(dòng)軸，這種傳動(dòng)軸的主要優(yōu)點(diǎn)為耐腐蝕、重量輕、振動(dòng)小、壽命長。
電氣設(shè)備中的開關(guān)裝置、高壓熔斷器管、回路斷路器及高壓絕緣體等均可采用纖維纏繞工藝制造，在這些制品中纖維纏繞復(fù)合材料爆破強(qiáng)度高，電絕緣性能好的特點(diǎn)得到充分的發(fā)揮。此外大型電機(jī)上的綁環(huán)和護(hù)環(huán)、車用飛輪轉(zhuǎn)子等也是纖維纏繞復(fù)合材料制造的，其比強(qiáng)度高、線膨脹系數(shù)小、蠕變率低，絕緣性能良好，非磁性和性價(jià)比遠(yuǎn)優(yōu)于無磁鋼。
纖維纏繞復(fù)合材料在電氣工程上應(yīng)用很廣，可用纖維纏繞技術(shù)制造輸配電電線桿、天線桿及工程車臂桿等。
纖維纏繞制品在體育器材方面的應(yīng)用，會(huì)使競技體育提高到一個(gè)新的水平，所以發(fā)達(dá)國家在這方面均有大量人力與資金的投入。如纖維纏繞高爾夫球拍桿、滑雪杖、羽毛球桿、獵槍管均可采用碳纖維/環(huán)氧復(fù)合材料制造，如圖所示。
三、典型纏繞制品
1. 大直徑儲罐
自20世紀(jì)80年代以來，具有輕質(zhì)高強(qiáng)和耐腐蝕等特點(diǎn)的玻璃鋼儲罐在我國石油、化工、冶金、釀造、環(huán)保和醫(yī)藥等領(lǐng)域獲得越來越多的應(yīng)用。最初由于成型工藝和交通運(yùn)輸?shù)确矫娴脑?，玻璃鋼儲罐直徑一般小?m。近些年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長，市場上對大直徑儲罐的需求量迅速增加：
（1）油田方面
國內(nèi)幾個(gè)大油田如大慶油田、勝利油田和江漢油田等均使用了大直徑玻璃鋼儲罐。以大慶油田為例，該油田僅在1995年一年內(nèi)至少使用了2臺直徑10m、2臺直徑7.5m和7臺直徑5.5m的大直徑玻璃鋼儲罐。目前該油田大直徑玻璃鋼儲罐的使用量已有幾十臺，最大直徑達(dá)10m。2006年11月，在中原油田采油二廠濮三污水站水質(zhì)治理改造工程中建成300m3緩沖罐2座，1000 m3 收油罐2座，采用以機(jī)械纏繞為主、手工糊制為輔的制造工藝，主體設(shè)備在現(xiàn)場制作。
（2）化工領(lǐng)域
化工領(lǐng)域是大直徑玻璃鋼儲罐的另一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域。國內(nèi)一些大的化工企業(yè)，如云天化工集團(tuán)、錦州化工集團(tuán)和蘇州化工集團(tuán)等單位均在其技改中選用了大直徑玻璃鋼儲罐。其中，蘇州精細(xì)化工廠使用的直徑11m的玻璃鋼儲罐據(jù)稱為國內(nèi)在用的最大直徑的纏繞成型玻璃鋼儲罐。
（3）冶金行業(yè)
冶金行業(yè)是大直徑玻璃鋼儲罐的又一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，如1995年銅陵有色公司選用的填料塔、空塔沉降槽及填料塔沉降槽，1996年銅陵金屬工程公司選用的一級動(dòng)力波、氣體洗滌塔和二級動(dòng)力波等設(shè)備均為大直徑玻璃鋼儲罐制作而成。
目前纏繞玻璃鋼儲罐可達(dá)的最大直徑為25m，以儲存2.5萬噸原油計(jì)算，儲罐的高度達(dá)63.7m，因此多采用立式、現(xiàn)場纏繞成型。
在立式纏繞中，模具放置在托架上保持模具表面與地平面垂直，通過幾個(gè)可伸縮的懸臂將托架固定在模具中央一個(gè)大的軸承上，此軸承由液壓驅(qū)動(dòng)，通過管線與模具旁不遠(yuǎn)處的一個(gè)液壓泵相連。纏繞小車軌道垂直立于模具旁，整個(gè)裝置由微機(jī)控制，纏繞時(shí)，模具水平旋轉(zhuǎn)，小車在軌道上上下運(yùn)動(dòng)，利用二者之間的相對運(yùn)動(dòng)完成纏繞。通過計(jì)算機(jī)控制程序輸入不同的纏繞角，即可控制模具旋轉(zhuǎn)與小車運(yùn)動(dòng)之間的相對速度，從而分別實(shí)現(xiàn)螺旋或環(huán)向纏繞。立式纏繞的最大特點(diǎn)是：由于可伸縮懸臂的長度具有可調(diào)性，所以，和其他方法相比，它可生產(chǎn)出更大直徑范圍的玻璃鋼儲罐。利用此法纏繞出直徑為25m的玻璃鋼儲罐，為世界上最大直徑的纏繞成型玻璃鋼儲罐。
為克服產(chǎn)品的運(yùn)輸問題，大直徑儲罐多采用現(xiàn)場纏繞（如圖所示），即將玻璃鋼儲罐的生產(chǎn)設(shè)備拆成若干部分，連同原材料一起運(yùn)至現(xiàn)場，再將設(shè)備拼裝起來，進(jìn)行生產(chǎn)。此法優(yōu)點(diǎn)是可克服交通條件給大直徑玻璃鋼儲罐運(yùn)輸帶來的制約。
在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，立式儲罐罐體的不同高度受靜壓不同，因此不同高度的罐壁可具有不同的厚度。為節(jié)省材料、降低成本，罐體壁厚多采用上薄下厚的結(jié)構(gòu)形式，并綜合各種不同的影響因素，其中重點(diǎn)考慮風(fēng)壓及震載的影響，編制計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行運(yùn)算。
在鋪層設(shè)計(jì)方面，玻璃鋼儲罐罐壁一般由以下3層組成：
（1）內(nèi)層
內(nèi)層由富樹脂層及中間層組成。富樹脂層由內(nèi)襯樹脂加有機(jī)纖維聚酯氈增強(qiáng)，樹脂含量90 %以上，厚度控制在0.5mm左右，主要提供制品的耐腐蝕性和防滲透能力。中間層由內(nèi)襯樹脂和無堿玻璃纖維噴射紗組成，樹脂含量控制在70 %～80 %，厚度控制在2mm左右，主要是保護(hù)富樹脂層，提高內(nèi)層的抗內(nèi)壓失效能力，阻止裂紋擴(kuò)散。
（2）結(jié)構(gòu)層
結(jié)構(gòu)層即增強(qiáng)層，采用無捻玻璃纖維粗紗和玻璃織物（或短切纖維氈） 增強(qiáng)，承受拉應(yīng)力、壓應(yīng)力和各種外載荷，保護(hù)內(nèi)層。結(jié)構(gòu)層的最內(nèi)層設(shè)計(jì)為環(huán)向?qū)?，因?yàn)槠洳粌H容易鋪墊在最里層，而且容易通過調(diào)整往復(fù)行程的距離來滿足各分段不同壁厚的要求；結(jié)構(gòu)層的中間層設(shè)計(jì)為大角度縱向?qū)?，以抵抗運(yùn)輸、安裝、風(fēng)載和地震等諸多復(fù)雜工況下產(chǎn)生的縱向應(yīng)力；結(jié)構(gòu)層的最外層設(shè)計(jì)為環(huán)向?qū)?，以使整個(gè)結(jié)構(gòu)層形成“反對稱”的結(jié)構(gòu)形式，避免拉彎耦合效應(yīng)。結(jié)構(gòu)層的厚度按靜液壓、風(fēng)載和震載等載荷條件計(jì)算確定，樹脂含量控制在30 %～40 %。
（3）外層
外層即外富樹脂層，樹脂含量大于90 %，厚度控制在1.5mm左右。采用玻璃纖維表面氈增強(qiáng)，也可采用0.1～0.2mm薄玻璃帶增強(qiáng)，同時(shí)在樹脂中加入紫外線吸收劑以防止老化。該層主要是保護(hù)外壁不受外界機(jī)械損傷和防紫外線老化。
在選擇原材料時(shí)，玻璃鋼儲罐堅(jiān)持質(zhì)量優(yōu)先、兼顧價(jià)格的原則，由于各層的作用不同，在材料選用上各有不同：內(nèi)襯層直接與介質(zhì)接觸，其材料選擇對控制纏儲罐的滲漏起關(guān)鍵作用，儲存酸性介質(zhì)通常選用乙烯基樹脂，儲存堿性介質(zhì)采用雙酚A型樹脂，如197#樹脂，要求儲罐耐水則采用如189#樹脂，要求儲罐耐堿、耐水采用無堿玻纖，耐酸用中堿玻纖，內(nèi)襯則采用表面氈、短切氈共同增強(qiáng)，以便提高含膠量，增強(qiáng)抗?jié)B能力；結(jié)構(gòu)層主要滿足儲罐的強(qiáng)度及剛度要求，選材應(yīng)充分考慮所選樹脂基體必須與纏繞用玻纖有良好的浸潤性，以便形成致密的結(jié)構(gòu)；外表面與外界環(huán)境直接接觸，按耐老化要求選材。
在成型工藝方面，儲罐壁成型時(shí)制造圓柱形帶封頭的模具，分以下四步進(jìn)行：
（1）手糊成型內(nèi)層中的富樹脂層；
（2）噴射成型內(nèi)層中的中間層；
（3）立式纏繞成型結(jié)構(gòu)層；
（4）手糊成型外層。
儲罐制造完畢后，須對罐體進(jìn)行氣檢，檢查其強(qiáng)度、剛度及密封性。若儲罐存在氣眼、氣孔等缺陷，充氣氣壓將無法保證，則須查找缺陷處，然后及時(shí)采取措施處理。
2. 反滲透膜殼
反滲透是用足夠的壓力使溶液中的溶劑（一般常指水）通過反滲透膜（一種半透膜）而分離出來，方向與滲透方向相反，可使用大于滲透壓的反滲透法進(jìn)行分離、提純和濃縮溶液。利用反滲透技術(shù)可以有效的去除水中的溶解鹽、膠體，細(xì)菌、病毒、細(xì)菌內(nèi)毒素和大部分有機(jī)物等雜質(zhì)。反滲透膜的主要分離對象是溶液中的離子范圍，無需化學(xué)品及可有效脫除水中鹽份，系統(tǒng)除鹽率一般為98%以上。所以反滲透是最先進(jìn)的也是最節(jié)能、環(huán)保的一種脫鹽方式，也已成為了主流的預(yù)脫鹽工藝。反滲透技術(shù)的應(yīng)用范圍包括：
?制藥、醫(yī)藥行業(yè)無菌、無熱源純化水制??；
?電子、電力行業(yè)用超純水；
?生物醫(yī)藥用水；
?化工、化妝品配料用水；
?苦咸水、海水淡化；
?電鍍涂裝行業(yè)所用溶液配給，零件清漂洗；
?精密機(jī)械、特種材料，光電材料，石英制品行業(yè)用的清洗，配給，冷卻水；
?飲用純凈水、食品飲料用水。
反滲透膜殼是反滲透設(shè)備的重要組成部分，用以承受膜法分離提純時(shí)施加的壓力，最初多為不銹鋼材質(zhì)，隨著纖維纏繞工藝水平的提高，玻璃鋼膜殼的應(yīng)用越來越廣，其特性優(yōu)點(diǎn)包括：
（1）基于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的可設(shè)計(jì)性，可以通過改變玻璃纖維的含量和分布，在一定范圍內(nèi)獲得不同強(qiáng)度和彈性性能的玻璃鋼膜殼，以承受不同的載荷。如對于雙向受力的結(jié)構(gòu)，可以考慮雙向鋪層或多向鋪層的方式，選用適當(dāng)?shù)睦w維用量或改變各單層的鋪層方向，以滿足結(jié)構(gòu)性能要求，實(shí)現(xiàn)容器在工作壓力條件下處于最佳的受力狀態(tài)，充分發(fā)揮制品的結(jié)構(gòu)性能，真正體現(xiàn)出“輕質(zhì)高強(qiáng)”這一概念。
（2）纖維纏繞具有良好的工藝性，可根據(jù)產(chǎn)品的尺寸、形狀和結(jié)構(gòu)特性等進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，以最大限度地減少成型、加工次數(shù)或只需一次成型即可，縮短生產(chǎn)周期，減少能源消耗。
（3）在室溫條件下，玻璃鋼的導(dǎo)熱系數(shù)一般在0.15-0.36w(m.k)范圍內(nèi)，大約僅是金屬材料的1/100-1/1000，其絕熱性能是金屬材料所無法比擬的，這一特性使得玻璃鋼膜殼能對反滲透膜起到良好的溫度變化保護(hù)作用。
（4）玻璃鋼膜殼具有突出的耐腐蝕性，通過合理的選材和適當(dāng)?shù)墓に嚕Ａт摬粌H對多種低濃度的酸、堿、鹽介質(zhì)及溶劑有良好的穩(wěn)定性，而且有良好的抗大氣、海水和微生物的性能。
目前國內(nèi)已有多家玻璃鋼反滲透膜殼的生產(chǎn)廠家，哈爾濱樂普等國產(chǎn)膜殼的質(zhì)量和技術(shù)已達(dá)到國際先進(jìn)水平、進(jìn)軍國際市場，如圖所示。
3. CNG氣瓶
隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，全世界的汽車產(chǎn)量和汽車保有量都在不斷增加，依據(jù)國外1994年的研究報(bào)告及世界上石油的蘊(yùn)藏資源和消耗量的預(yù)測，到21世紀(jì)中葉，汽車以石油作燃料的時(shí)代將會(huì)結(jié)束。天然氣作為汽車燃料是一種燃燒干凈、價(jià)格便宜而又使用安全的氣體，因而發(fā)展燃?xì)馄嚦蔀槲磥碇匾陌l(fā)展方向。燃?xì)馄嚨闹匾完P(guān)鍵零部件之一是CNG氣瓶，這類氣瓶綜合了復(fù)合材料的高比強(qiáng)度、可設(shè)計(jì)性以及內(nèi)襯的良好氣密性、優(yōu)良的耐蝕性等諸多優(yōu)點(diǎn)，使其達(dá)到高承壓能力、高疲勞壽命、質(zhì)輕、耐腐等優(yōu)良性能的完美結(jié)合，這也使得對復(fù)合材料CNG氣瓶的研制開發(fā)成為國內(nèi)外的一大熱點(diǎn)。
在同樣容積和壓力下，復(fù)合材料CNG氣瓶比鋼質(zhì)氣瓶的重量可減輕1/3~2/3，二者相比較，顯然復(fù)合材料CNG氣瓶在汽車運(yùn)行節(jié)能上更具有優(yōu)勢；同時(shí)復(fù)合材料在受到撞擊或高速?zèng)_擊發(fā)生破壞時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生具有危險(xiǎn)性的碎片，從而降低或避免了對人員和車輛的損害。
近年來，隨著復(fù)合材料成本的降低，成型工藝的不斷改進(jìn)，使得復(fù)合材料CNG氣瓶在國內(nèi)外倍受青睞，尤其在轎車和輕型車上的應(yīng)用極具競爭力。復(fù)合材料CNG氣瓶是先通過拉伸、旋壓等工藝制成鋁膽，并在鋁膽外采用高強(qiáng)度纖維纏繞。國外已經(jīng)用它來取代鋼制氣瓶。1994年我開始開發(fā)CNG氣瓶，并首先在首都公交車上裝車使用（一輛車用90升氣瓶9只），目前北京已成為世界城市中以CNG為動(dòng)力的公共汽車擁有量最多的城市。
由于復(fù)合材料氣瓶采用不同的材料制成，在荷載作用下，表現(xiàn)出的應(yīng)力狀態(tài)不同：鋁膽為彈塑性材料，而外部的纖維一般采用高強(qiáng)度纖維及碳纖維、環(huán)氧樹脂、有機(jī)纖維、環(huán)氣樹脂等纏繞而成，具有比強(qiáng)度大，比剛度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，如碳纖維T300/環(huán)氧5208的比強(qiáng)度是鋁的6.3倍，比剛度是鋁的4.16倍。對于這種基底為塑性、表面采用脆性的纖維來增強(qiáng)的復(fù)合材料，基體的破壞應(yīng)變通常比纖維的破壞應(yīng)變高得多，往往在基體進(jìn)入塑性狀態(tài)時(shí)，外部纖維材料仍處于彈性狀態(tài)。從失效方式上看，復(fù)合材料瓶體的失效往往是鋁膽先出現(xiàn)龜裂，鋁膽的開裂使氣瓶漏氣是復(fù)合氣瓶早期破壞的主要原因之一。另外，纖維與基體復(fù)合后，會(huì)改變它們原有的強(qiáng)度性能，如纖維與基體粘牢后的，即使某一纖維斷裂，也只影響局部應(yīng)力分布。圖7-47即為CNG氣瓶在汽車上的應(yīng)用。
4. 夾砂管道
縱觀我國玻璃鋼夾砂管及設(shè)備的發(fā)展歷程，在16年來的不斷探索、研制和開發(fā)過程中，得到了飛快的發(fā)展。
（1）第一代加砂工藝：從國外引進(jìn)的上加砂，兜砂紙兜砂
從1993年開始，以引進(jìn)意大利加砂工藝和設(shè)備為主，這種工藝和設(shè)備是由模具上方通過皮帶輸送機(jī)將石英砂灑落到模具上方，用兜砂紙將石英砂兜住，靠淋膠頭向石英砂外層淋樹脂，不加滾壓，如圖所示。
這種工藝和設(shè)備的缺點(diǎn)主要有三點(diǎn)：1、由于兜砂紙強(qiáng)度低，張力小，石英砂層無法施加滾壓，因而石英砂層密實(shí)度低、氣孔多、剛度差、樹脂含量高，造成質(zhì)量不穩(wěn)定，成本高；2、由于兜砂紙強(qiáng)度低，對樹脂浸透能力差加之設(shè)備輸膠能力不夠，造成每次加砂層的厚度不能超過3一5mm，生產(chǎn)效率低；3、石英砂是以自由落體形式灑落到模具上方，灑落過程中產(chǎn)生大量粉塵，如模具稍有偏心或轉(zhuǎn)速不均，落到模具上的石英砂厚度就厚薄不均，夾砂管外表面不可能平整。
（2）第二代加砂工藝：國內(nèi)企業(yè)改進(jìn)的上加砂，兜砂布兜砂
起于90年代末，為克服第一代加砂設(shè)備和工藝的缺點(diǎn)，在設(shè)備構(gòu)造和材料上作了大量嘗試和改進(jìn)：1、采用大流量輸膠系統(tǒng)，并經(jīng)改進(jìn)后將樹脂噴淋到石英砂里層，樹脂通過擠壓從里向外滲透，減少了樹脂用量和損耗，降低了成本；2、增加了機(jī)械液壓裝置，提高了石英砂的密實(shí)度和管道的剛度及表面平整度；3、采用高強(qiáng)度兜砂布，使一次夾砂層厚度提高到6－8mm，提高了生產(chǎn)效率。缺點(diǎn)是：加砂工作面高、操作不方便、粉塵較大，仍存在加砂層厚度不均現(xiàn)象，生產(chǎn)效率不高。
（3）第三代加砂工藝：下加砂和分層淋料下加砂（圖），兜砂布兜砂
2000年下半年研制，這種工藝是在纏繞工作臺的對面通過一套下加砂裝置將石英砂預(yù)浸上樹脂，以靜態(tài)方式，始終跟模具同步的轉(zhuǎn)速把石英砂用兜砂布從模具下方緊緊裹到管芯模上，樹脂通過從上到下水平振動(dòng)、從里向外擠壓滲透，滲透中利用了離心力作用，加快了樹脂滲透速度，提高了樹脂分散均勻性，生產(chǎn)過程機(jī)械化，不拋灑，粉塵小，樹脂含量低，厚度均勻、平整度好。但為達(dá)到管道的質(zhì)量穩(wěn)定，需把夾砂層內(nèi)的樹脂含量控制在20%以上才能使管道的力學(xué)指標(biāo)穩(wěn)定，管道成本降不下來。
（4）第四代加砂工藝：濕法攪拌下加砂
2004年由衡水華成玻璃鋼有限公司研制成功，有自主知識產(chǎn)權(quán)。這種工藝是用加砂裝置將石英砂和樹脂攪拌均勻，通過輸砂平臺，用兜砂布把石英砂從模具下方緊緊裹到管芯模上，通過機(jī)械碾壓裝置對夾砂層進(jìn)行同步碾壓。這種工藝的優(yōu)勢有以下幾方面：
①加砂前預(yù)先攪拌砂漿，可以精確控制夾砂層的樹脂含量，控制成本；
②生產(chǎn)效率高，加砂與碾壓、環(huán)向纖維纏繞可同步進(jìn)行；
③加砂層氣孔非常少，夾砂層的密實(shí)度和平整性很好，力學(xué)性能高（彈性模量高）；
④加砂厚度可控制，一次加砂厚度為5-30mm，可精確控制；
⑤在保證管道質(zhì)量的前提下，大大降低了管道原材料成本。
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