概述

⑴纖維纏繞成型工藝及分類  根據(jù)纖維纏繞成型時樹脂基體的物理化學(xué)狀態(tài)不同，分為干法纏繞、濕法纏繞和半干法纏繞三種。

    ①干法纏繞  干法纏繞是采用經(jīng)過浸膠處理的預(yù)浸紗或帶，在纏繞機(jī)上經(jīng)加熱軟化至黏流態(tài)后纏繞到芯模上。由于預(yù)浸紗（或帶）是專業(yè)生產(chǎn)，能嚴(yán)格控制樹脂含量（精確到2%以內(nèi)）和預(yù)浸紗質(zhì)量。因此，干法纏繞能夠準(zhǔn)確地控制產(chǎn)品質(zhì)量。干法纏繞工藝的最大特點是生產(chǎn)效率高，纏繞速度可達(dá)100~200m/min，纏繞機(jī)清潔，勞動衛(wèi)生條件好，產(chǎn)品質(zhì)量高。其缺點是纏繞設(shè)備貴，需要增加預(yù)浸紗制造設(shè)備，故投資較大，此外，干法纏繞制品的層間剪切強(qiáng)度較低。

    ②濕法纏繞  濕法纏繞是將纖維集束（紗式帶）浸膠后，在張力控制下直接纏繞到芯模上。濕法纏繞的優(yōu)點為：a.成本比干法纏繞低40%；b.產(chǎn)品氣密性好，因為纏繞張力使多余的樹脂膠液將氣泡擠出，并填滿空隙；c.纖維排列平行度好；d.濕法纏繞時，纖維上的樹脂膠液可減少纖維磨損；e.生產(chǎn)效率高（達(dá)200m/min）。濕法纏繞的缺點為：a.樹脂浪費(fèi)大，操作環(huán)境差；b.含膠量及成品質(zhì)量不易控制；c.可供濕法纏繞的樹脂品種較少。

    ③半干法纏繞  半干法纏繞是纖維浸膠后，到纏繞至模芯的途中，增加一套烘干設(shè)備，將浸膠紗中的溶劑除去。與干法相比，省去了預(yù)浸膠工序和設(shè)備；與濕法相比，可使制品中的氣泡含量降低。

三種纏繞方法中，可濕法纏繞應(yīng)用最普遍，干法纏繞僅用于高性能、高精度的尖端技術(shù)領(lǐng)域。

⑵纖維纏繞成型的特點

    ①纖維纏繞成型的優(yōu)點 a.能夠按產(chǎn)品的受力狀況設(shè)計纏繞規(guī)律，能充分發(fā)揮纖維的強(qiáng)度；b.比強(qiáng)度高，一般來講，纖維纏繞壓力容器與同體積、同壓力的鋼質(zhì)容器相比，質(zhì)量可減輕40%~60%；c.可靠性高，纖維纏繞制品易實現(xiàn)機(jī)械化和自動化生產(chǎn)，工藝條件確定后，纏出來的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，精確；d.生產(chǎn)效率高，采用機(jī)械化或自動化生產(chǎn)，需要操作工人少，纏繞速度快（240m/min），故勞動生產(chǎn)率高；e.成本低，在同一產(chǎn)品上，可合理配選若干種材料（包括樹脂、纖維和內(nèi)襯），使其在復(fù)合，達(dá)到最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

    ②纏繞成型的缺點  a.纏繞成型適應(yīng)性小，不能纏任意結(jié)構(gòu)形式的制品，特別是表面有凹形的制品，因為纏繞時，纖維不能緊貼芯模表面而架空；b.纏繞成型需要有纏繞機(jī)、芯模、固化加熱爐、脫模機(jī)及熟練的技術(shù)工人，需要的投資大，技術(shù)要求高，因此，只有大批量生產(chǎn)時才能降低成本，才能獲得較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

⑶纏繞成型技術(shù)的發(fā)展

    ①纏繞成型技術(shù)的現(xiàn)狀  自1946年美國發(fā)明用連續(xù)纖維纏繞成型壓力容器方法以來，纏繞成型工藝得到不斷的完善和發(fā)展。就全世界而言，纏繞成型工藝生產(chǎn)的復(fù)合材料制品，已占世界復(fù)合材料總產(chǎn)量的8%左右。我國1962~1963年總結(jié)出纖維纏繞規(guī)律，設(shè)計出可纏制各種壓力容器的鏈條式纏繞機(jī)，揭開了我國纏繞成型技術(shù)的歷史。此后，由德國引進(jìn)大型數(shù)控纏繞機(jī)，生產(chǎn)火箭發(fā)動機(jī)殼體和長6m、直徑2m玻璃鋼貯罐。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，先后從意大利、美國、日本等引進(jìn)了自動化程度較高的微機(jī)控制纏繞機(jī)，可以生產(chǎn)直徑4m、長15m以內(nèi)的管、罐，引進(jìn)的現(xiàn)場纏繞機(jī)，經(jīng)研究改造后，可以纏直徑20m的立式貯罐。與此同時我國自行設(shè)計制造的機(jī)械式纏繞機(jī)、微機(jī)控制自動化程度很高的大型纏繞機(jī)和連續(xù)纏管機(jī)都相繼問世，其技術(shù)水平在某些地方超過國外進(jìn)口設(shè)備，現(xiàn)已進(jìn)入國際市場。

    ②纖維纏繞制品開發(fā)應(yīng)用  纖維纏繞制品的開發(fā)應(yīng)用，分為軍工和民用兩個方面。

    a.應(yīng)用于軍工和空間技術(shù)方面的復(fù)合材料纏繞制品，要求精密、可靠、質(zhì)量輕及經(jīng)濟(jì)等。纖維纏繞制品在航空、航天及軍工方面的應(yīng)用實例有：固體火箭發(fā)動機(jī)殼體；固體火箭發(fā)動機(jī)燒蝕襯套；火箭發(fā)射筒；魚雷儀器艙；飛機(jī)機(jī)頭雷達(dá)罩；氧氣瓶（機(jī)載）；直升機(jī)的旋翼；高速分離器轉(zhuǎn)筒；天線桿、點火器、波導(dǎo)管；導(dǎo)彈連接裙；航天飛機(jī)的機(jī)械臂等。

在這些產(chǎn)品中，最具有代表性的是火箭發(fā)動機(jī)殼體，均用纖維纏繞玻璃鋼取代合金鋼，質(zhì)量減輕45%，射程由1600km增加到4000km，生產(chǎn)周期縮短了1/3，成本大幅降低，僅為鈦合金的1/10。

B.民品方面應(yīng)用  在民品方面，纖維纏繞制品的優(yōu)點主要表現(xiàn)在輕質(zhì)高強(qiáng)、防腐、耐久、實用、經(jīng)濟(jì)等方面。已開發(fā)應(yīng)用的產(chǎn)品有：高壓氣瓶（煤氣、氧氣）；輸水工程，防腐管道及配件；各種尺寸和性能的貯罐；電機(jī)綁環(huán)及護(hù)環(huán)；風(fēng)機(jī)葉片；跳高運(yùn)動員用的撐桿、船桅桿；電線桿；貯能飛輪；汽車板簧及傳動軸；紡織機(jī)劍桿、繞絲筒；羽毛球及網(wǎng)球球拍；防波浮筒；磁選機(jī)筒等。

最具代表性的民用纏繞制品時比例鋼管、罐。它具有一系列優(yōu)點：耐化學(xué)腐蝕；摩擦阻力小，可降低能耗30%左右；質(zhì)量輕，為同口徑鋼管質(zhì)量的1/5~1/3；能生產(chǎn)2~4m大口徑管（而球墨鑄鐵管的最大口徑為1m）；施工安裝費(fèi)用比鋼管低15%~50%；中國生產(chǎn)的直徑15~20m、容積1000m3以上的大型立式貯罐，已在工程實際中應(yīng)用，性能良好。