一種纖維全纏繞塑料內膽復合氣瓶的制造方法技術

本發明專利技術公開了一種纖維全纏繞塑料內膽復合氣瓶的制造方法。所述方法的步驟包括塑料內膽成型、塑料內膽外表面處理、纖維纏繞和固化，所述內膽是將開口處的封頭與堵頭處的封頭分別與筒身直線段焊接形成；所述開口處的封頭是將帶有通孔螺紋的金屬接頭與塑料通過注塑形成；所述堵頭處封頭是將帶有非通孔螺紋的金屬接頭與塑料通過注塑形成。

Method for manufacturing fiber whole winding plastic inner liner composite gas bottle

The invention discloses a method for manufacturing a full fiber wrapped plastic inner liner composite gas cylinder. The method comprises the steps of forming the plastic liner, the outer surface of the plastic liner processing, filament winding and curing, the liner is the opening of the head and head at the head and the cylinder body are respectively welded to form a straight line; the metal joint and the opening of the plastic head is provided with a through hole threaded through the injection molding form; the head office is the head with non metal joint and a plastic thread through hole formed by injection.

【技術實現步驟摘要】
一種纖維全纏繞塑料內膽復合氣瓶的制造方法
本專利技術涉及壓力容器制造領域。更具體地涉及一種纖維全纏繞塑料內膽復合氣瓶的制造方法。
技術介紹
隨著新能源技術的不斷發展，與之配套的能源裝配儲運技術近年來也得到長足發展，國內外對于盛裝能源介質特別是氣體介質的壓力氣瓶的需求也大幅增加，但目前國內市場應用于高壓氣體儲運的氣瓶絕大多數為全金屬或者具有金屬內膽的纖維纏繞增強氣瓶，容重比很低，且金屬內膽存在內壁腐蝕等問題，另外隨著國家對氣瓶安全性能要求的日趨嚴格，在容積不變的情況下，氣瓶重量要求越來越輕，塑料內膽纏繞氣瓶由于綜合了高性能纖維及特種塑料的特點，在保證氣瓶安全性能的前提下，其重量相比較金屬氣瓶重量減少60％以上，所以塑料內膽全纏繞氣瓶具有很高的容重比而且氣瓶具有很好的耐腐蝕性能以及在氣瓶爆破時具有較長的逃生時間。由于強度與剛度的需要，氣瓶瓶口需要采用金屬材料設計，需要通過合理的設計金屬部分的結構、形狀以及采用合理的工藝將金屬與非金屬內膽進行很好的結合。目前金屬瓶口與塑料內膽結合的問題雖然有所改善，然而金屬部分的密封問題仍然函待解決。目前塑料內膽的材料大部分是采用高密度聚乙烯(HDPE)，而HDPE的粘結性能很差導致纖維復合層與內膽層分層，嚴重影響氣瓶的使用壽命及安全。所以為了提高氣瓶的安全性能，在內膽成型后需要對內膽外表面進行處理以此來提高內膽與纖維復合層之間的粘結強度；因此，本領域迫切需要提供一種能夠有效解決內膽與氣瓶口的密封性以及內膽與纖維復合層粘結性問題的新型復合氣瓶。
技術實現思路
本專利技術旨在提供一種新的全纏繞塑料內膽復合氣瓶的制造方法。本專利技術提供了一種纖維全纏繞塑料內膽復合氣瓶的制造方法，所述方法的步驟包括塑料內膽成型、塑料內膽外表面處理、纖維纏繞和固化，所述內膽是將開口處的封頭與堵頭處的封頭分別與筒身直線段焊接形成；所述開口處的封頭是將帶有通孔螺紋的金屬接頭與塑料通過注塑形成；所述堵頭處封頭是將帶有非通孔螺紋的金屬接頭與塑料通過注塑形成。在另一優選例中，所述塑料內膽外表面處理是對內膽的筒身直線段和兩封頭進行火焰處理或等離子電暈處理。在另一優選例中，所述封頭的注塑形成是將鋁合金接頭加熱到70-100℃(更優選75-85℃)后放置在封頭的模具中進行注塑。在另一優選例中，在封頭的所述螺紋處放置硅膠墊、鎖緊平墊和鎖緊螺母；所述放置順序為先安裝硅膠墊，然后是鎖緊平墊，最后用鎖緊螺母。在另一優選例中，所述焊接是將筒身直線段管材固定在焊接機中央，再將兩個封頭分別固定在焊接機的兩端，使焊接機將兩封頭與管材進行焊接并在2.0-3.0MPa(更優選2.0-2.5MPa)下保壓3-10min(更優選5-6min)。在另一優選例中，所述金屬接頭材料為鋁合金，所述塑料材料為高密度聚乙烯。在另一優選例中，火焰處理時外焰溫度在1000℃±50℃，火焰處理時間1-1.5min,火焰距離內膽外表面的距離為使火焰的外焰進行處理。在另一優選例中，火焰處理后的內膽表面張力在45達因(更優選50達因)以上；火焰處理后的內膽放置時間不超過4小時(更優選不超過3小時)。在另一優選例中，纏繞用纖維為碳纖維或碳纖維和玻璃纖維；纏繞用膠液包括環氧樹脂、固化劑和消泡劑。據此，本專利技術提供了一種能夠有效解決內膽與氣瓶口的密封性以及內膽與纖維復合層粘結性問題的新型復合氣瓶。附圖說明圖1為成品氣瓶剖面圖；其中，1為塑料內膽，2為碳纖維纏繞層，3為玻璃纖維纏繞層，4為開口處的金屬接頭，5為堵頭處的金屬接頭，6為封頭與筒身直線段的焊接處，7為開口處的封頭，8為堵頭處的封頭，9為筒身直線段。圖2為開口處封頭的剖面圖；其中4為金屬接頭。圖3為堵頭處封頭的剖面圖；其中5為金屬接頭。圖4為塑料內膽的剖面圖；其中，41表示塑料內膽筒身直線段，42表示帶有開口金屬件的封頭，43帶有堵頭金屬件的封頭。圖5為金屬接頭的放大圖；其中，51表示金屬件中的燕尾槽，52表示金屬件中帶有的外螺紋部分，53表示金屬鎖緊螺母，54表示金屬鎖緊墊片，55表示硅膠墊片。具體實施方式專利技術人通過焊接將氣瓶塑料內膽的封頭與筒身直線段連接，封頭的金屬接頭不僅通過燕尾槽結構增強密封性的同時增強其與塑料的連接強度，同時還通過在螺紋處加裝硅膠墊、鎖緊平墊和鎖緊螺母進一步加強密封作用及連接強度。本專利技術還通過控制火焰處理的距離、時間等提高塑料內膽的表面張力，增強塑料內膽與纖維復合層的連接強度。在此基礎上，完成了本專利技術。本專利技術提供的纖維全纏繞塑料內膽復合氣瓶的制造方法除了包括現有技術中的一些常規步驟，例如但不限于，塑料內膽成型、纖維纏繞、產品固化、水壓試驗、氣密試驗等；進一步地，在塑料內膽成型中增加了使密封性更佳的改進措施，在另一種優選方式中還包括塑料內膽外表面的處理。具體地，參見附圖1，本專利技術提供的塑料內膽1采用三段式結構，即筒身直線段9加分別處于開口處和堵頭處的封頭7和封頭8，其中筒身直線段9采用擠出工藝成型一定直徑、壁厚的管材。封頭7或8分別與擠出的管材筒身直線段9通過平板焊接成密封的內膽1，其中6為焊接處，焊接方法：筒身直線段管材9放置在焊接機中央然后固定，再將兩個封頭7、8分別放置在焊接機的兩端固定，啟動焊接機將兩封頭與管材進行焊接并在2.0-3.0MPa(優選2.0-2.5MPa)下保壓3-10min(優選5-6min)，確保焊接口充分融合以及焊接強度。封閉的內膽1由封頭7、封頭8以及筒身直線段9通過焊接形成；封頭7是由帶有PZ27.8通孔螺紋的金屬接頭4與塑料通過注塑形成；封頭8是由帶有螺紋的非通孔螺紋的金屬接頭5與塑料通過注塑形成；所述金屬為鋁合金。封頭7或8是由帶有螺紋的金屬接頭4或5與非金屬部分(例如但不限于，高密度聚乙烯(HDPE))組成，其成型工藝首先將鋁合金接頭4或5預熱到70-100℃(優選75-85℃)，然后放置在封頭的模具中，通過注塑工藝將金屬接頭鑲嵌在塑料材料中形成一個近似橢球型的封頭7或8；在一種優選方式中，注塑時所有的燕尾槽處都被注滿。參見附圖5，金屬接頭一方面通過采用燕尾槽(51)的結構以及燕尾槽的深度為2-4mm(優選2.5-3.5mm),燕尾槽寬度為4-8mm(優選5-6mm)，增加了金屬與塑料的緊密結合度，增強密封性能的同時也增強了金屬與塑料的連接強度，另一方面，金屬接頭內部延伸段開有外螺紋(52)，通過加裝硅膠墊(55)、鎖緊平墊(54)和鎖緊螺母(53)，安裝順序是在外螺紋(52)上先安裝硅膠墊然后是鎖緊平墊最后用鎖緊螺母。螺紋連接增加金屬與非金屬的連接強度，同時在螺紋處增加的硅膠墊、鎖緊平墊以及鎖緊螺母也起到了密封作用。在本專利技術的一種優選方式中，金屬接頭的燕尾槽尺寸為燕尾槽的深度為2-4mm(優選2.5-3.5mm),燕尾槽寬度為4-8mm(優選5-6mm)，燕尾槽個數可以為1、2或3個，可進一步提高連接強度和密封性能。更佳地，本專利技術在金屬燕尾槽處還可以增加耐高溫、耐疲勞性能的O型圈，進一步提高封頭金屬部分與非金屬部分連接處的密封性能。參見附圖1，在本專利技術的一種實施方式中，內膽1還外加碳纖維纏繞層2以及玻璃纖維纏繞3，但在纏繞前將內膽1的外表面進行火焰處理。目前采用火焰處理的都是一些壁厚偏薄(壁厚小于5mm)和面積較小的產品，而本專利技術處理的產品壁厚10m本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種纖維全纏繞塑料內膽復合氣瓶的制造方法，所述方法的步驟包括塑料內膽成型、塑料內膽外表面處理、纖維纏繞和固化，其特征在于，所述內膽是將開口處的封頭與堵頭處的封頭分別與筒身直線段焊接形成；所述開口處的封頭是將帶有通孔螺紋的金屬接頭與塑料通過注塑形成；所述堵頭處封頭是將帶有非通孔螺紋的金屬接頭與塑料通過注塑形成。

【技術特征摘要】
1.一種纖維全纏繞塑料內膽復合氣瓶的制造方法，所述方法的步驟包括塑料內膽成型、塑料內膽外表面處理、纖維纏繞和固化，其特征在于，所述內膽是將開口處的封頭與堵頭處的封頭分別與筒身直線段焊接形成；所述開口處的封頭是將帶有通孔螺紋的金屬接頭與塑料通過注塑形成；所述堵頭處封頭是將帶有非通孔螺紋的金屬接頭與塑料通過注塑形成。2.如權利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述塑料內膽外表面處理是對內膽的筒身直線段和兩封頭進行火焰處理或等離子電暈處理。3.如權利要求1或2所述的制造方法，其特征在于，所述封頭的注塑形成是將鋁合金接頭加熱到70-100℃(優選75-85℃)后放置在封頭的模具中進行注塑。4.如權利要求1或2所述的制造方法，其特征在于，在封頭的所述螺紋處放置硅膠墊、鎖緊平墊和鎖緊螺母。5.如權利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述放置順序為先安裝硅膠墊，然后是鎖緊平墊，最后用鎖緊螺母。6....

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃凡，江志強，黃文波，
申請(專利權)人：安徽綠動能源有限公司，
類型：發明
國別省市：安徽,34