一种纤维全缠绕塑料内胆复合气瓶的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种纤维全缠绕塑料内胆复合气瓶的制造方法。所述方法的步骤包括塑料内胆成型、塑料内胆外表面处理、纤维缠绕和固化，所述内胆是将开口处的封头与堵头处的封头分别与筒身直线段焊接形成；所述开口处的封头是将带有通孔螺纹的金属接头与塑料通过注塑形成；所述堵头处封头是将带有非通孔螺纹的金属接头与塑料通过注塑形成。

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.

【技术实现步骤摘要】
一种纤维全缠绕塑料内胆复合气瓶的制造方法
本专利技术涉及压力容器制造领域。更具体地涉及一种纤维全缠绕塑料内胆复合气瓶的制造方法。
技术介绍
随着新能源技术的不断发展，与之配套的能源装配储运技术近年来也得到长足发展，国内外对于盛装能源介质特别是气体介质的压力气瓶的需求也大幅增加，但目前国内市场应用于高压气体储运的气瓶绝大多数为全金属或者具有金属内胆的纤维缠绕增强气瓶，容重比很低，且金属内胆存在内壁腐蚀等问题，另外随着国家对气瓶安全性能要求的日趋严格，在容积不变的情况下，气瓶重量要求越来越轻，塑料内胆缠绕气瓶由于综合了高性能纤维及特种塑料的特点，在保证气瓶安全性能的前提下，其重量相比较金属气瓶重量减少60％以上，所以塑料内胆全缠绕气瓶具有很高的容重比而且气瓶具有很好的耐腐蚀性能以及在气瓶爆破时具有较长的逃生时间。由于强度与刚度的需要，气瓶瓶口需要采用金属材料设计，需要通过合理的设计金属部分的结构、形状以及采用合理的工艺将金属与非金属内胆进行很好的结合。目前金属瓶口与塑料内胆结合的问题虽然有所改善，然而金属部分的密封问题仍然函待解决。目前塑料内胆的材料大部分是采用高密度聚乙烯(HDPE)，而HDPE的粘结性能很差导致纤维复合层与内胆层分层，严重影响气瓶的使用寿命及安全。所以为了提高气瓶的安全性能，在内胆成型后需要对内胆外表面进行处理以此来提高内胆与纤维复合层之间的粘结强度；因此，本领域迫切需要提供一种能够有效解决内胆与气瓶口的密封性以及内胆与纤维复合层粘结性问题的新型复合气瓶。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种新的全缠绕塑料内胆复合气瓶的制造方法。本专利技术提供了一种纤维全缠绕塑料内胆复合气瓶的制造方法，所述方法的步骤包括塑料内胆成型、塑料内胆外表面处理、纤维缠绕和固化，所述内胆是将开口处的封头与堵头处的封头分别与筒身直线段焊接形成；所述开口处的封头是将带有通孔螺纹的金属接头与塑料通过注塑形成；所述堵头处封头是将带有非通孔螺纹的金属接头与塑料通过注塑形成。在另一优选例中，所述塑料内胆外表面处理是对内胆的筒身直线段和两封头进行火焰处理或等离子电晕处理。在另一优选例中，所述封头的注塑形成是将铝合金接头加热到70-100℃(更优选75-85℃)后放置在封头的模具中进行注塑。在另一优选例中，在封头的所述螺纹处放置硅胶垫、锁紧平垫和锁紧螺母；所述放置顺序为先安装硅胶垫，然后是锁紧平垫，最后用锁紧螺母。在另一优选例中，所述焊接是将筒身直线段管材固定在焊接机中央，再将两个封头分别固定在焊接机的两端，使焊接机将两封头与管材进行焊接并在2.0-3.0MPa(更优选2.0-2.5MPa)下保压3-10min(更优选5-6min)。在另一优选例中，所述金属接头材料为铝合金，所述塑料材料为高密度聚乙烯。在另一优选例中，火焰处理时外焰温度在1000℃±50℃，火焰处理时间1-1.5min,火焰距离内胆外表面的距离为使火焰的外焰进行处理。在另一优选例中，火焰处理后的内胆表面张力在45达因(更优选50达因)以上；火焰处理后的内胆放置时间不超过4小时(更优选不超过3小时)。在另一优选例中，缠绕用纤维为碳纤维或碳纤维和玻璃纤维；缠绕用胶液包括环氧树脂、固化剂和消泡剂。据此，本专利技术提供了一种能够有效解决内胆与气瓶口的密封性以及内胆与纤维复合层粘结性问题的新型复合气瓶。附图说明图1为成品气瓶剖面图；其中，1为塑料内胆，2为碳纤维缠绕层，3为玻璃纤维缠绕层，4为开口处的金属接头，5为堵头处的金属接头，6为封头与筒身直线段的焊接处，7为开口处的封头，8为堵头处的封头，9为筒身直线段。图2为开口处封头的剖面图；其中4为金属接头。图3为堵头处封头的剖面图；其中5为金属接头。图4为塑料内胆的剖面图；其中，41表示塑料内胆筒身直线段，42表示带有开口金属件的封头，43带有堵头金属件的封头。图5为金属接头的放大图；其中，51表示金属件中的燕尾槽，52表示金属件中带有的外螺纹部分，53表示金属锁紧螺母，54表示金属锁紧垫片，55表示硅胶垫片。具体实施方式专利技术人通过焊接将气瓶塑料内胆的封头与筒身直线段连接，封头的金属接头不仅通过燕尾槽结构增强密封性的同时增强其与塑料的连接强度，同时还通过在螺纹处加装硅胶垫、锁紧平垫和锁紧螺母进一步加强密封作用及连接强度。本专利技术还通过控制火焰处理的距离、时间等提高塑料内胆的表面张力，增强塑料内胆与纤维复合层的连接强度。在此基础上，完成了本专利技术。本专利技术提供的纤维全缠绕塑料内胆复合气瓶的制造方法除了包括现有技术中的一些常规步骤，例如但不限于，塑料内胆成型、纤维缠绕、产品固化、水压试验、气密试验等；进一步地，在塑料内胆成型中增加了使密封性更佳的改进措施，在另一种优选方式中还包括塑料内胆外表面的处理。具体地，参见附图1，本专利技术提供的塑料内胆1采用三段式结构，即筒身直线段9加分别处于开口处和堵头处的封头7和封头8，其中筒身直线段9采用挤出工艺成型一定直径、壁厚的管材。封头7或8分别与挤出的管材筒身直线段9通过平板焊接成密封的内胆1，其中6为焊接处，焊接方法：筒身直线段管材9放置在焊接机中央然后固定，再将两个封头7、8分别放置在焊接机的两端固定，启动焊接机将两封头与管材进行焊接并在2.0-3.0MPa(优选2.0-2.5MPa)下保压3-10min(优选5-6min)，确保焊接口充分融合以及焊接强度。封闭的内胆1由封头7、封头8以及筒身直线段9通过焊接形成；封头7是由带有PZ27.8通孔螺纹的金属接头4与塑料通过注塑形成；封头8是由带有螺纹的非通孔螺纹的金属接头5与塑料通过注塑形成；所述金属为铝合金。封头7或8是由带有螺纹的金属接头4或5与非金属部分(例如但不限于，高密度聚乙烯(HDPE))组成，其成型工艺首先将铝合金接头4或5预热到70-100℃(优选75-85℃)，然后放置在封头的模具中，通过注塑工艺将金属接头镶嵌在塑料材料中形成一个近似椭球型的封头7或8；在一种优选方式中，注塑时所有的燕尾槽处都被注满。参见附图5，金属接头一方面通过采用燕尾槽(51)的结构以及燕尾槽的深度为2-4mm(优选2.5-3.5mm),燕尾槽宽度为4-8mm(优选5-6mm)，增加了金属与塑料的紧密结合度，增强密封性能的同时也增强了金属与塑料的连接强度，另一方面，金属接头内部延伸段开有外螺纹(52)，通过加装硅胶垫(55)、锁紧平垫(54)和锁紧螺母(53)，安装顺序是在外螺纹(52)上先安装硅胶垫然后是锁紧平垫最后用锁紧螺母。螺纹连接增加金属与非金属的连接强度，同时在螺纹处增加的硅胶垫、锁紧平垫以及锁紧螺母也起到了密封作用。在本专利技术的一种优选方式中，金属接头的燕尾槽尺寸为燕尾槽的深度为2-4mm(优选2.5-3.5mm),燕尾槽宽度为4-8mm(优选5-6mm)，燕尾槽个数可以为1、2或3个，可进一步提高连接强度和密封性能。更佳地，本专利技术在金属燕尾槽处还可以增加耐高温、耐疲劳性能的O型圈，进一步提高封头金属部分与非金属部分连接处的密封性能。参见附图1，在本专利技术的一种实施方式中，内胆1还外加碳纤维缠绕层2以及玻璃纤维缠绕3，但在缠绕前将内胆1的外表面进行火焰处理。目前采用火焰处理的都是一些壁厚偏薄(壁厚小于5mm)和面积较小的产品，而本专利技术处理的产品壁厚10m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维全缠绕塑料内胆复合气瓶的制造方法，所述方法的步骤包括塑料内胆成型、塑料内胆外表面处理、纤维缠绕和固化，其特征在于，所述内胆是将开口处的封头与堵头处的封头分别与筒身直线段焊接形成；所述开口处的封头是将带有通孔螺纹的金属接头与塑料通过注塑形成；所述堵头处封头是将带有非通孔螺纹的金属接头与塑料通过注塑形成。

【技术特征摘要】
1.一种纤维全缠绕塑料内胆复合气瓶的制造方法，所述方法的步骤包括塑料内胆成型、塑料内胆外表面处理、纤维缠绕和固化，其特征在于，所述内胆是将开口处的封头与堵头处的封头分别与筒身直线段焊接形成；所述开口处的封头是将带有通孔螺纹的金属接头与塑料通过注塑形成；所述堵头处封头是将带有非通孔螺纹的金属接头与塑料通过注塑形成。2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述塑料内胆外表面处理是对内胆的筒身直线段和两封头进行火焰处理或等离子电晕处理。3.如权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于，所述封头的注塑形成是将铝合金接头加热到70-100℃(优选75-85℃)后放置在封头的模具中进行注塑。4.如权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于，在封头的所述螺纹处放置硅胶垫、锁紧平垫和锁紧螺母。5.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述放置顺序为先安装硅胶垫，然后是锁紧平垫，最后用锁紧螺母。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：黄凡，江志强，黄文波，
申请(专利权)人：安徽绿动能源有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34