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1、玻璃钢水处理罐吕贵平 （北京玻璃钢研究设计院102101)摘要：本文简述了玻璃钢水处理罐的制造与应用。关键词：原材料 内衬 成型 应用复合材料是应现代科技发展涌现出的具有极大生命力的新材料，已广泛用于石油化工、交通运输、环境保护及国防军工等各个领域。玻璃钢水处理罐以优越的特性迅速占领着环保领域中的水处理用罐的市场。目前世界许多国家都已生产并销售全自动软化水装置。我国也引进了美国的产品投人了使用，其配套的关键部件玻璃钢水处理罐则是国内研制生产的。已投人市场使用的玻璃钢水处理罐的直径范围为150一1800mm，长度为 1200一2600mmo上述规格的罐所用原材料及其配方，制造设备已完全成熟。它的
2、主要技术指标为工作压力不大于0.6MPa、检验压力为0. 8MPa、使用寿命大于15a.它必将在我国的节水工程中发挥重要作用。1 原材料玻璃钢水处理罐用的原材料包括玻璃纤维，玻璃毡，基体树脂和辅料（固化剂、促进剂、颜料等）。该罐一般由内衬层和缠绕层组成。在内衬层选材时，为避免内衬层中玻璃纤维与树脂间因弹性模量的差异引起的应变集中。基体材料应选用韧性好、延伸率高、固化收缩率低且具有一定耐腐蚀能力的树脂；增强材料应选用与树脂具有良好浸润性、树脂固化后应变集中系数小、能保持较高树脂含量的非连续性短切纤维制品，通常采用45g/m 2表面毡和450g/m 2短切毡及普通规格的玻璃布。在缠绕层选材时，要合
3、理选用树脂固化体系，该体系中，催化剂与引发剂之间均具有一个适当的、随环境温度、罐径大小而改变的比例关系。一般地说，它们在树脂中所占比例需控制在4以下，树脂固化体系的设计需以小样试验为基础；增强材料应选用与树脂具有良好浸润性的无捻连续纤维粗纱。在生产中常用1不饱和聚醋树脂、2400TEX中碱缠绕纱、无碱玻璃钢表面毡g/m 2,0.4mm的无碱方格布及固化剂和促进剂。制造连接接头的螺纹材料选用环氧玻璃钢层压板，其主要性能为弯曲强度250M Pa，纵向拉伸强度300MPa，横向拉伸强度200 M Pa，层间拉伸强度26 M Pa，冲剪强度174MPa。用上述要求的材料制造的圆柱管螺纹接头能保证其安全
4、使用。2 制作工艺2.1 内衬的制备内衬兼有骨架与气密作用，是成品的一部分。设计内衬时要注意有足够的强度与刚度。内衬层的厚度大于3mm（见表1)，树脂含量大于80%，采用耐腐蚀性良好的表面毡、短切毡和布经手糊制作即可。其制作工艺流程大体如下：罐体封头模具制作 模具 手糊玻璃纤维制品胶接封头 胶接管口 固化后脱模空压试验 打磨、修补 合格内衬图1 玻璃钢水处理罐内衬制备流程对于内衬的成型，作者建议采用两段式即封尾与筒体一体式和封头两段连接。这样比封尾、筒体、封头三段组合式更易制出合格内衬又能提高生产率。制作合格内衬的关键是封头与筒体的连接。封头与筒体宜采用承插胶接，因为承插胶接接头具有接头处强度
5、高、承受内压性能好、不易渗漏、装配方便等优点。只要承插结构合理，使用后一般不会渗漏。承插胶接接头依赖于树脂胶泥和外包玻璃钢增强层防渗。其中胶泥涂在承口和插口之间，起着第一道防线作用。它由树脂加填料配制而成，树脂起着粘接与防渗作用。要求其具有良好的韧性和较高的粘接力，因此应多采用环氧树脂作为胶泥。在第一道防线破坏后，防渗主要依靠外包玻璃钢增强层。该层由玻璃纤维制品和树脂组成。其中玻璃纤维制品如毡和布的纤维间有空隙，不能防渗，只能起增强作用。树脂则充满纤维间空隙，粘接纤维并使其成为一整体，因而防渗作用主要由树脂承担。为了形成能够防渗的致密性玻璃钢内衬，本文采用与筒体内衬相同的树脂作为接头处的防渗层
6、，增强层则采用与罐体缠绕层同样的树脂。在采用环氧类树脂中加人适量的增韧剂和溶剂，以降低其粘度和提高玻璃钢韧性。此外，在封头与罐体接合前，应清洗干净接头处，包括承口、插口及包覆玻璃钢处，擦干后进行打磨至毛糙。在刮涂胶泥和包覆前，应先用棉纱头沾丙酮擦洗作业表面。一方面是清除玻璃钢内衬表面的油脂和石蜡等，另一方面可活化玻璃钢表面，以利于提高粘接强度。打磨时要注意不可遗漏。表面处理的好坏关系到玻璃钢层与罐体的粘接效果。处理不善往往会产生分层开裂，从而引起渗漏，因此一定要多加研究此处的工艺。在制作内衬时，树脂应均匀喷涂且将表面毡和短切毡浸透，并不断赶压气泡，在工艺上确保内衬无纤维外露、干斑、裂纹等表面麻
7、点。如果不慎，铺设的毡或布易出现打皱，因此铺设时应注意保持其平整性。2.2 罐的成型为增加罐的强度及刚度和提高罐的表面性能，必须在合格的内衬表面缠绕纵环向纤维。缠绕层的厚度以内压设计为基准，由直径、压力和安全系数等计算确定，具体数值见表1表1 罐的最小厚度直径/ 内衬厚/ 缠绕层厚/150 3 3300 3 3400 3 3450 4 6500 4 6600 5 8750 6 9900 7 111000 8 121200 9 151500 10 18使用计算机控制的缠绕机完成此工序必会增大中小企业对该项目的投资额，从而限制了该项目的推广。为此，本文专门研制了缠绕此类产品的机械式纤维缠绕机，成功
8、地解决了普通纤维缠绕机缠绕此类产品时缠不到罐口根部的问题，满足了用户对设备的质优价廉的要求。在缠绕时，要施加张力并予以控制，目的是控制含胶量，使纱束均匀排列，排出纱束中的空气，以减少空隙。缠绕结束后，刮去罐体表面的多余浮胶，进行固化。固化工艺直接影响制品强度。固化温度根据所用树脂系统而定。固化过程中宜使制品缓慢旋转。2.3 底座的粘接底座采用玻璃钢材料制造。其材质使用与内衬材质完全相同的树脂体系和增强材料及固化体系。底座一般为圆柱形。其壁厚要求是圆柱形整体压缩强度应为罐体质量及盛装液体质量的总和除以底座截面积所得值的5倍以上，即： W/3.14D P/5式中W为罐的总质量;P为底座材料的压缩强
9、度；D为底座内径；为底座壁厚。底座高度根据用户要求确定。用粘接剂把底座与固化好的罐体粘接在一起，注意底座与罐体的连接处要用玻璃布手糊加固。粘接完毕后，对罐体的外表面进行打磨，最后涂以醇酸清漆即可。3 应用玻璃钢水处理罐是由纤维缠绕玻璃钢和具有气密作用的内衬组成。两者可分别进行选材和设计，以满足不同水质的要求。玻璃钢水处理罐与常用的金属罐相比，其优点是重量轻，比同体积同承压能力的金属罐轻40一60%;罐采用合适的内衬材料，其耐腐蚀性好，不污染水质；罐在爆破时或由于疲劳原因引起渗漏时，均不产生杀伤性碎片，因而可保证安全使用；玻璃钢水处理罐的成型工艺简单，工艺装备少，便于进行多品种，小批量生产。由于有上述明显优点，玻璃钢罐在众多领域特别是水处理行业成为金属罐的替代产品，正在得到越来越广泛的应用。另外，玻璃钢罐还可用于污水、泳池水处理中的过滤罐，除铁、除氧设备用罐等。
