CN101831813A - 经纬交叠无织造复合材料的加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及经纬交叠无织造复合材料，尤其是一种经纬交叠无织造复合材料的加工设备，包括依次顺序连接的纱架、牵引佈丝装置、张力调节装置、送线装置、喷胶装置、浸渍装置、烘干装置、消静电装置以及收卷装置。本发明采用0-90°双向设备生产出的产品能在一定程度上解决纤维在热塑性树脂中的浸渍不透的问题，确保纤维在浸渍槽充分浸渍，因而产品拉伸强度，弯曲强度等一些物理性能及机械性能都会大大提高，特别是0-90°双向产品在横、纵两向拥有同样的物理性能和机械性能，可以满足各种高性能要求的产品。

Description

经纬交叠无织造复合材料的加工设备

技术领域

本发明涉及经纬交叠无织造复合材料，尤其是一种经纬交叠无织造复合材料的加工设备。

背景技术

现代高科技的发展离不开复合材料，复合材料对现代科学技术的发展，有着十分重要的作用，其中连续性纤维增强热塑性树脂复合材料具有优异的机械性能如高拉伸强度、弯曲强度/模量、高低温冲击强度等，并具有相对较低的密度和可回收利用等特点，因此近年来得到了巨大的发展。

公开号为CN101474868A的专利公开了一种连续性增强热塑性树脂复合材料及制备设备，然而该材料具有一定的局限性：1、按照CN101474868A专利工艺生产出的单向片材，其玻纤含量很难达到55％，而0-90°双向设备生产的产品，玻纤含量可达到75％，甚至超过；2、纤维在热塑性树脂中浸渍不完全的问题，其后果会直接影响到产品及成品制品的物理性能和机械性能，CN101474868A的专利关键部分为将纤维通过正在挤出熔融状态的热塑性树脂的双模头，走“S”型工艺浸渍纤维，其只能靠绷紧的纤维与模头口一股喷出熔融树脂的压力或紧贴着模口进行浸渍，其产品不能确保每束纤维都被浸渍。

发明内容

本发明公开了一种经纬交叠无织造复合材料的加工设备，使得生产出来的复合材料具有较高的物理和机械性能。

本发明所采用的技术方案是：一种经纬交叠无织造复合材料的加工设备，该设备包括依次顺序连接的纱架、牵引佈丝装置、张力调节装置、送线装置、喷胶装置、浸渍装置、烘干装置、消静电装置以及收卷装置，纱架上的丝线原材料通过牵引佈丝装置和张力调节装置形成薄片状基材，薄片状基材通过送线装置送入喷胶装置进行喷胶并制成基材片，然后进入浸渍装置，浸渍后的基材进入烘干装置干燥，然后消除静电进入收卷装置收卷成品，所述的送线装置包括经线送线台和纬线送线台，所述的喷胶装置上设置有机械手、喷粉加热机、压平和切断装置。

所述的纱架包括送经纱架和送纬纱架，送经纱架上设置有基材丝锭160组，每组丝锭上均安装有涨力恒定装置、力矩传感仪和力矩自动调节机构，送纬纱架上设置有66组丝锭，该丝锭上同样安装有涨力恒定装置、力矩传感仪和力矩自动调节机构。

进一步地，为了保证在大面积佈丝时做到丝于丝之间无缝隙、无叠丝，确保制品涨力一致，所述的牵引佈丝装置设置有浮动涨力自动调节机构和同向但不同速的差动力机组机构。

所述的送线装置和浸渍装置之间设置有一组对合压力辊装置，压力辊表面均喷涂有防止粘辊的特富龙材料。

所述的浸渍装置主体为三辊浸渍机，其浸渍辊与伺服电机相连可调节旋转速度，并且所述的浸渍装置还安装有两个熔槽和一个循环液罐。

为防止出现玻纤片材密度不够，在整体片材进行浸渍时，片材中单丝可能形成位移游丝，进一步地：所述的浸渍装置和烘干装置之间设置有同步上下对压装置。

为了消除片材中应力，进一步地：所述的烘干装置设置有4组S形走向的烘干加热辊。

为了实现自动收卷，进一步地：所述的收卷装置设置有两组气动张力辊，并配有光电计数器。

为了保证经纬送线的效果，进一步地：所述的纬线送线台上设置有左右定位纠偏装置。

本发明采用0-90°双向设备生产出的产品能在一定程度上解决纤维在热塑性树脂中的浸渍不透的问题，确保纤维在浸渍槽充分浸渍，因而产品拉伸强度，弯曲强度等一些物理性能及机械性能都会大大提高。特别是0-90°双向产品在横、纵两向拥有同样的物理性能和机械性能，可以满足各种高性能要求的产品。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的俯视结构示意图；

图2是本发明的侧视结构示意图；

图中：1、纱架，1-1、送经纱架，1-2、送纬纱架，2、牵引佈丝装置，3、张力调节装置，4、送线装置，4-1、经线送线台，4-2、纬线送线台，5、浸渍装置，5-1、浸渍辊，6、烘干装置，6-1、烘干加热辊，7、收卷装置，8、喷胶装置，8-1、机械手，9、压平和切断装置，10、对合压力辊，11、对压装置，12、定位纠偏装置。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-2所示，本机组配有送经纱架1-1一组，纱架上设置有160组丝锭，每组丝锭上均安装有3Kg涨力恒定装置，并配置有力矩传感器和力矩自动调整机构，根据所需涨力大小可自动调整，做到160组沙团有完全一致的送丝涨力，为后道工序创造良好的工艺条件，另外本机组配有送纬纱架1-2一组，纱架上安装有丝锭66组，送纬纱架1-2的机械配置和传感系统均与送丝纱架1-1一样。

如图1-2所示，经纬纤维进入牵引佈丝装置2，等距进入扣门，实现纤维等分，随即进入浮动涨力自动调节装置3，160根经向纤维与66根纬向纤维的张力一致，然后纤维进入牵引机构，使纤维初步整齐地排列，表面平整。以送经系统的送丝牵引机构为例，其将集束纤维展开，由原来的3mm初步展开为5mm，随即进入同向但不同速的差动机械传动机构，依靠差动速比原理和几何鼓形辊传动工作原理，再次把纤维由5mm展开到8mm左右，纤维束厚度展开后，由原来的厚度1~1.5mm展开为0.12~0.18mm，确保纤维有0.12~0.18mm厚度，每组集束纤维由3mm展开到8mm左右，均佈成1.25~1.28m有效幅度，实现纤维之间的无缝隙佈丝。以160锭经丝束为基数，通过牵引，展开，佈丝等各项动作，随幅宽的增减，基材所需厚度可随时调整，丝锭的数量可根据上述幅宽及厚度的要求最后确定。送纬系统的送丝牵引机构的基本工作原理和机械配置，与送经牵引机构相同，差别为，两者的有效宽度不同，送纬机组由原来送经机组的160个纱锭改为66个纱锭，纬宽的有效幅宽为0.65米。根据不同速度的机械工作原理，以及为实现集束特种纤维的展开而装备的几何鼓形辊机械运转原理，自行设计创新了纤维均匀展开全新装置，方能在大面积佈丝时做到丝于丝之间无缝隙、无叠丝，才能确保制品的涨力一致，达到所需的物理指标。因此，同向但不同速的差动力机构是一个非常重要的机构。

如图1-2所示，牵引机组将上述0.12~0.18mm已形成薄型片状特种基材传送进入高压喷热塑性树脂区域。将加热的热塑性树脂高压喷佈在基材表面，形成薄薄一层厚度为0.03~0.05mm的热塑性树脂层，通过下部红外线加热热塑性树脂表面温度约在180℃~220℃左右，在喷佈后5秒之内，树脂层表面不得结晶，否则将对经纬复合浸渍深度的牢固程度产生不佳的影响。在喷塑区0.6米长的范围内，装有红外线加热系统，确保玻纤表面在3到5秒之内加热到180℃~220℃，方可提高树脂与玻纤的浸润性，从而增加了复合材料的粘结强度。这时玻纤片状基材送经速度为0.6米/秒，每次送经长度为0.6米，机台电机处于“启动-停止”间歇式工作状态，以确保纬丝和经丝复合所需要的时间差。因而，牵引机台上所用的四台电机均为伺伏电机，来保证机台“启动-停止”的正常运转。

如图1-2所示，送经机组工作步骤：牵引机组以每分6米的送丝速度令经丝通过喷胶区，经喷胶工序后，初步形成片材预浸体，随即进入间隙式动作状态，每次每秒送入纤维片材长达0.6米，随即停止工作，待5秒后再起动，输送经丝纤维片材。在送经机组工作的同时，送纬机组也同时进行工作：先由机械手8-1一次夹持60根已展开的纤维，快速牵引至纬线所需长度1.27米，同时进行自动纠偏，定位，铺纬，与已经完成的喷胶经片进行复合，压平，切断，机械手返回原位，停止一切动作。完成上述工序总计需要5秒的时间，在6秒内完成复合基材制品0.6米，按上述工艺流程，时间和速度，连续工作每班产量为2600米，仅需操作人员2名。

0°～90°经纬交叉均采用织造工艺现改为无织造工艺，大幅度提高了产量，产量为原来的织造工艺的40~50倍，织造人员由原来的14人将为2人，大大降低了生产成本，尤为重要的是产品质量内涵机械性能，物理性能指标大幅度提高，充分发挥了特种基材的特点。玻纤的弯曲和扭折大大降低了玻纤的抗拉强度等指标，本发明采用的无织造工艺，彻底消除了玻纤织造中必然产生的降低物理指标及机械性能，降低抗拉强度、塑性和抗弯强度以及耐冲击强度等缺陷。

如图1-2所示，基材经过经纬压力粘接复合，已初步形成玻纤片材，为防止出现玻纤片材密度不够，在整体片材浸渍时，经纬纤维片材中单丝可能形成位移游丝，故在复合机组后面设计一组对合压力辊10装置，压力辊的表面均喷涂特福龙材料，以防止粘辊，同时，配置伺伏电机和已设定的速度进行工作及“起-闭”的气动原件等均与电气操作控制箱合成一体，电脑集中控制，实现整套联合机组机电一体化。

如图1-2所示，基材通过压力双面成型后，即进入浸渍装置5，复合基材经过热熔树脂，为三辊双面浸渍涂层提供了极大的灵活性，同时安装两个可交替使用的熔槽，交替使用、减少浪费、保证浸渍质量。浸渍辊5-1的旋转速度可以调节，而与制品的通过速度无关。另外熔槽的设计实现容量最小化，并保证有最快的液体对流速度、优化的层流和无泡沫发生的液体导路，使浸渍辊5-1表面形成一层均匀的薄膜，再加上精确的溢流控制，以达到生产所需参数。本浸渍装置5还安装有循环液罐，循环液罐保证了浸渍辊筒在连续的液体循环下进行操作。基材通过浸渍系流，使基材正反两面经纬纤维和热塑性材料溶成一体，上下两个表面均有0.3~0.6mm膜面。物理性能机械性能大大高于原单向复合纤维，达到了特征复合基材所需强度和其他各项物理性能的要求。

如图1-2所示，基材经过浸渍后，基材内部仍有可能有部分干丝现象，表面树脂没有完全与基材单丝相浸润，故另加一组热压装置，使用同步上下压辊对压装置完全可以达到全面浸渍的效果。

如图1-2所示，基材经过挤压后，基材进入干燥装置进行干燥，为了消除基材内部应力，设置有4组S型加热辊6-1，干燥后进入消静电装置。

基材经过消静电装置后进入收卷装置，本收卷装置设置有两组气动张力辊，并配置有光电计数器，方便下布，不用停机，更换布卷，保持生产的连续性。

Claims (9)

1.一种经纬交叠无织造复合材料的加工设备，其特征在于：该设备包括依次顺序连接的纱架、牵引怖丝装置、张力调节装置、送线装置、喷胶装置、浸渍装置、烘干装置、消静电装置以及收卷装置，纱架上的丝线原材料通过牵引怖丝装置和张力调节装置形成薄片状基材，薄片状基材通过送线装置送入喷胶装置进行喷胶并制成基材片，然后进入浸渍装置，浸渍后的基材进入烘干装置干燥，然后消除静电进入收卷装置收卷成品，所述的送线装置包括经线送线台和纬线送线台，所述的喷胶装置上设置有机械手、喷粉加热机、压平和切断装置。

2.根据权利要求1所述的经纬交叠无织造复合材料的加工设备，其特征在于：所述的纱架包括送经纱架和送纬纱架，送经纱架上设置有基材丝锭160组，每组丝锭上均安装有涨力恒定装置、力矩传感仪和力矩自动调节机构，送纬纱架上设置有66组丝锭，该丝锭上同样安装有涨力恒定装置、力矩传感仪和力矩自动调节机构。

3.根据权利要求1所述的经纬交叠无织造复合材料的加工设备，其特征在于：所述的牵引怖丝装置设置有浮动涨力自动调节机构和同向但不同速的差动力机组机构。

4.根据权利要求1所述的经纬交叠无织造复合材料的加工设备，其特征在于：所述的送线装置和浸渍装置之间设置有一组对合压力辊装置，压力辊表面均喷涂有防止粘辊的特富龙材料。

5.根据权利要求1所述的经纬交叠无织造复合材料的加工设备，其特征在于：所述的浸渍装置主体为三辊浸渍机，其浸渍辊与伺服电机相连可调节旋转速度，并且所述的浸渍装置还安装有两个熔槽和一个循环液罐。

6.根据权利要求1所述的经纬交叠无织造复合材料的加工设备，其特征在于：所述的浸渍装置和烘干装置之间设置有同步上下对压装置。

7.根据权利要求1所述的经纬交叠无织造复合材料的加工设备，其特征在于：所述的烘干装置设置有4组S形走向的烘干加热辊。

8.根据权利要求1所述的经纬交叠无织造复合材料的加工设备，其特征在于：所述的收卷装置设置有两组气动张力辊，并配有光电计数器。

9.根据权利要求1所述的经纬交叠无织造复合材料的加工设备，其特征在于：所述的纬线送线台上设置有左右定位纠偏装置。

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