CN109955405A - 连续纤维增强预浸带以及生产装置及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能够保证玻纤绳整体强度，在玻纤绳在拉伸过程中保证其伸长率以及能够保证玻纤带中每股玻纤束独立受力，同时玻纤带整体强度较高的连续玻纤增强预浸带以及生产装置及其生产工艺。所述连续玻纤增强预浸带包括至少两条平行的且通过粘接剂并排粘接在一起的玻纤绳。所述玻纤带的生产装置包括依次设置的单股浸渍装置、玻纤分股放卷设备以及玻纤带浸渍系统。所述玻纤带的生产工艺包括使用热熔胶浸润玻纤；浸润好的玻纤，加捻成半成品玻纤绳；将数股玻纤绳并排通过玻纤带浸渍系统，表面包覆树脂制得单向玻纤带。采用该玻纤带以及生产装置及其生产工艺能够降低成本，保证产品的质量。
Description
技术领域
本发明涉及增强型复合管生产技术领域，尤其是一种连续纤维增强预浸带以及生产装置及其生产工艺。
背景技术
公知的：就钢丝网骨架增强塑料聚乙烯复合管是以缠绕钢丝网为中间层，内外层为聚乙烯塑料，采用专用热熔胶粘，通过挤出成型复合成一体的钢丝网骨架塑料聚乙烯复合管。凭借其优异的性能，钢丝网骨架聚乙烯复合管在许多领域已经成功取代金属管道，在各地的工程应用中显现出其独特的优势，受到用户青睐。
PSP管的结构特点是以聚乙烯塑料为基体，在聚乙烯内外管的中间设置有2层或多层交错缠绕形成的钢丝网格状增强结构层。增强用钢丝为高强度镀层钢丝，钢丝在缠绕前已包覆具有阻水性能的热熔胶。钢丝缠绕后，经过加热，再套挤出高强中间结合粘接树脂，然后再套挤出PE外层。这样就保证了钢丝网格状增强结构层牢固地镶嵌复合在管壁中间，保证了高强度钢丝与内外层PE之间熔为一体，从而获得性能优良的复合管材。
高性能粘接树脂在加热条件下能与PE管熔融为一体，同时与钢有极强的粘接性能。这种高性能粘合剂已在西气东输工程中作为钢-PE界面物质得到广泛应用。由于这种管材有效地解决了钢-PE的界面问题，使得用钢丝来增强PE这种增强方式得到了进一步发展，应用，变得更方便、可靠。
PSP管中钢材以拉伸成丝的状态存在要比管、板状态存在的抗拉强度高很多，又由于这种交错缠绕无需焊接，不但大大提高了生产效率，还使一根钢丝与聚乙烯的接触面及另一根钢丝的接触面间断，形成间断的钢丝塑料界面，其界面面积比连续钢塑界面的面积大，界面结合力牢靠；两种材料互相交织，集钢与聚乙烯的优点于一体。这种结构基本解决了产生应力集中和内应力的问题。所以，这种结构具有较高的强度，短期爆破压力的平均值比PE管提高了约129％，可提高公称压力、有良好的韧性和抵抗开裂性，具有PE管的环保、卫生性能及高的输水效率等优点，近年在许多领域已经得到广泛应用。
虽然PSP管道有许多优点，但是也存在一些不可克服的缺点，首先，PSP管道是由钢丝网状骨架与由热塑性材料构成的基体紧密结合构成的复合结构，钢丝的比重高，造成管材自身偏重，其次，由于断管、接头等原因，PSP管并不能做到百分之一百避免水与钢丝接触，因此在使用过程中钢丝会产生锈蚀而出现与聚合物界面粘接下降，在外压作用下更容易出现屈曲失稳问题。
采用玻璃纤维绳增强PE管是一个性价比十分优良的选择，保持PSP管道优异性能的同时，克服其固有的缺陷。此玻璃纤维绳由连续玻璃纤维或玻璃纤维束经加捻后制成，其外也可以包覆热熔胶，采用玻璃纤维绳作为增强材料，与钢丝增强PE管相比，由于玻璃纤维比重约为钢的1/3，因此自身重量较低，此外由于玻璃纤维是无机材料，不存在锈蚀等问题，使用寿命也优于钢丝增强管。但是玻璃纤维本身也存在一些缺点，如在加捻过程中由于表面摩擦系数高，会造成部分纤维断裂，引起强度下降；或者是在拉伸时，由于玻璃纤维表面的摩擦造成纤维之间难以滑移，使得伸长率极低，表现为玻璃纤维绳在被破坏时是单根纤维依次破坏而非整体断裂，造成玻璃纤维绳的实际测量值远低于其理论计算值。
现有技术中的纤维带一般是通过纤维束进行编制，从而获得纤维带，因此制造工艺复杂，并且纤维带一处出现缺口，容易恶化成整体断裂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够保证纤维绳整体强度，在纤维绳在拉伸过程中保证其伸长率以及能够保证纤维带中每股纤维束独立受力，同时纤维带整体强度较高的连续纤维增强预浸带。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：连续纤维增强预浸带，包括至少两条平行的且通过粘接树脂并排粘接在一起的纤维绳。
进一步的，所述纤维带的外侧设置有树脂加强层。
进一步的，所述纤维绳的材料为玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或者碳纤维，且具有20～100股。
进一步的，所述纤维绳包括绳芯；所述绳芯为至少两根平行的纤维束组成，所述绳芯的纤维束中，每束纤维束由至少两根纤维平行设置而成；所述绳芯外侧加捻有加强纤维束；所述加强纤维束外表面设置有浸润树脂层；所述加强纤维束的外侧设置有第二浸润树脂层。
优选的，所述浸润树脂层以及第二浸润树脂层均采用热塑性树脂，所述热塑性树脂采用PE、PP、TPU、EVA、POE或者PA。
进一步的，所述树脂加强层采用聚烯烃树脂。
本发明还公开了一种连续纤维增强预浸带的生产装置，包括依次设置的单股浸渍装置、纤维分股放卷设备以及纤维带浸渍系统；
所述单股浸渍装置包括依次设置的单股纤维分股放卷设备、第一浸渍池、浸渍烘干设备、纤维分股卷取设备；
所述纤维带浸渍系统包括依次设置的纤维带口模、第二浸渍池以及涂胶带型模；
所述涂胶带型模包括涂胶模板、定型头；所述涂胶模板的中心位置设置有纤维带穿孔；所述涂胶模板与定型头之间设置有连接杆；所述定型头的上表面的两侧均设置有支撑凸台；
所述定型头上设置有纤维带定型槽；所述纤维带定型槽的上方设置有压模板；所述纤维带穿孔的开口端的开口为喇叭口。
进一步的，纤维带的生产装置，还包括调节板；所述调节板安装在定型槽的两侧，且延伸到纤维带穿孔内；
所述涂胶模板的两侧均设置有导向装置，所述导向装置具有可滑动的导向杆，所述导向杆一端由涂胶模板的一侧插入延伸到纤维带穿孔内，且与调节板固定连接，所述定型头的两侧均设置伸缩装置；所述伸缩装置具有的伸缩杆插入到定型头的定型槽内，且与调节板固定连接。
进一步的，所述涂胶模板上设置有横向通孔。
本发明还公开了一种连续纤维增强预浸带的生产工艺，采用连续纤维增强预浸带的生产装置，且包括以下步骤：
S1、通过单股浸渍装置使用热熔胶浸润单股的纤维束；
S2、通过纤维分股放卷设备将纤维束进行放卷；
S3、将预定量的纤维束通过多股纤维加捻装置加捻成纤维绳；捻度为50～100；
S4、将预定量的股纤维绳并排通过纤维带浸渍系统，表面包覆树脂制得单向纤维带。
本发明的有益效果是：本发明所述的连续纤维增强预浸带，由于是通过多条纤维绳浸胶，并且通过粘接树脂并排粘接在一起；因此在维度方向上不存在受力线；因此在经度上共同承受拉力，并且每条纤维绳单独承力，在维度上没有较大的相互作用力，因此延展性较好。
本发明所述的连续纤维增强预浸带的制备装置，系统布置简单，设备简单，便于操作，便于简化纤维带的生产工艺。同时纤维带的生产工艺能够提高生产效率，降低生产成本。
附图说明
图1是本发明实施例中纤维带的结构示意图；
图2是本发明实施例中纤维带的一种横截面示意图；
图3是本发明实施例中纤维带的另一种横截面示意图；
图4是本发明实施例中纤维绳的结构示意图；
图5是本发明实施例中纤维绳的横截面示意图；
图6是本发明实施例中纤维带生产装置的布局简图；
图7是本发明实施例中口模的主视图；
图8是本发明实施例中涂胶带型模的立体图；
图9是本发明实施例中涂胶带型模的主视图；
图10是本发明实施例中涂胶带型模的俯视图；
图11是图10的A-A剖视图；
图12是图9的B-B剖视图；
图中标示：100-单股浸渍装置；200-纤维分股放卷设备，300-纤维带浸渍系统；400-多股纤维加捻装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1至图5所示，本发明所述的连续纤维增强预浸带，包括至少两条平行的且通过粘接树脂17并排粘接在一起的纤维绳15。
进一步的，所述纤维带外侧设置有树脂加强层16。具体的，所述纤维绳15的材料为玻璃纤维、玄武岩纤维或者碳纤维，且具有20～100股。
进一步的，所述纤维绳15包括绳芯151；所述绳芯151为至少两根平行的纤维束组成，所述绳芯151的纤维束中，每束纤维束由至少两根纤维平行设置而成；所述绳芯151外侧加捻有加强纤维束153；所述加强纤维束153外表面设置有浸润树脂层154；所述加强纤维束153的外侧设置有第二浸润树脂层155。
其中，粘接树脂17采用采用接枝EVA与聚烯烃树脂的混合物或者聚烯烃树脂。为了提高侵润效果，同时便于提高强度；进一步的，所述浸润树脂层154以及第二浸润树脂层155均采用热塑性树脂PE、PP、TPU、EVA、POE或者PA。
为了增加与塑料的接触面积；进一步的，所述树脂加强层16采用聚烯烃树脂。
本发明所述的连续纤维增强预浸带，由于是通过多条纤维绳浸胶，并且通过粘接树脂并排粘接在一起；因此在维度方向上不存在受力绳；因此在经度上共同承受拉力，并且每条纤维绳单独承力，在维度上没有较大的相互作用力，因此延展性较好。
本发明还提供了一种连续纤维增强预浸带的生产装置，包括依次设置的单股浸渍装置100、纤维分股放卷设备200、多股纤维加捻装置400以及纤维带浸渍系统300；
所述单股浸渍装置100包括依次设置的单股纤维分股放卷设备101、第一浸渍池102、浸渍烘干设备103、纤维分股卷取设备104；
所述纤维带浸渍系统300包括依次设置的纤维带口模301、第二浸渍池302以及涂胶带型模303；
所述涂胶带型模303包括涂胶模板1、定型头2；所述涂胶模板1的中心位置设置有纤维带穿孔11；所述涂胶模板1与定型头2之间设置有连接杆7；所述定型头2的上表面的两侧均设置有支撑凸台13；
所述定型头2上设置有纤维带定型槽8；所述纤维带定型槽8的上方设置有压模板9；所述纤维带穿孔11的开口端的开口为喇叭口。
其中，纤维绳在纤维带浸渍系统300中进行浸润的具体过程如下：
将每股纤维绳穿过纤维带口模301上的通孔，然后通过第二浸渍池302浸润聚乙烯与聚烯烃树脂的混合物；然后通过定型头2的定型槽8以及压模板9实现对纤维带的定型。最终从涂胶带型模303伸出的纤维带经过冷却即得到成品纤维带。
为了便于适应不同宽度的纤维带的生产，进一步的，纤维带的生产装置，还包括调节板5；所述调节板5安装在定型槽8的两侧，且延伸到纤维带穿孔11内；
所述涂胶模板1的两侧均设置有导向装置3，所述导向装置3具有可滑动的导向杆4，所述导向杆4一端由涂胶模板1的一侧插入延伸到纤维带穿孔11内，且与调节板5固定连接，所述定型头2的两侧均设置伸缩装置6；所述伸缩装置6具有的伸缩杆插入到定型头2的定型槽8内，且与调节板5固定连接。
为了减轻涂胶模板1的重力，便于散热，进一步的，所述涂胶模板1上设置有横向通孔12。
本发明还提供了一种连续纤维增强预浸带的生产工艺，采用上述的连续纤维增强预浸带的生产装置，且包括以下步骤：
S1、通过单股浸渍装置100使用热熔胶浸润单股的纤维束；
S2、通过纤维分股放卷设备200将纤维束进行放卷；
S3、将预定量的纤维束通过多股纤维加捻装置400加捻成纤维绳；捻度为50～100；
S4、将预定量的股纤维绳并排通过纤维带浸渍系统300，表面包覆树脂制得单向纤维带。
上述纤维带的制备工艺流程简单，便于操作，因此能够降低制备成本，提高制备效率。
综上所述，本发明所述的连续纤维增强预浸带制备装置，系统布置简单，设备简单，便于操作，便于简化连续纤维增强预浸带的生产工艺。同时连续纤维增强预浸带的生产工艺能够提高生产效率，降低生产成本。
实施例1
采用上述玻纤带的生产装置制备玻纤带，具体工艺如下：
S1、通过单股浸渍装置100使用热熔胶浸润单股的玻纤束；
S2、通过玻纤分股放卷设备200将玻纤束进行放卷；
S3、将预定量的玻纤束通过多股玻纤加捻装置400加捻成玻纤绳；捻度为80；
S4、将50股的股玻纤绳并排通过玻纤带浸渍系统300，表面包覆聚烯烃树脂制得单向玻纤带。
实施例2
采用上述玻纤带的生产装置制备玻纤带，具体工艺如下：
S1、通过单股浸渍装置100使用热熔胶浸润单股的玻纤束；
S2、通过玻纤分股放卷设备200将玻纤束进行放卷；
S3、将预定量的玻纤束通过多股玻纤加捻装置400加捻成玻纤绳；捻度为50；
S4、将20股的股玻纤绳并排通过玻纤带浸渍系统300，表面包覆聚烯烃树脂制得单向玻纤带。
实施例3
采用上述玻纤带的生产装置制备玻纤带，具体工艺如下：
S1、通过单股浸渍装置100使用热熔胶浸润单股的玻纤束；
S2、通过玻纤分股放卷设备200将玻纤束进行放卷；
S3、将预定量的玻纤束通过多股玻纤加捻装置400加捻成玻纤绳；捻度为100；
S4、将100股的股玻纤绳并排通过玻纤带浸渍系统300，表面包覆聚烯烃树脂制得单向玻纤带。
Claims (10)
1.连续纤维增强预浸带，其特征在于：包括至少两条平行的且通过粘接树脂(17)并排粘接在一起的纤维绳(15)。
2.如权利要求1所述的连续纤维增强预浸带，其特征在于：所述纤维带的外侧设置有树脂加强层(16)。
3.如权利要求1所述的连续纤维增强预浸带，其特征在于：所述纤维绳(15)的材料为玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或者碳纤维，且具有20～100股。
4.如权利要求1所述的连续纤维增强预浸带，其特征在于：所述纤维绳(15)包括绳芯(151)；所述绳芯(151)为至少两根平行的纤维束组成，所述绳芯(151)的纤维束中，每束纤维束由至少两根纤维平行设置而成；所述绳芯(151)外侧加捻有加强纤维束(153)；所述加强纤维束(153)外表面设置有浸润树脂层(154)；所述加强纤维束(153)的外侧设置有第二浸润树脂层(155)。
5.如权利要求4所述的连续纤维增强预浸带，其特征在于：所述浸润树脂层(154)以及第二浸润树脂层(155)均采用热塑性树脂；所述热塑性树脂采用PE、PP、TPU、EVA、POE或者PA。
6.如权利要求4所述的连续纤维增强预浸带，其特征在于：所述树脂加强层(16)采用聚烯烃树脂。
7.如权利要求1至6任意一项权利要求所述的连续纤维增强预浸带的生产装置，其特征在于：包括依次设置的单股浸渍装置(100)、纤维分股放卷设备(200)、多股纤维加捻装置(400)以及纤维带浸渍系统(300)；
所述单股浸渍装置(100)包括依次设置的单股纤维分股放卷设备(101)、第一浸渍池(102)、浸渍烘干设备(103)、纤维分股卷取设备(104)；
所述纤维带浸渍系统(300)包括依次设置的纤维带口模(301)、第二浸渍池(302)以及涂胶带型模(303)；
所述涂胶带型模(303)包括涂胶模板(1)、定型头(2)；所述涂胶模板(1)的中心位置设置有纤维带穿孔(11)；所述涂胶模板(1)与定型头(2)之间设置有连接杆(7)；所述定型头(2)的上表面的两侧均设置有支撑凸台(13)；
所述定型头(2)上设置有纤维带定型槽(8)；所述纤维带定型槽(8)的上方设置有压模板(9)；所述纤维带穿孔(11)的开口端的开口为喇叭口。
8.如权利要求7所述的连续纤维增强预浸带的生产装置，其特征在于：还包括调节板(5)；所述调节板(5)安装在定型槽(8)的两侧，且延伸到纤维带穿孔(11)内；
所述涂胶模板(1)的两侧均设置有导向装置(3)，所述导向装置(3)具有可滑动的导向杆(4)，所述导向杆(4)一端由涂胶模板(1)的一侧插入延伸到纤维带穿孔(11)内，且与调节板(5)固定连接，所述定型头(2)的两侧均设置伸缩装置(6)；所述伸缩装置(6)具有的伸缩杆插入到定型头(2)的定型槽(8)内，且与调节板(5)固定连接。
9.如权利要求8所述的连续纤维增强预浸带的生产装置，其特征在于：所述涂胶模板(1)上设置有横向通孔(12)。
10.如权利要求1至7任意一项权利要求所述的连续纤维增强预浸带的生产工艺，其特征在于：采用权利要求5、6或7所述的连续纤维增强预浸带的生产装置，且包括以下步骤：
S1、通过单股浸渍装置(100)使用热熔胶浸润单股的纤维束；
S2、通过纤维分股放卷设备(200)将纤维束进行放卷；
S3、将预定量的纤维束通过多股纤维加捻装置(400)加捻成纤维绳；捻度为50～100；
S4、将预定量的股纤维绳并排通过纤维带浸渍系统(300)，表面包覆树脂制得单向纤维带。
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