CN112549586B - 一种用于复合材料快速拉挤成型的静态浸润装置 - Google Patents

Abstract

一种用于复合材料快速拉挤成型的静态浸润装置，涉及铁路轨道材料装备技术领域，包括盒体，所述盒体内为浸胶腔，在所述盒体相对的两侧面上分别设置有进纱口和出纱口；在所述浸胶腔内安装有若干平行的导纱杆，所述导纱杆水平方向设置，并且所述导纱杆与纱线的拉挤方向垂直。本发明能对预应力千斤顶移动并且角度可调，使预应力千斤顶安装方便简单，安全性高且效率高。

Description

一种用于复合材料快速拉挤成型的静态浸润装置

技术领域

本发明涉及铁路轨道材料装备技术领域，具体涉及一种用于复合材料快速拉挤成型的静态浸润装置。

背景技术

在复合材料的拉挤工艺中，纤维纱线需要浸润树脂后，拉入模具中固化成型，传统的浸胶装备主要有两种形式：(1)第一种是开放式浸胶，即一个上端开口的浸胶槽，内盛放液体树脂，纤维纱线通过一些压辊压入槽内的树脂中，被牵引设备牵引拉出，可附带胶辊夹持，去除多余的树脂后，进入模具固化成型；这种浸胶槽容积较大，盛的树脂量较多，因此树脂必须要有足够长的适用期(即树脂的凝胶时间要足够长)，否则在连续生产时，浸胶槽内的树脂会凝胶导致停产，所以这种开放式的浸胶槽多用于不饱和树脂、环氧树脂、酚醛树脂等，而且这种浸胶槽的纤维纱线容量也是较为有限，一次最多可通过几百万特克斯的粗纱(特克斯，英文Tex，简称特，旧称公支，是一种线密度单位)，假如生产较大尺寸的产品，只能多个浸胶槽并联安装满足需求，但是此种并联方式占用空间大，并且结构复杂。(2)第二种为封闭式浸胶盒，其结构通常为在拉挤模具的前端增加一个与模具一体化的腔体，将树脂通过管路注入该腔体内，纤维纱线穿过此腔体时，会被浸润，随后进入模具中固化成型；封闭式浸胶盒的优点是浸润距离短，适合于适用期短的树脂(即树脂具有凝胶时间较短)，如聚氨酯树脂、快速型环氧树脂等，缺点是纤维只能从单一通道进入腔体，因此容量十分有限，一次最多可通过几百万特克斯粗纱，而且当通过纤维太多时，有限的容量使得浸润质量较差，造成废品率很高；此外，还存在一个较大的缺陷：封闭式浸胶盒仅适用于树脂含量为18-25％的产品，例如树脂含量达到40-55％的复合枕木，该此结构无法适用。

纤维增强聚氨酯复合轨枕是玻璃纤维增强硬质聚氨酯发泡树脂材料，经过拉挤复合模压工艺制成的一种新形复合材料轨枕，具有耐腐蚀、耐老化、吸水性极小、绝缘性能好、强度高以及具有木材同等的再加工性能。最早的聚氨酯轨枕是由日本积水化学工业株式会社在1975年研发的，这种复合枕木是一种连续玻璃纤维增强硬质聚氨酯泡沫材料。复合轨枕是以连续玻璃纤维增强发泡聚氨酯拉挤模压成型，在生产过程中，受树脂适用期很短的限制，纤维浸润必须在300秒或更短时间内完成，由于单次通纱量较大(约1000万特克斯)，因此以上两种浸胶装备均不能满足工艺需求，目前是采用人工揉搓的方式进行浸润操作，人工操作使得浸润效果极不稳定，造成废品率较高，生产效率低下，所以远远满足不了生产需要；此外，由于通纱量的限制，人工揉搓浸润的方式一般也只能生产较小尺寸的轻型枕木，比如地铁用的轻型枕木等，或者以分块粘接的方式生产大型重载枕木。

发明内容

为了解决上述现有技术的问题，本发明提供一种用于复合材料快速拉挤成型的静态浸润装置，能够在密闭的空间中，在较少树脂容量的情况下实现超大容量纤维在线浸润装置。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种用于复合材料快速拉挤成型的静态浸润装置，包括盒体，所述盒体内为浸胶腔，在所述盒体相对的两侧面上分别设置有进纱口和出纱口；在所述浸胶腔内安装有若干平行的导纱杆，所述导纱杆水平方向设置，并且所述导纱杆与纱线的拉挤方向垂直。

优选的，所述导纱杆为中空结构，在所述导纱杆上加工有一排均布的出胶孔，所述导纱杆的一端与注胶机枪头连通。在本发明中，导纱杆上设置有出胶孔，将传统的集中式注胶优化成分层注胶，使得纱线浸润的速度变快，浸润的通纱量以及浸润的效率大大增加。

优选的，所有的所述导纱杆呈一排且等间距布置，在所述导纱杆的同侧边安装有注胶盒，所述注胶盒的盒身固定安装在所述盒体的外侧，所述导纱杆的端部安装在所述注胶盒上，并且所述导纱杆的内部与所述注胶盒的内部连通，所述注胶盒的进口与注胶机枪头连通。所有导纱杆的同一端均连通至注胶盒，确保每根导纱杆的出胶孔的单位时间内的出胶量相同，因此能保证每层纱线的浸润效果与浸润时间相同，保持每层纱线浸润的同步性，从而保证浸润的质量。

优选的，成排的所述导纱杆在所述浸胶腔内水平方向安装；所述进纱口的底面的水平高度H₁、所述出纱口的顶面的水平高度H₂以及成排的所述导纱杆的水平高度H₃之间的大小关系为：H₁≥H₂≥H₃。纱线从进纱口进入后，分层穿过导纱杆之间的间隙时为向下绕压在前一根导纱杆的上部后又绕压在后一根导纱杆的下部穿出两根导纱杆之间的缝隙，然后再从出纱口拉出，这样就使两根导纱杆分别从纱线的两侧对纱线进行施加一定压力的挤压，具有迫使胶液进入纱线内部的作用，使浸润更加充分快速。

优选的，所述出纱口的顶面处安装有长条形的压板，所述压板的长度方向与纱线的拉挤方向垂直，所述压板的一侧长条边铰接在所述盒体上，另一侧长条边延伸至所述出纱口的端口处，在所述出纱口的上端螺纹连接有竖直的螺栓，所述螺栓的下端压在所述压板上。旋转螺栓调整螺栓下旋的距离，能调节压板的铰接角度，进而调节出纱口的大小，在浸胶腔内完成浸润的纱线，通过出纱口拉出，能够依据实际生产中设计的注胶量调整出纱口的开合度，使多余的胶被挤回浸胶腔的同时，还能保持注胶量的平衡。

优选的，在所述进纱口一侧设置有分纱架，所述分纱架与所述盒体固定安装，在所述分纱架上安装有一排等间距的分纱杆，每根所述分纱杆水平设置，成排的所述分纱杆的排列方向与所述纱线的拉挤方向垂直。相邻的分纱杆之间形成一个通道，在纱线进入进纱口之前通过分纱杆先预先分层整理，保证纱线进入浸胶腔浸润的顺利进行。

优选的，所述盒体包括下腔体，所述下腔体的上端面开口，在所述下腔体的上端面上安装有上盖。盒体分成上下式结构，方便对盒体内部进行装卸和日常维护，方便生产与使用。

本发明所具有的的优点包括：

纱线从进纱口进入浸胶腔内，分层穿过导纱杆之间的缝隙，使得纱线在浸胶腔内的浸润速度加快，且浸润的更加彻底，因此能满足单次通纱量较大的工况，浸润完成后，纱线从出纱口拉出。

此外，在复合轨枕的制备过程中，在盒体的浸胶腔内设置一排导纱杆，纱线绕在导纱杆上，经两侧的导纱杆进行挤压浸润，同时导纱杆兼具注胶的作用，对纱线均匀注胶，使纱线周边均匀接触树脂，以提高置换率，适应更短适用期的树脂体系；此外，导纱杆分层注胶浸润，提高效率的同时还能引入更多纱线分层布置且同时浸润注胶，能满足单次通纱量较大的工况；使用本发明生产的复合轨枕，性能优异，质地均匀，并实现大截面产品一次性整体成型，突破了传统技术瓶颈。

附图说明

图1是本发明实施例用于复合材料快速拉挤成型的静态浸润装置的立体结构示意图。

图2是本发明实施例用于复合材料快速拉挤成型的静态浸润装置的俯视结构示意图。

图3是图2中的A-A截面的结构示意图。

图4是纱线在本发明实施例中浸润过程的原理简图。

图5是本发明实施例去掉上盖后的立体结构示意图。

图6是图5的俯视结构示意图。

图7是本发明实施例爆炸示意图。

图8是本发明实施例导纱杆上的出胶孔的位置示意图。

其中，在附图中相同的部件用相同的附图标记；附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明。

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种用于复合材料快速拉挤成型的静态浸润装置，包括盒体1，所述盒体1包括下腔体101，所述下腔体101的上端面开口，在所述下腔体101的上端面上安装有上盖102；盒体1分成上下式结构，方便对盒体1内部进行装卸和日常维护，方便生产与使用。

进一步的，在本发明实施例中，所述盒体1内为浸胶腔2，在所述盒体1相对的两侧面上分别设置有进纱口3和出纱口4；在所述浸胶腔2内安装有若干平行的导纱杆5，导纱杆5为直径为12-40mm，所述导纱杆5水平方向设置，并且所述导纱杆5与纱线的拉挤方向垂直。纱线从进纱口3进入浸胶腔2内，分层穿过导纱杆5之间的缝隙，使得纱线在浸胶腔2内的浸润速度加快，且浸润的更加彻底，因此能满足单次通纱量较大的工况，浸润完成后，纱线从出纱口4拉出。

进一步的，在本发明实施例中，所述导纱杆5为中空结构，在所述导纱杆5上加工有一排均布的出胶孔6，出胶孔6直径为1-3mm，所述导纱杆5的一端与注胶机枪头连通。导纱杆5上设置有出胶孔6，将传统的集中式注胶优化成分层注胶，使得纱线浸润的速度变快，浸润的通纱量以及浸润的效率大大增加。

所有的所述导纱杆5呈一排且等间距布置，相邻导纱杆5之间的间距为2-6mm，成排的所述导纱杆5在所述浸胶腔2内水平方向安装；所述进纱口3的底面的水平高度H₁、所述出纱口4的顶面的水平高度H₂以及成排的所述导纱杆5的水平高度H₃之间的大小关系为：H₁≥H₂≥H₃。纱线从进纱口3进入后，分层穿过导纱杆5之间的间隙时为向下绕压在前一根导纱杆5的上部后又绕压在后一根导纱杆5的下部穿出两根导纱杆5之间的缝隙，然后再从出纱口4拉出，这样就使两根导纱杆5分别从纱线的两侧对纱线进行施加一定压力的挤压，具有迫使胶液进入纱线内部的作用，使浸润更加充分快速。

在生产过程中，由于纱线穿过导纱杆5时会绕压在导纱杆5上，为了保证出胶孔6的出胶顺畅，不被绕压的纱线遮住，所以出胶孔6的位置为：如附图8所示，在导纱杆5的轴截面上，以轴截面的圆心为原点的直角坐标系中，纱线的拉挤方向与横轴X轴正向方同向，出胶孔6的位置位于坐标轴中的第一象限或第四象限内，在本实施例中，出胶孔6在坐标系内的角度为135°。

进一步的，在本发明实施例中，在所述导纱杆5的同侧边安装有注胶盒7，所述注胶盒7的盒身固定安装在所述盒体1的外侧，所述导纱杆5的端部安装在所述注胶盒7上，并且所述导纱杆5的内部与所述注胶盒7的内部连通，所述注胶盒7的进口与注胶机枪头连通。所有导纱杆5的同一端均连通至注胶盒7，确保每根导纱杆5的出胶孔6的单位时间内的出胶量相同，因此能保证每层纱线的浸润效果与浸润时间相同，保持每层纱线浸润的同步性，从而保证浸润的质量。

进一步的，在本发明实施例中，所述出纱口4的顶面处安装有长条形的压板8，所述压板8的长度方向与纱线的拉挤方向垂直，所述压板8的一侧长条边铰接在所述盒体1上，另一侧长条边延伸至所述出纱口4的端口处，在所述出纱口4的上端螺纹连接有竖直的螺栓9，所述螺栓9的下端压在所述压板8上。旋转螺栓9调整螺栓9下旋的距离，能调节压板8的铰接角度，进而调节出纱口4的大小，在浸胶腔2内完成浸润的纱线，通过出纱口4拉出，能够依据实际生产中设计的注胶量调整出纱口4的开合度，使多余的胶被挤回浸胶腔2的同时，还能保持注胶量的平衡。

进一步的，在本发明实施例中，在所述进纱口3一侧设置有分纱架10，所述分纱架10与所述盒体1固定安装，在所述分纱架10上安装有一排等间距的分纱杆11，每根所述分纱杆11水平设置，成排的所述分纱杆11的排列方向与所述纱线的拉挤方向垂直。相邻的分纱杆11之间形成一个通道，在纱线进入进纱口3之前通过分纱杆11先预先分层整理，保证纱线进入浸胶腔2浸润的顺利进行。

此外，在一些其他实施例中，分纱架10上具有分纱功能的分纱部件除了分纱杆11之外，还可以是平板，然后在平板上加工若干水平的长条状的通孔，所有通孔竖向呈一列排列。

在实际生产中，生产截面为240*300mm的复合枕木，经计算需要5000万特克斯玻璃纤维纱线，采用宽度800mm、25根导纱杆5的浸胶装置，将纱线平均分为24层，单层堆积厚度约为5mm；先将分好层的纱线穿过分纱杆11，再自然堆叠后从进纱口3进入浸胶腔2室内，按原来的分层结构，每层依次从导纱杆5之间的缝隙穿过，最后穿出出料口，全部纱线穿好后，与牵引设备固定好；安装盒体1的上盖102并紧固；开动牵引设备确认纱线行走正常后，停止牵引，先启动注胶设备，注入浸胶腔2相当于正常运行1分钟的胶液量，再开动牵引设备运行，保证纱线在导纱杆5处接触胶液并被胶液完全包裹浸润，当纱线穿过导纱杆5时，分别被挤压两次，此时已经完成浸润，通过出纱口4拉出。在实际生产过程中，工作人员可以依据设计的注胶量供应胶液，并随之调整出料口的开合度，使注胶量维持平衡，保证产品的质量稳定性。

本发明实施例所具有的的优点包括：在复合轨枕的制备过程中，在盒体1的浸胶腔2内设置一排导纱杆5，纱线绕在导纱杆5上，经两侧的导纱杆5进行挤压浸润，同时导纱杆5兼具注胶的作用，对纱线均匀注胶，使纱线周边均匀接触树脂，以提高置换率，适应更短适用期的树脂体系；此外，导纱杆5分层注胶浸润，提高效率的同时还能引入更多纱线分层布置且同时浸润注胶，能满足单次通纱量较大的工况；使用本发明生产的复合轨枕，性能优异，质地均匀，并实现大截面产品一次性整体成型，突破了传统技术瓶颈。

本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以上参考了优选实施例对本发明进行了描述，但本发明的保护范围并不限制于此，任何落入权利要求的范围内的所有技术方案均在本发明的保护范围内。在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。

Claims (4)

1.一种用于复合材料快速拉挤成型的静态浸润装置，其特征在于，包括盒体，所述盒体内为浸胶腔，在所述盒体相对的两侧面上分别设置有进纱口和出纱口；在所述浸胶腔内安装有若干平行的导纱杆，所述导纱杆水平方向设置，并且所述导纱杆与纱线的拉挤方向垂直；

所述导纱杆为中空结构，在所述导纱杆上加工有一排均布的出胶孔，所述导纱杆的一端与注胶机枪头连通，将传统的集中式注胶优化成分层注胶，使得纱线浸润的速度变快，浸润的通纱量以及浸润的效率大大增加；

成排的所述导纱杆在所述浸胶腔内水平方向安装；所述进纱口的底面的水平高度H₁、所述出纱口的顶面的水平高度H₂以及成排的所述导纱杆的水平高度H₃之间的大小关系为：H₁≥H₂≥H₃，纱线从进纱口进入后，分层穿过导纱杆之间的间隙时为向下绕压在前一根导纱杆的上部后又绕压在后一根导纱杆的下部穿出两根导纱杆之间的缝隙，然后再从出纱口拉出，这样就使两根导纱杆分别从纱线的两侧对纱线进行施加一定压力的挤压，具有迫使胶液进入纱线内部的作用，使浸润更加充分快速；

所有的所述导纱杆呈一排且等间距布置，在所述导纱杆的同侧边安装有注胶盒，所述注胶盒的盒身固定安装在所述盒体的外侧，所述导纱杆的端部安装在所述注胶盒上，并且所述导纱杆的内部与所述注胶盒的内部连通，所述注胶盒的进口与注胶机枪头连通。

2.根据权利要求1所述的用于复合材料快速拉挤成型的静态浸润装置，其特征在于，所述出纱口的顶面处安装有长条形的压板，所述压板的长度方向与纱线的拉挤方向垂直，所述压板的一侧长条边铰接在所述盒体上，另一侧长条边延伸至所述出纱口的端口处，在所述出纱口的上端螺纹连接有竖直的螺栓，所述螺栓的下端压在所述压板上。

3.根据权利要求1-2任一项所述的用于复合材料快速拉挤成型的静态浸润装置，其特征在于，在所述进纱口一侧设置有分纱架，所述分纱架与所述盒体固定安装，在所述分纱架上安装有一排等间距的分纱杆，每根所述分纱杆水平设置，成排的所述分纱杆的排列方向与所述纱线的拉挤方向垂直。

4.根据权利要求3所述的用于复合材料快速拉挤成型的静态浸润装置，其特征在于，所述盒体包括下腔体，所述下腔体的上端面开口，在所述下腔体的上端面上安装有上盖。

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