高強(qiáng)度連續(xù)復(fù)合材料纖維網(wǎng)格、生產(chǎn)線及方法
【專利摘要】一種高強(qiáng)度連續(xù)復(fù)合材料纖維網(wǎng)格、生產(chǎn)方法及生產(chǎn)線，其特征是所述的生產(chǎn)線包括紗架（2）、經(jīng)線鋪放機(jī)（1）、緯線鋪放機(jī)（10）、網(wǎng)格模具（3）、供膠裝置（7）、烘箱（8）和收卷機(jī)構(gòu)（9），經(jīng)線鋪放機(jī)（1）和緯線鋪放機(jī)（10）垂直布置在網(wǎng)格模具（3）上并交替進(jìn)行復(fù)合材料纖維的鋪放以形成待注膠成形的網(wǎng)格狀復(fù)合材料纖維，經(jīng)線鋪放機(jī)（1）和緯線鋪放機(jī)（10）由各自的紗架（2）供紗；在網(wǎng)格模具（3）的一端安裝有壓料去膠輥（6），在網(wǎng)格模具（3）中安裝有加熱裝置（5），在網(wǎng)格模具（3）上安裝有脫模機(jī)構(gòu)，在網(wǎng)格模具（3）的兩側(cè)各設(shè)有一個(gè)切斷機(jī)構(gòu)；烘箱（8）安裝在網(wǎng)格模具（3）的出口端。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高。
【專利說明】高強(qiáng)度連續(xù)復(fù)合材料纖維網(wǎng)格、生產(chǎn)線及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料成型設(shè)備，尤其是一種復(fù)合材料網(wǎng)格生產(chǎn)設(shè)備，具體地說是一種能實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料網(wǎng)格不切斷生產(chǎn)的高強(qiáng)度連續(xù)復(fù)合材料纖維網(wǎng)格、生產(chǎn)方法及生產(chǎn)線。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，作為一種在國際上被廣泛采用的新型結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，外部粘貼纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(Fiber Reinforced Polymer, FRP)加固法近年來在國內(nèi)得到了快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，已成為目前主流的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)之一。但是，該技術(shù)存在防火、耐久性等方面的缺點(diǎn)，而且對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度貢獻(xiàn)有限，而FRP網(wǎng)格則可以很好地解決上述問題。更重要的是,FRP網(wǎng)格可替代鋼筋使用于新建混凝土結(jié)構(gòu)中，特別適用于墻、板等，成為在特殊條件下應(yīng)用時(shí)的一種基本材料，可形成一種新的體系，而不僅僅是對(duì)傳統(tǒng)FRP材料的補(bǔ)充。
[0003]FRP網(wǎng)格是將碳纖維、玻璃纖維或聚酰胺纖維等高性能復(fù)合材料連續(xù)纖維浸潰于耐腐蝕性能良好的樹脂中形成的整體網(wǎng)格。FRP網(wǎng)格具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、易被制成各種復(fù)雜形狀等特點(diǎn)，使用方便，施工簡(jiǎn)單迅捷，可用于隧道、橋梁、高速公路、飛機(jī)跑道、停機(jī)坪、建筑物、溝渠等諸多新建工程和加固改造工程中。
[0004]目前國內(nèi)尚無規(guī)模化連續(xù)化生產(chǎn)FRP網(wǎng)格的成熟技術(shù)，嚴(yán)重制約了改新型材料在土木工程中的應(yīng)用發(fā)展，因此亟需開發(fā)成套的自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)FRP網(wǎng)格的規(guī)?；a(chǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的FRP網(wǎng)格因缺少理想的設(shè)備而不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)的問題，設(shè)計(jì)一種能實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)的高強(qiáng)度連續(xù)復(fù)合材料纖維網(wǎng)格、生產(chǎn)方法及生產(chǎn)線。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案之一是:
一種高強(qiáng)度連續(xù)復(fù)合材料纖維網(wǎng)格，其特征是組成網(wǎng)格的縱向筋條和橫向筋條由諾干層垂直交替鋪放的復(fù)合材料纖維和固化膠固化形成。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案之二是:
一種高強(qiáng)度連續(xù)復(fù)合材料纖維網(wǎng)格生產(chǎn)線，其特征是它包括紗架2、經(jīng)線鋪放機(jī)1、緯線鋪放機(jī)10、網(wǎng)格模具3、供膠裝置7、烘箱8和收卷機(jī)構(gòu)9，經(jīng)線鋪放機(jī)I和緯線鋪放機(jī)10垂直布置在網(wǎng)格模具3上并交替進(jìn)行復(fù)合材料纖維的鋪放以形成待注膠成形的網(wǎng)格狀復(fù)合材料纖維，經(jīng)線鋪放機(jī)I和緯線鋪放機(jī)10由各自的紗架2供紗；在網(wǎng)格模具3的一端安裝有能沿經(jīng)線方向或緯經(jīng)方向移動(dòng)的用于去掉熱固性膠及膠中氣泡的壓料去膠輥6，供膠裝置7用于在經(jīng)向復(fù)合材料纖維和緯向復(fù)合材料纖維鋪設(shè)到設(shè)定值后向形成的網(wǎng)格線注膠；在網(wǎng)格模具3中安裝有用于對(duì)注膠后的復(fù)合材料纖維網(wǎng)格半固化的加熱裝置5，在網(wǎng)格模具3上安裝有用于將半固化后的復(fù)合材料纖維網(wǎng)格與網(wǎng)格模具3分開的脫模機(jī)構(gòu)，在網(wǎng)格模具3的一側(cè)設(shè)有一個(gè)用于將緯線鋪放機(jī)10出口端的復(fù)合材料纖維切斷的切斷機(jī)構(gòu)；烘箱8安裝在網(wǎng)格模具3的出口端，半固化的復(fù)合材料纖維網(wǎng)格脫模后在牽引裝置的作用下進(jìn)入烘箱8中進(jìn)行固化定型后進(jìn)入收卷機(jī)構(gòu)9收卷。
[0008]所述的網(wǎng)格模具3中加熱裝置5的固化率不超過60%，便于重復(fù)網(wǎng)格接合點(diǎn)的連續(xù)性。
[0009]所述的經(jīng)線鋪放機(jī)I安裝在網(wǎng)格模具3兩側(cè)的X向?qū)к壣?，緯線鋪放機(jī)10安裝在網(wǎng)格模具3兩端的Y向?qū)к壣稀?br> [0010]所述的Y向?qū)к壖茉O(shè)或懸置在網(wǎng)格模具3的上方。
[0011]所述的經(jīng)線鋪放機(jī)I和緯線鋪放機(jī)10的鋪放速度為0.15-0.3m / s。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)方案之三是:
一種高強(qiáng)度連續(xù)復(fù)合材料纖維網(wǎng)格的制備方法，其特征是將復(fù)合材料纖維分別交替從對(duì)應(yīng)的紗架上引出，由經(jīng)向(X向)鋪放機(jī)和緯向(Y向)鋪放機(jī)牽引分層鋪設(shè)復(fù)合材料纖維，相鄰經(jīng)向和續(xù)向的距離可調(diào)并由成品的參數(shù)值決定，鋪放到設(shè)定的股數(shù)后，鋪放機(jī)停止鋪紗，供膠裝置開始供膠，使模具中的纖維浸潰完全，同時(shí)啟動(dòng)壓料去膠裝置在網(wǎng)格模具上移動(dòng)將多余的膠水去掉并將膠水中的氣泡擠出，此時(shí)啟動(dòng)加熱裝置到不超過60%固化溫度，加熱到半固化狀態(tài)，啟動(dòng)網(wǎng)格模具一側(cè)的的切斷裝置將續(xù)線切斷以便于半固化的網(wǎng)格在牽引裝置的牽引下進(jìn)入烘箱中進(jìn)一步完成固化，固化結(jié)束后網(wǎng)格制品進(jìn)入收卷機(jī)構(gòu)收卷。
[0013]上述的復(fù)合材料纖維為碳纖維、玻璃纖維、玄武纖維或芳綸纖維中的一種或幾種的組合
本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明首次實(shí)現(xiàn)了復(fù)合材料網(wǎng)格的連續(xù)化生產(chǎn)，克服了過去需設(shè)計(jì)大型模具進(jìn)行熱壓成型所存在的制作周期長、占地面積大、產(chǎn)品尺寸受限的問題，能生產(chǎn)出長度不受限制的網(wǎng)格制品。
[0014]本發(fā)明的生產(chǎn)線具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小，制造、安裝調(diào)度方便的優(yōu)點(diǎn)，所生產(chǎn)的網(wǎng)格質(zhì)量高、一致性好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的生產(chǎn)線的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明的供膠裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3是本發(fā)明的生產(chǎn)線加工的網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0019]如圖1-3所示。
[0020]一種高強(qiáng)度連續(xù)復(fù)合材料纖維網(wǎng)格，組成網(wǎng)格的縱向筋條和橫向筋條由諾干層垂直交替鋪放的復(fù)合材料纖維固化形成，如圖3所示。該網(wǎng)格可采用圖1-2所示的高強(qiáng)度連續(xù)復(fù)合材料纖維網(wǎng)格生產(chǎn)線生產(chǎn)所得，所述的生產(chǎn)線包括紗架2、經(jīng)線鋪放機(jī)1、緯線鋪放機(jī)10、網(wǎng)格模具3、供膠裝置7、烘箱8和收卷機(jī)構(gòu)9，如圖1所示，經(jīng)線鋪放機(jī)I和緯線鋪放機(jī)10結(jié)構(gòu)相同，類似于傳統(tǒng)織布機(jī)構(gòu)，它們可直接從市場(chǎng)購置，也可自行設(shè)計(jì)，還可采用 申請(qǐng)人:在先申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮?012205475499的實(shí)用新型專利加以實(shí)現(xiàn)，經(jīng)線鋪放機(jī)I和緯線鋪放機(jī)10垂直布置在網(wǎng)格模具3上并交替進(jìn)行復(fù)合材料纖維的鋪放以形成待注膠成形的網(wǎng)格狀復(fù)合材料纖維，鋪放速度為0.15-0.3m / s，經(jīng)線鋪放機(jī)I和緯線鋪放機(jī)10由各自的紗架2供紗，也可由同一個(gè)紗架供紗，經(jīng)線鋪放機(jī)I可安裝在網(wǎng)格模具3兩側(cè)的X向?qū)к壣希暰€鋪放機(jī)10安裝在網(wǎng)格模具3兩端的Y向?qū)к壣?，Y向?qū)к壙杉茉O(shè)或懸置在網(wǎng)格模具3的上方；在網(wǎng)格模具3的一端安裝有能沿經(jīng)線方向或緯經(jīng)方向移動(dòng)的用于去掉熱固性膠及膠中氣泡的壓料去膠輥6，供膠裝置7用于在經(jīng)向復(fù)合材料纖維和緯向復(fù)合材料纖維鋪設(shè)到設(shè)定值后向形成的網(wǎng)格線注膠；供膠裝置7如科2所示，它主要是為各浸潰槽及時(shí)提供定量的熱固性膠，以保證浸潰槽中有足夠的膠供通過的纖維浸潰。供膠裝置7包括:料桶701、計(jì)量泵702、氣缸103和出膠管704.如圖2所示，料桶701的出料端與計(jì)量泵702的進(jìn)口端相連通，計(jì)量泵702的活塞桿與氣缸703的活塞桿相連，計(jì)量泵702的出料口與出膠管704的進(jìn)口端相連，出膠管704的出口端與浸潰槽的進(jìn)膠口相連通，氣缸與電器控制箱105電氣連接。在網(wǎng)格模具3中安裝有用于對(duì)注膠后的復(fù)合材料纖維網(wǎng)格半固化的加熱裝置5(加熱溫度應(yīng)控制在固化率不超過60%為宜)，在網(wǎng)格模具3上安裝有用于將半固化后的復(fù)合材料纖維網(wǎng)格與網(wǎng)格模具3分開的脫模機(jī)構(gòu)，可采用在網(wǎng)格線下部加裝液壓或氣動(dòng)頂塊來加以實(shí)現(xiàn)，在網(wǎng)格模具3的一兩側(cè)設(shè)有一個(gè)用于將緯線鋪放機(jī)10出口端的復(fù)合材料纖維切斷的切斷機(jī)構(gòu)，切斷機(jī)構(gòu)或采用安裝在X向?qū)к壣弦苿?dòng)的割刀或直接安裝在X向?qū)к壱粋?cè)的能上下移動(dòng)的切斷刀加以實(shí)現(xiàn)；烘箱8安裝在網(wǎng)格模具3的出口端，半固化的復(fù)合材料纖維網(wǎng)格脫模后在牽引裝置的作用下進(jìn)入烘箱8中進(jìn)行固化定型后進(jìn)入收卷機(jī)構(gòu)9收卷，即得到圖3所示的成品。
[0021]實(shí)施例二。
[0022]一種高強(qiáng)度連續(xù)復(fù)合材料纖維網(wǎng)格的制備方法，它包括以下步驟:
將復(fù)合材料纖維(碳纖維、玻璃纖維、玄武纖維或芳綸纖維等高性能復(fù)合材料)分別交替從對(duì)應(yīng)的紗架上引出，由經(jīng)向(X向)鋪放機(jī)和緯向(Y向)鋪放機(jī)牽引分層鋪設(shè)復(fù)合材料纖維，相鄰經(jīng)向和續(xù)向的距離可調(diào)并由成品(圖3)的參數(shù)值決定，鋪放到設(shè)定的股數(shù)后，鋪放機(jī)停止鋪紗，供膠裝置7開始供膠，使網(wǎng)格線上充滿膠水，此時(shí)啟動(dòng)加熱裝置到60%固化溫度，同時(shí)啟動(dòng)壓料去膠裝置在網(wǎng)格模具上移動(dòng)將多余的膠水去掉并將膠水中的氣泡擠出，加熱到半固化狀態(tài)，啟動(dòng)網(wǎng)格模具兩側(cè)的(X向)的切斷裝置將續(xù)線切斷以便于半固化的網(wǎng)格在牽引裝置的牽引下進(jìn)入烘箱8中進(jìn)一步完成固化，固化結(jié)束后網(wǎng)格制品進(jìn)入收卷機(jī)構(gòu)收卷。本發(fā)明的工作原理是:
用自動(dòng)輔放機(jī)將碳纖維在網(wǎng)格模具3的模腔內(nèi)沿0°C與90°C方向交錯(cuò)連續(xù)鋪放，碳纖維上下疊加，左右碳纖維交錯(cuò)，整體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，然后與樹脂浸潤合成加溫固化復(fù)合成網(wǎng)狀熱固性復(fù)合材料網(wǎng)格。網(wǎng)格并通過連續(xù)成型工藝方法，獲得連續(xù)卷狀的高強(qiáng)度碳纖維網(wǎng)格。纖維與合成樹脂浸潰固化由自動(dòng)脫模裝置自動(dòng)起模，然后自動(dòng)收卷，再由纖維自動(dòng)輔放浸潰固化，重復(fù)過程就形成連續(xù)化生產(chǎn)得到連續(xù)纖維網(wǎng)格卷狀形式制品11。
本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)度連續(xù)復(fù)合材料纖維網(wǎng)格，其特征是組成網(wǎng)格的縱向筋條和橫向筋條由諾干層垂直交替鋪放的復(fù)合材料纖維固化形成。
2.—種權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度連續(xù)復(fù)合材料纖維網(wǎng)格用生產(chǎn)線，其特征是它包括紗架(2)、經(jīng)線鋪放機(jī)(I)、緯線鋪放機(jī)(10)、網(wǎng)格模具(3)、供膠裝置(7)、烘箱(8)和收卷機(jī)構(gòu)(9)，經(jīng)線鋪放機(jī)(I)和緯線鋪放機(jī)(10)垂直布置在網(wǎng)格模具(3)上并交替進(jìn)行復(fù)合材料纖維的鋪放以形成待注膠成形的網(wǎng)格狀復(fù)合材料纖維，經(jīng)線鋪放機(jī)(I)和緯線鋪放機(jī)(10)由各自的紗架(2)供紗；在網(wǎng)格模具(3)的一端安裝有能沿經(jīng)線方向或緯經(jīng)方向移動(dòng)的用于去掉熱固性膠及膠中氣泡的壓料去膠輥(6)，供膠裝置(7)用于在經(jīng)向復(fù)合材料纖維和緯向復(fù)合材料纖維鋪設(shè)到設(shè)定值后向形成的網(wǎng)格線注膠；在網(wǎng)格模具(3)中安裝有用于對(duì)注膠后的復(fù)合材料纖維網(wǎng)格半固化的加熱裝置(5)，在網(wǎng)格模具(3)上安裝有用于將半固化后的復(fù)合材料纖維網(wǎng)格與網(wǎng)格模具(3)分開的脫模機(jī)構(gòu),在網(wǎng)格模具(3)的一側(cè)設(shè)有一個(gè)用于將緯線鋪放機(jī)(10)出口端的復(fù)合材料纖維切斷的切斷機(jī)構(gòu)；烘箱(8)安裝在網(wǎng)格模具(3)的出口端，半固化的復(fù)合材料纖維網(wǎng)格脫模后在牽引裝置的作用下進(jìn)入烘箱(8)中進(jìn)行固化定型后進(jìn)入收卷機(jī)構(gòu)(9)收卷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)線，其特征是所述的網(wǎng)格模具(3)中加熱裝置(5)的固化率不超過60%，便于重復(fù)網(wǎng)格接合點(diǎn)的連續(xù)性。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)線，其特征是所述的經(jīng)線鋪放機(jī)(I)安裝在網(wǎng)格模具(3)兩側(cè)的X向?qū)к壣希暰€鋪放機(jī)(10)安裝在網(wǎng)格模具(3)兩端的Y向?qū)к壣稀?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)線，其特征是所述的Y向?qū)к壖茉O(shè)或懸置在網(wǎng)格模具(3)的上方。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)線，其特征是所述的經(jīng)線鋪放機(jī)(I)和緯線鋪放機(jī)(10)的鋪放速度為0.15-0.3m / s。
7.—種權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度連續(xù)復(fù)合材料纖維網(wǎng)格的制備方法，其特征是將復(fù)合材料纖維分別交替從對(duì)應(yīng)的紗架上引出，由經(jīng)向(X向)鋪放機(jī)和緯向(Y向)鋪放機(jī)牽引分層鋪設(shè)復(fù)合材料纖維，相鄰經(jīng)向和續(xù)向的距離可調(diào)并由成品的參數(shù)值決定，鋪放到設(shè)定的股數(shù)后，鋪放機(jī)停止鋪紗，供膠裝置開始供膠，使模具中的纖維浸潰完全，同時(shí)啟動(dòng)壓料去膠裝置在網(wǎng)格模具上移動(dòng)將多余的膠水去掉并將膠水中的氣泡擠出，此時(shí)啟動(dòng)加熱裝置到不超過60%固化溫度，加熱到半固化狀態(tài)，啟動(dòng)網(wǎng)格模具一側(cè)的的切斷裝置將續(xù)線切斷以便于半固化的網(wǎng)格在牽引裝置的牽引下進(jìn)入烘箱中進(jìn)一步完成固化，固化結(jié)束后網(wǎng)格制品進(jìn)入收卷機(jī)構(gòu)收卷。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征是所述的復(fù)合材料纖維為碳纖維、玻璃纖維、玄武纖維或芳綸纖維中的一種或幾種的組合。
【文檔編號(hào)】B29C70/38GK104074313SQ201410285340
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】程正琿, 岳清瑞, 陳小兵, 程逸建 申請(qǐng)人:南京諾爾泰復(fù)合材料設(shè)備制造有限公司, 中冶建筑研究總院有限公司