一种利用混合纤维制备格栅条带的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用混合纤维制备格栅条带的方法，该制备过程包含混合纤维纱线放卷，分纱，展纱，预热，挤拉成型，冷却，牵引，收卷，最后得成品。本发明专利技术混合纤维通过树脂纤维熔融、加压作用同步实现纤维全浸渍与成型，无需额外设置热塑性树脂纤维挤出装置对纤维进行树脂全浸渍，同时能够通过控制混合纤维中增强纤维和树脂纤维配比控制土工格栅的树脂包覆率，利用本发明专利技术条带制备出来的土工格栅具有轻质、强度高、成型效率高、成本低、增强纤维与树脂热膨胀系数匹配好、耐腐蚀、强度高、纤维含量高、全浸渍、孔隙率低、断裂延伸率低、焊接点处不会出现纤维断裂等优点。

Method and device for preparing grid strip using mixed fiber

The invention discloses a method for preparing grid strips with mixed fibers. The preparation process includes unwinding, yarn splitting, yarn spreading, preheating, extrusion and drawing, cooling, traction, winding, and finally the finished product. The mixed fiber of the invention realizes the full impregnation and molding of the fiber through the melting and pressing action of the resin fiber simultaneously, does not need to set up the thermoplastic resin fiber extruding device to impregnate the fiber completely, and can control the resin coating rate of the geogrid by controlling the proportion of the reinforcing fiber and the resin fiber in the mixed fiber. The geogrid prepared by the strip of the invention has the advantages of light weight, high strength, high forming efficiency, low cost, good matching of the thermal expansion coefficient between the reinforcing fiber and the resin, corrosion resistance, high strength, high fiber content, full impregnation, low porosity, low fracture elongation, and no fiber fracture at the welding point.

【技术实现步骤摘要】
一种利用混合纤维制备格栅条带的方法及装置
本专利技术涉及土工格栅
，尤其涉及一种利用混合纤维制备格栅条带的方法及装置。
技术介绍
土工格栅是一种土工合成材料，常用作路基、路面、涵洞、土坡等结构的筋材，起到延长路基的使用寿命、防止路面塌陷或产生裂纹、保持地面美观整齐、防止水土流失等作用。专利CN102079136A、CN202969364U和CN201635079U公开了几种玻璃纤维增强土工格栅生产方法，其条带制备特征在于通过挤出机将改性热塑树脂原料熔融挤出到包覆模具，在模具中对一维等距排列的几束玻璃纤维纱进行拉挤包覆（注意“包覆”与本专利中“浸渍”的区别）成型，形成格栅条带，再通过条带横纵连接，形成玻塑土工格栅。此种格栅较拉伸塑料格栅比具有较好的力学性能、伸长率低、耐腐蚀等优点，大大提高了土工格栅的耐磨性及抗剪切能力；较钢塑格栅具有耐腐蚀、密度低等优点；较编织纤维格栅具有生产效率高等优点。但其制备工艺只是对几束等距排列的纤维束进行塑料熔融挤出包覆，包覆后的纤维束只在外圈很小一部分与树脂进行了粘接与浸渍，而其内部仍为干纤维状态，而且纤维含量低，在实际工程应用中并未充分实现其理想承载能力。且在格栅焊接操作中，焊接点处纤维极易出现断裂，导致制备的格栅强度较低。因此，提供一种纤维含量高、抗拉强度高、焊接性能好的利用混合纤维制备格栅条带的方法及装置，是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
为了克服上述不足，本专利技术的一个目的是提供一种利用混合纤维制备格栅条带的方法，通过该方法生产的格栅条带其条带内每一根增强纤维单丝周围都包覆有树脂，即纤维为一种全浸渍状态；同时该条带具有孔隙率低、纤维含量高、超高抗拉强度、制备格栅时条带交汇点位搭接焊接稳定、焊接时纤维不断裂、热膨胀匹配好、轻质、耐候、耐腐蚀、耐温、耐磨损、可设计性强、生产速度快等特点。本专利技术第二个目的是提供一种利用混合纤维制备格栅条带的装置，通过此装置对每根纤维单丝周围进行树脂全浸渍而非对整束纤维束外围进行简单包覆，再通过定型模具，将全浸渍纤维复合材料进行塑形的同时，将全浸渍纤维进一步压实，得到孔隙含量低、纤维浸渍程度高、抗拉强度高、断裂延伸率低、焊接稳定、焊接点处不会出现纤维断裂的全浸渍纤维复合材料土工格栅条带。本专利技术第三个目的是提供一种利用混合纤维制备格栅条带的方法在生产全浸渍纤维复合材料薄片材、板材、线材、型材中的应用。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种利用混合纤维制备格栅条带的方法，该制备过程包含混合纤维纱线放卷，分纱，展纱，预热，挤拉成型，冷却，牵引，收卷，最后得成品。上述的利用混合纤维制备格栅条带的方法，具体包括如下步骤：（1）放卷、分纱、展纱：将若干卷混合纤维纱线放置于纤维纱架上，通过纱架转轴的旋转对纱线进行放卷，放卷后的纤维束依次通过分纱板、展纱架进行分纱、展纱，并通过张力辊对分纱后的每一束纤维纱线施加一定张力；（2）预热、拉挤成型：将展纱后的混合纤维纱线进行预热后依次通过预成型模具、浸渍模具和定型模具，通过树脂纤维熔融、加压实现对增强纤维的浸渍并成型为全浸渍条带尺寸形状。（3）冷却、牵引、收卷：熔融的全浸渍条带经过冷却、牵引、收卷制得全浸渍混合纤维复合材料土工格栅条带。优选的，所述纤维为混合纤维，混合纤维纱线包含增强纤维和树脂纤维，增强纤维的质量分数为20-80%，优选30-70%，两种纤维彼此均匀分布。优选的，所述增强纤维为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、高密度聚乙烯纤维、聚丙烯纤维等无机或有机纤维中的一种或多种混杂纤维。优选的，所述树脂纤维为聚乙烯、聚丙烯、高密度聚乙烯、尼龙、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚、聚醚砜等热塑性树脂纤维中的一种或多种混杂纤维或改性纤维。优选的，所述方法生产的格栅条带的孔隙率含量小于5%，优选小于2%。格栅条带具有全浸渍特点，即其条带内每一根增强纤维单丝周围都包覆有树脂。优选的，所述步骤1中纤维可带捻放纱或经过退捻处理后放纱，优选退捻放纱。优选的，所述步骤1中纤维纱架施加各纱线的预紧力为0-10N，张力辊施加每一束纤维纱线的张力为0-50N。优选的，所述步骤2中的预热方式可采用红外加热、空气对流加热等多种形式，预热温度为100-250℃。优选的，所述步骤2中预成型模具、浸渍模具、定型模具三个模具具有不同的温度设置，模具温度范围设置为100-400℃，优选200-300℃，优选先升高后降低的温度梯度设置。本专利技术还公开了一种利用混合纤维制备格栅条带的装置，包括：纤维纱架、分纱板、张力辊、展纱架、预热装置、挤拉成型装置、冷却装置、牵引机和收卷机，所述挤拉成型装置由预成型模具、浸渍模具、定型模具组成，纤维纱架放置于最前端，其后依次设置分纱板、张力辊、展纱架、预热装置、预定型模具、浸渍模具、定型模具，冷却装置、牵引机和收卷机。优选的，所述冷却装置为冷却水槽或冷却托架。优选的，所述挤拉成型装置中的预成型模具、浸渍模具、定型模具包括1个或多个具有产品成型特征的入口和相应数量出口，以提高生产条带的生产效率，如2个、5个、10个或更多预定型模具、浸渍模具和定型模具。优选的，所述预成型模具、浸渍模具、定型模具均为入口尺寸大于出口尺寸的结构。优选的，所述预成型模具、浸渍模具、定型模具中的一个或多个采用由辊或凸台构成的具有W形或S形型腔的结构，以进一步增加混合纤维在模具内行走时的浸渍压力。优选的，所述辊或凸台的形状为圆形或带有圆棱角的柱状体；模具中W或S形表面的波峰波谷间距a为2-100mm，优选5-50mm；波形周期b为10-100mm，优选20-50mm；表面间隙c为1-20mm，优选2-10mm；波形个数为2-30个，优选5-15个。优选的，所述辊为可旋转对辊或上下、左右均可移动的横竖圆棒组合，并优选多组成型截面尺寸逐渐变小的辊子组合，以减小纤维磨损，防止模具堵塞。本专利技术还公开了上述利用混合纤维制备格栅条带的方法在生产全浸渍纤维复合材料薄片材、板材、线材、型材中的应用。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：（1）本专利技术混合纤维通过树脂纤维熔融、加压作用同步实现纤维全浸渍与成型，无需额外设置热塑性树脂纤维挤出装置对纤维进行树脂全浸渍，同时能够通过控制混合纤维中增强纤维和树脂纤维配比控制土工格栅的树脂包覆率。（2）利用本专利技术条带制备出来的土工格栅其条带内每一根增强纤维单丝周围都包覆有树脂，即纤维为一种全浸渍状态；同时该条带较现有钢塑土工格栅具有轻质、强度高、成型效率高、成本低、增强纤维与树脂热膨胀系数匹配好、耐腐蚀、不会出现施工划伤工人等优点；较现有玻塑土工格栅具有强度高、纤维含量高、全浸渍、孔隙率低、断裂延伸率低、焊接点处不会出现纤维断裂等优点。附图说明图1为具有纤维全浸渍特征的土工格栅条带横截面示意图；图2为包覆型全浸渍土工格栅条带示意图；图3为挤拉成型模具结构特征示意图；图4为W或S形模具内部特征示意图；图5为W或S形模具内部具体结构示意图；图6为辊系成型模具结构特征示意图；图7为全浸渍纤维复合材料土工格栅生产流程图；图8为模具中逐步实现纤维全浸渍原理示意图；图9为本专利技术实施例3中全浸渍格栅条带及格栅的生产示意图；图10为本专利技术实施例4中全浸渍格栅条带及格栅的生产示意图。图中，1纤维纱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用混合纤维制备格栅条带的方法，其特征在于，该制备过程包含混合纤维纱线放卷，分纱，展纱，预热，挤拉成型，冷却，牵引，收卷，最后得成品。

【技术特征摘要】
1.一种利用混合纤维制备格栅条带的方法，其特征在于，该制备过程包含混合纤维纱线放卷，分纱，展纱，预热，挤拉成型，冷却，牵引，收卷，最后得成品。2.如权利要求1所述的利用混合纤维制备格栅条带的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：放卷、分纱、展纱：将若干卷混合纤维纱线放置于纤维纱架上，通过纱架转轴的旋转对纱线进行放卷，放卷后的纤维束依次通过分纱板、展纱架进行分纱、展纱，并通过张力辊对分纱后的每一束纤维纱线施加一定张力；预热、拉挤成型：将展纱后的混合纤维纱线进行预热后依次通过预成型模具、浸渍模具和定型模具，通过树脂纤维熔融、加压实现对纤维的浸渍并成型为全浸渍条带尺寸形状；冷却、牵引、收卷：熔融的全浸渍条带经过冷却、牵引、收卷制得全浸渍混合纤维复合材料土工格栅条带。3.如权利要求1所述的利用混合纤维制备格栅条带的方法，其特征在于，所述纤维为混合纤维，混合纤维包含增强纤维和树脂纤维，增强纤维的质量分数为20-80%。4.如权利要求3所述的利用混合纤维制备格栅条带的方法，其特征在于，所述增强纤维为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、高密度聚乙烯纤维、聚丙烯纤维等无机或有机纤维中的一种或多种混杂纤维。5.如权利要求3所述的利用混合纤维制备格栅条带的方法，其特征在于，所述树脂纤维为聚乙烯、聚丙烯、高密度聚乙烯、尼龙、聚氯乙烯、聚碳酸酯、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宏福，张博明，
申请(专利权)人：泰安市中研复合材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37