玻璃纤维成型生产线及方法
【专利摘要】本发明公开了一种玻璃纤维成型生产线及方法，其生产线包括依次设置的膨化单元、绕纱单元、穿纱单元、定型单元、冷床单元和后处理单元，其生产方法是先将玻璃纤维膨化分散，接着对膨化后的玻璃纤维施加蒸汽，并通过横向编织和纵向定位后再加温加压定型，就能够得到玻璃纤维成型产品，并且成型效果良好，成型产品的尺寸可达到1000mm(长)*600mm(宽)，解决了大尺寸玻璃纤维的成型难题，整个工艺中没有使用有机粘结剂等环境污染物，成型方法及成型产品均绿色环保。同时，使用本发明的方法使玻璃纤维还可成型为需要的形状，填充到汽车排气管消声器中，玻璃纤维不会挥发污染物，达到了零排放的目的。
【专利说明】
玻璃纤维成型生产线及方法
技术领域
[0001]本发明属于玻璃纤维加工技术领域，涉及一种玻璃纤维成型生产线及方法。
【背景技术】
[0002]消音装置，在现代工业中运用非常广泛，特别是在国家节能降噪一系列标准出台以后，企业开始重视各种节能减排、消声降噪工程的开发运作，消音装置能有效阻碍声音传播而让气流通过、治理噪声，是各行业消声降噪必备利器，是环保事业不可缺少的设备。
[0003]现有技术中的消音器，是通常在内部排气通过的管道周围填充吸声材料来吸收声能量达到消声目的的消音器。该吸声材料为玻璃纤维填充(俗称充棉)，多使玻璃纤维用塑料袋外包装成型后进行填充组合成的消音器。存在弊端有:1、袋状玻璃纤维填充费时费力，且效果不佳;2、袋装玻璃纤维的填充工艺不适应工厂化加工，其生产产能较低;3、因汽车尾气排放过程中伴随着高温的大量挥发，存在塑料袋外包装长期受热老化损坏或融化污染，从而影响消声效果和对环境的污染较大。
[0004]现有的玻璃纤维成型工艺主要有两种:其一，先将玻璃纤维在有机粘结剂(例如酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂等)中浸渍，再将浸渍后的玻璃纤维置入模具中，最后对玻璃纤维施加高温定型，使粘结剂发挥粘结作用，从而得到玻璃纤维成型产品。这种成型工艺中必须用到有机粘结剂才能使玻璃纤维成型，这本身就存在对环境的污染，并且对于一些特殊的玻璃纤维成型产品，比如汽车排气管消声器中的玻璃纤维填充产品，玻璃纤维中含有的有机粘结剂更是会在尾气排放过程中因为高温而大量挥发，对环境的污染较大;其二，先将玻璃纤维膨化，接着将其置入模具中蒸汽定型后，冷却脱模得到玻璃纤维成型产品，虽然此成型工艺能有效的避免使用有机粘结剂，但该成型工艺较为简单粗糙，且通过其得到的玻璃纤维成型尺寸为不大于600mm(长)*300mm(宽)，纤维直径为17-24μπι，不利于客户的使用需求，同时玻璃纤维直径不能做进一步扩展。
[0005]因此，需要改善玻璃纤维的成型工艺流程，在不影响玻璃纤维成型效果的前提下扩展玻璃纤维的成型尺寸。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种玻璃纤维成型生产线及方法，以在不影响玻璃纤维成型效果的前提下扩展玻璃纤维的成型尺寸，具有仓储/运输稳定、充棉效率高且节能环保的优点。
[0007]为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的:
[0008]本发明提供的一种玻璃纤维成型生产线，包括依次设置的膨化单元、绕纱单元、穿纱单元、定型单元、冷床单元和后处理单元，所述膨化单元用于玻璃纤维的膨化加工，所述绕纱单元用于膨化加工后的玻璃纤维辅以特定角度的横向编织，所述穿纱单元用于横向编织后的玻璃纤维辅以特定方式的纵向定位，所述定型单元用于纵向定位后的玻璃纤维辅以特定条件的定型，所述冷床单元用于定型后的玻璃纤维辅以特定形式的冷却，所述后处理单元用于冷却后的玻璃纤维辅以后处理。
[0009]进一步，所述特定角度的取值范围为30°-60°;所述特定方式为玻璃纤维线缝纫连接;所述特定条件为加温加压;所述特定形式为风机风冷。
[0010]进一步，所述绕纱单元包括有用于缠绕膨化加工后的玻璃纤维的绕纱杆和用于控制绕纱杆移动速度的变频控制器，所述变频控制器通过无极变速调整绕纱杆移动速度，使绕纱单元进行横向编织的角度可控。
[0011]进一步，所述绕纱单元还包括用于在线控制横向编织过程中玻璃纤维预定型的控温装置。
[0012]进一步，所述绕纱单元与穿纱单元之间设有移动机械手，所述移动机械手用于将缠绕有横向编织玻璃纤维的绕纱杆取下放置入穿纱单元。
[0013]进一步，所述穿纱单元包括有用于横向编织后的玻璃纤维通过玻璃纤维线缝纫连接的气缸式缝纫机、用于移动横向编织后的玻璃纤维的送料装置和用于切断玻璃纤维线的剪切装置，所述送料装置为步进电机。
[0014]进一步，所述后处理单元包括依次设置锯切设备、检测成型设施、打捆机和收集台架。
[0015]本发明还提供一种使用上述的玻璃纤维成型生产线生产玻璃纤维的方法，具体包括:首先，利用膨化单元膨化加工出玻璃纤维坯料;然后，将膨化加工后的玻璃纤维坯料进入绕纱单元进行横向编织得到玻璃纤维制品；然后，将横向编织后的玻璃纤维制品进入穿纱单元进行纵向定位得到玻璃纤维半成品；然后，将纵向定位后的玻璃纤维半成品进入定型单元进行定型，并进入冷床单元冷却得到最终的玻璃纤维成品，最后将玻璃纤维成品进入后处理单元进行后处理。
[0016]进一步，横向编织的角度取值范围为30°-60°;纵向定位为玻璃纤维线缝纫连接；定型为加温加压，其加温的温度为120-150°C，加压的压力为300-500Kpa，加温加压保持时间为 5-10min。
[0017]进一步，在绕纱单元进行横向编织过程中通过控温装置在线控制玻璃纤维制品的预定型，所述控温装置为蒸汽控温装置，其蒸汽的温度为100-110°C，蒸汽的压力为200-300Kpao
[0018]与现有技术相比，本发明的有益技术效果是:一是，可以解决使用有机粘结剂等环境污染物成型方法存在的弊端，实现绿色环保生产;二是，在不影响玻璃纤维成型效果的前提下扩展玻璃纤维的成型尺寸，其成型产品的尺寸可达到100mm(长)*600mm(宽)，纤维直径可扩展到17-35μπι，解决了大尺寸玻璃纤维的成型难题;三是，可以改变玻璃纤维成型形状，使玻璃纤维成型为需要的形状，填充到汽车排气管消声器或其他消音器中；四是，通过采用与玻璃纤维相同材质的玻璃纤维线作为缝纫连接使用，使得整个玻璃纤维成品不会挥发污染物，达到了零排放的目的;五是，本玻璃纤维成型生产线和方法得到的玻璃纤维成品具有仓储/运输稳定、充棉效率高且节能环保的优点。
[0019]本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
【附图说明】
[0020]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中:
[0021 ]图1为本发明玻璃纤维成型生产线的布置示意图；
[0022]图2为本发明玻璃纤维成型方法的工艺流程图；
[0023]附图标记:1-膨化单元，2-绕纱单元，3-穿纱单元，4-定型单元，5-冷床单元，6_后处理单元，7-移动机械手，8-控温装置;其中，61-锯切装置，62-检测成型装置，63-收集台架。
【具体实施方式】
[0024]以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述;应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
[0025]如图1-2所示，本发明提供的一种玻璃纤维成型生产线，包括依次设置的膨化单元1、绕纱单元2、穿纱单元3、定型单元4、冷床单元5和后处理单元6，所述膨化单元I用于玻璃纤维的膨化加工，所述绕纱单元2用于膨化加工后的玻璃纤维辅以特定角度的横向编织，所述穿纱单元3用于横向编织后的玻璃纤维辅以特定方式的纵向定位，所述定型单元4用于纵向定位后的玻璃纤维辅以特定条件的定型，所述冷床单元5用于定型后的玻璃纤维辅以特定形式的冷却，所述后处理单元6用于冷却后的玻璃纤维辅以后处理。
[0026]具体的，本发明中，膨化单元I采用常规的膨化机，将一束或多束玻璃纤维纱经过膨化变形喷嘴(未画出)，受到压缩空气形成的湍流冲击和扰动，以增加玻璃纤维的膨松度，从而得到膨化的玻璃纤维坯料；
[0027]绕纱单元2将膨化加工后的玻璃纤维坯料进行30°-60°角的横向编织，从而得到玻璃纤维制品，并可以确保膨化的玻璃纤维坯料在横向编织过程不松散脱落，即绕纱单元2包括有用于缠绕膨化加工后的玻璃纤维坯料的绕纱杆(未画出)和用于控制绕纱杆移动速度的变频控制器(未画出)，所述变频控制器通过无极变速调整绕纱杆移动速度，使绕纱单元进行横向编织的角度可控，这样，通过可控角度的横向编织技术条件来满足不同消音器填充的玻璃纤维密度;例如横向编织角度小于30°时，则会使产品密度太大，不符合汽车排气系统所需的体积密度；
[0028]穿纱单元3将横向编织后的玻璃纤维制品通过玻璃纤维线进行纵向定位，从而得到玻璃纤维半成品，并可以进一步确保横向编织的玻璃纤维制品在纵向上不松散分离;所述穿纱单元3包括有用于横向编织后的玻璃纤维制品通过玻璃纤维线缝纫连接的气缸式缝纫机(未画出)、用于横向编织后的玻璃纤维制品移动的送料装置(未画出)和用于切断玻璃纤维线的剪切装置(未画出)，所述送料装置为步进电机。其纵向定位流程:放置玻璃纤维制品在穿纱单元的操作平台上，并夹具夹紧，步进电机送料将玻璃纤维制品向前移动，同时气缸式缝纫机工作，纵向玻璃纤维线定位完后，剪断玻璃纤维线，由于采用步进电机和气缸动力，确保了玻璃纤维线的缝纫间距可以根据产品尺寸要求控制在2-4cm之间，同时结构简单，故障少，方便操作，这个纵向定位流程可以使产品的长度达到客户所需的任何长度而不会散开，例如可达到100mm(长)*600_(宽)，同时配合之前的横向编织，使得玻璃纤维的纤维直径可以从原来的17-24μπι扩展到17-35μπι ；该气缸式缝纫机可同时在玻璃纤维制品的纵向上缝纫一排或多排玻璃纤维线，当然也可以设置多个气缸式缝纫机形成流水线作业增加生产产量；
[0029]定型单元4将纵向定位后的玻璃纤维半成品通过加温加压定型，从而得到玻璃纤维成品；加温加压中的温度、压力和保持时间需要根据玻璃纤维的种类和成型产品的形状而调节;优选的，加温的温度为120?150°C，加压的压力为300?500KPa，加温加压保持时间为5?1min，可满足使用条件；
[0030]冷床单元5将定型后的玻璃纤维成品进行冷却，并输送至后处理单元6进行脱模等后处理生产;所述冷床单元5采用风机风冷的方式进行冷却；所述后处理单元6包括依次设置锯切设备61、检测成型设施62、打捆机(未画出)和收集台架63;锯切设备61根据客户需求切分规定尺寸的玻璃纤维成品，检测成型设施62用于检测定型冷却后和/或锯切后的玻璃纤维成品的成型情况，判断产品是否合格;打捆机用于玻璃纤维成品的打捆包装;收集台架63用于对打捆包装好的玻璃纤维进行仓储，利用后期的运输。
[0031]总的说来，本发明的玻璃纤维成型生成线，可以解决使用有机粘结剂等环境污染物成型方法存在的弊端，实现绿色环保生产;在不影响玻璃纤维成型效果的前提下扩展玻璃纤维的成型尺寸，其成型产品的尺寸可达到100mm(长)*600mm(宽)，纤维直径可扩展到17-35μπι，解决了大尺寸玻璃纤维的成型难题;可以改变玻璃纤维成型形状，使玻璃纤维成型为需要的形状，填充到汽车排气管消声器或其他消音器中；通过采用与玻璃纤维相同材质的玻璃纤维线作为缝纫连接使用，使得整个玻璃纤维成品不会挥发污染物，达到了零排放的目的;还能得到的玻璃纤维成品具有仓储/运输稳定、充棉效率高且节能环保的优点。
[0032]需要特别说明的是，本发明中的玻璃纤维原料采用无碱玻璃纤维。
[0033]本实施例中，所述绕纱单元2与穿纱单元3之间设有移动机械手7，所述移动机械手7用于将缠绕有横向编织玻璃纤维制品的绕纱杆取下放置入穿纱单元3，并通过其放入新的绕纱杆在绕纱单元2上，以实现自动化工作。
[0034]本实施例中，所述绕纱单元2还包括用于在线控制横向编织过程中玻璃纤维制品预定型的控温装置8;这样，通过控温装置8实现在线控温的作用，确保横向编织效果的优化，使得玻璃纤维坯料在横向编织过程中易编织，不松散等;所述控温装置8为蒸汽控温装置，优选的，蒸汽的温度为10-1lOcC，蒸汽的压力为200-300Kpa可满足使用条件。
[0035]本发明还提供一种使用上述的玻璃纤维成型生产线生产玻璃纤维的方法，具体包括:首先，利用膨化单元I膨化加工出玻璃纤维坯料;然后，将膨化加工后的玻璃纤维坯料进入绕纱单元2进行30°-60°的横向编织得到玻璃纤维制品；然后，将横向编织后的玻璃纤维制品进入穿纱单元3并通过玻璃纤维线缝纫连接进行纵向定位得到玻璃纤维半成品;然后，将纵向定位后的玻璃纤维半成品进入定型单元进行加温加压定型，并进入冷床单元5冷却得到最终的玻璃纤维成品，最后将玻璃纤维成品进入后处理单元6进行后处理，后处理中视需求对冷却后的玻璃纤维成品实施锯切工作;其中加温的温度为120-150 °C，加压的压力为300-500Kpa，加温加压保持时间为5-1 Omin。
[0036]本发明先将玻璃纤维原料膨化分散，再对膨化后的玻璃纤维依次施加蒸汽预定型和加温加压定型，就能够得到玻璃纤维成型产品，并且成型效果良好，整个工艺中没有使用有机粘结剂等环境污染物，成型工艺及成型产品均绿色环保。使用本发明的工艺使玻璃纤维成型为需要的形状(可以根据需要的形状而设计绕纱杆)，填充到汽车排气管消声器中，玻璃纤维不会挥发污染物，达到了零排放的目的。
[0037]本方法中，在绕纱单元2进行横向编织过程中通过控温装置8在线控制玻璃纤维制品的预定型，确保横向编织效果的优化，使得玻璃纤维坯料在横向编织过程中易编织，不松散等；所述控温装置8为蒸汽控温装置，优选的，蒸汽的温度为100-110°C，蒸汽的压力为200-300Kpa可满足使用条件。
[0038]本方法中，还设置有防错系统，用于识别绕纱单元2和穿纱单元3是否满足当前工件状态；即该防错系统识别绕纱单元2是否具有缠绕玻璃纤维坯料的绕纱杆，确保其能够完成横向编织工作，以及识别穿纱单元3是否有待加工的玻璃纤维制品，确保其能够完成纵向定位工作。
[0039]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种玻璃纤维成型生产线，其特征在于:包括依次设置的膨化单元、绕纱单元、穿纱单元、定型单元、冷床单元和后处理单元，所述膨化单元用于玻璃纤维的膨化加工，所述绕纱单元用于膨化加工后的玻璃纤维辅以特定角度的横向编织，所述穿纱单元用于横向编织后的玻璃纤维辅以特定方式的纵向定位，所述定型单元用于纵向定位后的玻璃纤维辅以特定条件的定型，所述冷床单元用于定型后的玻璃纤维辅以特定形式的冷却，所述后处理单元用于冷却后的玻璃纤维辅以后处理。2.根据权利要求1所述的玻璃纤维成型生产线，其特征在于:所述特定角度的取值范围为30°-60° ;所述特定方式为玻璃纤维线缝纽连接;所述特定条件为加温加压;所述特定形式为风机风冷。3.根据权利要求1所述的玻璃纤维成型生产线，其特征在于:所述绕纱单元包括有用于缠绕膨化加工后的玻璃纤维的绕纱杆和用于控制绕纱杆移动速度的变频控制器，所述变频控制器通过无极变速调整绕纱杆移动速度，使绕纱单元进行横向编织的角度可控。4.根据权利要求3所述的玻璃纤维成型生产线，其特征在于:所述绕纱单元还包括用于在线控制横向编织过程中玻璃纤维预定型的控温装置。5.根据权利要求4所述的玻璃纤维成型生产线，其特征在于:所述绕纱单元与穿纱单元之间设有移动机械手，所述移动机械手用于将缠绕有横向编织玻璃纤维的绕纱杆取下放置入穿纱单元。6.根据权利要求1所述的玻璃纤维成型生产线，其特征在于:所述穿纱单元包括有用于横向编织后的玻璃纤维通过玻璃纤维线缝纫连接的气缸式缝纫机、用于移动横向编织后的玻璃纤维的送料装置和用于切断玻璃纤维线的剪切装置，所述送料装置为步进电机。7.根据权利要求1所述的玻璃纤维成型生产线，其特征在于:所述后处理单元包括依次设置锯切设备、检测成型设施、打捆机和收集台架。8.使用如权利要求1-7任一项所述的玻璃纤维成型生产线生产玻璃纤维的方法，其特征在于:首先，利用膨化单元膨化加工出玻璃纤维坯料;然后，将膨化加工后的玻璃纤维坯料进入绕纱单元进行横向编织得到玻璃纤维制品；然后，将横向编织后的玻璃纤维制品进入穿纱单元进行纵向定位得到玻璃纤维半成品；然后，将纵向定位后的玻璃纤维半成品进入定型单元进行定型，并进入冷床单元冷却得到最终的玻璃纤维成品，最后将玻璃纤维成品进入后处理单元进行后处理。9.根据权利要求8所述的玻璃纤维成型生产线生产玻璃纤维的方法，其特征在于:横向编织的角度取值范围为30°-60° ;纵向定位为玻璃纤维线缝纫连接;定型为加温加压，其加温的温度为120-150°C，加压的压力为300-500Kpa，加温加压保持时间为5-10min。10.根据权利要求9所述的玻璃纤维成型生产线生产玻璃纤维的方法，其特征在于:在绕纱单元进行横向编织过程中通过控温装置在线控制玻璃纤维制品的预定型，所述控温装置为蒸汽控温装置，其蒸汽的温度为100-110°C，蒸汽的压力为200-300Kpa。
【文档编号】D04H13/00GK105926169SQ201610284362
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】陆旗玮, 曹荣芳, 梁少华, 陈宁, 梁振华, 黄建文
【申请人】上海国玻汽车零部件有限公司, 重庆国玻汽车配件有限公司