人造草坪纤维丝生产装置及方法与流程

本发明涉及人造草坪生产技术领域，尤其涉及一种人造草坪纤维丝生产装置及方法。

背景技术：

随着人造草坪行业的不断更新推广和快速发展，人造草坪已经成为大众消费和舒适度享受的一类产品，被广泛应用于休闲景观、果岭、门球等场地。目前在实际中不仅对草坪外观的整体一致性效果提出更高的要求，而且在使用过程中对运动场地的平整度也提出球滚动速度和方向的要求。

现有技术中在生产人造草坪时，在获得直的纤维丝后，需要采用变形管使纤维丝产生弯曲变形，具体为将纤维丝置于变形管内，由通气孔向变形管内通入高温高压气体，以使纤维丝产生弯曲变形，后续再通过卷收装置将产生弯曲变形后的纤维丝卷收成筒。各个卷收装置对纤维丝提供的张紧力只能在装配过程中进行调定，后续无法进一步对各个卷收装置提供的张紧力大小进行调节，导致在不同卷收工位中卷绕成筒后的纤维丝弯曲程度不一致。

因而，通过现有技术中的方法生产出的人造草坪表面效果一致性不稳定，由于回缩不一致，很容易呈现眼观色条异常。而且此种方法也不能满足客户对草坪不同回缩效果的需要，在执行订单生产过程中出现较大偏差不能稳定生产。根据现在草坪行业的发展状况，目前仍不能稳定地生产出高品质的回缩一致的草坪，因而无法满足有些客户对人造草坪眼观高度一致和平整度的需求。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种人造草坪纤维丝生产装置及方法，能够提高人造草坪的表面平整度。

为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种人造草坪纤维丝生产装置，包括变形部件和多个卷收工位，所述变形部件具有贯通的中空腔体且外壁上开设有通气孔，以便从所述通气孔向所述中空腔体内通入具有预设温度的压缩气体，以使穿过所述中空腔体的纤维丝产生弯曲变形，各个所述卷收工位中均设有用于对纤维丝进行卷绕的卷收装置，每个所述卷收装置均包括张紧力调节部件，用于对所述纤维丝在卷绕时的张紧力进行调节。

进一步地，每个所述卷收装置还包括调节量指示部件，所述张紧力调节部件能够根据所述调节量指示部件的指示对所述纤维丝卷绕时的张紧力进行定量调节。

进一步地，所述调节量指示部件能够指示出所述张紧力调节部件的调节量，所述纤维丝的张紧力能够通过所述张紧力调节部件的调节量与所述张紧力的关系得出；和/或

所述调节量指示部件能够直接指示出所述纤维丝的张紧力大小调节量。

进一步地，所述张紧力调节部件包括张紧力调节臂、弹性元件和操作部件，所述张紧力调节臂的一端抵靠在所述纤维丝上，所述弹性元件分别与所述张紧力调节臂的另一端和所述操作部件连接，所述操作部件能够在受到外力拨动时改变所述弹性元件的预紧力，以改变所述张紧力调节臂的摆动角度从而调节对所述纤维丝提供的张紧力大小。

进一步地，所述操作部件为调节旋钮，所述调节量指示部件能够指示出所述调节旋钮的转动角度和/或所述纤维丝的张紧力大小。

进一步地，所述调节量指示部件为沿所述操作部件调节方向设置的刻度线。

进一步地，所述调节量指示部件为显示器，所述生产装置还包括检测部件，所述检测部件能够检测出所述张紧力调节部件的调节量，以在所述显示器中显示所述张紧力调节部件的调节量和/或所述纤维丝的张紧力。

进一步地，所述通气孔在所述变形部件外壁上开设的数量为180～200个。

进一步地，所述通气孔的形状包括圆形、椭圆形、三角形、矩形和/或多边形。

进一步地，所述通气孔的形状为圆形、椭圆形或矩形，相邻两排所述通气孔交错或者正对排列；或者

所述通气孔的形状为三角形，相邻两排三角形通气孔方向相反且交错排列；或者

所述通气孔的形状为多边形，相邻两排所述通气孔交错排列。

为实现上述目的，本发明第二方面提供了一种基于上述实施例所述人造草坪纤维丝生产装置的生产方法，包括：

从所述通气孔向所述中空腔体内通入具有预设温度的压缩气体，以使穿过所述中空腔体的纤维丝产生弯曲变形；

通过所述张紧力调节部件对所述纤维丝在卷绕时的张紧力进行调节；

通过所述卷收装置对所述纤维丝进行卷绕。

进一步地，通过所述张紧力调节部件对所述纤维丝在卷绕时的张紧力进行调节的步骤具体包括：

根据弯曲变形后的所述纤维丝在卷绕时的张紧力需求，结合所述调节量指示部件的指示，对各个所述卷收装置中的张紧力调节部件进行定量调节，以使各个所述卷收装置对所述纤维丝在卷绕时的张紧力保持一致。

进一步地，在从所述通气孔向所述中空腔体内通入具有预设温度的压缩气体，以使穿过所述中空腔体的纤维丝产生弯曲变形的步骤之前，所述生产方法还还包括：

制备色泽均匀的色母粒作为原材料以形成所述纤维丝。

基于上述技术方案，本发明的人造草坪纤维丝生产装置，本发明的该实施例采用张紧力调节部件可对各个卷收工位中卷收装置的张紧力进行调整，使得在各个卷收工位中卷收纤维丝时的张紧力一致，以使各个卷收工位中纤维丝在卷收过程中变形量接近，从而使人造草坪的整体高度保持一致，能够在提高人造草坪平整度的同时使眼观色条接近。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明人造草坪纤维丝生产装置中卷收装置的结构示意图；

图2a和2b分别为本发明人造草坪纤维丝生产装置中变形部件的两种结构示意图；

图3为采用现有技术生产装置生产的一种人造草坪在某一横截面上的弯丝回缩示意图；

图4为采用现有技术生产装置生产的另一种人造草坪某一横截面上的弯丝回缩示意图；

图5为采用现有技术生产装置生产的一整块人造草坪的俯视效果图；

图6为采用本发明生产装置生产的一种人造草坪在某一横截面上的弯丝回缩示意图；

图7为采用本发明生产装置生产的另一种人造草坪在某一横截面上的弯丝回缩示意图；

图8为采用本发明生产装置生产的一整块人造草坪的俯视效果图。

附图标记说明

1－卷收装置；11－调节旋钮；12－张紧力调节臂；13－纤维丝；14－上卷筒；15－卷收位；2－变形部件；21－通气孔；3－弯丝；4－直丝；5－基体。

具体实施方式

以下详细说明本发明。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。

本发明中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“内”和“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

在生产人造草坪时，首先要制备纤维丝，再以图6或图7等形式将直丝4和弯丝3固定在基体5上。纤维丝的制备过程是：先将原材料通过挤压机加热熔化，并输送至纺丝箱喷丝；接着将喷出的长纤维丝进行冷却干燥后进入热拉伸对辊进行拉伸，以拉伸出符合工艺要求的长纤维丝；再将长纤维通过变形部件进行弯曲变形，形成弯曲的膨胀长纤维丝；然后进一步冷却后通过卷绕装置卷绕呈筒以在后续形成人造草坪时使用。

对应于上述纤维丝的制备过程，本发明首先提供了一种人造草坪纤维丝生产装置，在一个示意性的实施例中，参考图1、图2a和图2b，该生产装置包括变形部件2和多个卷收工位。其中，变形部件2具有贯通的中空腔体且外壁上开设有通气孔21，以便从通气孔21向中空腔体内通入具有预设温度的压缩气体，以使穿过中空腔体的纤维丝13产生弯曲变形。各个卷收工位中均设有用于对纤维丝13进行卷绕的卷收装置1，每个卷收装置1中均设有张紧力调节部件，用于对纤维丝13在卷绕时的张紧力进行调节。卷收装置1可以对弯曲变形后的纤维丝13或直纤维丝13进行卷绕，由于弯曲变形后的纤维丝13在卷绕时容易发生长度变化，因而通过张紧力调节部件对弯曲变形后的纤维丝13在卷绕时的张紧力进行调节尤其重要。

本发明的该实施例采用张紧力调节部件可对各个卷收工位中卷收装置1的张紧力进行调整，使得在各个卷收工位中卷收纤维丝时的张紧力一致，以使各个卷收工位中纤维丝在卷收过程中变形量接近，从而使人造草坪的整体高度保持一致，能够在提高人造草坪平整度的同时使眼观色条接近。

在对纤维丝13进行卷绕的环节中，由于生产装置中包括多个卷收工位，每个卷收工位上都设有卷收装置1，因而能够同时对多条弯曲变形后的纤维丝13在不同的卷收工位上进行卷绕，每个卷收装置1的结构如图1所示，每个卷收装置1都包括上卷筒14和卷收位15，纤维丝13绕过上卷筒14之后卷绕在卷收位15上，每个卷收装置1中还设有调节量指示部件，操作者在通过张紧力调节部件对纤维丝13的张紧力进行调节时，能够根据调节量指示部件的指示对纤维丝13卷绕时的张紧力进行定量调节。下面的实施例在描述工作原理和技术效果时主要以卷绕弯曲变形后的纤维丝13为例进行说明。

本发明该实施例的人造草坪纤维丝生产装置，一方面能够根据弯曲后纤维丝回缩的需求，在执行卷绕工序之前，预先将纤维丝在卷绕时的张紧力调节至合适的预设值，减少在卷绕过程中再进行调节，还能防止卷绕呈筒后张紧力太小导致纤维丝缠绕排布不均匀，或者张紧力太大导致纤维丝在缠绕时被过度拉伸而影响弯曲效果；另一方面能够进一步保证在各个卷收工位中卷收纤维丝时张紧力的一致性，以使各个卷收工位中纤维丝在卷收过程中变形量接近，从而使人造草坪中弯丝的整体高度保持一致，在提高人造草坪平整度的同时使眼观色条接近。

在可选的结构形式中，调节量指示部件能够指示出张紧力调节部件的调节量，纤维丝13的张紧力能够间接地通过张紧力调节部件的调节量与张紧力的关系得出。或者调节量指示部件能够直接指示出纤维丝13的张紧力大小调节量。

在一种具体的结构形式中，如图1所示，张紧力调节部件包括张紧力调节臂12、弹性元件(例如弹簧)和操作部件，张紧力调节臂12的一端抵靠在纤维丝13上，弹性元件分别与张紧力调节臂12的另一端和操作部件连接，操作部件能够在受到外力拨动时改变弹性元件的预紧力，以改变张紧力调节臂12的摆动角度从而调节对纤维丝13提供的张紧力大小。

进一步地，操作部件为调节旋钮11，调节量指示部件能够指示出调节旋钮11的转动角度和/或纤维丝13的张紧力大小。

具体地，调节量指示部件可以为刻度线，刻度线沿着调节旋钮11的外周设置，刻度线处对应地标记有能够示意出调节旋钮11的转动角度或者纤维丝13的张紧力大小的数字。在需要调节纤维丝13的张紧力时，操作者只需要在转动调节旋钮11的过程中观察刻度线就能改变弹性元件的预紧力，以改变张紧力调节臂12的摆动角度从而调节对纤维丝13提供的张紧力大小。若操作部件通过直线运动实现张紧力的调节，刻度线就沿着操作部件的移动方向设置。采用刻度线进行指示的方式设置简单，可靠性高。

可替代地，调节量指示部件可以为显示器，相应地需要设置检测部件来实时检测张紧力调节部件的调节量，并将张紧力调节部件调节量或纤维丝13的张紧力在显示器上显示。例如，检测部件为角度传感器，在转动调节旋钮11的过程中，角度传感器会实时检测调节旋钮11的转动角度，并在显示器上显示出调节旋钮11的转动角度和/或纤维丝13的张紧力大小。采用显示器进行指示的方式便于实现连续指示，能够使纤维丝13的张紧力控制达到较高的精度。

在上述实施例的基础上，下面对纤维丝13进行弯曲变形的环节进行描述。变形部件2位于喷丝口之上，在需要纤维丝13产生弯曲变形时，将纤维丝13穿设在变形部件2的中空腔体内，由通气孔21向中空腔体内通入具有预设温度的压缩气体，以使纤维丝13在中空腔体内受力、受压、受热产生弯曲变形。

现有技术中通气孔在变形部件外壁上的分布数量为160～180个(不含180个)，在实际生产中发现通气孔在抽纱过程中容易发生部分堵塞，需要花费较多时间清理，如果不及时更换或清理，会导致纤维丝的变形不一致，从而导致弯曲纤维丝回缩不同，而且回缩一致性保持时间短。

本发明的实施例将通气孔21在变形部件2外壁上的分布数量范围增加为180～200个。优选地，如图2a和2b所示，变形部件2为变形管，变形管结构简单，能够简化生产装置的结构。特别地，如果使用圆柱形的变形管，在从各个孔通入气体时，变形管周向的各处与纤维丝13距离保持一致，气体在从周向上各处到达纤维丝13时温度和压力都保持一致，能够使纤维丝13的弯曲变形程度更加均匀。

本发明的变形部件通过增加通气孔21在变形部件2表面的分布率，即通气孔21在变形部件2表面的分布更密集，在某一特定时刻能够增加从外部向变形管内部的通气量，使纤维丝13在预变形过程中弯曲度更大并产生更多的折弯，这样弯丝在固定到人造草坪上之后回弹量较小，容易较长时间地保持预变形后的状态。而且通气量的增加能够促进空气流通，可降低通气孔21发生堵塞的几率，不仅节省了清理变形部件所耗费的时间和精力，也能保证纤维丝13变形后的弯曲度一致，从而提高热定型后回缩的一致性。而现有技术中的变形管在抽纱过程中容易发生部分通气孔堵塞的情况，如果不能及时更换或清理，会导致纤维丝的变形不一致，进而影响纤维丝弯曲度导致回缩不一致。

通气孔21可采用多种结构形式，如图2a所示，通气孔21的形状为圆形；如图2b所示，通气孔21的形状为矩形，能够更加充分地利用各个通气孔21之间的间隙位置，以进一步增加外部向变形管内部的通气量。可替代地，通气孔21还可以选择三角形、矩形或者多边形等。

下面将给出举例给出不同形状的通气孔21可采用的排布方式。优选地，对于图2a所示的圆形通气孔21、图2b采用的矩形通气孔21或椭圆形通气孔，相邻两排的通气孔21交错或者正对排列；如果通气孔21的形状为三角形，相邻两排的三角形通气孔21方向相反且交错排列；如果通气孔21的形状为多边形，相邻两排的通气孔21交错排列。

参考图6和图7所示的人造草坪，根据不同客户对草坪不同回缩效果的需求，可以通过综合改变变形管的参数、变形辊的挤压程度和各个收卷工位的张紧力来调节人造草坪中弯丝3的回缩效果，能够比较精确地控制人造草坪中弯丝3的回缩参数。例如，有的客户需要高回缩率的人造草坪，这样弯丝3和直丝4之间的落差大，分层明显，弯丝3只起到支撑作用，从表面上难以看出，外观上像夏天的草坪；有的客户需要低回缩率的人造草坪，这样弯丝3和直丝4之间的落差小，从表面上能同时看到直丝4和弯丝3，外观上像春天和秋天的草坪。

本发明对卷收装置1和变形部件2的改进均能在生产过程中人为精确地控制人造草坪中弯丝3的回缩程度(即与直丝4的高度差)，使人造草坪中弯丝3的回缩一致，回缩一致是指长度相同的纤维丝在经过热定型回缩后自然高度保持一致。该优点能够使人造草坪的生产工艺较为稳定，在同一工艺条件下生产出的产品质量一致性较好，而且还能满足不同客户对草坪回缩效果的需求。如果该人造草坪作为运动场地，能够提高草坪眼观草面高度一致性和平整度，满足高尔夫球等球类在滚动时的指标需求。

下面以两种类型常用的人造草坪为例，来说明通过本发明的生产装置与现有技术的生产装置获得的人造草坪的区别。

图3和图4分别给出了通过现有技术生产装置生产的两种人造草坪在某一截面上的弯丝回缩示意图。图3为直丝4和弯丝3间隔固定在基体5上的人造草坪，两者材质不同，弯丝3起到支撑作用，而且弯丝3可以独立自由缩回，但是截面上各簇弯丝3的回缩程度不一致导致高度差异较大。图4为直丝4和弯丝3合捻在一起固定在基体5上的人造草坪，弯丝3的缩回在一定程度上受到直丝4的影响，可以看出截面上各簇弯丝3的回缩程度不一致导致高度差异较大。

为了进行对比，对于上述两种类型的人造草坪，图6和图7分别给出了通过本发明生产装置生产的这两种人造草坪在某一截面上的弯丝回缩示意图。图6为直丝4和弯丝3间隔固定在基体5上的人造草坪，可以看出该截面上各簇弯丝3的回缩程度一致，高度接近。图7为直丝4和弯丝3合捻在一起固定在基体5上的人造草坪，可以看出该截面上各簇弯丝3的回缩程度一致，高度接近。

进一步地，通过一整块人造草坪的俯视效果图进行对比。图5所示的人造草坪通过现有技术的方案生产，在俯视效果图中，黑色和白色用于表示弯丝3在回缩后高低不一致，导致眼观色条存在差异性，由于每一列的弯丝3由同一卷纤维丝13形成，因而弯丝3高低不一致的现象体现在各列之间。图8所示的人造草坪通过本发明的方案生产，在俯视效果图中，各个位置的弯丝3在回缩后高低一致，能够满足客户对草坪效果高度一致和平整度的需求。

另外，本发明还提供了一种基于上述实施例所述人造草坪纤维丝生产装置的生产方法，包括如下步骤：

步骤101、从通气孔21向中空腔体内通入具有预设温度的压缩气体，以使穿过中空腔体的纤维丝13产生弯曲变形；

步骤102、通过张紧力调节部件对纤维丝13在卷绕时的张紧力进行调节；

步骤103、通过卷收装置1对纤维丝13进行卷绕。

如果是通过卷收装置1卷绕弯曲变形后的纤维丝，步骤101在103之前执行。在步骤101之前，为了使纤维丝13产生弯曲变形，还可包括如下步骤：根据弯曲变形后的纤维丝13的回缩需求，调整由变形部件2上的通气孔21向中空腔体内通入气体的压力和温度。

步骤102既可以在步骤103之前的任意时刻预先进行调节，也可以在步骤103的过程中，若发现出现了张紧力不一致的情况进行及时调整。预先对张紧力进行调节能够根据弯曲后纤维丝回缩的需求，在执行卷绕工序之前，预先将各个工位的卷收装置在卷绕纤维丝时的张紧力调节至合适的预设值，不仅可以防止卷绕成筒后松紧度不合适影响纤维丝的弯曲效果，并减少在卷绕过程中再进行调节，而且还能将在各个卷收工位中卷收纤维丝的张紧力一致，使纤维丝在卷收过程中变形量接近，从而使人造草坪中弯丝的整体高度保持一致，在提高人造草坪平整度的同时使眼观色条接近。

进一步地，步骤102具体包括：

步骤102’、根据弯曲变形后的纤维丝13在卷绕时的张紧力需求，结合调节量指示部件的指示，对各个卷收工位上卷收装置1中的张紧力调节部件进行定量调节，以使各个卷收装置1对纤维丝13在卷绕时的张紧力保持一致。

进一步地，在步骤101之前，本发明的生产方法还包括如下步骤：

步骤100、制备色泽均匀的色母粒作为原材料以形成纤维丝13。

在预造色母粒后，将这些色母粒进行混料，再通过拉伸工艺形成纤维丝13。生产人造草坪(例如果岭草坪)时，如果采用颜色接近的预造色母粒，与天然色母粒相比，能够进一步保证人造草坪颜色分散均匀，草面效果一致。

在上述实施例中，步骤100和102’之间的执行顺序没有特别限制，可根据实际需求在工序上进行调整。另外，在生产装置的主题中描述的任何内容都可以借鉴到生产方法的主题中。

以上对本发明所提供的一种人造草坪纤维丝生产装置及方法进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。