无纬布连续制备设备与工艺的制作方法

本发明涉及机械技术领域，尤其涉及无纬布连续制备设备与工艺。

背景技术：

无纬布具有手感柔软、密度小、耐磨蚀、抗冲击、抗切割韧性强等优异性能，广泛应用于软质防弹衣、轻质防弹头盔、轻质防弹装甲板材，防刺、防切割服装衬片和特殊公共防暴设施，是当今世界强度最高、比重最轻的防弹材料。

单向布( Uni-Directional Cloth，也称为UD布)的强度集中在某一方向。多块单向布按一定角度交叉层叠起来，可制得无纬布。目前，超高分子量聚乙烯纤维的无纬布一般采用如下工艺制备：将多根超高分子量聚乙烯纤维经过均匀、平行、伸直等整经工艺沿一个方向排列整齐，用胶粘接各纤维制得单向布，将多层单向布按0度~90度依次交叉铺放，用胶粘接各层单向布制得无纬布。现有工艺制备的单向布包括：沿一定方向整经且胶接为一体的多根超高分子量聚乙烯纤维。由于超高分子量聚乙烯纤维为丝束状结构，每根超高分子量聚乙烯纤维均为独立个体，故各纤维的整经工艺复杂，生产成本高，且在整经、涂胶等工艺过程中易造成断丝、扭曲、缠绕打结、排列不均匀等缺陷，这些缺陷都将阻碍单向布或无纬布对外力进行有效的能量传递，易出现应力集中的现象，进而降低单向布或无纬布的强度、防弹等性能；现在国内对无纬布需求开始增加，但尚无完善的生产技术，一般设备是使用高档的胶膜或其他载体制备无纬布，其后还要剥离，操作繁琐，成本高，进口设备价格更高。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了无纬布连续制备设备与工艺，有效解决了目前无纬布制备设备中存在的操作繁琐、成本高、效率低的问题，以及单向布制备工艺中存在的断丝、扭曲、缠绕打结、排列不均匀等缺陷影响无纬布的强度和弹性的问题，本发明针对无纬布前期制备单向布的过程，提出了无纬布连续制备设备与工艺，此设备包括离型纸放卷设备、多辊式热压合设备、离型纸收卷设备、隔离膜放卷设备、切断装置、收卷装置，所述设备可高效连续生产单向无纬布，切断和收卷整齐、操作方便、成本低；此工艺运用上下离型纸把分丝整经后的纤维加热和压合来代替喷涂胶黏剂的工序，通过调节压合温度和压力使纤维达到均匀成型的目的，可有效防止纤维断丝、扭曲等造成无纬布强度弹性不足的问题，提高了无纬布的生产质量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述无纬布连续制备设备，由前到后依次设置有铺丝设备、离型纸放卷设备、多辊式热压合设备、离型纸收卷设备、隔离膜放卷设备、切断装置、收卷装置，其特征在于，所述离型纸放卷设备包括放卷支架、放卷支架由上到下固定有两个放卷辊；所述热压合设备由前到后依次设置有压合热辊和压合冷辊；离型纸收卷设备和离型纸放卷设备前后对称设置，且离型纸收卷设备的收卷支架上设置有离型纸剥离装置；隔离膜放卷设备包括隔离膜放卷箱体，箱体的前部设置有过渡辊，箱体的中部上下对称设置有压合辊；切断装置的两侧设置有支架，两个支架之间上下对称设置有转轴，转轴上设置有预设数量的无齿圆锯片；收卷装置前后依次设置有无纬布张紧辊和无纬布收卷辊。

所述无纬布连续制备工艺，包括把纤维均匀单层单向铺设并与隔离膜复合压为一体，其特征在于，所述工艺过程是采用所述的无纬布连续制备设备依次进行纤维铺丝、离型纸放卷、离型纸和纤维压合、离型纸剥离回收、隔离膜铺设和压合、无纬布收卷和切割。

所述的离型纸放卷设备中的两个放卷辊一侧设置有电机。

所述压合热辊和压合冷辊下端设置有上下交错分布的张紧辊。

所述切断装置支架的上部和下部分别设置有气动马达。

所述无齿圆锯片的速度在6000~10000r/min之间。

所述无纬布收卷辊一端的一侧和另一端的下部分别设置有旋转手轮。

所述纤维铺丝工艺过程中纤维的面密度范围是80g/m²~300g/m²。

所述离型纸放卷过程采用的方式是摩擦式放卷。

本发明的有益效果是，本发明针对无纬布前期制备单向布的过程，提出的无纬布连续制备设备包括离型纸放卷设备、多辊式热压合设备、离型纸收卷设备、隔离膜放卷设备、切断装置、收卷装置，所述离型纸放卷设备采用摩擦式放卷，可以获得恒线速度的离型纸，分为上下两层将纤维夹在中间，使生产更平稳；多辊式热压合设备采用油加热的滚筒进行连续压合，离型纸与纤维组成的成型坯S形包覆在滚筒上，获得更长时间的加热和压合，通过调节压合温度和压力得到面密度均匀的单向无纬布；切断装置采用气动马达带动特制的无齿圆锯片进行切割，转速最高可达到10000r/min，其超高的转速可以有效的切割各种纤维组成的无纬布，并避免毛茬等缺陷；收卷装置采用恒张力的气涨轴收卷，一端左右可调，一端上下可调，以便得到整齐的卷取效果；本发明提出的无纬布连续制备工艺运用上下离型纸把分丝整经后的纤维加热和压合来代替现有技术中喷涂胶黏剂的工序，通过调节压合温度和压力使纤维达到均匀成型的目的，无纬布的面密度达到80g/m²~300g/m²可有效防止纤维断丝、扭曲等造成无纬布强度弹性不足的问题，提高了无纬布的生产质量，通过在成型纤维上添加隔离膜并压合可防止纤维表面粘附其他的杂质影响单向无纬布的使用寿命。

附图说明

附图1是本发明结构示意图；

附图中:1.铺丝设备，2.离型纸放卷设备，3.多辊式热压合设备，4.离型纸收卷设备，5.隔离膜放卷设备，6.切断装置，7.收卷装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。

在附图1中，所述的无纬布连续制备设备，由前到后依次设置有铺丝设备1、离型纸放卷设备2、多辊式热压合设备3、离型纸收卷设备4、隔离膜放卷设备5、切断装置6、收卷装置7，其特征在于，所述离型纸放卷设备2包括放卷支架、放卷支架由上到下固定有两个放卷辊；所述热压合设备3由前到后依次设置有压合热辊和压合冷辊；离型纸收卷设备4和离型纸放卷设备2前后对称设置，且离型纸收卷设备4的收卷支架上设置有离型纸剥离装置；隔离膜放卷设备5包括隔离膜放卷箱体，箱体的前部设置有过渡辊，箱体的中部上下对称设置有压合辊；切断装置6的两侧设置有支架，两个支架之间上下对称设置有转轴，转轴上设置有预设数量的无齿圆锯片；收卷装置7前后依次设置有无纬布张紧辊和无纬布收卷辊。

所述的无纬布连续制备工艺，包括把纤维均匀单层单向铺设并与隔离膜复合压为一体，其特征在于，所述工艺过程是采用上述设备依次进行纤维铺丝、离型纸放卷、离型纸和纤维压合、离型纸剥离回收、隔离膜铺设和压合、无纬布收卷和切割。

所述离型纸放卷设备2中的两个放卷辊一侧设置有电机，两个放卷辊由电机带动旋转，且采用摩擦式放卷，可以获得恒线速度的离型纸，离型纸分为上下两层将纤维夹在中间，使纤维成型的面密度可达到80g/m²~300g/m²，使无纬布成型更均匀，更稳定。

所述压合热辊和压合冷辊下端设置有上下交错分布的张紧辊，作用是使离型纸与纤维组成的成型坯S形包覆在滚筒上，获得更长时间的加热和压合。

所述切断装置6支架的上部和下部分别设置有气动马达，由气动马达驱动转轴转动，转轴带动一端的无齿圆锯片高速转动，无齿圆锯片的速度在6000~10000r/min之间，对单向无纬布切割，可避免毛茬等缺陷。

所述无纬布收卷辊一端的一侧和另一端的下部分别设置有旋转手轮，可手动调整收卷辊的左右和上下位置，以便得到整齐的卷取效果。

实施例1

附图1为本发明的主视结构示意图，包括铺丝设备1、离型纸放卷设备2、多辊式热压合设备3、离型纸收卷设备4、隔离膜放卷设备5、切断装置6、收卷装置7，所述设备的工作过程是：

由铺丝设备1放出铺设均匀的纤维，再通过离型纸放卷设备2中的电机带动上下两个放卷辊转动，两个放卷辊上缠绕有离型纸，上下两层离型纸被放出，离型纸的胶膜面向内且在纤维侧，然后与均匀分布的纤维形成平整的三层载体，三层载体首先经过多辊式热压合设备3中的压合热辊，通过调节压合热辊滚筒的温度和压合热辊的压合压力，使纤维附着在胶膜表面，而不能压入胶膜内，使离型纸与纤维组成的成型坯S形包覆在滚筒上，获得更长时间的加热和压合，然后经压合冷辊对加热后的成型坯降温处理，便于离型纸的剥离；经离型纸收卷设备4上的离型纸剥离装置剥离离型纸，并通过离型纸收卷设备4的上下收卷辊卷取离型纸，留下成型的无纬布；然后成型的无纬布先经过隔离膜放卷设备5的过渡辊，然后经过上方的压合辊，压合辊上缠绕有隔离膜，在成型无纬布进入两个压合辊之间时，驱动电机和压合装置，使隔离膜附在成型无纬布的并压合；然后所述无纬布穿过切断装置6进入收卷装置7，收卷装置7对附有隔离膜的无纬布进行卷取，通过调整左右和上下位置的手轮来调整无纬布收卷辊的上下左右位置，以便得到整齐的卷取效果，当卷取到需要的长度后，驱动切断装置6支架上下的气动马达和气缸，使支架之间转轴旋转的同时上下靠近，带动转轴上设置的无齿圆锯片运转并相互靠近，对无纬布进行裁断。

生产工艺流程：

纤维铺丝→离型纸放卷→离型纸和纤维压合→离型纸剥离回收→隔离膜铺设和压合→无纬布收卷和切割

纤维铺丝：五排上下分布的筒子把纤维引出，然后经分丝整经步骤获得均匀分布的纤维平面，运用360根纱线分布成1600mm宽，面密度为300g/㎡的纤维平面。

离型纸放卷：采用离型纸摩擦式放卷，使上下两层离型纸以10m/min线速度放卷，将上述纤维平面夹在上下两层离型纸之间，且离型纸的胶膜面向内且在纤维平面的外侧。

离型纸和纤维压合：将纤维平面和两层离型纸构成的三层载体放入温度保持在200℃的压合热辊之间，并加以15kg/cm²的压力，保持压合热辊恒温恒压15分钟，使纤维附着在离型纸胶膜表面，而不压入胶膜内；然后关闭油温加热系统，开启冷却系统，并保持原有的压力，迅速将压合冷辊降温至室温对三层载体降温处理。

离型纸剥离回收：对上述三层载体的上下表面附有的上下两层离型纸剥离，离型纸的回收采用摩擦式收卷，使上下两层离型纸平稳的缠绕，收卷速度为10m/min。

隔离膜铺设和压合：对一次剥离后的成型无纬布的表面添加隔离膜，调整压合压力为15kg/cm²，对成型的无纬布进行压合，得到一种防粘连，防污染的无纬布。

无纬布收卷和切割：保证无纬布连续紧密整齐的卷取，收卷装置采用恒张力的气涨轴收卷，一端左右可调，一端上下可调，张力调整到150 N·m；当达到用户所需的长度时，采用气动马达带动特制的无齿圆锯片进行切割，使锯片转速达到10000r/min，迅速切割成品无纬布，可避免毛茬等缺陷。