一种利用混合纤维制备格栅条带的装置的制作方法

本实用新型涉及土工格栅技术领域，尤其涉及一种利用混合纤维制备格栅条带的装置。

背景技术：

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装置，是目前亟待解决的问题。

技术实现要素：

为了克服上述不足，本实用新型的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。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

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一般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一般为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。

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。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

利用本实用新型装置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为本实用新型实施例1中制备全浸渍格栅条带的装置示意图；

图2 为本实用新型实施例1中制备全浸渍格栅条带的装置示意图；

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。

其中，1纤维纱架，2分纱板，3张力辊，4展纱辊，5红外加热，6预定型模具，7浸渍模具，8定型模具，9冷却装置，10风干机，11牵引机，12收卷机，13集束辊，14定型对辊。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明，以便于同行业技术人员的理解：

实施例1：

一种利用混合纤维制备格栅条带的装置，如图1所示，包括：纤维纱架1、分纱板2、张力辊3、展纱架4、预热装置5、预定型模具6，浸渍模具7、定型模具8，冷却装置9、风干机10、牵引机11和收卷机12组成；纤维纱架1放置于最前端，其后依次设置分纱板2、张力辊3、展纱架4、预热装置5、预定型模具6，浸渍模具7、定型模具8，冷却托盘9、风干机10、牵引机11和收卷机12，所述冷却装置9为冷却水槽，所述预成型模具6、浸渍模具7、定型模具8中三个连接在一起，彼此无间隙配合，入口尺寸大于出口尺寸。且预成型模具6、浸渍模具7、定型模具8均由多组可旋转对辊构成的内表面呈W形型腔结构，多组可旋转对辊为截面尺寸逐渐变小的辊子组合，模具中W形表面的波峰波谷间距a为20mm、波形周期b为50mm、间隙c为10mm、波形个数为15个。

图3示出挤拉成型模具结构特征示意图，由图3可知，拉挤成型模具中的预成型模具6、浸渍模具7、定型模具8具有入口尺寸大于出口尺寸的特点，此形状模具能够逐步提供浸渍压力，以使混合纤维束中的树脂纤维加热熔融后逐步浸渍增强纤维，并成型为最终条带形状和尺寸。

图4示出W形模具内部特征示意图，预成型模具6、浸渍模具7、定型模具8均由多组辊构成的内表面呈S形型腔的结构。

图6（a）示出辊系成型模具结构特征示意图。

实施例2：

一种利用混合纤维制备格栅条带的装置，如图1所示，包括：纤维纱架1、分纱板2、张力辊3、展纱架4、预热装置5、集束辊13、预定型模具6、浸渍模具7、定型模具8、定型对辊14、冷却装置9、牵引机11和收卷机12组成；纤维纱架1放置于最前端，其后依次设置分纱板2、张力辊3、展纱架4、预热装置5、预定型模具6，集束辊13、预定型模具6、浸渍模具7、定型模具8、定型对辊14、冷却装置9、牵引机11和收卷机12，所述冷却装置9为冷却托盘。

所述预成型模具6、浸渍模具7、定型模具8中三个连接在一起，三个连接在一起，彼此间设置1m间距，三模具入口尺寸大于出口尺寸。且预成型模具6、浸渍模具7、定型模具8均由多组上下、左右均可移动的横竖圆棒组合构成的内表面呈S形型腔结构，横竖圆棒组合为截面尺寸逐渐变小的圆棒组合，模具中S形表面的波峰波谷间距a为20mm、波形周期b为50mm、间隙c为10mm、波形个数为15个。

图3示出挤拉成型模具结构特征示意图，由图3可知，拉挤成型模具中的预成型模具6、浸渍模具7、定型模具8具有入口尺寸大于出口尺寸的特点，此形状模具能够逐步提供浸渍压力，以使混合纤维束中的树脂纤维加热熔融后逐步浸渍增强纤维，并成型为最终条带形状和尺寸。

图5示出S形模具内部特征示意图，预成型模具6、浸渍模具7、定型模具8均由多组辊构成的内表面呈S形型腔的结构。

图6（b）示出本实施例圆棒系成型模具结构特征示意图。

本装置的工作原理：

全浸渍纤维复合材料土工格栅生产流程图如图7所示，利用混合纤维制备格栅条带的制备过程主要包含混合纤维纱锭进行放卷，分纱排纱，张力辊进行张力控制，展纱，预热，预成型模具、浸渍成型模具、定型模具内通过树脂纤维熔融、加压实现对纤维的浸渍并成型为全浸渍条带尺寸形状，再经冷却，牵引，收卷，最后得成品格栅条带。

图8示出模具中逐步实现纤维全浸渍原理示意图，由图8可知，混合纤维中增强纤维和树脂纤维均匀分布，通过树脂纤维熔融、预成型模具、浸渍成型模具、定型模具加压实现树脂对纤维的全浸渍。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。