高強(qiáng)度連續(xù)復(fù)合材料纖維網(wǎng)格及生產(chǎn)線的制作方法
【專利摘要】一種高強(qiáng)度連續(xù)復(fù)合材料纖維網(wǎng)格及生產(chǎn)線，其特征是所述的生產(chǎn)線包括紗架（2）、經(jīng)線鋪放機(jī)（1）、緯線鋪放機(jī)（10）、網(wǎng)格模具（3）、供膠裝置（7）、烘箱（8）和收卷機(jī)構(gòu)（9），經(jīng)線鋪放機(jī)（1）和緯線鋪放機(jī)（10）垂直布置在網(wǎng)格模具（3）上并交替進(jìn)行復(fù)合材料纖維的鋪放以形成待注膠成形的網(wǎng)格狀復(fù)合材料纖維，經(jīng)線鋪放機(jī)（1）和緯線鋪放機(jī)（10）由各自的紗架（2）供紗；在網(wǎng)格模具（3）的一端安裝有壓料去膠輥（6），在網(wǎng)格模具（3）中安裝有加熱裝置（5），在網(wǎng)格模具（3）上安裝有脫模機(jī)構(gòu)，在網(wǎng)格模具（3）的兩側(cè)各設(shè)有一個切斷機(jī)構(gòu)；烘箱（8）安裝在網(wǎng)格模具（3）的出口端。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)效率高。
【專利說明】高強(qiáng)度連續(xù)復(fù)合材料纖維網(wǎng)格及生產(chǎn)線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種復(fù)合材料成型設(shè)備，尤其是一種復(fù)合材料網(wǎng)格生產(chǎn)設(shè)備，具 體地說是一種能實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料網(wǎng)格不切斷生產(chǎn)的高強(qiáng)度連續(xù)復(fù)合材料纖維網(wǎng)格、生產(chǎn)方法 及生產(chǎn)線。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，作為一種在國際上被廣泛采用的新型結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，外部粘貼纖維增強(qiáng)復(fù) 合材料（Fiber Reinforced Polymer, FRP)加固法近年來在國內(nèi)得到了快速發(fā)展和廣泛應(yīng) 用，已成為目前主流的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)之一。但是，該技術(shù)存在防火、耐久性等方面的缺點(diǎn)，而 且對結(jié)構(gòu)的剛度貢獻(xiàn)有限，而FRP網(wǎng)格則可以很好地解決上述問題。更重要的是，F(xiàn)RP網(wǎng)格 可替代鋼筋使用于新建混凝土結(jié)構(gòu)中，特別適用于墻、板等，成為在特殊條件下應(yīng)用時的一 種基本材料，可形成一種新的體系，而不僅僅是對傳統(tǒng)FRP材料的補(bǔ)充。
[0003] FRP網(wǎng)格是將碳纖維、玻璃纖維或聚酰胺纖維等高性能復(fù)合材料連續(xù)纖維浸漬于 耐腐蝕性能良好的樹脂中形成的整體網(wǎng)格。FRP網(wǎng)格具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、易被制成各種復(fù)雜形 狀等特點(diǎn)，使用方便，施工簡單迅捷，可用于隧道、橋梁、高速公路、飛機(jī)跑道、停機(jī)坪、建筑 物、溝渠等諸多新建工程和加固改造工程中。
[0004] 目前國內(nèi)尚無規(guī)?；B續(xù)化生產(chǎn)FRP網(wǎng)格的成熟技術(shù)，嚴(yán)重制約了改新型材料在 土木工程中的應(yīng)用發(fā)展，因此亟需開發(fā)成套的自動化生產(chǎn)技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)FRP網(wǎng)格的規(guī) 模化生產(chǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有的FRP網(wǎng)格因缺少理想的設(shè)備而不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)生 產(chǎn)的問題，設(shè)計一種能實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)的高強(qiáng)度連續(xù)復(fù)合材料纖維網(wǎng)格、生產(chǎn)方法及生產(chǎn)線。
[0006] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案之一是：
[0007] -種高強(qiáng)度連續(xù)復(fù)合材料纖維網(wǎng)格，其特征是組成網(wǎng)格的縱向筋條和橫向筋條由 諾干層垂直交替鋪放的復(fù)合材料纖維和固化膠固化形成。
[0008] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案之二是：
[0009] -種高強(qiáng)度連續(xù)復(fù)合材料纖維網(wǎng)格生產(chǎn)線，其特征是它包括紗架2、經(jīng)線鋪放機(jī) 1、緯線鋪放機(jī)10、網(wǎng)格模具3、供膠裝置7、烘箱8和收卷機(jī)構(gòu)9,經(jīng)線鋪放機(jī)1和緯線鋪放 機(jī)10垂直布置在網(wǎng)格模具3上并交替進(jìn)行復(fù)合材料纖維的鋪放以形成待注膠成形的網(wǎng)格 狀復(fù)合材料纖維，經(jīng)線鋪放機(jī)1和緯線鋪放機(jī)10由各自的紗架2供紗；在網(wǎng)格模具3的一 端安裝有能沿經(jīng)線方向或緯經(jīng)方向移動的用于去掉熱固性膠及膠中氣泡的壓料去膠輥6， 供膠裝置7用于在經(jīng)向復(fù)合材料纖維和緯向復(fù)合材料纖維鋪設(shè)到設(shè)定值后向形成的網(wǎng)格 線注膠；在網(wǎng)格模具3中安裝有用于對注膠后的復(fù)合材料纖維網(wǎng)格半固化的加熱裝置5,在 網(wǎng)格模具3上安裝有用于將半固化后的復(fù)合材料纖維網(wǎng)格與網(wǎng)格模具3分開的脫模機(jī)構(gòu)， 在網(wǎng)格模具3的一側(cè)設(shè)有一個用于將緯線鋪放機(jī)10出口端的復(fù)合材料纖維切斷的切斷機(jī) 構(gòu)；烘箱8安裝在網(wǎng)格模具3的出口端，半固化的復(fù)合材料纖維網(wǎng)格脫模后在牽引裝置的作 用下進(jìn)入烘箱8中進(jìn)行固化定型后進(jìn)入收卷機(jī)構(gòu)9收卷。
[0010] 所述的網(wǎng)格模具3中加熱裝置5的固化率不超過60%，便于重復(fù)網(wǎng)格接合點(diǎn)的連續(xù) 性。
[0011] 所述的經(jīng)線鋪放機(jī)1安裝在網(wǎng)格模具3兩側(cè)的X向?qū)к壣?，緯線鋪放機(jī)10安裝在 網(wǎng)格模具3兩端的Y向?qū)к壣稀?br> [0012] 所述的Y向?qū)к壖茉O(shè)或懸置在網(wǎng)格模具3的上方。
[0013] 所述的經(jīng)線鋪放機(jī)1和緯線鋪放機(jī)10的鋪放速度為0. 15-0. 3m / s。
[0014] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案之三是：
[0015] 一種高強(qiáng)度連續(xù)復(fù)合材料纖維網(wǎng)格的制備方法，其特征是將復(fù)合材料纖維分別交 替從對應(yīng)的紗架上引出，由經(jīng)向（X向）鋪放機(jī)和緯向（Y向）鋪放機(jī)牽引分層鋪設(shè)復(fù)合材 料纖維，相鄰經(jīng)向和續(xù)向的距離可調(diào)并由成品的參數(shù)值決定，鋪放到設(shè)定的股數(shù)后，鋪放機(jī) 停止鋪紗，供膠裝置開始供膠，使模具中的纖維浸漬完全，同時啟動壓料去膠裝置在網(wǎng)格模 具上移動將多余的膠水去掉并將膠水中的氣泡擠出，此時啟動加熱裝置到不超過60%固化 溫度，加熱到半固化狀態(tài)，啟動網(wǎng)格模具一側(cè)的的切斷裝置將續(xù)線切斷以便于半固化的網(wǎng) 格在牽引裝置的牽引下進(jìn)入烘箱中進(jìn)一步完成固化，固化結(jié)束后網(wǎng)格制品進(jìn)入收卷機(jī)構(gòu)收 卷。
[0016] 上述的復(fù)合材料纖維為碳纖維、玻璃纖維、玄武纖維或芳綸纖維中的一種或幾種 的組合
[0017] 本實(shí)用新型的有益效果：
[0018] 本實(shí)用新型首次實(shí)現(xiàn)了復(fù)合材料網(wǎng)格的連續(xù)化生產(chǎn)，克服了過去需設(shè)計大型模具 進(jìn)行熱壓成型所存在的制作周期長、占地面積大、產(chǎn)品尺寸受限的問題，能生產(chǎn)出長度不受 限制的網(wǎng)格制品。
[0019] 本實(shí)用新型的生產(chǎn)線具有結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，制造、安裝調(diào)度方便的優(yōu)點(diǎn)，所 生產(chǎn)的網(wǎng)格質(zhì)量高、一致性好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是本實(shí)用新型的生產(chǎn)線的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖2是本實(shí)用新型的供膠裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖3是本實(shí)用新型的生產(chǎn)線加工的網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0024] 如圖1-3所示。
[0025] -種高強(qiáng)度連續(xù)復(fù)合材料纖維網(wǎng)格，組成網(wǎng)格的縱向筋條和橫向筋條由諾干層垂 直交替鋪放的復(fù)合材料纖維固化形成，如圖3所示。該網(wǎng)格可采用圖1-2所示的高強(qiáng)度連 續(xù)復(fù)合材料纖維網(wǎng)格生產(chǎn)線生產(chǎn)所得，所述的生產(chǎn)線包括紗架2、經(jīng)線鋪放機(jī)1、緯線鋪放 機(jī)10、網(wǎng)格模具3、供膠裝置7、烘箱8和收卷機(jī)構(gòu)9,如圖1所示，經(jīng)線鋪放機(jī)1和緯線鋪放 機(jī)10結(jié)構(gòu)相同，類似于傳統(tǒng)織布機(jī)構(gòu)，它們可直接從市場購置，也可自行設(shè)計，還可采用申 請人在先申請的申請?zhí)枮?012205475499的實(shí)用新型專利加以實(shí)現(xiàn)，經(jīng)線鋪放機(jī)1和緯線 鋪放機(jī)10垂直布置在網(wǎng)格模具3上并交替進(jìn)行復(fù)合材料纖維的鋪放以形成待注膠成形的 網(wǎng)格狀復(fù)合材料纖維，鋪放速度為〇. 15-0. 3m / s，經(jīng)線鋪放機(jī)1和緯線鋪放機(jī)10由各自 的紗架2供紗，也可由同一個紗架供紗，經(jīng)線鋪放機(jī)1可安裝在網(wǎng)格模具3兩側(cè)的X向?qū)к?上，緯線鋪放機(jī)10安裝在網(wǎng)格模具3兩端的Y向?qū)к壣希琘向?qū)к壙杉茉O(shè)或懸置在網(wǎng)格模 具3的上方；在網(wǎng)格模具3的一端安裝有能沿經(jīng)線方向或緯經(jīng)方向移動的用于去掉熱固性 膠及膠中氣泡的壓料去膠輥6,供膠裝置7用于在經(jīng)向復(fù)合材料纖維和緯向復(fù)合材料纖維 鋪設(shè)到設(shè)定值后向形成的網(wǎng)格線注膠；供膠裝置7如科2所示，它主要是為各浸漬槽及時提 供定量的熱固性膠，以保證浸漬槽中有足夠的膠供通過的纖維浸漬。供膠裝置7包括：料桶 701、計量泵702、氣缸103和出膠管704.如圖2所示，料桶701的出料端與計量泵702的進(jìn) 口端相連通，計量泵702的活塞桿與氣缸703的活塞桿相連，計量泵702的出料口與出膠管 704的進(jìn)口端相連，出膠管704的出口端與浸漬槽的進(jìn)膠口相連通，氣缸與電器控制箱105 電氣連接。在網(wǎng)格模具3中安裝有用于對注膠后的復(fù)合材料纖維網(wǎng)格半固化的加熱裝置5 (加熱溫度應(yīng)控制在固化率不超過60%為宜)，在網(wǎng)格模具3上安裝有用于將半固化后的復(fù) 合材料纖維網(wǎng)格與網(wǎng)格模具3分開的脫模機(jī)構(gòu)，可采用在網(wǎng)格線下部加裝液壓或氣動頂塊 來加以實(shí)現(xiàn)，在網(wǎng)格模具3的一兩側(cè)設(shè)有一個用于將緯線鋪放機(jī)10出口端的復(fù)合材料纖維 切斷的切斷機(jī)構(gòu)，切斷機(jī)構(gòu)或采用安裝在X向?qū)к壣弦苿拥母畹痘蛑苯影惭b在X向?qū)к壱?側(cè)的能上下移動的切斷刀加以實(shí)現(xiàn)；烘箱8安裝在網(wǎng)格模具3的出口端，半固化的復(fù)合材料 纖維網(wǎng)格脫模后在牽引裝置的作用下進(jìn)入烘箱8中進(jìn)行固化定型后進(jìn)入收卷機(jī)構(gòu)9收卷， 即得到圖3所示的成品。
[0026] 實(shí)施例二。
[0027] -種高強(qiáng)度連續(xù)復(fù)合材料纖維網(wǎng)格的制備方法，它包括以下步驟：
[0028] 將復(fù)合材料纖維(碳纖維、玻璃纖維、玄武纖維或芳綸纖維等高性能復(fù)合材料）分 別交替從對應(yīng)的紗架上引出，由經(jīng)向（X向）鋪放機(jī)和緯向（Y向）鋪放機(jī)牽引分層鋪設(shè)復(fù)合 材料纖維，相鄰經(jīng)向和續(xù)向的距離可調(diào)并由成品（圖3)的參數(shù)值決定，鋪放到設(shè)定的股數(shù) 后，鋪放機(jī)停止鋪紗，供膠裝置7開始供膠，使網(wǎng)格線上充滿膠水，此時啟動加熱裝置到60% 固化溫度，同時啟動壓料去膠裝置在網(wǎng)格模具上移動將多余的膠水去掉并將膠水中的氣泡 擠出，加熱到半固化狀態(tài)，啟動網(wǎng)格模具兩側(cè)的（X向)的切斷裝置將續(xù)線切斷以便于半固化 的網(wǎng)格在牽引裝置的牽引下進(jìn)入烘箱8中進(jìn)一步完成固化，固化結(jié)束后網(wǎng)格制品進(jìn)入收卷 機(jī)構(gòu)收卷。本實(shí)用新型的工作原理是：
[0029] 用自動輔放機(jī)將碳纖維在網(wǎng)格模具3的模腔內(nèi)沿0°C與90°C方向交錯連續(xù)鋪放， 碳纖維上下疊加，左右碳纖維交錯，整體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，然后與樹脂浸潤合成加溫固化復(fù)合成 網(wǎng)狀熱固性復(fù)合材料網(wǎng)格。網(wǎng)格并通過連續(xù)成型工藝方法，獲得連續(xù)卷狀的高強(qiáng)度碳纖維 網(wǎng)格。纖維與合成樹脂浸漬固化由自動脫模裝置自動起模，然后自動收卷，再由纖維自動輔 放浸漬固化，重復(fù)過程就形成連續(xù)化生產(chǎn)得到連續(xù)纖維網(wǎng)格卷狀形式制品11。
[0030] 本實(shí)用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種高強(qiáng)度連續(xù)復(fù)合材料纖維網(wǎng)格，其特征是組成網(wǎng)格的縱向筋條和橫向筋條由若 干層垂直交替鋪放的復(fù)合材料纖維固化形成。
2. -種權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度連續(xù)復(fù)合材料纖維網(wǎng)格用生產(chǎn)線，其特征是它包括紗 架（2)、經(jīng)線鋪放機(jī)（1)、緯線鋪放機(jī)（10)、網(wǎng)格模具（3)、供膠裝置（7)、烘箱（8)和收卷機(jī) 構(gòu)（9)，經(jīng)線鋪放機(jī)（1)和緯線鋪放機(jī)（10)垂直布置在網(wǎng)格模具（3)上并交替進(jìn)行復(fù)合材料 纖維的鋪放以形成待注膠成形的網(wǎng)格狀復(fù)合材料纖維，經(jīng)線鋪放機(jī)（1)和緯線鋪放機(jī)（10) 由各自的紗架（2)供紗；在網(wǎng)格模具（3)的一端安裝有能沿經(jīng)線方向或緯經(jīng)方向移動的用 于去掉熱固性膠及膠中氣泡的壓料去膠輥（6)，供膠裝置（7)用于在經(jīng)向復(fù)合材料纖維和 緯向復(fù)合材料纖維鋪設(shè)到設(shè)定值后向形成的網(wǎng)格線注膠；在網(wǎng)格模具（3)中安裝有用于對 注膠后的復(fù)合材料纖維網(wǎng)格半固化的加熱裝置（5)，在網(wǎng)格模具（3)上安裝有用于將半固 化后的復(fù)合材料纖維網(wǎng)格與網(wǎng)格模具（3)分開的脫模機(jī)構(gòu)，在網(wǎng)格模具（3)的一側(cè)設(shè)有一 個用于將緯線鋪放機(jī)（10)出口端的復(fù)合材料纖維切斷的切斷機(jī)構(gòu)；烘箱（8)安裝在網(wǎng)格模 具（3)的出口端，半固化的復(fù)合材料纖維網(wǎng)格脫模后在牽引裝置的作用下進(jìn)入烘箱（8)中 進(jìn)行固化定型后進(jìn)入收卷機(jī)構(gòu)（9)收卷。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)線，其特征是所述的網(wǎng)格模具（3)中加熱裝置（5)的固 化率不超過60%，便于重復(fù)網(wǎng)格接合點(diǎn)的連續(xù)性。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)線，其特征是所述的經(jīng)線鋪放機(jī)（1)安裝在網(wǎng)格模具（3) 兩側(cè)的X向?qū)к壣?，緯線鋪放機(jī)（10)安裝在網(wǎng)格模具（3)兩端的Y向?qū)к壣稀?br> 5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)線，其特征是所述的Y向?qū)к壖茉O(shè)或懸置在網(wǎng)格模具 (3)的上方。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)線，其特征是所述的經(jīng)線鋪放機(jī)（1)和緯線鋪放機(jī)（10) 的鋪放速度為〇. 15-0. 3m / s。
【文檔編號】B29C70/34GK203905302SQ201420339214
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】程正琿, 岳清瑞, 陳小兵, 程逸建 申請人:南京諾爾泰復(fù)合材料設(shè)備制造有限公司, 中冶建筑研究總院有限公司