一种宽幅纤维网增强塑料叠层复合片材制造设备的制作方法

1.本发明涉及复合片材制造设备技术领域，具体涉及一种宽幅纤维网增强塑料叠层复合片材制造设备。


背景技术：

2.目前，国内外生产的热塑性连续玻璃纤维增强聚乙烯片材，称为热塑性玻纤带(或片)，热塑性玻纤带的宽度规格一般在500毫米至1000毫米之间，我们称之为窄幅热塑性玻纤带。常用规格的热塑性玻纤带宽度为600毫米左右，根据玻璃纤维直径的不同，所制造的热塑性玻纤带厚度在0.15毫米至0.4毫米之间。这种片材主要用于纤维增强塑料管道的制造，宽度要裁切成更窄(一般是50
‑
160毫米)的热塑性玻纤带来使用。该单向热塑性玻纤带，长度方向均匀平行分布有连续玻璃纤维，连续玻纤与纵向带长度方向的角度为零度，我们称这种单向热塑性玻纤带叫零度玻纤带，只承受纵向拉力，不承受横向拉力，主要应用在螺旋正反向缠绕聚乙烯增强压力管道的制造。
3.图1示出了一种常见的纤维增强塑料管道，包括内管01，包覆在内管 01外侧的玻纤增强层02，以及包覆在玻纤增强层02外侧的塑料层03。上述的玻纤增强层是使用零度玻纤带在内管01外侧正反交错缠绕多层，直至达到目标厚度，从而满足管道的抗压性能要求。
4.传统的生产方式是，在内管01生产出来后，使用裁切好的零度玻纤带，沿内管01轴向，在内管01的外侧螺旋正反交错缠绕多层，在缠绕时加热熔融，使多层热塑性玻纤带紧紧融合在一起，从而形成热塑性玻纤增强层 02。传统的这种生产方式，只适用于生产小管径的纤维增强塑料管道(内管内径一般在20
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630毫米)，而如果要生产大口径的纤维增强塑料管道(内管内径为1000
‑
6000mm)，这种单片螺旋正反缠绕方式效率低，而且耗能大，无法生产带承插口的大口径纤维增强塑料管道。
5.发明人经过研究，提出了侧边只含横向连续纤维的一种宽幅纤维网增强塑料复合片材(参考图2所示)，并改变了片材在内管上的缠绕方式，使分段生产大口径纤维增强塑料管道效率提高10倍以上，降低耗能数倍，侧边部分只含横向连续纤维不含纵向连续纤维，可以生产带扩口的纤维增强塑料管道，进而使得分段制造大口径纤维增强塑料管道的快速生产成为可能。
6.本发明旨在提供一种用于生产上述宽幅纤维网增强塑料复合片材的设备。使用该设备制造的复合片材可广泛应用于大口径热塑性纤维网增强塑料供水管材的制造，及其它热塑性纤维增强的塑料制品行业中。


技术实现要素：

7.因此，本发明的目的在于提供一种用于生产宽幅纤维网增强塑料复合片材的设备。
8.为此，本发明提供一种宽幅纤维网增强塑料叠层复合片材制造设备，包括：
9.第一开卷机构，包括至少二个纵向纤维卷材开卷机，和一个或两个塑料卷材开卷
机；所述至少二个纵向纤维卷材开卷机位于一个所述塑料卷材开卷机的一侧，或者所述至少二个纵向纤维卷材开卷机位于两个所述塑料卷材开卷机的中部；
10.第一牵引机，设置在所述第一开卷机构的下游；
11.第一输送机，设置在所述第一牵引机的下游；
12.第一横向纤维片材释放机构，用于向所述第一输送机的上表面铺设横向纤维片材；
13.第一加热复合装置，至少为一组，设置在所述第一输送机的下游。
14.作为一种优选方案，还包括第二牵引机，设置在所述第一输送机和所述第一加热复合装置之间。
15.作为一种优选方案，所述第一横向纤维片材释放机构包括：
16.横向纤维片材仓，用于容置横向纤维片材；
17.机械手臂行走导轨，设置在所述第一输送机和所述横向纤维片材仓上方；
18.机械手臂，至少为一个，可移动地设置在所述机械手臂行走导轨上，用于从所述横向纤维片材仓抓取横向纤维片材，向所述第一输送机的上表面均匀铺设。
19.作为一种优选方案，所述横向纤维片材仓具有至少一个适于叠加放置横向纤维片材的仓位。
20.作为一种优选方案，还包括设置在所述第二牵引机上游的第二开卷机构，所述第二开卷机构与所述第一开卷机构基本相同设置。
21.作为一种优选方案，还包括设置在所述第一加热复合装置下游的至少一个片材复合单元。
22.作为一种优选方案，所述片材复合单元包括：
23.第三输送机，接收来自上游的复合片材；
24.第二横向纤维片材释放机构，与所述第一横向纤维片材释放机构基本相同设置，用于向所述第三输送机的上表面铺设横向纤维片材；
25.第二加热复合装置，至少为一组，设置在所述第三输送机的下游。
26.作为一种优选方案，还包括第三牵引机，设置在所述第二横向纤维片材释放机构和所述第二加热复合装置之间；
27.作为一种优选方案，还包括设置在所述第三输送机上游、或所述第三牵引机和所述第三输送机之间的单/双面加热装置。
28.作为一种优选方案，还包括：
29.第三开卷机构，设置在所述第二横向纤维片材释放机构和所述第三牵引机之间，所述第三开卷机构与所述第一开卷机构基本相同设置；
30.所述第三开卷机构具有至少一个，与所述片材复合单元交错设置。
31.作为一种优选方案，还包括在设备最下游依次设置的：
32.风冷系统；
33.裁断机，设置在所述风冷系统下游；
34.收卷机，设置在所述裁断机下游；
35.和/或，设置在所述收卷机上方的吊装设备。
36.作为一种优选方案，所述第一开卷机构包括有至少二个纵向纤维卷材开卷机，不
再包含所述塑料卷材开卷机。
37.本发明提供的技术方案，具有以下优点：
38.1.本发明的宽幅纤维网增强塑料叠层复合片材制造设备，包括依次设置的第一开卷机构、第一牵引机、第一输送机、第一横向纤维片材释放机构和第一加热复合装置；其中第一开卷机构包括塑料卷材开卷机和纵向纤维卷材开卷机，塑料卷材开卷机用于释放成卷的不含连续纤维的塑料带(热塑性)，纵向纤维卷材开卷机用于释放成卷的含连续纤维的纤维带(热塑性)，塑料卷材开卷机为一个或两个，纵向纤维卷材开卷机至少为二个；当塑料卷材开卷机为一个时，至少二个纵向纤维卷材开卷机都布置在一个塑料卷材开卷机的一侧；当塑料卷材开卷机为两个时，至少二个纵向纤维卷材开卷机都布置在两个塑料卷材开卷机的中间；第一牵引机将塑料卷材和纵向纤维卷材从第一开卷机构牵引出来，使其互相紧靠，形成一张几乎没有缝隙的宽幅纵向片材，第一输送机接收上述宽幅纵向片材后向下游运输；第一横向纤维片材释放机构将横向纤维片材依次铺设在第一输送机上的宽幅纵向纤维片材上，经第一加热复合装置复合后，形成包含有纵横两层片材的一层宽幅纤维网增强塑料叠层复合片材；
39.本发明的叠层复合片材制造设备，可以使用现有的窄幅热塑性纤维带，生产出侧边(单侧或双侧)只含横向连续纤维的宽幅纤维网增强塑料复合片材，从而用于分段生产大口径纤维增强塑料管道，进而提升大口径纤维增强塑料管道的生产效率。
40.2.本发明的叠层复合片材制造设备，在第一输送机和第一加热复合装置之间，还设有第二牵引机，第二牵引机可以提供牵引动力，并将横向纤维片材和纵向纤维卷材挤压后同时向下游输送。
41.3.本发明的叠层复合片材制造设备，第一横向纤维片材释放机构包括横向纤维片材仓、机械手臂行走导轨和机械手臂，其中机械手臂至少为一个；横向纤维片材仓用于容置横向纤维片材；机械手臂行走导轨设置在第一输送机和横向纤维片材仓上方；机械手臂可移动地设置在机械手臂行走导轨上，用于从横向纤维片材仓抓取横向纤维片材，向第一输送机的上表面均匀铺设。通过控制机械手臂的抓取频率，实现横向纤维片材在第一输送机上的依次排放，实现紧靠放置。
42.4.本发明的叠层复合片材制造设备，横向纤维片材仓具有至少一个适于叠加放置横向纤维片材的仓位。使用装满有横向纤维片材的仓位位置去置换空的仓位位置，可以实现第一横向纤维片材释放机构的连续工作不停机。
43.5.本发明的叠层复合片材制造设备，还包括设置在第一横向纤维片材释放机构和第二牵引机之间的第二开卷机构，第二开卷机构与第一开卷机构基本相同设置，增加第二开卷机构后，可以生产纵
‑
横
‑
纵三层结构的宽幅纤维网增强塑料叠层复合片材。
44.6.本发明的叠层复合片材制造设备，在第一加热复合装置下游还设有至少一个片材复合单元，用于复合更多层的纵向纤维片材和/或横向纤维片材。
45.7.本发明的叠层复合片材制造设备，片材复合单元包括第三输送机、第二横向纤维片材释放机构和第二加热复合装置，用于增加横向纤维片材层。
46.8.本发明的叠层复合片材制造设备，还包括第三牵引机，设置在第二横向纤维片材释放机构和第二加热复合装置之间，用于提供输送动力，并将各层片材挤压后一起向前运送。还包括设置在第三输送机上游、或第三牵引机和第三输送机之间的单/双面加热装
置，用于更好地将复合片材加热，以便与第二横向纤维片材释放机构释放的横向纤维片材复合，生产出纵横纵横四层热塑性纤维带热熔复合而成的宽幅纤维网增强塑料复合片材。
47.9.本发明的叠层复合片材制造设备，还包括第三开卷机构，设置在第二横向纤维片材释放机构和第三牵引机之间，第三开卷机构具有至少一个，与片材复合单元交错设置，从而可以生产出层数更多的宽幅纤维网增强塑料复合片材。
附图说明
48.为了更清楚地说明现有技术或本发明具体实施方式中的技术方案，下面对现有技术或具体实施方式描述中所使用的附图作简单介绍。
49.图1是现有技术中纤维增强塑料管道的结构示意图。
50.图2是侧边只含横向连续纤维的宽幅纤维网增强塑料复合片材的结构示意图。
51.图3是实施例1中宽幅纤维网增强塑料叠层复合片材制造设备的整体结构示意图。
52.图4是图3的俯视图。
53.图5是实施例2中宽幅纤维网增强塑料叠层复合片材制造设备的整体结构示意图。
54.图6是图5的俯视图。
55.附图标记：01、内管；02、玻纤增强层；03、塑料层；04、主体部分； 05、侧边部分；
56.1、第一开卷机构；11、塑料卷材开卷机；12、纵向纤维卷材开卷机； 2、第一牵引机；3、第一输送机；4、第二牵引机；5、风冷系统；6、第一横向纤维片材释放机构；61、横向纤维片材仓；62、机械手臂行走导轨；63、机械手臂；64、横向纤维片材；7、第二开卷机构；81、第三输送机；82、第二横向纤维片材释放机构；83、第三牵引机；84、第二加热复合装置；85、第一加热复合装置；86、加热装置；91、收卷机；92、裁断机；93、吊装设备。
具体实施方式
57.下面结合附图对本发明的技术方案进行详细描述。
58.实施例1
59.本实施例提供一种宽幅纤维网增强塑料叠层复合片材制造设备，如图3 所示，包括：第一开卷机构1、第一牵引机2、第一输送机3、第一横向纤维片材释放机构6、第二牵引机4、第一加热复合装置85、风冷系统5、裁断机92、收卷机91和吊装设备93。
60.其中，第一开卷机构1包括1个塑料卷材开卷机11和6个纵向纤维卷材开卷机12，塑料卷材开卷机11用于释放成卷的(不含纤维或)不含连续纤维的塑料带，纵向纤维卷材开卷机12用于释放成卷的含有连续纵向纤维的纵向纤维带，7个开卷机的摆放位置，使得1个塑料带和6个纵向纤维带能够紧靠平行设置。本实施例中，7个开卷机一前一后交错设置(如图4所示)。
61.作为变形，纵向纤维卷材开卷机12也可以是其他个数，如2个、3个、 4个、5个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个、15个、 16个、17个、18个、19个、20个等等；塑料卷材开卷机11也可以是两个，当塑料卷材开卷机11为两个时，所有的纵向纤维卷材开卷机12位于两个塑料卷材开卷机11的中间，这样可以生产两侧只含横向纤维的宽幅纤维网增强塑料复合片材。
62.作为变形，第一开卷机构1包括有至少二个纵向纤维卷材开卷机12，不再包含塑料
卷材开卷机11，与横向纤维片材热熔复合后，生产出纵横网状结构的宽幅纤维网增强塑料复合片材。
63.第一牵引机2设置在所述第一开卷机构1的下游，用于驱动1个塑料带(卷材)和6个纵向纤维带(卷材)从7个开卷机上一同展开，向下游输送。第一输送机3设置在所述第一牵引机2的下游，第一输送机3的上表面上承载有并排的7条带(即上述的1条塑料带和6条纵向纤维带)，7条带之间彼此紧靠形成一整个宽幅纵向片材。
64.第一横向纤维片材释放机构6设置在所述第一输送机3上方(也可以设置在其他位置)，用于向所述第一输送机3的上表面铺设横向纤维片材。具体的，第一横向纤维片材释放机构包括横向纤维片材仓61、机械手臂行走导轨62和至少一个机械手臂63，其中横向纤维片材仓61用于容置横向纤维片材64；机械手臂行走导轨62设置在第一输送机3和横向纤维片材仓 61上方；机械手臂63可移动地设置在机械手臂行走导轨62上，用于从横向纤维片材仓61抓取横向纤维片材64，向第一输送机3的上表面均匀铺设。需要说明的是，横向纤维片材的沿纤维延伸方向的宽度，与7条带平行组成的宽幅纵向片材的宽度一致，也就是说，横向纤维片材铺设在宽幅纵向纤维带上方后，横向纤维片材的纤维一部分与6个纵向纤维带的纤维垂直交错形成如图2所示的主体部分04，另一部分铺设在塑料带上方形成如图 2所示的侧边部分05。机械手臂63设置多个，同时配合工作，可以加快横向纤维片材的释放速度，进而提高复合片材的生产效率。
65.第二牵引机4设置在第一输送机3的下游，将横向纤维片材与宽幅纵向纤维片材挤压在一起，提供向前的驱动力。第二牵引机4的设置属于优选方案，不设置第二牵引机4也是可以的，当不设置第二牵引机4时，铺设有横向纤维片材的宽幅纵向纤维带将直接被送往第一加热复合装置85。
66.第一加热复合装置85，设置在第二牵引机4的下游，包括有至少一组双面加热器和一组复合牵引机，在本实施例中，如图3所示，第一加热复合装置85包括一组双面红外线加热器和一组复合牵引机。
67.还包括风冷系统5，设置在所述第一加热复合装置85下游，用于对复合后的宽幅纤维网增强塑料复合片材进行降温固化。
68.以及裁断机92、收卷机91和吊装设备93；裁断机92用于裁断宽幅纤维网增强复合片材，收卷机91用于收卷，吊装设备93用于将收卷完毕的复合片材吊装到合适位置存放。
69.作为优选，横向纤维片材仓61具有至少一个适于叠加放置横向纤维片材64的仓位(本实施例中为4个，用于配合2个机械手臂)。这样设计的好处在于，可以使用装满有横向纤维片材的仓位位置去置换空的仓位位置，可以实现第一横向纤维片材释放机构6的连续工作不停机。
70.作为优选，还包括设置在第一横向纤维片材释放机构6和第二牵引机4 之间的第二开卷机构7，第二开卷机构7与第一开卷机构1基本相同设置。其作用在于，在横向纤维片材上方再铺设一层纵向纤维带，该层纵向纤维带与第一开卷机构1释放的纵向纤维带是同样结构，即1条塑料带和6条纵向纤维带。当设置第二开卷机构7时，必须要设置第二牵引机4，其作用在于改变从第二开卷机构7释放出的纵向纤维带的方向，将其与原本在第一输送机3上运行的片材压的运行方向一致。
71.实施例2
72.本实施例提供一种宽幅纤维网增强塑料叠层复合片材制造设备，其是在实施例1基础上的变形，区别在于，还包括设置在第一加热复合装置85 和风冷系统5之间的至少一个片材复合单元。
73.如图5
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6所示，片材复合单元包括：第三输送机81、第二横向纤维片材释放机构82和第二加热复合装置84。其中第三输送机81，用于接收来自上游的复合片材；第二横向纤维片材释放机构82，与第一横向纤维片材释放机构6基本相同设置，作用均是均匀释放横向纤维片材；第二加热复合装置84，至少为一组，设置在所述第三输送机81的下游，其结构设置与第一加热复合装置基本相同。
74.作为优选，还包括第三牵引机83，设置在第二横向纤维片材释放机构 82和第二加热复合装置84之间，用于将横向纤维片材与下方的复合片材挤压到一起向前输送。
75.还包括设置在第三输送机81上游的加热装置86，加热装置的作用在于，将来自上游的片材加热后，片材会更容易与后续释放的横向纤维片材熔合在一起。
76.作为变形设计方案，加热装置86可以设置在第三牵引机83和第三输送机81之间，这样加热后的片材可以迅速与横向纤维片材粘熔合，避免热量损失。加热装置86可以是单面加热，也可以是双面加热。
77.作为优选设计方案，还包括：第三开卷机构，设置在第二横向纤维片材释放机构82和第三牵引机83之间，第三开卷机构与所述第一开卷机构1 基本相同设置，所述第三开卷机构具有至少一个，与所述片材复合单元交错设置。其作用在于，在横向纤维片材上方再铺设一层纵向纤维带，该层纵向纤维带与第一开卷机构1、第二开卷机构7释放的纵向纤维带是同样结构。第三开卷机构与复合片材单元交错设置，可以生产出层数更多的宽幅纤维网增强塑料复合片材。
78.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。