CN114311763A - 一种纤维筋材生产线及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种纤维筋材生产线及其生产方法，用以解决现有纤维筋材生产和使用过程中存在的生产效率低和产品使用性差的技术问题。本发明在缠绕挤压装置的旋转架上设置绕膜机构，在纤维束进入预热筒前在纤维束的表面包裹一层防护膜，降低纤维筋材成型后的表面粗糙度，提升使用便捷性，且在旋转架的一侧设置张紧式绕线机构，张紧式绕线机构上的定型线在纤维束进入预热筒之前螺旋绕在纤维束的防护膜上，进行预热后，在纤维束的表面形成螺旋纹路，在纤维束输出预热筒时，定型线由纤维束螺旋绕回张紧式绕线机构，形成绕线回路，进而保证生产线工作的一体化，保证生产效率。

Description

一种纤维筋材生产线及其生产方法

技术领域

本发明涉及复合材料成型工艺的技术领域，尤其涉及一种纤维筋材生产线及其生产方法。

背景技术

纤维筋材是当代煤矿当中巷道支护的最基本的组成部分，他将巷道的围岩加固在一起，使围岩自身支护自身。现在筋材不仅用于矿山，也用于工程技术中，对边坡、隧道和坝体进行主体加固。

现有技术下的纤维筋材加工装置存在以下几方面的不足：

1.纤维筋材为了保证其表面的摩擦力，需要在纤维筋材表面形成螺旋纹路，传统的纤维筋材在成型之前使用特定成型装置进行螺旋纹路的压制，操作不便，影响一体式生产的形成，降低生产效率；

2.纤维筋材在使用中，需要将其打入矿洞等工作区域的内部，在传统纤维筋材的表面螺旋纹路压制成型后，纤维筋材表面的粗糙性较大，在打入时，工作人员手持时会对工作人员的手部造成伤害，影响使用便捷性。

因此，需要一种生产效率高和产品使用性好的纤维筋材的生产线和生产方法。

发明内容

针对现有纤维筋材生产和使用过程中存在的生产效率低和产品使用性差的技术问题，本发明提出一种纤维筋材生产线及其生产方法，在缠绕挤压装置的旋转架上设置绕膜机构，在纤维束进入预热筒前在纤维束的表面包裹一层防护膜，降低纤维筋材成型后的表面粗糙度，提升使用便捷性，且在旋转架的一侧设置张紧式绕线机构，张紧式绕线机构上的定型线在纤维束进入预热筒之前螺旋绕在纤维束的防护膜上，进行预热后，在纤维束的表面形成螺旋纹路，在纤维束输出预热筒时，定型线由纤维束螺旋绕回张紧式绕线机构，形成绕线回路，进而保证生产线工作的一体化，保证生产效率。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种纤维筋材生产线，包括纱架、浸胶槽、挤胶模具和缠绕挤压装置，纱架上设置有至少两股纤维，纤维经浸胶槽上的辊子下方的导纱孔和挤胶模具形成纤维束进入缠绕挤压装置的预热筒内，预热筒固定在旋转架上，旋转架的一端设置有绕膜机构，绕膜机构上的防护膜与预热筒输入端的纤维束相连接，旋转架的一侧设置张紧式绕线机构，张紧式绕线机构上的定型线经预热筒输入端的纤维束绕入，定型线经预热筒输入端的纤维束绕出，定型线在预热筒的绕入方向与定型线在预热筒的绕出方向相反，定型线位于纤维束表面的防护膜上。

进一步的，张紧式绕线机构包括固定式绕线组件和张紧式绕线组件，固定式绕线组件位于旋转架一侧的两端，张紧式绕线组件活动设置在旋转架的一侧且位于固定式绕线组件之间，定型线依次缠绕在固定式绕线组件和张紧式绕线组件上。

进一步的，固定式绕线组件包括至少一对固定绕线轮，固定绕线轮对称设置在旋转架的两端，定型线由旋转架一端的固定绕线轮绕入预热筒，定型线经预热筒绕入旋转架另一端的固定绕线轮上。

进一步的，张紧式绕线组件包括张紧组件和绕线轮组，张紧组件活动设置在旋转架的一侧，绕线轮组安装在张紧组件上，定型线缠绕在绕线轮组上。

进一步的，张紧组件包括滑轨，滑轨固定在旋转架的一侧，滑轨上滑动设置有滑块，滑轨的一侧设置有电机，电机的输出端设置有螺杆，螺杆位于滑块上的螺纹通孔内；绕线轮组包括第二绕线轮组和第三绕线轮组件，第二绕线轮组固定设置在滑轨的两侧，第三绕线轮组件设置在滑块上，第二绕线轮组和第三绕线轮组件均包括至少一对绕线轮，绕线轮上缠绕有定型线。

进一步的，绕膜机构包括旋转轮和旋转轴，旋转轴水平固定在旋转架的端部，旋转轮设置在旋转轴上，防护膜设置在旋转轮上，旋转轮位于张紧式绕线机构的固定绕线组件的固定绕线轮和旋转架端部之间。

进一步的，纤维束经预热筒穿过冷却装置进入切断装置，冷却装置和切断装置之间设置有牵引装置，牵引装置与纤维束相匹配。

进一步的，包括以下步骤：

S1、将置于纱架上的纤维经纱架上的集束孔集束后送入浸胶槽；

S2、控制浸胶槽上的辊子调整导纱孔的位置，步骤S1中集束后的纤维经导纱孔在浸胶槽内进行浸胶并进入挤胶模具；

S3、步骤S2中挤胶完成后的纤维束进入缠绕挤压装置，开启旋转架5，旋转架旋转，纤维束在预热筒的输出端经旋转轮旋转缠绕防护膜；

S4、旋转架旋转带动定型线发生缠绕动作，步骤S3中缠绕防护膜后的纤维束在预热筒的输出端被定型线缠绕；

S5、步骤S4中缠绕定型线后的纤维束在预热筒进行预热定型并输出；

S6、步骤S5中预热完成后的纤维束上的定型线在预热筒内的输出端绕出，纤维束依次进入冷却装置和切断装置，纤维束在切断装置处被切断得到纤维筋材。

进一步的，步骤S5中预热筒内的温度为40~60摄氏度，步骤S6中冷却装置内设置有风冷模块、空冷模块或水冷模块中的至少一种。

进一步的，步骤S6中纤维束在冷却装置和切断装置之间的牵引装置的带动下运动，旋转架、冷却装置、牵引装置和切断装置均由驱动电机驱动。

本发明的有益效果：

1.本发明在纤维束的预热工序中，使用旋转架的旋转作用，定型线缠绕在纤维束上，在纤维束表面形成螺旋纹路，整个张紧绕线机构利用旋转架的旋转形成循环式螺旋纹路压制工序，工作效率较高，连续性好，且利于预热筒与定型线相结合，进一步提升螺旋纹路压制的效果。

2.本发明在旋转架的一侧设置滑块与滑轨相配合的结构，用于调整绕线轮上的定型线的张紧力，可根据纤维束的尺寸调整定型线的张紧力，方便用于不同尺寸的纤维束的螺旋纹路压制定型。

3.本发明在旋转架的旋转作用下，将旋转架端部的转动轮上的防护膜螺旋包裹在纤维束上，防护膜拉动旋转轮绕旋转轴旋转，保证防护膜的释放，防护膜在预热筒内预热后与纤维束脱离，保证制备的纤维筋材的有效性，且防护膜的包裹位于定型线的缠绕之前，同时保证防护膜和定型线的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的生产线示意图。

图2为本发明旋转架第一状态的结构示意图。

图3为本发明旋转架第二状态的结构示意图。

图4为本发明纤维束上的定型线的位置示意图。

图中，1-纱架，2-浸胶槽，3-挤胶模具，4-预热筒，5-旋转架，6-固定绕线轮，7-滑轨，8-滑块，9-电机，10-绕线轮，11-旋转轮，12-旋转轴，13-冷却装置，14-切断装置，15-牵引装置，16-定型线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种纤维筋材生产线，如图1所示，包括纱架1、浸胶槽2、挤胶模具3和缠绕挤压装置，纱架1上设置有至少两股纤维，纤维经浸胶槽2上的辊子下方的导纱孔和挤胶模具3形成纤维束进入缠绕挤压装置的预热筒4内，预热筒4固定在旋转架5上，如图2所示，旋转架5的一端设置有绕膜机构，绕膜机构上的防护膜与预热筒4输入端的纤维束相连接，旋转架5的一侧设置张紧式绕线机构，如图4所示，张紧式绕线机构上的定型线16经预热筒4输入端的纤维束绕入，定型线16经预热筒4输入端的纤维束绕出，定型线16在预热筒4的绕入方向与定型线16在预热筒4的绕出方向相反，定型线16位于纤维束表面的防护膜上。

如图1所示，纱架1用于放置纤维，纤维由纱架1进入浸胶槽2内；浸胶槽2内设置有辊子和导纱孔，导纱孔用于纤维导向，辊子用于纤维集束，浸胶槽2内有纤维胶，纤维浸入纤维胶内方便纤维集束；浸有纤维胶的纤维进入挤胶模具3内，挤胶模具3用于纤维与纤维挤压结合成纤维束，且挤胶模具3可用于将纤维束表面的纤维胶除去，保持纤维束表面的光滑，方便后续包裹防护膜；纤维束进入预热筒4前，如图2和图3所示，旋转架5发生旋转，纤维束保持水平向前，在旋转架5的旋转作用下，绕膜机构的防护膜包裹在纤维束表面的表面，保证纤维筋材成型后表面的粗糙程度符合要求；纤维束表面包裹防护膜后，如图4所示，张紧式绕线机构的定型线16缠绕在纤维束上，在旋转架5的旋转作用下定型线16螺旋缠绕在纤维束上，纤维束表面形成螺旋纹路；预热筒4用于对纤维束进行加热，方便纤维束的成型的基础上进一步保证定型线在纤维束上形成螺旋纹路；在纤维束输出预热筒4时，如图4所示，定型线16沿反方向绕出，定型线16与纤维束分离，整个张紧绕线机构利用旋转架15的旋转形成循环式螺旋纹路压制工序，工作效率较高，连续性好。

值得说明的是，在本实施例中，如图1所示，一共设置了6股纤维，在本发明的其他实施例中，还可以使用其他数量的纤维，只要满足生产需要即可。

进一步的，如图2所示，张紧式绕线机构包括固定式绕线组件和张紧式绕线组件，固定式绕线组件位于旋转架5一侧的两端，张紧式绕线组件活动设置在旋转架5的一侧且位于固定式绕线组件之间，定型线16依次缠绕在固定式绕线组件和张紧式绕线组件上。在使用定型线16对纤维束进行缠绕时，首先，固定式绕线组件的位置不变，定型线16经固定式绕线组件绕入和绕出纤维束；其次，根据需要缠绕的纤维束的规格，调整张紧式绕线组件在固定式绕线组件之间的位置，使得定型线16的张紧力满足缠绕时的螺旋纹路的压制需要，保证纤维束表面的螺旋纹路的压制效果。

具体的说，如图2所示，固定式绕线组件包括至少一对固定绕线轮6，固定绕线轮6对称设置在旋转架5的两端，定型线16由旋转架5一端的固定绕线轮6绕入预热筒4，定型线16经预热筒4绕入旋转架5另一端的固定绕线轮6上。固定绕线轮6分别设置在预热筒4的输入端和输出端，方便定型线16经固定绕线轮6绕入和绕出纤维束。

值得说明的是，在本实施例中，如图2所示，一共设置了一对固定绕线轮6，两个固定绕线轮6分别设置在预热筒4的输入端和输出端。在本发明的其他实施例这种，还可设置其他对数的固定绕线轮6，只要一一对应设置在预热筒4的输入端和输出端即可。

进一步的，张紧式绕线组件包括张紧组件和绕线轮组，张紧组件活动设置在旋转架5的一侧，绕线轮组安装在张紧组件上，定型线16缠绕在绕线轮组上。在进行缠绕定型线16之前，根据纤维束的尺寸，控制张紧组件调整绕线轮组的位置，进而调整定型线16的张紧力，使得定型线16的张紧力满足缠绕时的螺旋纹路的压制需要，保证纤维束表面的螺旋纹路的压制效果。

具体的说，如图2所示，张紧组件包括滑轨7，滑轨7固定在旋转架5的一侧，滑轨7上滑动设置有滑块8，滑轨7的一侧设置有电机9，电机9的输出端设置有螺杆，螺杆位于滑块8上的螺纹通孔内；绕线轮组包括第二绕线轮组和第三绕线轮组件，第二绕线轮组固定设置在滑轨7的两侧，第三绕线轮组件设置在滑块8上，第二绕线轮组和第三绕线轮组件均包括至少一对绕线轮10，绕线轮10上缠绕有定型线16。

在需要调整定型线16的张紧力时，开启电机9，电机9发生正向或反向旋转使得螺杆发生旋转，螺杆与螺纹通孔相配合，带动滑块8在滑轨7上移动，进而调整滑块8上的绕线轮10与滑轨7两侧的绕线轮10的位置，进而控制定型线16的张紧力的大小。

值得说明的是，在本实施例中，如图2所示，在滑块8上设置了两个绕线轮10，在滑轨7的两侧分别设置2个和4个绕线轮10。在本发明的其他实施例中，还可以使用其他数量的绕线轮10，只要方便定型线16张紧力大小的调整即可。

进一步的，如图3所示，绕膜机构包括旋转轮11和旋转轴12，旋转轴12水平固定在旋转架5的端部，旋转轮11设置在旋转轴12上，防护膜设置在旋转轮11上，旋转轮11位于张紧式绕线机构的固定绕线组件的固定绕线轮6和旋转架5端部之间。在进行定型线16压制螺旋纹路前，将防护膜包裹在纤维束上，此时，旋转架5旋转，纤维束水平向前，在旋转架5的旋转作用下，防护膜螺旋包裹在纤维束上，防护膜拉动旋转轮11绕旋转轴12旋转，保证防护膜的释放，且防护膜在预热筒4内预热后与纤维束脱离，保证制备的纤维筋材的有效性。

进一步的，如图1所示，纤维束经预热筒4穿过冷却装置13进入切断装置14，冷却装置13和切断装置14之间设置有牵引装置15，牵引装置15与纤维束相匹配。在纤维束预热定型完成后，输送至冷却装置13进行冷却，在输入切断装置13进行切断，在本实施例中，整个过程为连续化生产过程，整个过程中纤维束的前进由牵引装置15控制。

实施例2

一种纤维筋材的生产方法，包括以下步骤：

S1、将置于纱架1上的纤维经纱架1上的集束孔集束后送入浸胶槽。

S2、控制浸胶槽上的辊子调整导纱孔的位置，步骤S1中集束后的纤维经导纱孔在浸胶槽内进行浸胶并进入挤胶模具3。

具体的说，导纱孔用于纤维导向，辊子用于纤维集束，浸胶槽2内有纤维胶，纤维浸入纤维胶内方便纤维集束；浸有纤维胶的纤维进入挤胶模具3内，挤胶模具3用于纤维与纤维挤压结合成纤维束，且挤胶模具3可用于将纤维束表面的纤维胶除去，保持纤维束表面的光滑，方便后续包裹防护膜。

S3、步骤S2中挤胶完成后的纤维束进入缠绕挤压装置，开启旋转架5，旋转架5旋转，纤维束在预热筒4的输出端经旋转轮11旋转缠绕防护膜。

具体的说，纤维束进入预热筒4前，旋转架5发生旋转，纤维束保持水平向前，在旋转架5的旋转作用下，绕膜机构的防护膜包裹在纤维束表面的表面，保证纤维筋材成型后表面的粗糙程度符合要求。

S4、旋转架5旋转带动定型线16发生缠绕动作，步骤S3中缠绕防护膜后的纤维束在预热筒4的输出端被定型线16缠绕。

具体的说，纤维束表面包裹防护膜后，张紧式绕线机构的定型线16缠绕在纤维束上，在旋转架5的旋转作用下定型线16螺旋缠绕在纤维束上，纤维束表面形成螺旋纹路。在本实施例中，预热筒4内的温度为40~60摄氏度。

S5、步骤S4中缠绕定型线16后的纤维束在预热筒4进行预热定型并输出。具体的说，预热筒4用于对纤维束进行加热，方便纤维束的成型的基础上进一步保证定型线在纤维束上形成螺旋纹路。

S6、步骤S5中预热完成后的纤维束上的定型线16在预热筒4内的输出端绕出，纤维束依次进入冷却装置13和切断装置14，纤维束在切断装置14处被切断得到纤维筋材。具体的说，在纤维束输出预热筒4时，如图4所示，定型线16沿反方向绕出，定型线16与纤维束分离，整个张紧绕线机构利用旋转架15的旋转形成循环式螺旋纹路压制工序，工作效率较高，连续性好；在纤维束预热定型完成后，输送至冷却装置13进行冷却，在输入切断装置13进行切断，在本实施例中，整个过程为连续化生产过程，整个过程中纤维束的前进由牵引装置15控制，自动化程度高。

值得说明的是，在本实施例中，冷却装置13内设置有风冷模块，在本发明的其他实施例中，还可以设置空冷模块或水冷模块等其他至少一种冷却模块。

值得说明的是，在本实施例中，纤维束在冷却装置13和切断装置14之间的牵引装置15的带动下运动，旋转架5、冷却装置13、牵引装置15和切断装置14均由驱动电机驱动。

实施例3

一种纤维筋材生产线，本实施例的纤维筋材生产线与实施例1的相同，在此不再赘述。

在本实施例中，还提供了一种使用本实施例的纤维筋材生产线的进行纤维筋材生产的生产方法，本实施例的纤维筋材的生产方法与实施例2相同，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种纤维筋材生产线，包括纱架（1）、浸胶槽（2）、挤胶模具（3）和缠绕挤压装置，其特征在于，所述纱架（1）上设置有至少两股纤维，所述纤维经浸胶槽（2）上的辊子下方的导纱孔和挤胶模具（3）形成纤维束进入缠绕挤压装置的预热筒（4）内，所述预热筒（4）固定在旋转架（5）上，所述旋转架（5）的一端设置有绕膜机构，所述绕膜机构上的防护膜与预热筒（4）输入端的纤维束相连接，旋转架（5）的一侧设置张紧式绕线机构，所述张紧式绕线机构上的定型线（16）经预热筒（4）输入端的纤维束绕入，所述定型线（16）经预热筒（4）输入端的纤维束绕出，定型线（16）在预热筒（4）的绕入方向与定型线（16）在预热筒（4）的绕出方向相反，定型线（16）位于纤维束表面的防护膜上。

2.根据权利要求1所述的纤维筋材生产线，其特征在于，所述张紧式绕线机构包括固定式绕线组件和张紧式绕线组件，所述固定式绕线组件位于旋转架（5）一侧的两端，所述张紧式绕线组件活动设置在旋转架（5）的一侧且位于固定式绕线组件之间，所述定型线（16）依次缠绕在固定式绕线组件和张紧式绕线组件上。

3.根据权利要求2所述的纤维筋材生产线，其特征在于，所述固定式绕线组件包括至少一对固定绕线轮（6），所述固定绕线轮（6）对称设置在旋转架（5）的两端，所述定型线（16）由旋转架（5）一端的固定绕线轮（6）绕入预热筒（4），定型线（16）经预热筒（4）绕入旋转架（5）另一端的固定绕线轮（6）上。

4.根据权利要求2所述的纤维筋材生产线，其特征在于，所述张紧式绕线组件包括张紧组件和绕线轮组，所述张紧组件活动设置在旋转架（5）的一侧，所述绕线轮组安装在张紧组件上，所述定型线（16）缠绕在绕线轮组上。

5.根据权利要求4所述的纤维筋材生产线，其特征在于，所述张紧组件包括滑轨（7），所述滑轨（7）固定在旋转架（5）的一侧，滑轨（7）上滑动设置有滑块（8），滑轨（7）的一侧设置有电机（9），所述电机（9）的输出端设置有螺杆，所述螺杆位于滑块（8）上的螺纹通孔内；所述绕线轮组包括第二绕线轮组和第三绕线轮组件，所述第二绕线轮组固定设置在滑轨（7）的两侧，所述第三绕线轮组件设置在滑块（8）上，第二绕线轮组和第三绕线轮组件均包括至少一对绕线轮（10），所述绕线轮（10）上缠绕有定型线（16）。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的纤维筋材生产线，其特征在于，所述绕膜机构包括旋转轮（11）和旋转轴（12），所述旋转轴（12）水平固定在旋转架（5）的端部，所述旋转轮（11）设置在旋转轴（12）上，所述防护膜设置在旋转轮（11）上，旋转轮（11）位于张紧式绕线机构的固定绕线组件的固定绕线轮（6）和旋转架（5）端部之间。

7.根据权利要求6所述的纤维筋材生产线，其特征在于，所述纤维束经预热筒（4）穿过冷却装置（13）进入切断装置（14），所述冷却装置（13）和切断装置（14）之间设置有牵引装置（15），所述牵引装置（15）与纤维束相匹配。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的纤维筋材的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将置于纱架（1）上的纤维经纱架（1）上的集束孔集束后送入浸胶槽；

S2、控制浸胶槽上的辊子调整导纱孔的位置，所述步骤S1中集束后的纤维经导纱孔在浸胶槽内进行浸胶并进入挤胶模具（3）；

S3、所述步骤S2中挤胶完成后的纤维束进入缠绕挤压装置，开启旋转架5，旋转架（5）旋转，纤维束在预热筒（4）的输出端经旋转轮（11）旋转缠绕防护膜；

S4、旋转架（5）旋转带动定型线（16）发生缠绕动作，所述步骤S3中缠绕防护膜后的纤维束在预热筒（4）的输出端被定型线（16）缠绕；

S5、所述步骤S4中缠绕定型线（16）后的纤维束在预热筒（4）进行预热定型并输出；

S6、所述步骤S5中预热完成后的纤维束上的定型线（16）在预热筒（4）内的输出端绕出，纤维束依次进入冷却装置（13）和切断装置（14），纤维束在切断装置（14）处被切断得到纤维筋材。

9.根据权利要求8所述的纤维筋材的生产方法，其特征在于，所述步骤S5中预热筒（4）内的温度为40~60摄氏度，所述步骤S6中冷却装置（13）内设置有风冷模块、空冷模块或水冷模块中的至少一种。

10.根据权利要求8所述的纤维筋材的生产方法，其特征在于，所述步骤S6中纤维束在冷却装置（13）和切断装置（14）之间的牵引装置（15）的带动下运动，所述旋转架（5）、冷却装置（13）、牵引装置（15）和切断装置（14）均由驱动电机驱动。

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