一种拉挤材料生产系统、生产方法及玻璃钢拉挤条与流程

[0001]
本发明涉及拉挤工艺技术领域，尤其涉及一种拉挤材料生产系统、生产方法及玻璃钢拉挤条。


背景技术：

[0002]
玻璃钢拉挤型材具有绝缘性能好、耐腐蚀、重量轻、抗拉、耐冲击、隔音、隔热等特性，广泛应用于化工防腐、污水处理、电工绝缘、能源开采、交通运输、电子通讯等领域。玻璃钢拉挤型材通过复合材料的连续生产方法生产，将纱架上的无捻玻璃纤维粗纱和其它连续增强材料毡、聚酯表面毡等进行树脂浸渍，然后通过保持一定截面形状的成型模具，并使其在模内固化成型后连续出模。
[0003]
然而，玻璃纤维纱浸渍树脂的过程中会产生气泡，导致拉挤得到的玻璃钢中气泡含量较高，影响玻璃钢的强度。为了减少拉挤得到的玻璃钢中的气泡，目前常采用的方法是在溢料或拉挤过程中挤出树脂中的气泡，但是这种方法难以挤出玻璃钢内部的树脂中的气泡。


技术实现要素：

[0004]
为了解决上述技术问题，减少玻璃钢中的气泡、提高玻璃钢的强度，本发明提供了一种拉挤材料生产系统、生产方法及玻璃钢拉挤条。
[0005]
根据本发明的一个方面，提供了一种拉挤材料生产系统，包括：沿拉挤方向依次设置的供纱系统、浸胶系统、固化系统以及牵引机构；供纱系统用于根据预定规则向生产系统中连续供纱；浸胶系统包括第一浸胶区、第二浸胶区和拉挤区，第一浸胶区和第二浸胶区之间设置有沥胶板；第一浸胶区、第二浸胶区中盛装有树脂，第一浸胶区用于纤维一次浸润树脂，沥胶板用于沥除纤维在第一浸胶区中一次浸润的部分树脂，第二浸胶区用于纤维二次浸润树脂；多根二次浸润树脂后的纤维穿过拉挤区，拉挤区将数根纤维挤压成预定形状的纤维-树脂材料；固化系统用于发射紫外光，紫外光照射预定形状的纤维-树脂材料，纤维-树脂材料中的树脂固化得到纤维拉挤材料；牵引机构用于以预定速度牵引纤维在生产系统中连续拉挤。
[0006]
可选择地，沿拉挤方向，第一浸胶区包括依次设置的第一喷淋单元和第一浸润单元，第二浸胶区包括依次设置的第二喷淋单元和第二浸润单元；第一喷淋单元设置有向纤维喷淋树脂的若干第一喷嘴，第一喷嘴向纤维表面喷淋树脂，树脂包裹纤维向纤维内部渗透；第二喷淋单元设置有向纤维喷淋树脂的若干第二喷嘴，第二喷嘴向纤维表面喷淋树脂，树脂包裹纤维表层。
[0007]
可选择地，沿拉挤方向，拉挤区包括溢料单元、预成型单元、第三喷淋单元和成型单元；溢料单元用于沥除从第二浸胶区穿出的纤维表面多余的树脂；预成型单元包括预成型模具，多根纤维穿过预成型模具粘结在一起，预成型模具将多根纤维挤压成初始形状的纤维-树脂材料并挤出部分树脂；第三喷淋单元设置有若干第三喷嘴，第三喷嘴向初始形状
的纤维-树脂材料喷淋树脂以使树脂包裹在初始形状的纤维-树脂材料表层；成型单元包括成型模具，成型模具将初始形状的纤维-树脂材料挤压成预定形状，得到预定形状的纤维-树脂材料。
[0008]
可选择地，供纱系统包括纱架以及张力调节机构，纱架包括若干个用于放置纤维卷料的纱格，纤维卷料按预定规则排布在纱架的若干纱格中，张力调节机构用于调节从纱架向浸胶系统输送的纤维张力。
[0009]
可选择地，还包括设置在供纱系统和浸胶系统之间的加热系统；加热系统用于加热来自供纱系统的纤维，将纤维加热到第一预定温度；加热系统包括加热机构、加热通道，加热通道输送加热介质，纤维从加热通道中穿过与加热介质换热；加热机构用于加热加热通道中的加热介质。
[0010]
可选择地，还包括设置在固化系统和牵引机构之间的冷却系统；冷却系统用于冷却来自固化系统的纤维拉挤材料，将纤维拉挤材料冷却至第二预定温度；冷却系统包括冷却机构和冷却通道，冷却通道输送冷却介质，纤维拉挤材料进入冷却通道中与冷却介质换热；冷却机构用于冷却冷却通道中的冷却介质。
[0011]
可选择地，浸胶系统包括浸胶槽；浸胶槽的第一端壁均匀布设进纱孔；浸胶槽的第二端壁设有拉挤材料出口；纤维从浸胶槽的第一端壁进入浸胶槽，在浸胶槽中经过一次浸胶、二次浸胶、拉挤成型后得到的预定形状的纤维-树脂材料从浸胶槽的第二端壁穿出。
[0012]
可选择地，生产系统还包括恒温供胶系统；恒温供胶包括储胶装置和加热单元，储胶装置用于向浸胶槽供应树脂并回收浸胶槽排出的树脂，加热单元加热储胶装置将储胶装置储存的树脂维持在第三预定温度；浸胶槽底壁设置有出胶口，浸胶槽的两侧侧壁设置有进胶口，储胶装置通过输胶管与浸胶槽的进胶口连接向浸胶槽供应树脂，浸胶槽的出胶口通过出胶管与储胶装置连接。
[0013]
根据本发明的第二个方面，提供了一种拉挤材料生产方法，在本申请的拉挤材料生产系统中进行。
[0014]
根据本发明的第三个方面，提供了一种玻璃钢拉挤条，由本申请的生产系统或本申请的生产方法生产制得。
[0015]
本申请提供了一种拉挤材料生产系统，浸胶系统包括依次设置的第一浸胶区和第二浸胶区，纤维先进入第一浸胶区中进行一次浸胶，再刮除纤维在第一浸胶区中浸润的树脂，纤维进入第二浸胶区二次浸润树脂后拉挤成型，纤维二次浸润树脂产生的气泡较少，减少拉挤得到的玻璃钢中气泡含量，玻璃钢强度高。
附图说明
[0016]
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0017]
图1是本申请的拉挤材料生产系统的结构示意图；
[0018]
图2是实施例中浸胶系统的结构示意图；
[0019]
图3是实施例中供纱系统的示意图；
[0020]
图4是实施例中加热系统的示意图；
[0021]
图5是实施例中冷却系统的示意图。
具体实施方式
[0022]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做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。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征向量可以相互任意组合。
[0023]
玻璃钢拉挤型材具有绝缘性能好、耐腐蚀、重量轻、抗拉、耐冲击、隔音、隔热等特性，广泛应用于化工防腐、污水处理、电工绝缘、能源开采、交通运输、电子通讯等领域。玻璃钢拉挤型材通过复合材料的连续生产方法生产，将纱架上的无捻玻璃纤维粗纱和其它连续增强材料毡、聚酯表面毡等进行树脂浸渍，然后通过保持一定截面形状的成型模具，并使其在模内固化成型后连续出模。
[0024]
然而，玻璃纤维纱浸渍树脂的过程中会产生气泡，导致拉挤得到的玻璃钢中气泡含量较高，影响玻璃钢的强度。为了减少拉挤得到的玻璃钢中的气泡，目前常采用的方法是在溢料或拉挤过程中挤出树脂中的气泡，但是这种方法难以挤出玻璃钢内部的树脂中的气泡。
[0025]
本申请提供了一种拉挤材料生产系统，沿浸胶方向，浸胶系统包括依次设置的第一浸胶区31和第二浸胶区32，第一浸胶区31和第二浸胶区32设置有沥胶板34，纤维进入第一浸胶区31中浸胶，第一浸胶区31中的树脂与玻璃纤维接触产生大量气泡，沥胶板34刮除纤维在第一浸胶区31中浸润的部分树脂，纤维进入第二浸胶区32二次浸润树脂，纤维二次浸润树脂时纤维表面是表面是湿润的，且纤维表层覆有树脂，纤维在第二浸胶区32再次接触树脂产生的气泡较少，减少拉挤得到的玻璃钢中气泡含量，玻璃钢强度高。
[0026]
本申请的拉挤材料生产系统，如图1、2所示，包括：沿拉挤方向依次设置的供纱系统1、浸胶系统3、固化系统4以及牵引机构6；供纱系统1用于根据预定规则向生产系统中连续供纱；浸胶系统3包括第一浸胶区31、第二浸胶区32和拉挤区33，第一浸胶区31和第二浸胶区32之间设置有沥胶板34；第一浸胶区31、第二浸胶区32中盛装有树脂，第一浸胶区31用于一次浸润树脂，沥胶板34用于沥除纤维在第一浸胶区31中一次浸润的部分树脂，第二浸胶区32用于纤维二次浸润树脂；多根二次浸润树脂后的纤维穿过拉挤区33，拉挤区33将数根纤维挤压成预定形状的纤维-树脂材料；固化系统4发射紫外光，紫外光照射挤压成型后的纤维-树脂材料以固化的树脂得到纤维拉挤材料；牵引机构6用于以预定速度牵引纤维在生产系统中连续拉挤。
[0027]
纤维按照预定规则排布在供纱系统1上，将纤维的一端穿过生产系统的浸胶系统3和固化系统4与牵引机构6连接，牵引机构6以预定速度牵引纤维在生产系统中连续前进并将拉挤纤维成纤维拉挤材料。
[0028]
作为一种示例，如图2所示，沿拉挤方向，第一浸胶区31包括依次设置的第一喷淋单元311和第一浸润单元312，第二浸胶区32包括依次设置的第二喷淋单元321和第二浸润单元322。第一喷淋单元311设置有若干向纤维喷淋树脂的第一喷嘴，第一喷嘴向纤维表面喷淋树脂，树脂包裹纤维向纤维内部渗透。第二喷淋单元321设置有若干向纤维喷淋树脂的第二喷嘴，第二喷嘴向纤维表面喷淋树脂，树脂包裹纤维表层减少纤维进入第二浸润单元
322与树脂接触产生的气泡。
[0029]
玻璃纤维拉挤领域，常规采用玻璃纤维穿过树脂槽的方式进行浸润，常会出现玻璃纤维无法充分浸润树脂的情况，易于产生缺陷造成废品。通常采用的方法是减缓拉挤牵引速度、加长树脂槽的长度以增加玻璃纤维浸润树脂的时间，这种方式会降低生产率、增加生产成本，而且浸润效果不稳定，常会出现玻璃纤维浸润不均匀的问题。
[0030]
本申请的第一浸胶区31在第一浸润单元312之前设置第一喷淋单元311，纤维先进入第一喷淋单元311，第一喷嘴向纤维表面喷淋树脂，树脂包裹纤维表面，使得进入第一浸润单元312的纤维表面是湿润的，以提高纤维的可浸润性，可在第一浸润单元312中充分浸润树脂。
[0031]
纤维从第一浸胶区31进入第二浸胶区32穿过沥胶板34，沥胶板34沥去纤维在第一浸润单元312中浸润的部分树脂，纤维进入第二浸胶区32先经过第二喷淋单元321，第二喷淋单元321向纤维表面喷淋树脂以保证进入第二浸润单元322的树脂表面是湿润的纤维可以在第二浸润单元322充分浸润，而且在纤维表面包裹一层树脂后，纤维浸润第二浸润单元322与树脂接触产生的气泡更少，进一步减少拉挤得到的拉挤材料中的气泡。
[0032]
作为一种示例，沿拉挤方向，如图2所示，拉挤区33包括溢料单元331、预成型单元332、第三喷淋单元333和成型单元334；溢料单元331用于沥除从第二浸胶区322穿出的纤维表面多余的树脂；预成型单元332包括预成型模具01，多根纤维穿过预成型模具01粘结在一起，预成型模具01将多根纤维多根纤维挤压成初始形状的纤维-树脂材料并挤出部分树脂；第三喷淋单元333设置有若干第三喷嘴，第三喷嘴向初始形状的纤维-树脂材料喷淋树脂以使树脂包裹在初始形状的纤维-树脂材料表层；成型单元334包括成型模具02，成型模具02将初始形状的纤维-树脂材料挤压成预定形状，得到预定形状的纤维-树脂材料。
[0033]
纤维进入溢料单元331，纤维表面多余的树脂滴落到溢料单元331中，纤维进入预成型单元332，预成型模具01挤压纤维将纤维表面和纤维内部部分多余的树脂挤出。第三喷淋单元333向挤压成初始形状的纤维-树脂材料表面喷淋树脂，使得树脂包裹在初始形状的纤维-树脂材料表面，以使拉挤得到的预定形状的纤维-树脂材料表面为树脂，避免纤维裸露在纤维-树脂材料表面。
[0034]
其中，预成型单元332包括多个预成型模具01，沿拉挤方向，预成型单元332中的多个预成型模具01的尺寸逐渐缩小。成型单元334包括多个成型模具02，沿拉挤方向，成型单元334中的多个成型模具02的尺寸逐渐缩小。
[0035]
成型模具02的模腔和预成型模具01的模腔的形状相同且相对于预成型模具01的模腔的等比例缩小。
[0036]
作为一种示例，固化系统4包括uv灯模具。其中，本申请中固化系统4包括数组发射不同波长紫外光的uv灯；本申请的生产系统中用于喷淋和浸润纤维的树脂为紫外光可固化的树脂，拉挤区33拉挤得到的预定形状的纤维-树脂材料经过固化系统4的数组uv灯照射，紫外光可固化的树脂在不同波长的紫外光照射下快速固化，预定形状的纤维-树脂材料固化得到玻璃钢拉挤条。
[0037]
例如，沿着纤维拉挤方向，固化系统4包括依次设置的第一uv灯和第二uv灯，第一uv灯用于发射波长为320-400nm的紫外光，第二uv灯用于发射波长为220-320nm的紫外光。
[0038]
作为一种示例，如图1、3所示，供纱系统1包括纱架10以及张力调节机构12，纱架10
包括若干个用于放置纤维卷料的纱格11，纤维卷料按预定规则排布在纱架10的若干纱格11中，张力调节机构12用于调节从纱架10向浸胶系统3输送的纤维张力。
[0039]
基于上述示例，一种优选地实施方式，供纱系统1的每个纱格11中放置有用于缠绕纤维的卷筒，纱格11朝向拉挤方向的一侧设置有导纱磁眼，卷筒上的纤维从导纱磁眼穿出，每个导纱磁眼出口设置有一个张力调节机构12。张力调节机构12包括簧片张力器和罗拉张力器。本申请中的供纱系统1穿出的每一根纱的张力单独控制，每根纱线的张力控制在100cn～1000cn。
[0040]
作为一种示例，如图1、4所示，还包括设置在供纱系统1和浸胶系统3之间的加热系统2；加热系统2用于加热来自供纱系统1的纤维，将纤维加热到第一预定温度；加热系统2包括加热机构21、加热通道22，加热通道22输送加热介质，纤维从加热通道22中穿过与加热介质换热；加热机构21用于加热加热通道22中的加热介质。
[0041]
基于上述示例，一种可行的实施方式，本申请的加热通道22中的加热介质为温度90-100℃的热空气，从加热通道穿出的纤维温度为50～60℃。加热通道22中设置有第一风机以使加热通道中的热空气的流动方向与纤维行进方向相反，加热通道22与回流通道连通以将加热纤维后的空气输送到加热机构21加热后再次送入加热通道22循环加热。纤维在加热通道22中与热空气对流换热，纤维表面温度升高加快后续在纤维表面喷淋树脂时树脂在其内部的分子运动，以达到纤维和树脂良好的浸透。
[0042]
基于上述示例，一种优选地实施方式，本申请的加热通道22中的加热介质为水蒸气，加热机构21为蒸气发生器，加热机构21将产生的水蒸气输送到加热通道22中在第一风机的作用下与纤维行进方向相反的方向流动，纤维进入加热通道22中与水蒸气对流换热。在此实施方式中，纤维表面温度升高的同时提高纤维表面湿度，进一步提高纤维和树脂的浸润效果，以使树脂更好的渗透纤维，提高浸润效率。
[0043]
其中，加热通道22的两端均为穿纱板，从供纱系统1按照预定规则输送的纤维，按照预定规则从加热通道22一端的穿纱板进入加热通道22，在加热通道22中加热后按照预定规则从加热通道22另一端的穿纱板穿出。在此条件下，保证了每一根纤维均能在加热通道22中均匀受热。
[0044]
作为一种示例，如图1、5所示，还包括设置在固化系统4之后、牵引机构6之间的冷却系统5；冷却系统用于冷却来自固化系统4的纤维拉挤材料，将纤维拉挤材料冷却至第二预定温度；冷却系统5包括冷却机构51和冷却通道52，冷却通道52中输送冷却介质，纤维拉挤材料进入冷却通道52中与冷却介质换热；冷却机构51用于冷却冷却通道52中的冷却介质。
[0045]
其中，冷却介质为20℃以下的冷空气或冷水，纤维拉挤材料进入冷却通道52中与20℃以下的冷空气或冷水换热，使得从冷却通道52中穿出的纤维拉挤材温度低于50℃。
[0046]
作为一种示例，如图2所示，浸胶系统3包括浸胶槽30；浸胶槽30的第一端壁301均匀布设进纱孔；浸胶槽30的第二端壁302设有拉挤材料出口；纤维从浸胶槽301的第一端壁301进入第一浸胶区31，在浸胶槽30中经过一次浸胶、二次浸胶、拉挤成型后得到的纤维拉挤材料从浸胶槽30的第二端壁302穿出。
[0047]
基于上述示例，一种优选地实施方式，如图2所示，浸胶槽30中依次设置有第一穿纱板35、沥胶板34、第二穿纱板36、第三穿纱板37；第一端壁301和第一穿纱板35之间为第一
喷淋单元311；第一穿纱板35和沥胶板34之间为第一浸润单元312；沥胶板34和第二穿纱板36之间为第二喷淋单元321，第二穿纱板36和第三穿纱板37之间为第二浸润单元322；第三穿纱板37和第二端壁302之间为拉挤区33。
[0048]
其中，第一端壁301、第一穿纱板35、第二穿纱板36、第三穿纱板37为相同的阵列孔板，沥胶板34为阵列孔板，沥胶板34的阵列孔排布与第一穿纱板35相同，沥胶板34阵列孔的孔径小于第一穿纱板35的阵列孔的孔径以刮除纤维在第一浸润单元312中浸润的树脂。
[0049]
其中，浸胶系统3为封闭式浸胶系统，浸胶槽30还包括用于封闭槽口的槽盖。
[0050]
作为一种示例，如图1所示，生产系统还包括恒温供胶系统7；恒温供胶系统7包括储胶装置71和加热单元72，储胶装置71用于向浸胶槽30供应树脂并回收浸胶槽30排出的树脂，加热单元加热储胶装置将储胶装置71储存的树脂维持在第三预定温度。
[0051]
其中，浸胶槽30底壁设置有出胶口，浸胶槽30的两侧侧壁设置有进胶口，储胶装置71通过输胶管与浸胶槽30的进胶口连接向浸胶槽30供应树脂，浸胶槽30的出胶口通过出胶管与储胶装置71连接以将废弃树脂排出至储胶装置71中。
[0052]
基于上述一种示例，一种可行的实施方式中，浸胶槽30对应在第一浸润单元312、第二浸润单元322的两侧侧壁设置有进胶口，进胶口分别通过输胶管与储胶槽71连接，储胶槽71通过输胶管向第一浸润单元312、第二浸润单元322供应树脂。
[0053]
储胶槽71还通过输胶管分别与第一喷淋单元311的第一喷嘴、第二喷淋单元321的第二喷嘴、第三喷淋单元333的第三喷嘴连接并对应供应树脂。
[0054]
浸胶槽30在第一浸润区31、第二浸润区32和拉挤区33的底部均设置有出胶口，出胶口与储胶槽71通过出胶管连接将废弃树脂排出储胶槽71中。
[0055]
基于上述一种示例，另一种可行的实施方式中，供胶系统7可仅包括储胶槽71，储胶槽71的槽壁为双层槽壁，在储胶槽71的双层槽壁的夹层中填充热水将储胶槽71中的树脂维持在预定温度。
[0056]
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0057]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

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