預應力網布增強複合材料及其生產設備的製作方法
2023-05-29 10:39:46
專利名稱：預應力網布增強複合材料及其生產設備的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於複合材料和其生產設備。
人類有史以來用布基材作為增強材料採用傳統的方法生產的複合材料及其製品，力學結構不合理。背高科學，不經濟。其縱向強度有餘，橫向強度不足，如以塑編布、塑料不織布、帆布、維棉布、玻纖布和棉布等為增強材料的複合材料棚布以及多元樹脂共擠出複合薄膜等，這些複合材料以及布類的長型袋製品盛包裝物後，在裝、卸、搬、運過程中亦是袋長強度過剩，而袋寬強度不足，實驗證明袋寬受力是袋長受力的幾倍乃至20幾倍以上，這一現象尚未被人們普遍所認識，為提高複合材料及袋製品以及布類袋製品的強度，往往都是提高材質或同時加大布基材的經、緯線纖度和密度，一直在驚人地浪費著70％以上的天然資源，如塑編布復膜(或內襯)化肥袋、塑料不織布/紙複合袋、維棉布/紙複合水泥袋、各種集裝袋、麻袋、面袋及其它輕、中、重型包裝袋等；很多產品至今尚沒解決包裝不善問題，由於包裝破損給國家造成的損失上百億元，僅水泥一項每年包裝破損散失竟達5億元之多。其原因1、由於傳統複合設備的放卷機和收卷機的拉伸作用，在給布基材的經線施加予應力的狀態下與紙及其它基材複合，下機後紙及其它基材隨布基材一起收縮，使用時各基材同時一致受力，經向強度高；2、傳統設備複合時，布基材經線處於自然狀態，施加予應力的經線使緯線進一步彎曲。複合後使用時各基材受力不一致。緯向強度低；3、傳統方法生產的紙、塑膠膜和布類基材等，其縱向強度往往大於橫向強度；4、傳統的制袋方法一般都是以其經向作袋長，以其緯向作袋寬，盛包裝物後袋長自身強度高而受力小，袋寬自身強度小而受力大。本實用新型的目的就在於得到力學結構科學、經濟、縱、橫向強度適應使用時的受力要求，其袋製品盛包裝物後，自身縱、橫向強度與受力要求一致。各基材受力一致，性能好、用料少、強度大、成本低的予應力網布增強複合材料及其袋製品。使複合材料和包裝科學化。
圖1、圖2、圖3為予應力網布增強複合材料的結構示意圖，在圖中2為網布。1、4、3可為紙、塑料、金屬箔等等。
圖1、圖2、圖3都是在給網布2的經、緯線(絲)施加予應力直至其拉伸強度達到使用時的受力要求或接近其屈服強度時，採用粘合劑或直接採用塑膠(固化成薄膜)與紙類、金屬箔類以及其它基材複合製得，經制袋即得其袋製品。網布2經、緯線(絲)的材質、纖度和密度以及紙、金屬箔及其它基材的材質、規格和強度以及粘合劑和塑膠的材質、性能等，均根據予應力網布增強複合材料及其製品的使用性能的要求來選定。粘合劑可以是水溶性、熱溶性的或溶劑型的。塑膠為PE、PP、EVA、PVC、PS、PA、PC、ABS、MBS、EEA等高分子聚合物、共聚物和共混物、離子聚合物及其它成膜樹膠。網布2的材料可以是新、舊、次、廢或等外的棉、麻、蠶、玻璃或石棉等天然纖維或化學纖維，網布2也可以是天維纖維相互間、化學纖維相互間混紡或混合織物、網狀交織物或不織物。
由於網布在予應力網布增強複合材料及其製品中的增強作用得到了充分利用，對紙類、金屬箔類等其它基材的材質要求比相應降低，因此比傳統的布增強複合材料及其製品，節約布原料70％以上，節約紙、金屬箔、合成樹脂和塑料等其它基材原料也都在50％以上。可取代傳統的複合材料及其製品，如PE(或PP)/塑編布PE(或PP)/塑料不織布、PE(或PP)/帆布、紙/PP(或PP)/塑編布(或不織布)、維棉布/紙等及其化肥、化工原料、水泥等粉粒物料的包裝袋，以及加內襯化肥塑編袋、麻袋、布麵粉袋、谷糧袋、集裝袋等。如用來包裝水泥，不僅質輕、美觀、透氣性能好、強度高、不磨手、堆垛性好，而且節約木漿紙50％以上，其成本低於傳統的四層紙袋，可基本解決水泥的包裝破損問題。又如用來包裝化肥，不僅成本低，性能好，網布採用棉、麻或玻纖等，從而提高了塑編袋無法比擬的耐候性。
予應力網布增強複合材料及其製品由於質輕、選用適宜的材質和結構，其抗拉、撕裂、衝擊、針孔、熱封等強度高，電絕緣、隔熱、隔氣、隔音、抗氧、防日曬、抗蝕、防雨水、耐候性、耐油和酸鹼以及著色等綜合性能好、在軍事工業中有其更為顯巨而廣泛的用途，如軍事器械的包裝與覆蓋、音波屏蔽、飛彈的覆蓋防護材料、外塗防火塗料的夾層充氣營、庫房等。
也可用作農用薄膜和溫室大棚，由於其強度高、透光性能好，可取代傳統的農用薄膜和溫室大棚。
予應力網布複合增強材料及其製品選用適宜的材質和結構，其保鮮及保香性能好。還可用於谷糧、油料、藥材、可可、咖啡、茶葉、胡椒各種種子、乾菜等農副產品，奶粉、蛋白質、糕點等食品以及顏料、染料等化工產品等粉粒物料的輕、中、重型包裝。由於其具有防雨水、防日曬、防蟲蛀和隔氣、耐候性好等性能，可進行真空包裝，取代傳統的室內倉儲方法，可在任意天氣下露天倉包儲存，比瑞士等國的VPS倉包儲存成本更低，效果更好。只是國內傳統屋倉儲存噸糧(100元以上)造價的1/10，是傳統筒倉儲存噸糧(200元以上)造價的1/20。
生產予應力網布增強複合材料的設備分為採用塑膠淋膜複合和採用粘合劑複合兩種。
一、採用塑膠淋膜複合生產予應力網布增強複合材料的設備及工藝流程的示意圖如圖6所示，主要包括網布自動糾偏機構、將網布2的經緯線(絲)拉伸的予應力裝置、淋膜裝置和複合裝置。
網布自動糾偏機構由電動吸邊器、探邊器、緯線校正器、網布託板和其上方的懸空壓板組成。網布前進時經電動吸邊器粗糾偏，由探邊器精糾偏。緯線校正器使網布的緯線(絲)垂直於經線(絲)。網布從其託板和懸空板間進入予應力複合裝置，保證布夾都能準確夾住網布2。
將網布2的經、緯線(絲)拉伸的予應力裝置分兩部分(即左、右兩部分)，每部分均由道軌10和在道軌10上往復循環的閉合鏈8所構成，且在閉合鏈8上裝有夾布夾(圖4所示)。
予應力裝置可為一新型布夾拉幅裝置。新型布夾拉幅裝置由布夾(圖4所示)、十字軸(圖5所示)和拉幅道軌10組成。布夾(圖4)和十字軸(圖5)連接成閉合鏈，閉合鏈既可在水平面上轉動自如，也可在垂直方向上轉動自如。新型布夾拉幅裝置在工段(圖6所示)給網布2的緯線(絲)施加予應力，到I段和II段的連接處使網布的緯線(絲)和經線(絲)的拉伸到其拉伸強度達到其使用時的受力要求或接近其屈服強度，給經線(絲)施加予應力是由新型布夾拉幅裝置前的經向張力機構和收卷機構進行的。在II段，施加給經、緯線(絲)的予應力不變。新型布夾拉幅裝置由一調速電機拖動，收卷機構由一力矩電機拖動。
淋膜機構由淋膜頭9所構成，且安裝在複合輥5和壓輥6接觸處的前上方。淋膜頭9中塑膠由塑膠擠出機供給，塑膠擠出機由調速電機拖動。
複合機構主要由壓輥6和壓下壓輥6下方的複合輥5所構成，其作用是把網布2的經、緯線(絲)在被施加予應力的狀態下與紙(圖6中1和3)或其它基材複合在一起製得如
圖1、2、3所示的予應力網布增強複合材料。複合機的動力源是新型布夾拉幅機主傳動軸輸出扭矩。
採用塑膠淋膜複合生產予應力網布增強複合材料的主要工藝有基材輸送、網布經緯線施加予應力，在此狀態下擠出熔融塑膠淋膜，將網布與紙或金屬箔、合成樹脂、塑料薄膜等基材行行複合，再收捲起來，這幾道工序在予應力網布增強複合材料的生產設備上都是連續自動進行的。
採用塑膠淋膜複合生產予應力網布增強複合材料袋製品的生產設備是把圖8中20-31部分直接續裝在圖6的6後面即可複合直至制袋一次完成。即圖6中的複合材料12經牽引29、張力導輥31、印刷機的商標印刷輥20和套色印刷輥21印刷後，經芯板22和抽筒時塗膠裝置23、24、25塗膠成型為袋筒32。經裁切機26裁切成筒袋27再經縫紉機縫合成糊底製成予應力網布增強複合材料包裝袋製品。
採用塑膠淋膜複合的予應力網布增強複合材料袋製品的主要工藝有基材輸送，網布的經、緯線施加予應力，塑膠熔融擠出，淋膜複合，牽引，印刷，抽筒成型，裁切等。由一臺電機拖動塑膠擠出機，其餘各工序均由同一臺電機拖動；或給網布緯線(絲)施加予應力的布夾拉幅機由一臺電機拖動，塑膠擠出機由一臺電機拖動，而複合機、牽引、印刷裁切等由同一電機拖動，雖電機拖動方式不同，但上述全部工序在採用塑膠淋膜複合的予應力網布增強複合材料袋製品設備上都是同步連續自動進行的。
二、採用粘合劑複合生產予應力網布增強複合材料及製品的設備及工藝流圖如圖7、圖8所示。
生產予應力網布增強複合材料的設備主要由放卷裝置、網布糾偏機構、予應力裝置、塗膠裝置、複合裝置所構成，此外還可裝有予應力過渡裝置弧形烘乾器、切邊器、針輥等。
予應力裝置可以是布夾拉幅機，它可以由傳統的布夾拉幅機改制，也可以是由十字軸組成新布夾拉幅裝置。它分成兩部分，每部分均由道軌10和在道軌10上往復循環的閉合鏈8所構成，且閉合鏈8上裝有夾布夾(圖4)。因此閉合鏈8也稱為布夾鏈。傳統的布夾拉幅機改制後如圖7，夾布夾和布夾鏈結構不變，所不同的是拉幅機分兩個工作段其I為擴幅段，II為等幅段，圖7道軌10空檔加寬，使圖8中的塗膠輥13、複合輥5等的軸承座安裝其上，道軌10亦可在一定範圍內調幅。用以適應網布幅寬的變化。當夾住網布2兩邊的布夾鏈沿圖7中I段的道軌時行時給網布2的緯線(絲)施加予應力直至達到使用時的受力要求或接近其屈服強度時進入II段。在II段運行時其予應力保持不變。
塗膠裝置分兩部分、其一由上膠槽14、半浸在上膠槽14上的塗膠膠輥13，和塗膠輥13近似相切接觸的壓輥6所構成，有時還加有塗膠厚薄調節輥等。其作用是給圖8中的基材(紙)3和網布2同時塗膠，生產透氣性予應力網布增強複合材料及袋製品時，只給網布2塗膠，或此塗膠部分不用。其二由上膠槽16、半浸在上膠槽16內的內浸膠輥15和內浸膠輥15相切接觸的塗膠輥18所構成。塗膠輥18根據複合材料透氣性不同要求可為外花鍵輥，也可為光輥。
複合機構由壓輥6和在壓輥6下方的複合輥5所構成，在圖7、圖8中，複合輥5有三個。它們可為一般鋼輥，也可為內熱鋼輥，壓輥6也為三個。壓輥6的結構為鋼芯外表面包橡膠，橡膠外表面有一層聚四氟乙稀或其鍍層，壓輥6和複合輥5是近似相切接觸。其作用是把行進予應力裝置中II段的網布2和上、下基材(紙)複合在一起，且起烘乾作用。
予應力過渡裝置安裝在圖8中的複合輥5的兩端與予應力裝置道軌10之間，其作用是使網布2在與紙或其它基材複合、烘乾的全過程中施加其緯線(絲)上的予應力保持不變。
弧形烘乾器，如圖7中的33、圖8中的33位置。其弧形截面均垂直於複合材料前進方向，電或蒸汽加熱。其作用是烘乾予應力網布增強複合材料，若粘合劑乾燥較快。此裝置也可以不要。
切邊器如圖7中的11圖8中的11所示，其作用是切去已複合好的複合材料12兩邊的多餘部分。
17是支架，上述裝置裝配在支架17上。
針輥如圖8中的29。由針板和外花鍵輥組成。其作用是給予應力網布增強複合材料針刺微孔，使其透氣、產品不要求透氣性時不用此針輥。
予應力網布增強複合材料的主要工藝有網布自動糾偏，網布的經線和緯線施加予應力到一定要求時，塗膠，複合，烘乾，切邊等。這幾道工序都是在圖8中的電機19的拖動下在予應力網布增強複合材料的生產設備上連續自動進行的。
生產予應力網布增強複合材料包裝袋的設備及工藝流程示意圖如圖8所示。
生產予應力網布增強複合材料包裝袋的設備主要包括前面所述生產予應力網布增強複合材料的設備和印刷機、抽筒成型器、裁邊機等如圖8所示。
印刷機主要由圖8中的商標印刷輥20和套色印刷輥21組成，20和21均沿順時針方向旋轉。其作用是將予應力網布增強複合材料套印二色商標。
抽筒成型器主要由圖8中的筒芯胎具22、塗膠裝置23、24、2 5等組成。其作用是在裁切機26的帶動下，把印刷後的予應力網布增強複合材料經其抽筒成型為一定折經的袋筒32。
裁切機20的作用是按標準尺寸將袋筒32裁切成所要求的筒袋27。
生產予應力網布增強複合材料包裝袋的主要工藝有上述的各工序和牽引(圖8中的29)、同步張力(圖8中的28)、印刷、抽筒成型和裁切等，這些工序都是由一臺電機(圖8中的19)拖動；或上述中的各工序和牽引工序由一臺電機拖動，而同步張力、印刷、抽筒成型和裁切等由另一臺電機拖動；或上述中的布夾拉幅機由一臺電機拖動。而上述中的塗膠、複合、針刺等工序和牽引、印刷、抽筒成型、裁切等由另一臺電機拖動；或上述中的布夾拉幅機由一臺電機拖動，而上述中的塗膠、複合、針刺等工序和張力同步、牽引由另一臺電機拖動，印刷、抽筒成型、裁切等由第三臺電機拖動均可。雖拖動方式不同，但生產予應力網布增強複合材料包裝袋圖8中的各道工序，都是在圖8所示的生產設備上連續同步自動進行的。完成這些工序後再經縫紉機縫合或糊底即可得到予應力網布增強複合材料包裝袋製品。
下面簡述一下其工作過程，複合材料基材紙1、3和網布2經自動糾偏裝置後。進入予應力裝置，對網布2的經、緯線施加予應力，然後增加複合材料基材紙1、3和網布一同進入由13、14、15、16、18組成塗膠裝置，進行塗膠，塗膠後由壓輥6和複合輥5進行複合、(且加熱)。再由弧形烘乾器17進行烘乾。經過20、21的套色印刷，然後由22、23、24、25的成筒，再經27裁切，就成水泥包裝袋材，再經過縫紉機縫合即成為正式水泥包裝袋了。
權利要求1予應力網布增強複合材料，由複合在一起的二層以上基材構成，其特徵在於，在基材層間具有經、緯向予應力的網布複合在其中。
2一種生產予應力網布增強複合材料的設備，它具有放卷裝置、自動糾偏裝置、支架17，其特徵在於a含有將網布2的經、緯線(絲)拉伸的予應力裝置，予應力裝置分兩部分，每部分均由道軌10和在道軌10上往復循環的閉合鏈8所構成。且閉合鏈8上裝有夾布夾，b含有給複合材料的基材塗膠(或淋膜)的塗膠(或淋膜)裝置，c含有將二層以上的基材複合的複合機構，複合機構由壓輥6和壓輥6下方的複合輥5構成。
3如權利要求2所述的設備，其特徵在於複合輥5可為一般鋼輥，也可為內熱鋼輥，壓輥6的結構為鋼芯外表面包橡膠，橡膠外表面有一層聚四氟乙稀或其鍍層，兩輥是近似相切接觸。
4如權利要求2所述的設備。其特徵在於淋膜機構由淋膜頭9所構成，且安裝在複合輥5和壓輥6接觸處的前上方。
5如權利要求2所述的設備，其特徵在於塗膠裝置由上膠槽16、半浸在上膠槽16的內浸膠輥15和內浸膠輥15相切接觸的塗膠輥18所構成。
6如權利要求5所述的設備。其特徵在於塗膠輥18可為外花鍵輥，也可為光輥。
7如權利要求2所述的設備，其特徵在於塗膠裝置由兩部分所構成，其一由上膠槽14；半浸在上膠槽14上的塗膠輥13，和與塗膠輥13近似相切接觸的壓輥6所構成，其二由上膠槽16、半浸在上膠槽16內的內浸膠輥15和內浸膠輥15相切接觸的塗膠輥18所構成。
8如權利要求7所述的設備。其特徵在於塗膠輥18可為外花鍵輥，也以為光輥。
專利摘要本實用新型屬於複合材料和其設備領域。本實用新型的目的是獲得力學結構科學，經濟，性能好，強度高，用料少，成本低的預應力網增強複合材料及其從原材料到複合材料直至及製成品一次自動完成的設備預應力網布增強複合材料的主要技術特徵是在網布的經緯線(絲)施加預應力的狀態下與紙或塑膠膜、金屬箔及其它基材複合製得，它可以廣泛使用於工業、農業、國防(軍事)、醫藥、交通運輸、建築等各行各業。
文檔編號B32B33/00GK2033739SQ8721681
公開日1989年3月8日 申請日期1987年12月30日 優先權日1987年12月30日
發明者張璽鈞 申請人:張璽鈞