CN101590656B - 聚乙烯纤维增强复合材料的切片设备以及切片方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于切割卷状高强高模聚乙烯纤维增强复合材料的切片设备和切片方法。所述切片设备包括基架、枢接于所述基架的收卷辊、用以将所述复合材料的末端固定连接于所述收卷辊的外周面的紧固装置以及切割装置。所述切片方法首先将所述复合材料的自由端固定连接于收卷辊的外周面，接着旋转所述收卷辊至少七百二十度，最后沿所述收卷辊的轴向将其外周面所缠绕的复合材料切断。这样，一次切割操作即可以得到至少两片所述复合材料，切片操作的效频率因此将得到显著的提高。

Description

聚乙烯纤维增强复合材料的切片设备以及切片方法 

技术领域

本发明涉及一种切片设备，特别涉及一种卷状高强高模聚乙烯(HSHMPE)纤维增强复合材料的切片设备。本发明还涉及一种卷状高强高模聚乙烯纤维增强复合材料的切片方法。 

背景技术

高强高模聚乙烯纤维(下文简称聚乙烯纤维)也称超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维或者伸长链(ECPE)聚乙烯纤维，是指相对分子质量在(1～6)×10⁶的聚乙烯，经纺丝-超拉伸后制成的超高分子质量聚乙烯纤维。 

聚乙烯纤维是继碳纤维、芳纶(Kevlar)纤维之后广泛应用的高性能纤维；高强高模聚乙烯纤维增强复合材料(下文简称聚乙烯纤维增强复合材料)与其它纤维增强复合材料相比，具有质量轻、耐冲击、介电性能高等优点，在现代化战争和航空航天、海域防御、武器装备等领域发挥着举足轻重的作用。同时，该纤维在汽车、船舶、医疗器械、体育运动器材等领域亦有广阔的应用前景。因此，聚乙烯纤维增强复合材料自问世起就倍受重视，发展很快。 

聚乙烯纤维增强复合材料的制备过程往往涉及切片操作。 

众所周知，经过前纺、后纺等工艺流程所得到的是呈卷状的单层复合材料(由一层聚乙烯纤维与基体材料复合而成)，为了得到具有足够强度以及模量的复合材料，需要将上述呈卷状的单层复合材料切割为规格适宜的片状，继而将多片上述单层复合材料叠置，并在适当的温度和压力下使其复合为一个整体。 

现有技术中切片操作的做法是，首先将呈卷状的聚乙烯纤维增强复合材料展开预定的长度，然后由操作者用剪刀将其横向剪断，这样就得到一片大体为方形的聚乙烯纤维增强复合材料。 

显然，上述现有技术中每一次操作仅能提供一片聚乙烯纤维增强复合材料，其生产效率很低，从而使切片操作成为限制整个生产过程生产效率提高的瓶颈；在生产自动化程度日益提高的今天，上述问题显得越来越严重。

因此，如何提高聚乙烯纤维增强复合材料制备过程中切片操作的效率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。 

发明内容

本发明的目的是提供一种切片设备，用于切割卷状高强高模聚乙烯纤维增强复合材料，该设备可以显著提高聚乙烯纤维增强复合材料制备过程中切片操作的效率。本发明的另一目的是提供一种用于切割卷状高强高模聚乙烯纤维增强复合材料切片方法。 

为解决上述技术问题，本发明提供一种切片设备，用于切割卷状高强高模聚乙烯纤维增强复合材料，包括：基架；收卷辊，枢接于所述基架并由所述基架支撑；紧固装置，与所述收卷辊固定连接，用以将所述卷状高强高模聚乙烯纤维增强复合材料的末端固定连接于所述收卷辊的外周面；切割装置，能够沿所述收卷辊的外周面并且在所述收卷辊的轴向上移动；优选地，所述收卷辊包括中心转轴以及至少三组辐条；每组辐条均包括第一辐条和第二辐条，两者分别固定连接于所述中心转轴的两端，且大体与所述中心转轴相垂直，所述第一辐条和第二辐条的末端固定连接与所述中心转轴相平行的横杆；所述收卷辊通过所述中心转轴与所述基架枢接；优选地，所述第一辐条和第二辐条的末端设置连接孔，所述横杆通过所述连接孔以及设于其中的螺栓与所述第一辐条和第二辐条固定连接；优选地，所述连接孔的横截面为沿所述收卷辊径向延伸的长圆形，以便调整所述横杆与所述中心转轴的间距。 

优选地，任意一组辐条之间的横杆进一步包括第一横杆和第二横杆，两者保持适当的间距；所述紧固装置包括上述第一横杆和第二横杆，以及分别设置于两者两端部的紧固螺栓；所述紧固螺栓同时贯穿上述第一横杆和第二横杆，以便调整两者的间距。 

优选地，所述中心转轴的任意一端固定连接摇动臂。 

优选地，所述基架进一步包括与所述收卷辊具有适当间距的放卷辊支座；安放入所述放卷辊支座时，放卷辊正对所述收卷辊且两者相平行。 

优选地，所述基架进一步包括设于所述收卷辊上方的滑板，所述滑板具有沿所述收卷辊轴向设置的滑槽；所述切割装置卡接于所述滑槽中，从而能够沿所述滑槽滑动。 

相对上述背景技术，本发明所提供的用于切割卷状高强高模聚乙烯纤维增强复合材料的切片设备，包括基架、收卷辊、紧固装置以及切割装置，所述收卷辊枢接于所述基架并由所述基架支撑；所述紧固装置与所述收卷辊连接，用以将所述卷状高强高模聚乙烯纤维增强复合材料的末端固定连接于所述收卷辊的外周面；所述切割装置能够沿所述收卷辊的外周面并且在所述收卷辊的轴向上移动。因此，可以首先将待切片的卷状高强高模聚乙烯纤维增强复合材料的自由端固定连接于所述收卷辊的外周面，然后旋转所述收卷辊至少720度，从而使所述收卷辊的外周面至少缠绕两层所述卷状高强高模聚乙烯纤维增强复合材料；最后通过所述切割装置沿所述收卷辊的轴向将其外周面所缠绕的卷状高强高模聚乙烯纤维增强复合材料切断。这样，一次切割操作即可以得到至少两片所述聚乙烯纤维增强复合材料，切片操作的效频率因此将得到显著得提高。 

附图说明

图1为本发明所提供切片设备一种具体实施方式的结构示意图； 

图2为本发明所提供收卷辊一种具体实施方式的结构示意图； 

图3为本发明所提供紧固装置一种具体实施方式的结构示意图； 

图4为本发明所提供收卷辊另一种具体实施方式的侧视示意图； 

图5为本发明所提供切片方法一种具体实施方式的流程图； 

图6为本发明所提供切片方法另一种具体实施方式的流程图。 

具体实施方式

本发明核心是提供一种切片设备，用于切割卷状高强高模聚乙烯纤维增强复合材料，该设备可以显著提高聚乙烯纤维增强复合材料制备过程中切片操作的效率。本发明的另一核心是提供一种用于切割卷状高强高模聚乙烯纤维增强复合材料切片方法。 

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。 

请参考图1，图1为本发明所提供切片设备一种具体实施方式的结构示意图。 

在一种具体实施方式中，本发明所提供的切片设备包括基架1，基架1可以由金属或合金材料焊接而成。所述切片设备还包括收卷辊2，收卷辊2枢接于基架1上，并由基架1支撑；具体地说，可以由基架1的收卷辊支座11支撑收卷辊2的中心转轴21，两者的连接位置设置轴承，从而使收卷辊2可以相对于收卷辊支座11转动。 

收卷辊2可以是柱体，其底面可以是圆形、椭圆形或者正多边形其外周面可以用来缠绕所述高强高模聚乙烯纤维增强复合材料。 

请同时参考图2，图2为本发明所提供收卷辊一种具体实施方式的结构示意图。 

在一种具体实施方式中，本发明所提供的收卷辊2包括中心转轴21以及成组设置的辐条。 

所述辐条至少包括三组，每组辐条均包括第一辐条22和第二辐条23。第一辐条22和第二辐条23分别固定连接于中心转轴21的两端，且两者大体上与中心转轴21相垂直。 

在图2所示具体实施方式中，第一辐条22位于中心转轴21的左端，第二辐条23位于中心转轴21的右端；应当指出，两者的区别仅在于设置位置，其它方面可以完全相同。 

在图2所示具体实施方式中，所述辐条包括六组，如前所述，设置三组或者三组以上的辐条都是可以的。 

中心转轴21左、右两端的辐条最好均匀设置。如图2所示，中心转轴21的左端具有六根第一辐条22，因此，相邻的第一辐条22之间最好均成六十度夹角；此时，中心转轴21右端的第二辐条23也应当均匀分布。显然，收卷辊2包括三组辐条的情况下，相邻的第一辐条22、第二辐条23之间最好均成一百二十度夹角。 

如前所述，每组所述辐条均包括位于中心转轴21左、右两端的第一辐条22和第二辐条23，可以在两者的端部之间设置横杆24；横杆24显然应当平行于中心转轴21，其作用是支撑所述高强高模聚乙烯纤维增强复合材料。横杆24的数目与所述辐条的组数相等；图2所示具体实施方式具有六根横杆24。 

图2所示具体实施方式中的收卷辊2本质上是一个框架，但其功能与呈柱体的收卷辊相同；在此情况下，所述收卷辊2的“外周面”系指横杆24背向中心转轴21的外表面。横杆24背向中心转轴21的外表面可以是弧形面。 

收卷辊2以其中心转轴21与基架1的收卷辊支座11枢接，因此，可以进一步在中心转轴21的任意一端固定连接摇动臂4，通过转动摇动臂4即可以使收卷辊2绕其中心转轴21自转。采用手动的方式驱动收卷辊2自转较为灵活、准确，操作也很方便。 

当然，也可以通过电机带动收卷辊2自转，具体实现方式本文不再赘述。 

本发明所提供的切片设备还包括紧固装置。 

请参考图3，图4为本发明所提供紧固装置一种具体实施方式的结构示意图。 

在一种具体实施方式中，本发明所提供的紧固装置设置于任意一组辐条的第一辐条22和第二辐条23之间，所述紧固装置具体包括第一横杆241和第二横杆242，两者均平行于收卷辊2的中心转轴21。第一横杆241和第二横杆242应当保持适当的间距，且两者的两端部分别设置紧固螺栓5以及紧固螺帽6；紧固螺栓5同时贯穿第一横杆241和第二横杆242。 

第一横杆241和第二横杆242应当具有适当的弹性，因此旋动紧固螺帽6即可以调整第一横杆241和第二横杆242的间距。 

实际上，第一横杆241和第二横杆242作为一个整体实现了横杆24的功能，即，可以用第一横杆241和第二横杆242替代任意一个横杆24。 

可以首先将所述卷状高强高模聚乙烯纤维增强复合材料的末端置入第一横杆241和第二横杆242之间的间隙中，然后通过旋动紧固螺帽6缩小上述间隙，即可将所述卷状高强高模聚乙烯纤维增强复合材料的末端固定连接于收卷辊2的外周面，因此，收卷辊2转动时所述高强高模聚乙烯纤维增强复合材料就可以缠绕于其外周面。 

本发明所提供的切片设备还包括切割装置(图中未示出)。 

所述切割装置的具体形态并无过多限制，只要其能够沿收卷辊2的外周面并且在收卷辊2的轴向上移动位置即可。具体地说，所述切割装置可以是常规的剪刀，由操作者直接操作；所述切割装置也可以是常规的电动切割机，能够在预定的轨道上移动。 

还请参考图1，可以在收卷辊2的上方设置滑板3，滑板3通过支架13支撑，从而保持其位置。滑板3的中部设有滑槽31，滑槽31沿收卷辊2的轴向设置。 

可以将上述切割装置卡接于所述滑槽31中，从而所属切割装置在外力的驱动下可以沿收卷辊2的轴向往复运动。具体如何实现上述卡接、如何驱动所述切割装置属于现有技术的内容，本文不再赘述。 

切片操作时，首先将待切片的卷状高强高模聚乙烯纤维增强复合材料的自由端通过所述紧固装置固定连接于收卷辊2的外周面，然后旋转收卷辊2至少七百二十度，从而使收卷辊2的外周面至少缠绕两层所述卷状高强高模聚乙烯纤维增强复合材料；最后通过所述切割装置沿收卷辊2的轴向将其外周面所缠绕的卷状高强高模聚乙烯纤维增强复合材料切断。这样，一次切割操作即可以得到至少两片所述聚乙烯纤维增强复合材料，切片操作的效频率因此将得到显著得提高。 

可以进一步对上述切片设备进行改进。 

请参考图4，图4为本发明所提供收卷辊另一种具体实施方式的侧视示意图。 

如前所述，第一辐条22的末端与横杆24的一端固定连接。具体地，可以在第一辐条22的末端设置连接孔221，连接孔221中进一步设置螺栓222；第一辐条22通过连接孔221以及螺栓222于横杆24固定连接。第二辐条23与横杆2的连接方式与此相同。这种连接方式拆装操作比较简单、方便。 

为了能够适应不同切片尺寸的要求，最好能够调整收卷辊2外周面的半径或者周长。 

为此，可以进一步将连接孔221的横截面设为沿收卷辊2径向(图4中箭头所示方向)延伸的长圆形，以方便地调整横杆4与中心转轴21的间距(该间距实际上就是螺栓222与中心转轴21的间距)，从而满足不同的切片尺寸要求。 

此外，如图1所示，还可以在基架1上进一步设置放卷辊支座12，以便支撑所述高强高模聚乙烯纤维增强复合材料的放卷辊。放卷辊支座12中安放入放卷辊时，所述放卷辊应当正对收卷辊2且与收卷辊2相平行，这样可以确保在收卷辊2的收卷过程中，所述高强高模聚乙烯纤维增强复合材料能够平展地缠绕在收卷辊2的外周面。 

请参考图5，图5为本发明所提供切片方法一种具体实施方式的流程图。 

在一种具体实施方式中，本发明所提供的用于切割卷状高强高模 聚乙烯纤维增强复合材料的切片方法，包括以下步骤： 

步骤S11，将待切片的卷状高强高模聚乙烯纤维增强复合材料的自由端固定连接于收卷辊的外周面。 

步骤S12，旋转所述收卷辊至少720度，从而使所述收卷辊的外周面至少缠绕两层所述卷状高强高模聚乙烯纤维增强复合材料。 

步骤S13，沿所述收卷辊的轴向将其外周面所缠绕的卷状高强高模聚乙烯纤维增强复合材料切断。 

通过本发明所提供的切片方法，一次切割操作即可以得到至少两片所述聚乙烯纤维增强复合材料，切片操作的效频率因此将得到显著得提高。 

请参考图6，图6为本发明所提供切片方法另一种具体实施方式的流程图。 

在另一种具体实施方式中，本发明所提供的用于切割卷状高强高模聚乙烯纤维增强复合材料的切片方法，包括以下步骤： 

步骤S21，将待切片的卷状高强高模聚乙烯纤维增强复合材料的自由端固定连接于收卷辊的外周面。 

步骤S22，调整缠绕有卷状高强高模聚乙烯纤维增强复合材料的放卷辊的位置，使其与所述收卷辊相平行。 

步骤S23，旋转所述收卷辊至少720度，从而使所述收卷辊的外周面至少缠绕两层所述卷状高强高模聚乙烯纤维增强复合材料。 

步骤S24，沿所述收卷辊的轴向将其外周面所缠绕的卷状高强高模聚乙烯纤维增强复合材料切断。 

以上对本发明所提供的用于切割卷状高强高模聚乙烯纤维增强复合材料切片设备和切片方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。 

Claims (5)

1.一种切片设备，用于切割卷状高强高模聚乙烯纤维增强复合材料，其特征在于，包括：

基架；

收卷辊，枢接于所述基架并由所述基架支撑；

紧固装置，与所述收卷辊固定连接，用以将所述卷状高强高模聚乙烯纤维增强复合材料的末端固定连接于所述收卷辊的外周面；

切割装置，能够沿所述收卷辊的外周面并且在所述收卷辊的轴向上移动；

所述收卷辊包括中心转轴以及至少三组辐条；每组辐条均包括第一辐条和第二辐条，两者分别固定连接于所述中心转轴的两端，且大体与所述中心转轴相垂直，所述第一辐条和第二辐条的末端固定连接与所述中心转轴相平行的横杆；所述收卷辊通过所述中心转轴与所述基架枢接；

所述第一辐条和第二辐条的末端设置连接孔，所述横杆通过所述连接孔以及设于其中的螺栓与所述第一辐条和第二辐条固定连接；

所述连接孔的横截面为沿所述收卷辊径向延伸的长圆形，以便调整所述横杆与所述中心转轴的间距。

2.如权利要求1所述的切片设备，其特征在于，任意一组辐条之间的横杆进一步包括第一横杆和第二横杆，两者保持适当的间距；所述紧固装置包括上述第一横杆和第二横杆，以及分别设置于两者两端部的紧固螺栓；所述紧固螺栓同时贯穿上述第一横杆和第二横杆，以便调整两者的间距。

3.如权利要求1所述的切片设备，其特征在于，所述中心转轴的任意一端固定连接摇动臂。

4.如权利要求1所述的切片设备，其特征在于，所述基架进一步包括与所述收卷辊具有适当间距的放卷辊支座；安放入所述放卷辊支座时，放卷辊正对所述收卷辊且两者相平行。

5.如权利要求1至4任一项所述的切片设备，其特征在于，所述基架进一步包括设于所述收卷辊上方的滑板，所述滑板具有沿所述收卷辊轴向设置的滑槽；所述切割装置卡接于所述滑槽中，从而能够沿所述滑槽滑动。

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