CN101134369A - 一种frp纤维增强复合材料筋的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种FRP纤维增强复合材料成型工艺，包括送纱、浸胶、预成型、刮胶、固化烘干、成型、成型烘干、弯曲成型、切割等工序，在预成型阶段内含有横向纤维缠绕步骤；并且在固化烘干和/或成型烘干工序中往烘干环境中充入惰性气体。采用本发明所述的FRP纤维增强复合材料成型工艺，可以克服传统FRP固化定型后很难弯曲成不同形状的筋箍的缺陷，可以使得FRP按照人们的需要随意变换形状；并且产品的表面干净，不会发粘。
Description
技术领域
本发明涉及一种化工产品领域中的材料加工工艺，尤其是一种复合纤维材料的加工成型工艺。
背景技术
传统的FRP拉挤成型工艺由送纱、浸胶、预成型、刮胶、固化烘干、成型、成型烘干、切割等工序组成，一直以来，FRP拉挤筋材都是以线性材料的形式出现，同时由于其成型线性材料成型时使用带状物拉紧成型，固化后带状物与型材分离导致型材径向内应力不足，造成拉断后的截面均成径向放射拉断，这使得所生产的FRP拉挤筋材一经固化定型后就很难弯曲成不同形状的筋箍，导致在某些需要用到不同形状的筋箍等场合中FRP拉挤筋材的应用受到了极大的限制。
另外由于固化前空气中氧气等对型材表面基料的氧化作用，使其固化后型材表面有时会出现发粘的现象，影响了材料的性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服传统FRP固化定型后很难弯曲成不同形状的筋箍、以及产品表面会发粘的缺陷。
为此本发明提供一种FRP纤维增强复合材料筋的制备工艺，包括送纱、浸胶、预成型、刮胶、固化烘干、成型、成型烘干、切割这几个工序，并且在预成型阶段内增加了横向纤维的缠绕；在切割工序之前增加了弯曲成型工序；在固化烘干和/或成型烘干工序中往烘干环境中充入惰性气体。
所述烘干环节的加热方式可以是电加热、微波加热、远红外加热或导电油加热中的任意一种。
所述FRP纤维增强复合材料筋可以是不饱和聚酯树脂或乙烯基树脂。
所述FRP纤维增强复合材料筋成型机中口模的内截面形状可以是圆形、方形、菱形、椭圆形、多边形或梅花形中的任意一种。
采用本发明所述的FRP纤维增强复合材料筋的制备工艺，可以克服传统FRP固化定型后很难弯曲成不同形状的筋箍的缺陷，可以使得FRP按照人们的需要随意变换形状；并且产品的表面干净，不会发粘。
附图说明
附图1所示为传统FRP拉挤筋材的成型工艺流程图；
附图2所示为本发明所述FRP纤维增强复合材料筋的制备工艺的流程图。
附图3所示为本发明所述FRP纤维增强复合材料筋的制备工艺中预成型部分中口模的结构简图。
图中所示标号分别为：
1为纤维纱架、2为导纱器、3为浸胶槽、4为集束器、5为预成型装置、6为加热固化装置、7为牵引装置、8为切割装置、9为电机、10为齿轮传动装置、11为转动架、12为横向缠绕纤维纱架、13为刮胶器、14为烘干隧道、15为成型模具、16为压紧阀、17为横向导轨、18为张力装置、19为烘房、20为惰性气体导入孔、21为纤维束、22为口模、23为定位销、24为六角螺母、25为导纱锥、26为背板。
具体实施方式
下面结合附图具体描述这一弯曲成型工艺。
如图1所示，在传统的FRP拉挤筋材的成型工艺中，安装在纤维纱架1上的纤维经过导纱器2进入浸胶槽3浸胶，再经过集束器4编织为一根整体的纤维绳，再经过预成型装置5预成型，之后进入加热固化装置6中进行固化定型，然后经过牵引装置7牵引至切割装置8中切割为成品。
本发明所述的FRP拉挤筋材的弯曲成型工艺，在上述传统FRP拉挤筋材的成型工艺中，对预成型部分进行了改造，在预成型阶段增加了横向纤维的缠绕。横向纤维的缠绕是由横向纤维缠绕装置完成的。横向纤维缠绕装置包括电机9、齿轮传动装置10、转动架11、横向缠绕纤维纱架12，其中转动架11为圆环结构，其上带有张力装置，该张力装置用于为纤维提供张力。
加工时，安装在纤维纱架1上的不饱和聚酯树脂纤维经过导纱器2进入浸胶槽3浸胶，浸胶后的纤维通过转动架11上的张力装置获得一定的张力，再经过导纱锥集束进入口模21，通过口模21的挤压使浸胶后的纤维密实形成带有螺纹的杆体，然后通过预成型装置上增设的横向纤维缠绕装置对带有螺纹的杆体作进一步的径向缠绕，以使螺纹得以定型。螺纹结构给FRP拉挤型材提供横向约束作用，使预成型的筋材在未固化时具有一定的径向强度。
预成型后，经过刮胶器13、烘干隧道14至弯曲成型处，在拉伸的状态下弯曲成型。弯曲成型机包括张力装置18、成型模具15、带螺纹的导轨等。成型模具15为圆柱体状，圆柱体中心有一螺距与导轨的螺距相同的螺纹孔，成型时将预成型的FRP筋材在拉伸的状态下通过圆柱体模具上的压紧阀压紧，在张力装置18的作用下模具开始旋转，同时沿着带有螺纹的导轨作纵向的直线运动，使得FRP筋材弯曲成所需要的形状。为防止张力过大导致预成型的筋材变形，成型模具15的成型面可设计成带有螺旋沟槽的轨道。
在固化烘干和成型烘干处，增设惰性气体导入孔20，从外部通入惰性气体(如N2、CO2)，对型材进行保护，消除氧气对型材表面基料的氧化作用，避免固化后FRP型材表面被氧化、从而导致发粘的结果。此两处的加热方式采用电加热方式。
为解决FRP拉挤筋材的弯曲问题，本发明所述的FRP拉挤筋材的弯曲成型工艺不像传统的拉挤工艺那样在筋材预成型就进行固化定型，而是将预成型FRP筋材经过刮胶器13刮去FRP筋材表面多余的树脂、再经过烘干隧道14烘干后再经牵引机7牵引至弯曲成型机处进行弯曲成型。该成型机的口模22内表面带有螺纹，其横截面为梅花形，弯曲成型时为确保FRP筋材具有一定的纵向强度，弯曲是在FRP筋材处于拉伸的状态下通过模具的旋转和横向的直线运动来弯曲FRP筋材的。
如附图3所示，口模22通过六角螺母24及定位销23与背板26连接，背板26再通过螺栓与纤维缠绕装置的转动架11连接。预成型时纤维束21先浸胶，浸胶之后经过导纱锥25集束后进入口模22，通过口模22的挤压使浸胶后的纤维密实形成带有螺纹的杆体，同时立即通过预成型装置5上增设的横向纤维缠绕装置对带有螺纹的杆体作进一步的径向缠绕以使螺纹得以定型。
为解决FRP拉挤筋材固化定型之后的径向内应力不足、表面发粘的缺陷，并保证其在未经固化定型时不被压扁变形的情况下用牵引机进行牵引，该工艺在预成型阶段增加了横向纤维的缠绕，并对预成型模具进行了改造，在烘干隧道处和烘房处增设了惰性气体导入孔。
预成型时口模的压挤使纤维密实形成带有螺纹的杆体的同时立即通过纤维横向缠绕装置施加了一定预张力的纤维对预成型的杆体作横向缠绕，使预成型的FRP拉挤筋材中的纤维更加密实，形成的螺纹得以定型，对筋材产生横向约束作用，给FRP筋材以一定的径向强度，这不仅可使其在用牵引机进行牵引时不至于发生变形，杆体的径向尺寸特别是螺纹的螺距和牙深的尺寸均一，同时由于横向缠绕所用的纤维在此作为了一种永久的成型材料，使得FRP筋材的力学性能如拉伸强度，特别是扭矩大大提高。
为解决FRP拉挤筋材的弯曲问题，该工艺并不像传统的拉挤工艺那样在筋材预成型就进行了固化定型，而是将预成型FRP筋材经过刮胶器刮去富于的树脂、烘干隧道后再经牵引机牵引至FRP筋材弯曲成型机处进行弯曲成型，该成型机的模具内部带有螺纹，弯曲成型时为确保FRP筋材的纵向强度，弯曲是在FRP筋材处于拉伸的状态下通过模具的旋转和横向的直线运动来弯曲FRP筋材。
Claims (5)
1.一种FRP纤维增强复合材料筋的制备工艺，包括送纱、浸胶、预成型、刮胶、固化烘干、成型、成型烘干、切割这几个工序，其特征在于：在预成型阶段内增加了横向纤维的缠绕工序；在切割工序之前增加了弯曲成型工序。
2.根据权利要求1所述的一种FRP纤维增强复合材料筋的制备工艺，其特征在于：在固化烘干和/或成型烘干工序中往烘干环境中充入惰性气体。
3.根据权利要求1所述的一种FRP纤维增强复合材料筋的制备工艺，其特征在于：所述烘干环节的加热方式可以是电加热、微波加热、远红外加热或导电油加热中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种FRP纤维增强复合材料筋的制备工艺，其特征在于：所述FRP纤维增强复合材料筋可以是不饱和聚酯树脂或乙烯基树脂。
5.根据权利要求1所述的一种FRP纤维增强复合材料筋的制备工艺，其特征在于：成型机中口模的内截面形状可以是圆形、方形、菱形、椭圆形、多边形或梅花形中的任意一种。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20080305 |