CN110012664B - 带有成型部分的纤维增强条 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种带有成型部分的纤维增强条，包括从纵向延伸的增强纤维部件处开始形成一细长主体，其中所述部件通常与所述主体呈纵向布置，所述细长主体沿其长度向前进给，以用于增强浇铸材料；其中，所述细长主体包括一系列内部纵向延伸的增强纤维部件和至少一个螺旋形包裹物，其中内部纵向延伸的所述增强纤维部件与所述细长主体呈纵向布置，而所述螺旋形包裹物包裹在所述内部纵向延伸部件上；用渗透增强纤维部件的树脂润湿所述细长主体等。

Description

带有成型部分的纤维增强条

技术领域

本发明涉及一种制造纤维增强的条或螺纹钢的方法，其中沿着长度的条的部分在条的直线路径之外弯曲或成型。

如本文所用，术语“条”或“增强条”旨在包括实心杆和棒，还包括空心杆或棒，其是管状和实心杆。外表面可以是但不一定是圆形横截面。增强条可以具有任何长度。

背景技术

在2014年3月18日公布的美国专利8,673,101(Brandstrom)中示出了一种复合增强条，其通过提供纤维束的增强材料供应，树脂供应浴和用于将树脂浸渍的增强材料拉过树脂浴的拉拔器而形成。材料缠绕在支架上，而树脂保持未凝固时，树脂围绕其在驱动系统上的轴线旋转，使得材料缠绕在多个引导件上，多个引导件位于围绕轴线的间隔开的位置处，从而从一个引导件到另一个引导件缠绕主体的进给长度，形成主体的弯曲部分，所述主体至少部分地缠绕在每个引导件上，其中可选的笔直部分位于增强条之间，每个引导件具有在纵向阶梯位置处的周边凹槽，周边凹槽成形为将弯曲部分模制成所需的弯曲形状。支架沿轴线标引以包裹增强条的长度。然后将增强条固化，其中支架保持在合适位置的同时缠绕动作继续进行，或者在支架满了的时候移除支架至固化位置。

该方法可用于在增强条的直线位置的端部处形成成型部分，其中引导件围绕卷绕轴线间隔开以在引导件之间留下笔直部分，或者可用于形成增强条的螺旋线圈，其中引导件本身是螺旋形的，并且沿着整个长度接合并支撑增强条。

也就是说，一个引导件或多个引导件可以沿着增强条的整个长度沿增强条长度的一部分接合增强条。引导件通常形成通道，在固化之前将增强条放置在该通道中，使得通道的表面在固化动作期间支撑增强条。

还已知的是，增强条的外表面在某些情况下应该携带部分嵌入增强条外部的颗粒材料，使得颗粒材料向外突出以与增强条嵌入其中的混凝土或其他材料接合。已知这在增强条和混凝土之间提供增加的摩擦接合。通常，颗粒材料是沙子，但是可以使用其他颗粒材料。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于形成由纤维增强树脂制成的增强条的方法，其中增强条沿其长度在一个或多个部分处包括一弯曲部分。树脂可以是热固性的，热塑性的，聚氨酯的或本领域技术人员已知的其他材料。

根据本发明的第一方面，提供了一种增强浇注材料的方法，该方法包括：

从纵向延伸的增强纤维部件处开始形成一细长主体，其中所述部件通常与主体呈纵向布置，沿其长度向前进给该主体；

其中，所述主体包括一系列内部纵向延伸的增强纤维部件和至少一个部件的至少一个螺旋形包裹物，其中内部纵向延伸部件与所述增强条呈纵向布置，而螺旋形包裹物包裹在所述内部纵向延伸部件上；

用渗透部件纤维的树脂将细长主体浸湿；

提供一支架，用于接收细长主体的至少一部分长度；

当树脂保持未凝固时，将支架绕轴旋转，以便将主体包裹在支架上；

沿着支架轴的纵向方向在向前进给的主体和支架之间提供相对运动，以便沿着支架在阶梯状位置将主体包裹在支架上；

并且在主体包裹在支架上以形成增强条时，将主体的树脂固化或凝固在支架在；

其中支架包括引导表面，用于接合细长主体的至少一部分长度；

其中引导表面包括凹槽，以在固化期间使细长主体的外表面成形，从而在细长主体上形成突出部分。

优选地，凹槽的深度至少为0.005英寸，更优选的深度为0.020至0.250英寸。

凹槽可以是有组织的图案，例如单个方向上的凹槽，或交叉图案，或者可以是随机的，例如通过颗粒喷射获得的图案。

可以通过许多不同的工艺形成凹槽，以限定上述凹槽的深度。例如，所述工艺可以包括机械加工引导表面以提供特定的缺口。然而，更简单地，凹槽可以通过用其他颗粒材料喷砂或喷射表面形成，或通过诸如化学蚀刻、水射流或激光或机械锤或蚀刻的操作来形成。

在许多情况下，增强条可以包括颗粒材料，例如在与引导表面接合并固化之前将沙子施加到细长主体的外表面上。针对凹槽的操作是将其成型并布置成使得在凹槽内收集颗粒材料的一些颗粒。以这种方式，凹槽防止所有颗粒压缩入在与引导表面接触的细长主体的区域中的树脂中。

通常，在上述方法中形成的增强条用于在一个形状中将可凝固材料，例如混凝土，浇注在增强条的匝的过程中，以在该形状内将增强条埋在浇注材料内，从而使得浇注材料凝固。众所周知，人们对混凝土的担忧在于裂缝宽度，同时将突起施加到表面上的这种布置有助于减少这种现象的发生，以提供更好的增强混凝土产品。也就是说，产品中使用的增强条数量必须限制混凝土中形成的裂缝的裂缝宽度，同时要记住形成这种裂缝的所有混凝土应保持裂缝宽度小于0.023英寸。通过在引导表面中设置凹槽，在弯曲处的增强条内表面上设置突出部分用于减小裂缝宽度，同时允许减少所使用的增强条的数量。弯曲处的内表面中的突出部分与常规突出元件结合使用，所述常规突出元件通过施加的颗粒材料设置在增强条表面的其余部分处。

在一些情况下，每个接合构件与下一个接合构件间隔开一定距离，以在每个弯曲部分和下一个弯曲部分之间限定所需的长度。在其他情况下，例如在形成螺旋线圈时细长主体沿着引导构件的整个长度与引导构件的引导表面接合。

在典型的加工步骤中，当用沿着接合构件布置的主体的并排部分填充支架时，停止包裹，且其中在停止包裹或在缠绕期间树脂固化。

在大多数情况下，引导表面包括凹槽或通道，该凹槽或通道仅接合细长主体的外表面的一部分并且成形为沿着细长主体的长度使细长主体的表面的一部分成杯形或围绕细长主体的表面的一部分，使得凹槽或通道形成由凹槽接合的细长主体的部分的成形表面。

优选地，每个接合构件与下一个接合构件间隔开选择的预定距离，以在每个弯曲部分和下一个弯曲部分之间限定所需长度。以这种方式，如果增强条紧邻弯曲部分被切割，则其限定了一笔直部分，该笔直部分的长度等于上述距离。然而，增强条也可以在不同位置进行切割，例如在弯曲部分之间的中间进行切割，在这种情况下，笔直部分的长度仍然是预定的，但是为距离的一半。

在一些情况下，在通过沿着接合构件布置的主体的并排部分填充支架之后停止包裹，并且在支架被移除之后在包裹停止之后固化或凝固树脂。优选地，为了实现这种单独的固化，当包裹停止时移除支架并且在移除支架时固化树脂。然而，在支架继续旋转的同时，可以在正在进行的过程中进行固化。这优选地通过加热支架来获得，其中例如通过外部加热或通过在含有增强条的单独的匝的凹槽处在支架中设置加热元件来加热支架。

优选地，通过沿轴线对支架进行标引来获得主体和支架之间的相对运动。这可以通过沿着驱动系统上的安装件移动支架来实现。

优选地，接合构件布置在支架上，用于调节支架的位置。以这种方式，可以实现笔直部分的不同尺寸和不同的缠绕角度。

优选地，接合构件是平行于轴线的增强条。

优选地，接合构件或增强条各自沿增强条具有一系列间隔开的槽，每个槽接收主体的相应弯曲部分。

优选地，支架布置成使得引导构件或增强条的数量可以改变。也就是说，提供180度包角的数量可以只有两个，提供90度角的可以是四个或者可以是其它数量，其中角度相应地改变。

优选地，支架布置成使得引导构件可沿轴线径向调节。这会改变构件或增强条之间的距离。

优选地，支架以角速度围绕轴线驱动，该角速度以恒定的线速度占据主体。也就是说，主体由供应源进给，并以恒定速率缠绕在支架上。

在另外的选择中，主体可以在相反的方向上在第二弯曲位置弯曲，以形成第二弯曲部分，该第二弯曲部分具有通过第二引导构件在与所述弯曲部分相反的方向上弯曲的角度。在该选择中，第二弯曲部分通过首先缠绕引导构件或增强条然后插入第二引导构件，即附加增强条，而形成，同时允许原始增强条朝向轴线向内移动以释放主体的长度，以接合附加增强条。

在一种布置中，在一个弯曲部分处切割主体以形成具有一个笔直部分和一个弯曲部分的主体的长度。

在另一种布置中，在增强条之间切割主体以形成U型增强条，其具有两个笔直部分和两个笔直部分之间的180度的一个弯曲部分。这种布置可以通过将U型增强条浇注在混凝土板中来使用，其中笔直部分在板内，弯曲部分暴露在板的一个边缘处，以形成吊环。在这种情况下，该方法可以包括使用环提升边缘以升高板。在这种情况下，在将板提升到所需位置之后切断环。因为所述环是FRP增强条构件，所以在板的表面留下一端不会出现腐蚀的问题，因此不需要覆盖和涂覆。

优选地，形成增强条的步骤包括提供一系列内部纵向延伸的增强纤维部件，这些部件与所述增强条呈纵向布置，并且提供至少一个部件的至少一个包裹物，所述至少一个包裹物包裹在内部纵向延伸的部件上。

这种包裹物可以是结构的一部分，因为该包裹物旨在在粗纱完成以及在使用过程中保持在原位。在替代方案中，包裹物可用于在缠绕在增强条上以用于弯曲工艺的过程中保持结构的完整性。在这种情况下，包裹物在成品增强条中可能没有结构贡献，并且仅用于将束保持在一起，甚至于在完成固化之后可移除材料以及将材料作为牺牲材料丢弃。在一些情况下，为了增加增强条嵌入其中的材料的粘性，可将颗粒粘附到增强条的外表面。

在包裹物是结构化的情况下，它通常是螺旋形的。然而，可以使用纵向延伸的包裹物。也就是说，材料既可以缠绕在增强条上，也可以简单地覆盖在增强条上。

在包裹物是螺旋形的情况下，优选地，包裹物包括在相反的包裹方向上的一个或多个第一螺旋包裹物和第二螺旋包裹物，其中树脂通过内部纵向延伸的部件和包裹物渗透，以形成由渗透的树脂整体形成的结构。

优选地，增强条具有沿增强条的至少大部分长度延伸的外表面部分，并且在外表面部分处，内部粗纱具有在一个或多个第一和第二包裹物之间的内部粗纱的部分，所述内部粗纱的部分通过在固化期间由一个或多个包裹物施加的张力暴露在外或向外凸起，凸起部分限定增强条的外表面部分的部件，因此所述凸起部分是粗糙的且暴露的，用于接合待增强的材料，从而在待增强的材料和内部粗纱之间传递纵向载荷。

虽然内部部件优选地或通常是粗纱，但是可以使用其他材料或本领域技术人员已知的各种类型。内部部件优选地但不一定沿着一个或两个方向包裹。包裹物优选地或通常是粗纱，但是可以使用其他材料，例如垫或线，或者本领域技术人员已知的各种类型。

附图说明

图1是通过根据本发明的方法制造的增强条的局部侧视图。

图2是形成图1的增强条的方法的示意性侧视图。

图3是图5的支架和驱动系统的等距视图。

图4是用于形成螺旋线圈增强条的图5的方法中的替换支架的等距视图。

图5是来自上图的支架的多个引导通道的一系列横向横截面图。

图6是图5的引导通道的纵向横截面图。

图7是包括使用本发明所述的方法由引导件形成的一弯曲部分的增强条的等距视图，其中引导构件具有凹槽，凹槽成形为横向凹槽，以在增强条的内表面上的增强条上形成横向筋。

图8是图7的细节A的放大细节图。

图9是包括使用本发明所述的方法由引导件形成的一弯曲部分的增强条的等距视图，其中引导构件具有凹槽，凹槽成形为相互啮合的斜槽，以在增强条的内表面上的增强条上形成斜筋。

图10是图9的细节A的放大细节图。

具体实施方式

图1中示出了通常用10表示的增强条。这是使用下文详细描述的方法形成的，以形成笔直部分100和弯曲部分101。

使用本申请人的美国专利8,673,101中所示和描述的方法形成基本的增强条结构，为了内容的完整性，其公开内容重复如下。

增强条10具有沿着增强条的大部分长度延伸的第一部分11和延伸增强条的一部分长度的第二部分12。增强条通常以连续结构形成，使得第一部分和第二部分交替重复。第二部分的长度通常仅包括相对于主要部分1的长度的短部分，使得例如主要部分可以是12英尺长而第二部分仅6英寸长。

增强条仅由树脂材料14形成，树脂材料14渗透到包括纵向增强纤维15和缠绕增强纤维16,17的增强纤维部分。

纵向增强纤维15构成结构的主体积，使得纤维含量通常可以构成为90至97％的纵向纤维和3至10％的包裹纤维，其中树脂含量可以约为20至30wt％。

部分11区域中的结构通过拉挤成型工艺在没有任何纤维压缩的情况下形成。因此，由纵向纤维15形成的内芯和外包裹物16和17都不能穿过模具结构，使得它们可以自由地占据它们的位置，这是由在成形时材料中的张力所决定的。

树脂可以是两部分树脂，其在没有加热的情况下凝固，但更优选是热固性树脂，其通过许多现有的加热技术中的任何一种加热，例如微波加热、加压气流加热、红外加热、RF加热，或者感应加热，其中在感应加热中，至少一种金属纤维包含在结构中以吸收电磁能。因此，热量被施加到结构上以实现树脂的固化而不会接触到结构上的加热装置。以这种方式，第一部分11中的纤维根据它们的张力自由地占据它们的位置，并且它们占据树脂内的一个位置，使得树脂既延伸通过纵向纤维又延伸通过包裹纤维。

提供的任何形式的模具没有造成任何压缩，确保了包裹纤维16和17将压力施加到纵向纤维的那些部分上，其中纵向纤维的芯穿过模具，而纵向纤维的那些部分接触到包裹纤维，包裹纤维向内挤压那些纵向纤维并使得部分19中的纵向纤维凸起。因此，每个包裹的纤维条中存在一部分纵向纤维，对这部分纵向纤维进行挤压并将其向外凸出，使得这部分纵向纤维突出到一定位置，该位置略高于包裹纤维的外表面。

通过螺旋包裹动作，包裹纤维在纵向方向上一定是间隔开的，使得包裹纤维的宽度小于凸出的中间部分19的宽度。

通常，每个方向上的包裹纤维可以间隔约1至3英寸。然而，只要适当地控制纵向纤维并且只要有足够的空间以确保包裹物之间的凸出，可以使用更宽或更小的间距。

包裹纤维可以在单头包裹工艺中作为单根粗纱包裹，或者在多头包裹工艺中作为施加的多根粗纱包裹。在这种多头工艺，并排的粗纱的数量可以在2至10的范围内。在包裹位置的粗纱的数量或粗纱的厚度可以根据芯的直径而变化。

例如在20处所示，包裹动作在两个方向上发生，使得包裹纤维在它们交叉时彼此重叠。以这种方式，凸出部分在正视图中通常是菱形形状，并且通过包裹纤维的包裹动作在顶部和底部处被挤压。因此，凸出部分19是单独的并且由包裹纤维分开，并且纵向纤维被适当地容纳并通过在凸出部分的顶部和底部处的包裹物保持在结构中。

在两个方向上对称地设置一个或多个包裹物倾向于包含和定位内部纵向粗纱并且即使在施加张力时也将它们保持在纵向方向上。因此，纵向纤维在纵向上的全部强度得以保持，并且不会因纵向纤维扭转的任何趋势而降低或受损。纵向纤维的任何这种扭转可以通过按照顺序向不同纤维施加载荷而显著降低强度，其中不同纤维导致按顺序的失败。另外，相反方向的包裹物适应在两个方向上施加到增强条上的扭矩。

因此，凸出部分19呈现在外表面18上，用于与嵌入增强条的材料接合。因此，如果待增强的材料是混凝土，则混凝土围绕增强条凝固并与凸出部分19接合。因此，从混凝土到增强条的纵向载荷传递到凸出部分19，而不仅仅传递到包裹部分16和17。包裹部分由于其与纵向方向之间的角度，在容纳纵向张力部分的能力要比纵向且连续的纵向纤维差。因此，沿纵向方向将载荷传递到凸出部分19确保了载荷传递到纵向纤维中并避免转移到可以纵向移动或可从外表面18剥离的元件上。凸出部分19当然不能纵向移动因为它们是纵向纤维的一部分。

树脂穿过纵向纤维、包裹纤维渗透到外表面18中确保了包裹纤维有效地结合到结构中。

图2和3中示出了用于制造具有笔直部分100和弯曲部分101的增强条的方法。该方法包括常规系统20，用于形成从增强纤维的粗纱开始的细长主体23，增强纤维通常与主体呈纵向布置，所述主体沿其长度从供应组件21处开始向前进给。细长主体23被未凝固的可固化树脂润湿，所述未凝固的可固化树脂渗透入成形器22中的粗纱。细长主体23通过驱动和引导件23X向前进给，且通过向前驱动，或更普遍地，通过控制供应21的进给以确保恒定的供应，以预定速度从该系统开始进给，以设法保持预定的张力，要记住得是，速度可更具不同的因素而变化。

细长主体23从成形器22进给到支架或卷轴24，用于接收安装在驱动系统25上的细长体的长度，以绕轴线旋转。支架通常包括具有多个增强条27的卷轴26，增强条27围绕卷轴的轴线布置在间隔开的位置。

因此，支架包括轮毂28，轮毂28包括多个向外延伸的横向导轨30，用于在向外间隔开的位置或轮毂的轴线处支撑增强条27。导轨30在围绕轴线31A的间隔位置处支撑多个引导构件或增强条27。引导构件或增强条可以平行于轴线31A，但也可以相对于轴线倾斜，以在增强条之间产生不同长度的部分。

每个增强条27通常是圆柱形的，具有外表面33，用于接收细长主体23以缠绕在卷轴上。每个增强条27在其外表面上具有一系列轴向间隔开的凹槽34，每个凹槽34具有曲率半径和宽度，该宽度设置成与细长主体23的外周相匹配。因此，当卷轴绕其轴线旋转时，细长主体沿着增强条27依次放入每个凹槽34中，凹槽将细长主体保持在增强条27上的特定位置并与细长主体的下一个包裹物间隔开。因此，每个包裹物与下一个包裹物之间没有接触。为了将细长主体保持为大致圆柱形形状，至少一个部件的至少一个包裹物缠绕在内部粗纱周围。

这种包裹物可以是结构的一部分，因为该包裹物旨在于粗纱完成以及在使用过程中保持在原位。在替代方案中，包裹物可用于在缠绕在增强条上以用于弯曲工艺的过程中保持结构的完整性。在这种情况下，包裹物在成品增强条中可能没有结构贡献，并且仅用于将束保持在一起，甚至于在完成固化之后可移除材料以及将材料作为牺牲材料丢弃。在一些情况下，为了增加增强条嵌入其中完成时的材料的粘性，可将颗粒粘附到增强条的外表面。

在包裹物是结构化的情况下，它通常是螺旋形的。然而，可以使用纵向延伸的包裹物材料。也就是说，材料既可以缠绕在增强条上，也可以简单地覆盖在增强条上。

增强条27具有围绕增强条的曲率半径，该增强条布置成接收并形成主体的相应弯曲部分。因此，在增强条27显示为圆柱形的图中，圆柱的曲率半径与要形成的所需弯曲部分的预期曲率相匹配。可以理解的是， 增强条 27仅在其外表面33的周边的一部分上接触细长主体，在图6所示的使用4个增强条的布置中，所述外表面33大约为90度。表面33的该部分必须匹配要形成的弯曲部分的形状。围绕剩下的270度的增强条的剩余部分可为任何形状，因为该剩余部分不与细长主体23接触。

当树脂保持未凝固时，主体缠绕在支架上，使得主体的进给长度从一个引导构件包裹至下一个引导构件，使得主体的弯曲部分部分地包裹住每个引导构件和在每个引导构件和下一个引导构件之间的主体的笔直部分。因此，每个引导构件具有成角度地延伸的轴向分离的表面部分，该表面部分成形为将弯曲部分模制成所需的弯曲形状。驱动系统25不仅通过围绕轴线31A驱动轮毂28来提供卷轴的旋转，还提供细长主体23在向前进给时与支架24之间的相对运动，以沿着由凹槽34限定的增强条27在阶梯状位置处将细长主体23包裹在支架的增强条27上。

在支架填充满时，即每个凹槽34已经被一部分细长主体接合时，细长主体中的树脂在支架上固化，同时细长主体23保持包裹在支架上。也就是说，在通过沿着引导构件布置的主体的并排部分填充支架之后停止包裹，并且在停止包裹之后树脂被固化并且支架被移除并放置在合适的烤箱或其他加热系统中。

应当理解，每个增强条27与下一个增强条隔开一段距离，以在每个弯曲部分和下一个弯曲部分之间限定所需的长度。由于这个原因，增强条27沿着导轨30的位置是可调节的，例如通过限定导轨和锁定系统来实现这种位置的调节，该导轨和锁定系统允许在将增强条设置在平行于轴线31A的所需位置处的同时使其向内滑动。

驱动系统25包括用于支撑轮毂28的相应端部的塔架251和252，或者轮毂可以从一个塔架悬臂伸出。轮毂由安装在底座框架254上的传动系253驱动。细长主体23和支架24 之间的相对移动是通过引导在固定进料位置处的细长主体23以及通过沿着轴线31A对支架24进行转位来获得的，其中所述固定进料位置由驱动和引导件23X限定。如图4所示，通过转位电机258沿着外支撑框架257移动带有轮毂28的框架254，所述转位电机258包括合适的驱动系统，驱动系统可为蜗杆、链条或齿条或其他机械驱动系统。跨越框架257的转位运动可以是恒定的或者可以根据需要步进，须知细长主体被放入凹槽中从而由那些凹槽保持在位和引导，以在由凹槽限定的轴向间隔开的位置处恰当地位于支架上。因此，支架围绕轴线以恒定的扭矩驱动，以向细长主体23施加恒定的张力。为了获得恒定的线性卷绕速度，在相应的增强条的缠绕地点的径向位置向内和向外改变时，轮毂28的角速度以及围绕轴线的增强条27必须在围绕轴线的不同有角度的位置处改变。

当支架被填满时，通过将轮毂移出塔架并将支架移离到烤箱，可以简单地将支架移出驱动系统。然后可以用一组合适数量的支架的第二空支架代替支架，以允许连续生产，其中填充的支架处于固化状态而另一个空支架处于卷绕状态。

支架可以具有各种直径，允许增强条27的不同位置。例如，卷轴可以具有多达25英尺的直径，增强条的许多不同位置可以针对弯曲部分的不同的包角提供根增强条的许多不同数量和不同位置，还提供笔直部分的不同长度。通常，细长主体以曲率半径弯曲，该曲率半径与细长主体的直径相匹配，使得增强条27的外表面33通常总是具有相同的直径，而与卷绕角度无关。增强条的表面的这个直径当然与用于正在形成的增强条直径的凹槽的宽度相匹配。因此，为不同直径的增强条提供不同的卷轴，其中直径例如0.5英寸，1.0英寸或1.5英寸，并且该卷轴可以为其设计的专用增强条直径执行所有所需的形状。

如前所述并如图1所示，形成增强条的步骤包括提供一系列沿增强条纵向布置的增强纤维内部粗纱，提供至少一根粗纱的一个或多个第一螺旋包裹物，所述至少一根粗纱沿着包裹的第一方向包裹在内部粗纱上，以及提供至少一根粗纱的一个或多个第二螺旋包裹物，所述至少一根粗纱沿着包裹的第二相反方向包裹在内部粗纱上，其中树脂渗透内部粗纱并渗透包裹物以形成由渗透的树脂整合而成的结构。

因此，增强条具有沿增强条的至少大部分长度延伸的外表面部分，并且在外表面部分处，内部粗纱具有在一个或多个第一和第二包裹物之间的内部粗纱的部分，所述内部粗纱的部分通过在固化期间由一个或多个包裹物施加的张力暴露在外或向外凸出，凸出部分限定增强条的外表面部分的部件，因此所述凸出部分是粗糙的且暴露的，用于接合待增强的材料，从而在待增强的材料和内部粗纱之间传递纵向载荷。

虽然内部部件优选地或通常是粗纱，但是可以使用其他材料或本领域技术人员已知的各种类型。内部部件优选地但不一定沿着一个或两个方向包裹。同样，包裹物优选地或通常是粗纱，但是可以使用其他材料，例如垫或线，或者本领域技术人员已知的各种类型。

现在转到图4所示的形成螺旋形增强条的方法，示出了支架或卷轴24的另一种布置。因此，细长主体23从成形器22进给支架或卷轴242，用于接收安装在驱动系统25上的细长主体的长度，以绕轴线旋转。

在该实施例中，细长主体23放置在缠绕在轮毂28的通道中，以形成螺旋形引导槽24C，该螺旋形引导槽24C沿轮毂是连续的并以恒定的间距放置。

驱动系统25包括用于支撑轮毂28的相应端部的塔架251和252，或者轮毂可以从一个塔架悬臂伸出。轮毂由安装在底座框架254上的传动系253驱动。细长主体23和支架24 之间的相对移动是通过引导在固定进给位置处的细长主体23以及通过沿着轴线31A对支架242进行转位来获得的，其中所述固定进给位置由驱动和引导件23X限定。通过电机和机械驱动系统(未示出)沿着外支撑框架257移动承载轮毂28的框架254来获得转位运动。跨越框架257的转位运动形成具有恒定螺距的螺旋，须知细长主体被放入恒定的螺旋引导槽 24C中从而由那些凹槽保持在位和引导，以恰当地位于在由凹槽限定的螺旋位置处的支架上。因此，支架以恒定速度绕轴线驱动，因此支架具有恒定的扭矩，用于向细长主体23施加恒定的张力。

当树脂保持未凝固时，主体包裹在支架上，使得主体的进给长度被包裹到螺旋槽中，螺旋槽被成形为将细长主体23模制成所需的螺旋形状。驱动系统25通过绕轴线31A驱动轮毂 28来提供卷轴的旋转，同时在细长主体23向前进给时，提供细长主体23和支架24之间的相对运动，以将细长主体23包裹在细长主体23的引导件上。

因此，细长主体23从纵向延伸的增强纤维部件开始提供一细长主体，其中所述部件通常与主体呈纵向布置，沿其长度在引导件23X处向前进给该主体。

如前所述，主体包括一系列内部纵向延伸的增强纤维部件，这些部件与增强条呈纵向布置，并且至少一个部件的至少一个螺旋包裹物包裹在内部纵向延伸部件上。

如前面所述和如图2所示，细长主体被渗透部件纤维的未凝固的可固化树脂润湿。

用于接收细长主体的长度的支架242包括围绕支架的纵向轴线布置的连续螺旋形引导槽，以将细长主体23保持在螺旋状态，同时树脂保持未凝固并且支架绕纵向轴线旋转，从而将主体包裹在支架上并将主体放入连续的螺旋形引导槽24C中。连续螺旋形引导槽24C以基本上等于主体直径的间距进行布置，使得主体的匝基本上并排放置，其中仅有足够的间隙空间以防止在固化期间将一个匝粘合到下一个匝。匝的并排位置将支架所需的长度减小到最小。可以通过外部辐射或通过内部热源(未示出)加热支架以实现凝固动作。

在向前进给的主体与支架之间的支架轴线的纵向方向上的相对运动是由框架257和驱动 (未示出)提供的，以将主体包裹在支架上进入连续螺旋形引导槽。

主体的树脂在支架上固化，同时主体保持包裹在支架上以从固化的主体处形成螺旋形增强条。螺旋形增强条在固化时仅由主体组成，因此不添加额外的材料并且将放置在支架上的主体简单地固化。为此目的，将支架移除到可以施加热量以实现固化的单独位置。当发生这种情况时，将新的支架应用于支撑框架以继续卷绕动作。或者，固化动作也可以发生于支架上。

如图5和6所示，通常用141表示的引导件的外表面142形成通道或凹槽，在固化动作期间，细长主体144的外表面143位于该通道或凹槽中。在一些情况下，即使旨在于增强条处于弯曲部分时形成大致圆柱形的主体，在凹槽底部的凹槽的外表面将具有大致半圆柱形的形状。在所有情况下，凹槽142具有侧壁145和146，其在增强条H处的深度高于在增强条 D处的深度，以在增强条被包裹住时容纳增强条并确保其与下一个相邻的增强条正确分离，因为任何接触都会将两匝合在一起。

然而，如图5A至5E所示，凹槽的曲率通常不同于半圆形，并且设计成在所形成的增强条表面上形成所需的轮廓。

特别地，这些形状被布置成在发生弯曲动作时减小增强纤维中的应力。

在图5A中，在表面150处提供凸形形状，表面150在增强条的底部中形成凹形形状，这大致遵循外表面160的曲率。

在图5B中，表面151通常是平的。在图5C中，表面152是凸形的。在所有这些布置中，与增强条接合的凹槽的表面比增强条的宽度窄，以在侧壁161和162处限制和接合增强条的侧面。

在图5D中，底面是凹形的，类似于图5B的表面，但是凹槽的宽度比增强条的宽度宽，使得增强条从地面立起作为凸曲率，该凸曲率不与凹槽的侧面接合。

在图5E中，形状类似于图5B和5C的形状，但是在底面154中设置有中央筋155，以在底部向上推动增强条的中心。该形状通过将这些纤维向上推入增强条中而起到减小底部纤维上的力的作用。

就这点而言，将理解的是，在引导件周围，外半径处的纤维需要比内半径处的纤维延伸更长的路径，这有助于使凹槽中的增强条的形状变形。凹槽形状的这些外表面倾向于减小这种变形。

如图6中更详细地显示，主体已经向外表面170施加了多个通常为沙子的颗粒171。这些颗粒随机施加并在其固化或凝固动作之前附着在粘性树脂上。在增强条处于不与引导凹槽的引导表面接触的情况下，这些颗粒保持部分地嵌入外表面143，其中一部分颗粒向外突出。应当理解，在这些位置处没有力将颗粒压缩到增强条中。

然而，在表面150,161和16处，在表面光滑或平坦的情况下，颗粒通常会被压缩到树脂中。

然而，在这种布置中，对表面进行机械加工或加工以提供一系列凹槽173。凹槽和突起可以由如上所述的许多不同的工艺形成。这些工艺相对于上述值的量级的突出产生凹槽的深度。如图6所示中的凹槽的突起的宽度足以容纳至少一个并且通常是多个颗粒171，这些颗粒一起聚集到凹槽中，如图6所示。

以这种方式，考虑到在成形动作期间这些颗粒的位置，颗粒保留在固化后从成品表面向外突出的表面上而不是被压缩入树脂中。此外，树脂被迫进入凹槽中，使得在没有颗粒被迫进入外表面上的凹槽的情况下，凹槽被树脂填充，树脂在外表面上形成突起。因此，即使在不使用颗粒或颗粒不在颗粒之间的区域中时，增强条也在弯曲部分的内表面中保持粗糙度。

在某些情况下，不提供沙子或颗粒，使得内表面上的突起完全由树脂形成。

引导表面通常在由增强条包裹的区域中弯曲成圆形半径，但是其他形状也可以，椭圆形或其他非恒定曲线，这取决于增强条中弯曲的所需形状。

图7和8示出了增强条200的等距视图，该增强条200包括使用本发明的方法由引导件形成的弯曲部分201。增强条包括在引导件之间形成的笔直部分204。这些笔直部分可以包括由先前已知的所施加的颗粒形成的突起，或者如图所示可以省略颗粒。包裹弯曲部分的引导构件具有凹槽，凹槽成形为横向凹槽，以在增强条的内表面上的增强条上形成横向筋202。这些凹槽既可以应用在增强条的底面或内表面205中，也可以部分地应用到增强条的侧壁 206中。这些凹槽可以简单地设置为如图所示的凹槽，或者也可以在凹槽之间加工或形成凹槽或缺口，作为通常随机的图案，以接收树脂并将树脂包含在除筋之外的一般突起中或者如果使用的话以包含颗粒。因此，如果使用的话，筋202也将包含颗粒。

图9和10示出了如上关于图7所述的结构，但是其中通常用210表示的筋形成为具有两个对角交叉筋211和212的“X”。

这些筋还可以在内表面上吸收一些材料，以在形成弯曲时减小结构中的应力。

Claims (5)

1.一种增强浇注材料的方法，其特征在于，所述方法包括：

从纵向延伸的增强纤维部件处开始形成一细长主体，其中所述部件通常与所述主体呈纵向布置，所述细长主体沿其长度向前进给，以用于增强浇铸材料；

其中，所述细长主体包括一系列内部纵向延伸的增强纤维部件和至少一个螺旋形包裹物，其中内部纵向延伸的所述增强纤维部件与所述细长主体呈纵向布置，而所述螺旋形包裹物包裹在所述内部纵向延伸部件上；

用渗透增强纤维部件的树脂润湿所述细长主体；

提供一支架，用于接收所述细长主体的至少一部分长度；

当所述树脂保持未凝固时，将所述支架绕轴旋转，以便将所述细长主体包裹在所述支架上；

沿着所述支架轴的纵向方向在向前进给的所述细长主体和所述支架之间提供相对运动，以便沿着所述支架在阶梯状位置将所述细长主体包裹在所述支架上；

并且在所述主体保持包裹在所述支架上时，将所述细长主体的树脂固化或凝固在所述支架上；其中所述支架包括一引导表面，用于接合所述细长主体的至少一部分长度；

其中所述引导表面包括通道，所述通道仅接合所述细长主体的外表面的一部分并且成形为沿着所述细长主体的长度使所述细长主体的表面的一部分成杯形或围绕所述细长主体的表面的一部分，使得所述通道形成由凹槽接合的细长主体的部分的成形表面；

其中包裹弯曲部分的所述引导表面具有凹槽，凹槽成形为横向凹槽，以在增强条的内表面上形成横向筋，这些凹槽既可以应用在增强条的底面或内表面中，也可以部分地应用到增强条的侧壁中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述凹槽的深度至少为0.005英寸。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述凹槽的深度在0.020至0.250英寸的范围内。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，包括将可凝固材料以一种形状浇注在所述细长主体的匝的周围，以在所述形状内将所述细长主体埋在所述浇注材料内，从而使得所述浇注材料凝固。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，每个引导构件与下一个引导构件间隔开一定距离，以在每个弯曲部分和下一个弯曲部分之间限定所需的长度。

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