CN1919587A - 一种增加纤维增强树脂拉挤型材横向强度的方法及其产品 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种增加纤维增强树脂拉挤型材横向强度的方法，包括如下步骤：纤维取向布置、浸胶、预成型、加热固化、牵引、切割，在预成型和加热固化步骤之间增加横向纤维缠绕步骤，缠绕时对横向缠绕的纤维施加预张力，使其与预成型材料紧密结合。由于横向缠绕了纤维，并且缠绕时对横向缠绕的纤维施加预张力，这给FRP拉挤型材提供横向约束作用，也大大提高了FRP拉挤型材纵向既纤维方向的抗拉强度、抗压强度、抗弯强度及抗剪切强度，此外，横向缠绕形成的微螺纹结构还可以提高FRP型材与其他材料间的握裹力。使用该方法制成的FRP拉挤型材与传统FRP型材相比，重量并没有显著增加，不会对实际应用造成不良影响。

Description

一种增加纤维增强树脂拉挤型材横向强度的方法及其产品
【技术领域】
本发明涉及一种复合材料，尤其是纤维增强树脂拉挤型材。
【背景技术】
纤维增强树脂FRP(Fiber Reinforced Polymer)材料，自上世纪术从军用转向民用以来，得到了飞速的发展和广泛的应用。其中FRP拉挤型材在实际应用中占据着举足轻重的地位，如在工业、建筑、室内装饰、汽车等领域的应用等等。由于工艺等原因，目前使用最多的拉挤型材是板材、管材以及筋材。
FRP材料是各向异性材料，其纵向既纤维方向的抗拉强度很高，可以达到钢筋的2～4倍，但横向既垂直于纤维方向的强度较弱。传统FRP拉挤型材沿纤维方向拉挤生产，横向强度主要靠树脂粘接力获得，这种拉挤生产方法使FRP材料横向强度较弱的缺点更为明显，同时，横向力的减弱也在一定程度上也影响纵向拉伸强度等力学性能，因而在一些需要高横向强度的应用场合，传统FRP拉挤型材显得力不从心。
传统FRP的拉挤工艺分为：纤维取向布置、浸胶、预成型、加热固化、牵引、切割等六部分。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是改善FRP拉挤型材的横向强度，提高纵向拉伸强度、压缩强度等力学性能，进而促进FRP拉挤型材在民用上的应用。
增加纤维增强树脂拉挤型材横向强度的方法，包括如下步骤：纤维取向布置、浸胶、预成型、加热固化、牵引、切割，在预成型和加热固化步骤之间增加横向纤维缠绕步骤，缠绕时对横向缠绕的纤维施加预张力，使其与预成型材料紧密结合。
还可以在横向纤维缠绕步骤和加热固化步骤之间增加刮板涂膜步骤，此步骤使浸渍在纵向纤维表面的富余树脂充分浸润横向缠绕的纤维，形成结构密实的纤维增强树脂复合材料。
另外，采用上述方法生产的纤维增强树脂拉挤型材。
由于横向缠绕了纤维，并且缠绕时对横向缠绕的纤维施加预张力，这给FRP拉挤型材提供横向约束作用，也大大提高了FRP拉挤型材纵向既纤维方向的抗拉强度、抗压强度、抗弯强度及抗剪切强度，此外，横向缠绕形成的微螺纹结构还可以提高FRP型材与其他材料间的握裹力。使用该方法制成的FRP拉挤型材与传统FRP型材相比，重量并没有显著增加，不会对实际应用造成不良影响。
【附图说明】
图1是FRP传统拉挤成型工艺流程图
图2是一种横向缠绕纤维FRP拉挤成型工艺流程图
图3是另一种横向缠绕纤维FRP拉挤成型工艺流程图
【具体实施方式】
下面结合附图具体描述本发明的成型工艺：
图中，1是纤维纱架，2是材料导向器，3是树脂槽，4是集束器，5是预成型装置，6是加热固化装置，7是牵引装置，8是切割装置，9是电机，10是齿轮传动装置，11是转动架，12是横向缠绕纤维纱架，13是刮板涂膜装置。
在图1中，纤维纱架1上的纤维束先通过材料导向器2在树脂槽3中浸渍树脂，再通过集束器4，使纤维定向排列，然后纤维束通过预成型装置5预成型，使FRP拉挤型材初步成形，然后在加热固化装置6处高温固化，再通过牵引装置7，最后在切割装置8处切割成合适的长度。
本发明如图2所示，在预成型装置5出口处，增设了横向纤维缠绕装置，用横向纤维对预成型材料沿径向进行缠绕，缠绕时对横向纤维施加预张力，使其能与预成型材料紧密结合，并对预成型材料产生横向约束作用。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，转动架11为圆环结构，预成型材料从转动架11的中心穿过，在转动架11的圆环上装设有横向缠绕纤维纱架12，电机9通过齿轮传动装置10带动转动架儿围绕预成型材料做圆周运动，转动架11上的横向缠绕纤维纱架12也围绕预成型材料做圆周运动，并缠绕上纤维。由于横向缠绕和拉挤时型材的水平运动，在FRP拉挤型材表面形成了微螺纹状的肋结构。该结构给FRP拉挤型材提供横向约束作用，也大大提高了FRP拉挤型材纵向(纤维方向)的抗拉强度、抗压强度、抗弯强度及抗剪切强度。此外，横向缠绕形成的微螺纹结构还可以提高FRP型材与其他材料间的握裹力。
此外，加热固化装置6前还设有刮板涂膜装置13，此装置使浸渍在纵向纤维表面的富余树脂充分浸润横向缠绕的纤维，形成结构密实的FRP复合材料。
图3是本发明的另一种实施方式，在预成型装置5和加热固化装置6之间，设有两个横向纤维缠绕装置，这两个横向纤维缠绕装置的转动架11的转动方向正好相反，这样在预成型材料表面缠绕上双螺旋状的横向纤维，效果更好。如果不考虑成本，还可以在预成型材料表面编织网状结构的横向纤维。

Claims (3)

1、一种增加纤维增强树脂拉挤型材横向强度的方法，包括如下步骤：
1)纤维取向布置；
2)浸胶；
3)预成型；
4)加热固化；
5)牵引；
6)切割，
其特征是在预成型和加热固化步骤之间增加横向纤维缠绕步骤，缠绕时对横向缠绕的纤维施加预张力，使其与预成型材料紧密结合。
2、根据权利要求1所述的增加纤维增强树脂拉挤型材横向强度的方法，其特征是：在横向纤维缠绕步骤和加热固化步骤之间增加刮板涂膜步骤，此步骤使浸渍在纵向纤维表面的富余树脂充分浸润横向缠绕的纤维，形成结构密实的纤维增强树脂复合材料。
3、一种纤维增强树脂拉挤型材，其特征是采用了如权利要求1或2所述的方法生产。
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