RU2764577C1 - Арматура из высокопрочного композиционного материала из углеродного волокна с полимерными ребрами на поверхности и способ ее получения - Google Patents

Арматура из высокопрочного композиционного материала из углеродного волокна с полимерными ребрами на поверхности и способ ее получения Download PDF

Info

Publication number
RU2764577C1
RU2764577C1 RU2021100593A RU2021100593A RU2764577C1 RU 2764577 C1 RU2764577 C1 RU 2764577C1 RU 2021100593 A RU2021100593 A RU 2021100593A RU 2021100593 A RU2021100593 A RU 2021100593A RU 2764577 C1 RU2764577 C1 RU 2764577C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rebar
carbon fiber
blank
epoxy resin
resin
Prior art date
Application number
RU2021100593A
Other languages
English (en)
Inventor
Лихуа ЛЮ
Юаньлинь ЧЖУ
Вэйцзюнь ЧЖУ
Цзяци ЧЖОУ
Шэнбинь ХУАН
Original Assignee
Фасен Хуншэн Груп Ко., Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Фасен Хуншэн Груп Ко., Лтд. filed Critical Фасен Хуншэн Груп Ко., Лтд.
Application granted granted Critical
Publication of RU2764577C1 publication Critical patent/RU2764577C1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/24Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
    • C08J5/241Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using inorganic fibres
    • C08J5/243Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using inorganic fibres using carbon fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C63/00Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor
    • B29C63/02Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor using sheet or web-like material
    • B29C63/04Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor using sheet or web-like material by folding, winding, bending or the like
    • B29C63/08Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor using sheet or web-like material by folding, winding, bending or the like by winding helically
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06Fibrous reinforcements only
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B29C70/20Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in a single direction, e.g. roofing or other parallel fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/30Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/34Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
    • B29C70/345Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation using matched moulds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/40Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/50Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/54Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/56Tensioning reinforcements before or during shaping
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • B29D99/0046Producing rods
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/0405Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres
    • C08J5/042Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres with carbon fibres
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01DCONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00Structural or constructional details of bridges
    • E01D19/16Suspension cables; Cable clamps for suspension cables ; Pre- or post-stressed cables
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2063/00Use of EP, i.e. epoxy resins or derivatives thereof, as moulding material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2307/00Use of elements other than metals as reinforcement
    • B29K2307/04Carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2363/00Characterised by the use of epoxy resins; Derivatives of epoxy resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02Fibres or whiskers
    • C08K7/04Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/06Elements

Abstract

Изобретение относится к арматуре из высокопрочного композиционного материала из углеродного волокна с полимерными ребрами на поверхности и способу ее получения, которые относятся к области технологий строительных материалов. Арматура из композиционного материала из углеродного волокна содержит углеродные волокна и матрицу на основе эпоксидной смолы; поверхность указанной арматуры содержит непрерывное спиральное ребро из эпоксидной смолы, при этом толщина ребра из смолы находится в пределах от 0,2 до 0,4 мм, ширина ребра из смолы находится в пределах от 5 до 7 мм, а шаг спирали ребра из смолы находится в пределах от 2 до 4 мм. Благодаря тому что в процессе формирования при обвязывании нейлоновой лентой в отношении пучков углеродных волокон не происходит сдавливания и за счет наличия натяжения пучков углеродных волокон ориентация пучков углеродных волокон в направлении длины арматуры остается прямой, поэтому арматура, полученная с применением способа согласно настоящему изобретению, характеризуется высокой прочностью и высоким модулем. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится к области технологий строительных материалов и в целом относится к арматуре из высокопрочного композиционного материала из углеродного волокна с полимерными ребрами на поверхности, а также к способу получения арматуры из высокопрочного композиционного материала из углеродного волокна с полимерными ребрами на поверхности.
Уровень техники
Арматура из композиционного материала из углеродного волокна характеризуется легким весом и высокой прочностью, коррозионной стойкостью, сопротивлением утомлению, способностью поглощать вибрации и другими замечательными свойствами; ее применяют в элементах троса мостовых тросов, и она стала направлением развития для улучшения мостов в отношении длины пролетов и долговечности. Тем не менее анкерное крепление с применением в целом гладкой круглой арматуры из композиционного материала из углеродного волокна является сравнительно трудным, что является ключевым фактором, ограничивающим сегодня ее широкое применение. Сегодня в Китае и за рубежом разработано три вида арматуры из композиционного материала из углеродного волокна с ребрами на поверхности, предназначенные для увеличения силы механического взаимодействия между поверхностью арматуры и материалом для анкерного крепления, чтобы повысить эффективность анкерного крепления с применением арматуры.
В первом способе сначала с помощью технологии формования с применением пултрузии получают гладкую круглую арматуру из композиционного материала из углеродного волокна; в эпоксидной смоле пропитывают пучки волокон, которыми обвязывают ее поверхность; эпоксидная смола отвердевает и пристает с образованием ребер. Прочность сцепления пучков волокон для обвязывания, с помощью которых в этом способе получают материал ребер, с гладкой круглой арматурой является низкой, поэтому легко происходит отделение, и не может в полной мере проявиться способность к растяжению арматуры из композиционного материала из углеродного волокна.
Во втором способе неотвердевшую предварительно формованную арматуру, пропитанную эпоксидной смолой, обвязывают лентой F4 и вводят в стандартный инструмент для формования вместе с ней для отверждения; после отверждения ленту F4 разматывают с получением на поверхности арматуры спиральной канавки. Этот способ характеризуется двумя проблемами: во-первых, поскольку обвязывают лентой F4, ориентация внутренних непрерывных пучков углеродных волокон в направлении длины арматуры меняется, что приводит к значительному снижению предела прочности на растяжение и модуля упругости арматуры; во-вторых, после обвязывания лентой F4 поверхность арматуры является неровной, и в процессе введения в стандартный инструмент для формования с целью отверждения сила трения очень большая, поэтому легко возникает проблема забивания формы. Проведенные испытания показали, что у арматуры, полученной этим способом, предел прочности на растяжение составляет приблизительно 2400 МПа, а модуль растяжения составляет приблизительно 150 ГПа.
В третьем способе путем обработки механическими средствами на поверхности арматуры получают элемент в виде спирали. В этом способе пучки углеродных волокон на поверхности арматуры могут быть разрезаны, что влияет на предел прочности на растяжение и жесткость арматуры и приводит к лишнему расходу определенных материалов.
Суть изобретения
Цель настоящего изобретения заключается в преодолении указанных выше недостатков и в предоставлении арматуры из высокопрочного композиционного материала из углеродного волокна с полимерными ребрами на поверхности и способа ее получения, при этом способ получения обладает такими преимуществами, как единоразовое машинное формование, простая и удобная технология, а также то, что забивание формы легко не происходит; поверхность получаемой арматуры из высокопрочного композиционного материала из углеродного волокна с ребрами из эпоксидной смолы на поверхности содержит непрерывное спиральное ребро из эпоксидной смолы, поэтому она обладает такими особенностями, как удобство анкеровки, а также высокая прочность и высокий модуль.
Цель настоящего изобретения достигается посредством следующего: арматура из композиционного материала из углеродного волокна, содержащая углеродные волокна и матрицу на основе эпоксидной смолы; поверхность указанной арматуры содержит непрерывное спиральное ребро из эпоксидной смолы, при этом толщина ребра из смолы находится в пределах от 0,2 мм до 0,4 мм, ширина ребра из смолы находится в пределах от 5 мм до 7 мм, а шаг спирали ребра из смолы находится в пределах от 2 мм до 4 мм.
Способ получения арматуры из высокопрочного композиционного материала из углеродного волокна с полимерными ребрами на поверхности включает следующее:
этап 1: из шпулярника вытягивают определенное количество пучков углеродных волокон, при этом количество пучков углеродных волокон регулируют в зависимости от необходимого диаметра производимой арматуры, и за счет регулирования количества пучков волокон объемное содержание волокон обеспечивают равным от 70% до 78%; скорость вытягивания обеспечивают равной от 300 мм/мин до 600 мм/мин; посредством регулятора натяжения регулируют натяжение нити, при этом для обеспечения того, чтобы во время пропитывания ориентация пучков углеродных волокон оставалась прямой, натяжение обеспечивают равным от 5,88 Н до 9,80 Н;
этап 2: пучки углеродных волокон втягивают в емкость с эпоксидной смолой для пропитывания эпоксидной смолой; после выведения из емкости с эпоксидной смолой их вводят в инструмент предварительного формования и выжимают лишнюю эпоксидную смолу с получением заготовки для арматуры предварительно определенного размера, при этом внутренний диаметр инструмента предварительного формования обеспечивают равным от 2 мм до 10 мм, а эпоксидную смолу получают с применением матрицы на основе смолы, отвердителя и катализатора, массовое соотношение которых составляет 1000:860:13,6;
этап 3: во время перемещения заготовки для арматуры вперед заготовку для арматуры обвязывают нейлоновой лентой, при этом промежуток обвязывания нейлоновой лентой сохраняют равным от 5 мм до 7 мм; контролируют усилие натяжения при обвязывании с обеспечением того, что нейлоновая лента только прилегает к поверхности заготовки для арматуры, а не туго затянута на заготовке для арматуры, при этом ориентация пучков углеродных волокон на поверхности заготовки для арматуры по-прежнему является прямой, не возникает колебаний; ширина нейлоновой ленты составляет от 2 мм до 4 мм, а толщина составляет от 0,5 мм до 1 мм;
этап 4: заготовку для арматуры с поверхностью, обвязанной нейлоновой лентой, тянут и последовательно пропускают через 5 сушильных шкафов, при этом температуру в 5 сушильных шкафах устанавливают равной соответственно 150°C, 150°C, 160°C, 180°C и 180°C; после предварительного подогрева в первом сушильном шкафу в результате нагревания происходит расширение эпоксидной смолы внутри заготовки для арматуры с очень хорошим увеличением ее текучести, и она начинает выходить изнутри заготовки для арматуры наружу с постепенным заполнением промежутков между нейлоновой лентой; после прохождения второго сушильного шкафа эпоксидная смола переходит в гелеобразное состояние; после прохождения третьего сушильного шкафа происходит предварительное отверждение эпоксидной смолы; после прохождения последних двух сушильных шкафов происходит завершение процесса отверждения; при этом на толщину ребра из смолы влияет время предварительного подогрева, и время предварительного подогрева регулируют путем регулирования длины первого сушильного шкафа.
этап 5: после завершения отверждения нейлоновую ленту на поверхности арматуры разматывают; эпоксидная смола в промежутках между нейлоновой лентой образует спиральное ребро из смолы, а в местах, где была намотана нейлоновая лента, проходит спиральная канавка.
этап 6: полученную арматуру с ребрами из смолы после прохождения через тянущее устройство наматывают на намоточное устройство.
По сравнению с аналогами, известными из уровня техники, преимущества настоящего изобретения следующие:
1. Поверхность арматуры снабжена непрерывным спиральным ребром из эпоксидной смолы; ребро из эпоксидной смолы образует единое целое с матрицей на основе эпоксидной смолы в арматуре, при этом прочность сцепления между ними является высокой, поэтому отделение происходит нелегко. После анкеровки с применением системы анкерного скрепления с эпоксидной смолой между материалом для анкерного скрепления с эпоксидной смолой и ребром из эпоксидной смолы на поверхности арматуры возникает сила механического взаимодействия, что значительно повышает эффективность анкеровки.
2. Согласно изобретению в процессе формирования при обвязывании нейлоновой лентой в отношении пучков углеродных волокон не происходит сдавливания, и за счет наличия натяжения пучков углеродных волокон ориентация пучков углеродных волокон в направлении длины арматуры остается прямой. Это отличается от того, как в известных технологиях арматуру туго стягивают нейлоновой лентой, и от тугого стягивания возникают пережатые участки, и исключает недостатки, заключающиеся в сдавливании нейлоновой лентой верхнего слоя углеродных волокон и нарушении прямолинейности углеродных волокон. Поэтому арматура, полученная с применением способа согласно настоящему изобретению, характеризуется высокой прочностью и высоким модулем. Проведенные испытания показали, что у арматуры, полученной способом согласно настоящему изобретению, предел прочности на растяжение может достигать приблизительно 3300 МПа, а модуль растяжения может достигать приблизительно 170 ГПа.
3. Способ согласно настоящему изобретению характеризуется такими особенностями, как формирование за одно целое и простота технологии.
Описание прилагаемых графических материалов
На фиг. 1 представлено схематическое изображение конструкции арматуры из высокопрочного композиционного материала из углеродного волокна с полимерными ребрами на поверхности согласно настоящему изобретению.
На фиг. 2 представлена схема технологического процесса способа получения арматуры из высокопрочного композиционного материала из углеродного волокна с полимерными ребрами на поверхности согласно настоящему изобретению.
На фигурах:
1 - арматура из композиционного материала из углеродного волокна; 2 - ребро из смолы.
Конкретный способ осуществления
Ниже настоящее изобретение описано подробно с помощью вариантов осуществления со ссылками на прилагаемые графические материалы.
Ниже с помощью вариантов осуществления, в которых делается ссылка на прилагаемые графические материалы, будут ясно и полностью описаны технические решения согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, при этом является очевидным, что описанные варианты осуществления являются лишь некоторыми, а не всеми вариантами осуществления. Все другие варианты осуществления, полученные специалистами в данной области техники на основании вариантов осуществления настоящего изобретения без творческого труда, входят в объем защиты настоящего изобретения.
Вариант осуществления 1
Арматура из высокопрочного композиционного материала из углеродного волокна с полимерными ребрами на поверхности, содержащая углеродные волокна и матрицу на основе эпоксидной смолы; диаметр арматуры составляет 7 мм; на поверхности арматуры выполнено непрерывное спиральное ребро из эпоксидной смолы; толщина ребра из смолы составляет 0,25 мм; шаг спирали ребра из смолы составляет 2,4 мм.
Способ получения арматуры из высокопрочного композиционного материала из углеродного волокна с полимерными ребрами на поверхности включает следующие этапы, на которых:
этап 1: вытягивают 62 пучка углеродных волокон из шпулярника, при этом скорость вытягивания составляет 350 мм/мин и с помощью регулятора натяжения регулируют натяжение нити до 6,88 Н;
этап 2: пучки углеродных волокон втягивают в емкость с эпоксидной смолой для пропитывания эпоксидной смолой; после выведения из емкости с эпоксидной смолой их вводят в инструмент предварительного формования и выжимают лишнюю эпоксидную смолу, при этом внутренний диаметр инструмента предварительного формования составляет 7 мм, и получают заготовку для арматуры диаметром 7 мм, при этом объемное содержание волокон в заготовке для арматуры составляет 72%, а эпоксидную смолу получают с применением матрицы на основе смолы, отвердителя и катализатора, массовое соотношение которых составляет 1000:860:13,6;
этап 3: во время перемещения заготовки для арматуры вперед заготовку для арматуры обвязывают нейлоновой лентой, при этом промежуток обвязывания нейлоновой лентой сохраняют равным 6,3 мм; контролируют усилие натяжения при обвязывании с обеспечением того, что нейлоновая лента только прилегает к поверхности заготовки для арматуры, а не туго затянута на заготовке для арматуры, при этом ориентация пучков углеродных волокон на поверхности заготовки для арматуры по-прежнему является прямой, не происходит сдавливания нейлоновой лентой, не возникает колебаний; ширина нейлоновой ленты составляет 2,5 мм, а толщина - 0,7 мм;
этап 4: заготовку для арматуры с поверхностью, обвязанной нейлоновой лентой, со скоростью вытягивания 250-600 мм/мин последовательно пропускают через 5 сушильных шкафов, при этом температура в 5 сушильных шкафах установлена равной соответственно 150°C, 150°C, 160°C, 180°C и 180°C; после предварительного подогрева в первом сушильном шкафу в результате нагревания происходит расширение эпоксидной смолы внутри заготовки для арматуры с очень хорошим увеличением ее текучести, и она начинает выходить изнутри заготовки для арматуры наружу с постепенным заполнением промежутков между нейлоновой лентой; после прохождения второго сушильного шкафа эпоксидная смола переходит в гелеобразное состояние; после прохождения третьего сушильного шкафа происходит предварительное отверждение эпоксидной смолы; после прохождения последних двух сушильных шкафов происходит завершение процесса отверждения; на толщину ребра из смолы влияет время предварительного подогрева, при этом время предварительного подогрева регулируется путем регулирования длины первого сушильного шкафа; в этой заявке длина первого сушильного шкафа установлена равной 3-7 м; сушильный шкаф может иметь секционный нагрев, поэтому можно регулировать фактическую длину сушильного шкафа.
этап 5: после завершения отверждения нейлоновую ленту на поверхности арматуры разматывают; эпоксидная смола в промежутках между нейлоновой лентой образует спиральное ребро из смолы, а в местах, где была намотана нейлоновая лента, проходит спиральная канавка.
этап 6: полученную арматуру с ребрами из смолы после прохождения через тянущее устройство наматывают на намоточное устройство, при этом у полученной арматуры с ребрами из смолы предел прочности на растяжение составляет 3436 МПа, а модуль растяжения составляет 171 ГПа.
Вариант осуществления 2
Арматура из высокопрочного композиционного материала из углеродного волокна с полимерными ребрами на поверхности, содержащая углеродные волокна и матрицу на основе эпоксидной смолы; диаметр арматуры составляет 5 мм; на поверхности арматуры выполнено непрерывное спиральное ребро из эпоксидной смолы; толщина ребра из смолы составляет 0,2 мм; шаг спирали ребра из смолы составляет 2 мм.
Способ получения арматуры из высокопрочного композиционного материала из углеродного волокна с полимерными ребрами на поверхности включает следующие этапы, на которых:
этап 1: вытягивают 32 пучка углеродных волокон из шпулярника, при этом скорость вытягивания составляет 450 мм/мин и с помощью регулятора натяжения регулируют натяжение нити до 6,2 Н;
этап 2: пучки углеродных волокон втягивают в емкость с эпоксидной смолой для пропитывания эпоксидной смолой; после выведения из емкости с эпоксидной смолой их вводят в инструмент предварительного формования и выжимают лишнюю эпоксидную смолу, при этом внутренний диаметр инструмента предварительного формования составляет 5 мм, и получают заготовку для арматуры диаметром 5 мм, при этом объемное содержание волокон в заготовке для арматуры составляет 75%, а эпоксидную смолу получают с применением матрицы на основе смолы, отвердителя и катализатора, массовое соотношение которых составляет 1000:860:13,6;
этап 3: во время перемещения заготовки для арматуры вперед заготовку для арматуры обвязывают нейлоновой лентой, при этом промежуток обвязывания нейлоновой лентой сохраняют равным 5,2 мм; контролируют усилие натяжения при обвязывании с обеспечением того, что нейлоновая лента только прилегает к поверхности заготовки для арматуры, а не туго затянута на заготовке для арматуры, при этом ориентация пучков углеродных волокон на поверхности заготовки для арматуры по-прежнему является прямой, не возникает колебаний; ширина нейлоновой ленты составляет 2 мм, а толщина - 0,5 мм;
этап 4: заготовку для арматуры с поверхностью, обвязанной нейлоновой лентой, со скоростью вытягивания 400 мм/мин последовательно пропускают через 5 сушильных шкафов, при этом температура в 5 сушильных шкафах установлена равной соответственно 150°C, 150°C, 160°C, 180°C и 180°C; после предварительного подогрева в первом сушильном шкафу в результате нагревания происходит расширение эпоксидной смолы внутри заготовки для арматуры с очень хорошим увеличением ее текучести, и она начинает выходить изнутри заготовки для арматуры наружу с постепенным заполнением промежутков между нейлоновой лентой; после прохождения второго сушильного шкафа эпоксидная смола переходит в гелеобразное состояние; после прохождения третьего сушильного шкафа происходит предварительное отверждение эпоксидной смолы; после прохождения последних двух сушильных шкафов происходит завершение процесса отверждения; в этом варианте осуществления длина первого сушильного шкафа составляет 4 м.
этап 5: после завершения отверждения нейлоновую ленту на поверхности арматуры разматывают; эпоксидная смола в промежутках между нейлоновой лентой образует спиральное ребро из смолы, а в местах, где была намотана нейлоновая лента, проходит спиральная канавка.
этап 6: полученную арматуру с ребрами из смолы после прохождения через тянущее устройство наматывают на намоточное устройство, при этом у полученной арматуры с ребрами из смолы предел прочности на растяжение составляет 3560 МПа, а модуль растяжения составляет 174 ГПа.
В этой заявке отвердитель выбран из ментандиамина (MDA) и ариламина, при этом в качестве ариламина может быть выбран m-XDA, у которого температура HDT составляет 130-150°C, а коэффициент расширения большой. Катализатором может быть анионный аминный катализатор, минеральная соль, неорганическое основание, в том числе хлорид кальция, гидроксид лития и т.п. Однако изобретение вышеуказанными материалами не ограничивается.
Рассмотренные выше предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения представлены исключительно в помощь для описания настоящего изобретения. В предпочтительных вариантах осуществления исчерпывающе не изложены все подробности, и настоящее изобретение также не ограничивается лишь представленным конкретным способом осуществления. Разумеется, на основании содержания этого описания может быть предложено очень много изменений и модификаций. Эти варианты осуществления, выбранные и подробно описанные в этом описании, предназначены для лучшего объяснения принципов и практического применения настоящего изобретения, чтобы специалисты в данной области техники благодаря этому могли хорошо понимать и применять настоящее изобретение. Настоящее изобретение ограничено лишь формулой изобретения, ее полным объемом и эквивалентами.

Claims (9)

1. Арматура из высокопрочного композиционного материала из углеродного волокна с полимерными ребрами на поверхности, содержащая углеродные волокна и матрицу на основе эпоксидной смолы, отличающаяся тем, что поверхность указанной матрицы арматуры содержит непрерывное спиральное ребро из эпоксидной смолы, при этом толщина указанного ребра из смолы находится в пределах от 0,2 до 0,4 мм, ширина указанного ребра из смолы находится в пределах от 5 до 7 мм, а шаг спирали указанного ребра из смолы находится в пределах от 2 до 4 мм.
2. Способ получения арматуры по п. 1, отличающийся тем, что указанный способ включает следующие этапы, на которых:
этап 1: из шпулярника вытягивают определенное количество пучков углеродных волокон, при этом количество пучков углеродных волокон регулируют в зависимости от необходимого диаметра производимой арматуры, и за счет регулирования количества пучков волокон объемное содержание волокон в заготовке для арматуры составляет от 70 до 78%; скорость вытягивания регулируют в пределах от 300 до 600 мм/мин; посредством регулятора натяжения регулируют натяжение нити, при этом натяжение регулируют в пределах от 5,88 до 9,80 Н;
этап 2: пучки углеродных волокон втягивают в емкость с эпоксидной смолой для пропитывания эпоксидной смолой; после выведения из емкости с эпоксидной смолой их вводят в инструмент предварительного формования и выжимают лишнюю эпоксидную смолу с получением заготовки для арматуры предварительно определенного размера, при этом внутренний диаметр инструмента предварительного формования составляет от 2 до 10 мм;
этап 3: во время перемещения заготовки для арматуры вперед заготовку для арматуры обвязывают нейлоновой лентой, при этом контролируют усилие натяжения при обвязывании, и нейлоновая лента только прилегает к поверхности заготовки для арматуры, а не туго затянута на заготовке для арматуры, при этом ориентация пучков углеродных волокон на поверхности заготовки для арматуры по-прежнему является прямой, ширина нейлоновой ленты составляет от 2 до 4 мм, а толщина составляет от 0,5 до 1 мм;
этап 4: заготовку для арматуры с поверхностью, обвязанной нейлоновой лентой, тянут и последовательно пропускают через 5 сушильных шкафов, при этом температуру в 5 сушильных шкафах устанавливают равной соответственно 150°C, 150°C, 160°C, 180°C и 180°C; после предварительного подогрева в первом сушильном шкафу в результате нагревания происходит расширение эпоксидной смолы внутри заготовки для арматуры с очень хорошим увеличением ее текучести, и она начинает выходить изнутри заготовки для арматуры наружу с постепенным заполнением промежутков между нейлоновой лентой; после прохождения второго сушильного шкафа эпоксидная смола переходит в гелеобразное состояние; после прохождения третьего сушильного шкафа происходит предварительное отверждение эпоксидной смолы; после прохождения последних двух сушильных шкафов происходит завершение процесса отверждения;
этап 5: после завершения отверждения нейлоновую ленту на поверхности арматуры разматывают, при этом заполняющая промежутки между нейлоновой лентой эпоксидная смола образует спиральное ребро из смолы, а в местах, где была намотана нейлоновая лента, проходит спиральная канавка;
этап 6: полученную арматуру с ребрами из смолы после прохождения через тянущее устройство наматывают на намоточное устройство.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что на указанном этапе 2 эпоксидную смолу получают с применением матрицы на основе смолы, отвердителя и катализатора, массовое соотношение которых составляет 1000:860:13,6.
RU2021100593A 2018-07-04 2019-06-29 Арматура из высокопрочного композиционного материала из углеродного волокна с полимерными ребрами на поверхности и способ ее получения RU2764577C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810725391.1A CN109054296B (zh) 2018-07-04 2018-07-04 一种表面带树脂肋的高强度碳纤维复合材料筋材及其制备方法
CN201810725391.1 2018-07-04
PCT/CN2019/093940 WO2020007252A1 (zh) 2018-07-04 2019-06-29 一种表面带树脂肋的高强度碳纤维复合材料筋材及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2764577C1 true RU2764577C1 (ru) 2022-01-18

Family

ID=64818711

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021100593A RU2764577C1 (ru) 2018-07-04 2019-06-29 Арматура из высокопрочного композиционного материала из углеродного волокна с полимерными ребрами на поверхности и способ ее получения

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20210292498A1 (ru)
EP (1) EP3792311A4 (ru)
JP (1) JP7096608B2 (ru)
KR (1) KR102488487B1 (ru)
CN (1) CN109054296B (ru)
RU (1) RU2764577C1 (ru)
WO (1) WO2020007252A1 (ru)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109054296B (zh) * 2018-07-04 2020-12-04 法尔胜泓昇集团有限公司 一种表面带树脂肋的高强度碳纤维复合材料筋材及其制备方法
EP3599320B1 (de) * 2018-07-27 2023-08-30 Solidian GmbH Bewehrungskörper und verfahren zu dessen herstellung
CN115210303A (zh) * 2020-03-13 2022-10-18 银河有限责任公司 用于飞行器应用的复合控制缆索和稳定筋及用于制造其的方法
CN113088099B (zh) * 2021-04-06 2023-11-21 常州市宏发纵横新材料科技股份有限公司 碳纤维废丝及编织物边角料在建筑施工领域再利用的方法
CN114311763B (zh) * 2021-12-24 2023-12-26 商丘国龙新材料有限公司 一种纤维筋材生产线及其生产方法
CN114752993A (zh) * 2022-06-01 2022-07-15 佛山市石金科技有限公司 一种晶体硅生长炉的保温硬毡及其制作方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2054508C1 (ru) * 1993-10-14 1996-02-20 Людмила Григорьевна Асланова Стержень для армирования бетона
RU82246U1 (ru) * 2008-12-26 2009-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Коммерческое научно-производственное объединение "Уральская армирующая компания" Арматура композитная (варианты)
CN103225369A (zh) * 2013-03-15 2013-07-31 哈尔滨工业大学 一种表面具有螺纹结构的纤维复合筋及其制备方法
US20130224470A1 (en) * 2012-02-28 2013-08-29 Ut-Battelle, Llc Method of improving adhesion of carbon fibers with a polymeric matrix
CN107386533A (zh) * 2016-02-18 2017-11-24 香港理工大学 加固部件及其制造方法、复合混凝土柱

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3793108A (en) * 1967-06-23 1974-02-19 Glastrusions Augmented curing of reinforced plastic stock
JPS5738137A (en) * 1980-08-21 1982-03-02 Mitsubishi Petrochemical Co Manufacture of composite member
US4445957A (en) * 1982-11-22 1984-05-01 General Motors Corporation Method and means for making constant cross sectional area pultruded fiber reinforced polymeric articles.
US5174844A (en) * 1986-11-26 1992-12-29 Industrial Technology Research Institute Method and means for making pultruded fiber reinforced articles
JP2675862B2 (ja) * 1989-06-28 1997-11-12 日東電工株式会社 らせん状凹部付繊維強化樹脂線条体の製法
JPH05124116A (ja) * 1991-10-31 1993-05-21 Komatsu Kasei Kk 螺旋溝付frp成形体の成形方法及び装置
JP2613844B2 (ja) * 1993-12-03 1997-05-28 小松化成株式会社 繊維強化プラスチック製ロッドの連続引抜成形方法及びその装置
US6228474B1 (en) * 1996-02-21 2001-05-08 Toray Industries, Inc. Epoxy resin composition for a fiber-reinforced composite material, yarn prepreg, and process and apparatus for preparing the same
CN100424304C (zh) * 2006-08-03 2008-10-08 南京诺尔泰复合材料设备制造有限公司 一种表面带有连续螺旋状凹槽的碳纤筋材及其生产方法和装置
EP2385970B1 (en) * 2009-01-06 2017-03-01 Blue Cube IP LLC Metal stabilizers for epoxy resins
EP2410021B1 (en) * 2009-03-16 2014-12-31 Toray Industries, Inc. Fiber reinforced resin composition, molding material, and method for producing fiber reinforced resin composition
CN102041870B (zh) * 2009-10-23 2012-12-19 柳州欧维姆机械股份有限公司 混合型碳纤维板及其制作方法
MX2011006417A (es) * 2010-06-24 2012-01-02 Momentive Specialty Chem Inc Sistemas de epoxi mejorados para materiales compuestos.
US20130130584A1 (en) * 2010-07-21 2013-05-23 Toray Industries, Inc. Prepreg, fiber-reinforced composite material, and process for producing prepreg
JP2012077426A (ja) * 2010-10-06 2012-04-19 Daicel Corp 繊維強化樹脂複合材料
US9309352B2 (en) * 2011-01-27 2016-04-12 Toray Industries, Inc. Epoxy resin composition for resin transfer molding of fiber-reinforced composite material, fiber-reinforced composite material, and method for producing same
KR20140027252A (ko) * 2011-04-12 2014-03-06 티코나 엘엘씨 송전 케이블용 복합체 코어
EP2810987B1 (en) * 2012-01-31 2016-03-30 Toray Industries, Inc. Epoxy resin composition and fiber-reinforced composite material
US20140099456A1 (en) * 2012-10-09 2014-04-10 Venkatkrishna Raghavendran Fiber reinforced polymer strengthening system
HUE036249T2 (hu) * 2012-10-18 2018-06-28 Toray Industries Szénszál-erõsítésû gyantakészítmény, eljárás szénszálerõsítésû gyantakészítmény elõállítására, formázóanyag, eljárás formázóanyag elõállítására és formázott, szénszál-erõsítésû gyanta termék
BR112015010248A2 (pt) * 2012-11-07 2017-07-11 Dow Global Technologies Llc composição de resina epóxi curável, processo para preparar a composição de resina epóxi curável e compósito
CN102990949B (zh) * 2012-12-24 2016-02-03 武汉理工大学 一种混凝土结构用复合材料筋的制备方法
US20140205800A1 (en) * 2013-01-23 2014-07-24 Milliken & Company Externally bonded fiber reinforced polymer strengthening system
KR20150128755A (ko) * 2013-03-11 2015-11-18 도레이 카부시키가이샤 에폭시 수지 조성물, 프리프레그 및 섬유 강화 복합 재료
WO2014186279A1 (en) * 2013-05-13 2014-11-20 Momentive Specialty Chem Inc Composites and epoxy resins based on aryl substituted compounds
CN107428095A (zh) * 2015-03-10 2017-12-01 泽菲罗斯有限公司 拉挤件及其制造方法
EP3339356B1 (en) * 2016-12-20 2019-10-30 Sika Technology Ag An article of thermosetting epoxy resin composition and carbon fibre fabric, and reinforced structural component made therewith
KR102395468B1 (ko) * 2016-12-21 2022-05-09 에보니크 오퍼레이션즈 게엠베하 N-히드록실 에틸 피페리딘 (nhep): 에폭시 시스템을 위한 신규 경화제
CN108625794A (zh) * 2017-03-20 2018-10-09 中国石油化工股份有限公司 一种碳纤维连续抽油杆及其制备装置和方法
GB201801652D0 (en) * 2018-02-01 2018-03-21 Qinetiq Ltd Materials
WO2019225442A1 (ja) * 2018-05-21 2019-11-28 東レ株式会社 トウプレグおよびその製造方法、ならびに圧力容器の製造方法
KR20210019059A (ko) * 2018-06-11 2021-02-19 니타 가부시키가이샤 복합 소재, 프리프레그, 탄소 섬유 강화 성형체 및 복합 소재의 제조 방법
CN109054296B (zh) * 2018-07-04 2020-12-04 法尔胜泓昇集团有限公司 一种表面带树脂肋的高强度碳纤维复合材料筋材及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2054508C1 (ru) * 1993-10-14 1996-02-20 Людмила Григорьевна Асланова Стержень для армирования бетона
RU82246U1 (ru) * 2008-12-26 2009-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Коммерческое научно-производственное объединение "Уральская армирующая компания" Арматура композитная (варианты)
US20130224470A1 (en) * 2012-02-28 2013-08-29 Ut-Battelle, Llc Method of improving adhesion of carbon fibers with a polymeric matrix
CN103225369A (zh) * 2013-03-15 2013-07-31 哈尔滨工业大学 一种表面具有螺纹结构的纤维复合筋及其制备方法
CN107386533A (zh) * 2016-02-18 2017-11-24 香港理工大学 加固部件及其制造方法、复合混凝土柱

Also Published As

Publication number Publication date
CN109054296B (zh) 2020-12-04
KR20210029238A (ko) 2021-03-15
JP7096608B2 (ja) 2022-07-06
KR102488487B1 (ko) 2023-01-12
EP3792311A4 (en) 2021-08-04
JP2021528293A (ja) 2021-10-21
WO2020007252A1 (zh) 2020-01-09
CN109054296A (zh) 2018-12-21
EP3792311A1 (en) 2021-03-17
US20210292498A1 (en) 2021-09-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2764577C1 (ru) Арматура из высокопрочного композиционного материала из углеродного волокна с полимерными ребрами на поверхности и способ ее получения
US4620401A (en) Structural rod for reinforcing concrete material
US5182064A (en) Method for producing fiber reinforced plastic rods having helical ribs
CA2680430C (en) Round fiber-reinforced plastic strand, manufacturing method thereof, and fiber-reinforced sheet
JP2022087205A (ja) 複合繊維および繊維を生成する方法
KR100766954B1 (ko) 자가 함침된 돌기를 가진 섬유강화 폴리머 보강근 및 그제조방법
KR900006608A (ko) 복합연합형 항장력체 및 그의 제조방법
RU2482247C2 (ru) Способ изготовления неметаллического арматурного элемента с периодической поверхностью и арматурный элемент с периодической поверхностью
WO2013032416A2 (ru) Способ производства композитной арматуры и устройство для его осуществления
CN109838036A (zh) 一种frp波纹管-钢筋复合筋
JP4803499B2 (ja) 筋金棒及び筋金棒形成装置
GB2245893A (en) Fibre reinforced plastic composites
JPH03218817A (ja) 表面に凸条を有する繊維強化プラスチック製ロッド及びその製造方法
CN111535178A (zh) 一种可用于夹片锚固的预应力frp筋及其制备方法
RU2458214C2 (ru) Технологическая линия для изготовления арматурных элементов
CA2126980A1 (en) Fibrous composite rope and method of manufacturing the same
JPH0489346A (ja) コンクリート補強部材及びその製造法
RU165658U1 (ru) Образец для испытания композитной арматуры на растяжение
JP4983105B2 (ja) 撚り線材の連続製造方法
JPH04224154A (ja) コンクリート補強部材の製造法
JP2002248693A (ja) Frp長尺成形体およびその製造方法
JPH0839680A (ja) 線状繊維強化プラスチックの製造方法および繊維強化プラスチックケーブルの製造方法
CN213013922U (zh) 一种可用于夹片锚固的预应力frp筋
JPS59148635A (ja) 合成樹脂製ボルトの製造方法
JP2610154B2 (ja) 構造材料用混入補強材の製造方法