[发明专利]形成为卷以便运输的纤维加强的加强筋

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于纤维加强的加强条材或“加强筋”的制造的方法。

如在此使用的术语“加强筋”意图包括空心的条材和杆，即管材。外表面优选地但不是必要地为圆形横截面。杆可以为任何长度，包括相对短的元件，使得它们有时称为“螺栓”。

背景技术

在建筑、海洋、采矿和其它行业中的纤维加强塑料(FRP)杆的使用一直在增加。这是因为FRP具有许多益处，诸如不被(化学或盐水)腐蚀，非金属(或非磁性)且不传导性，钢加强杆的大约2到3倍抗张强度和1/4重量，与钢杆相比具有与混凝土或岩石更相容的热膨胀系数。大多数条材经常通过拉挤工艺而生产并且具有线性的或一致的轮廓。常规拉挤工艺包括：从加强材料源拉伸一束加强材料(例如纤维或纤维丝)；通过使加强材料穿过开口槽中的树脂浴池而润湿纤维并且浸透它们(优选地借助可以热凝结的聚合物树脂)；将被树脂润湿且浸透的加强材料束拉动通过成形模具，以对准纤维束并且使其形成适当的横截面构造；和在保持丝上保持张力时在模具中固化树脂。因为纤维完全前进穿过拉挤工艺而不被切割或切碎，由此引起的产品通常沿纵向(即沿着纤维丝被拉动的方向)具有特别高的抗张强度。授予Goldsworthy的美国专利No.3,793,108；授予Fuwa的美国专利No.4,394,338；授予Harvey美国专利No.4,445,957和授予Tong的美国专利No.5,174,844中描述了示例性拉挤技术。

FRP一致轮廓或线性杆在许多工业应用中提供多个优点。该杆是耐腐蚀的，并且具有高的抗张强度和减小的重量。在过去，螺纹钢杆或螺栓已经被广泛用于工程实践。然而，使用灰泥灌浆的钢螺栓的在瑞典的长期观察已经显示，灌浆材料的质量不足目标的50％，并且更多螺栓受到严重的腐蚀(见参考文献Hans K.Helfrich)。与钢螺栓对比，FRP螺栓是耐腐蚀的，并且可以同时用于临时支撑件和最终衬里，并且借助FRP岩石螺栓的单衬里隧道的建筑成本比借助传统现场混凝土的隧道的建筑成本低33％到50％(见参考文献Amberg Ingenieurburo AG，Zurich)。这种FRP岩石螺栓连接系统是耐用的并且在其整个寿命期间作为最终衬里的一部分支撑结构。此外，由于它们的抗海水腐蚀特性，FRP螺栓和锚固件也被证明作为用于加强混凝土结构的水边地(例如，海岸或离岸海堤)中的良好的方案。通常，玻璃纤维杆/螺栓已经是重要的物品，并且对于采矿和建筑行业来说将是更重要的产品。这些行业的重要需要是用于成本效益的提供长期可靠性的结构加强。由于复合加强筋将几乎无限地持续，因此对这些行业来说维修和维护中的节省将是重要的。

采矿行业需要用于采矿轴或隧道顶螺栓的复合杆。这些杆通常用手搬运并且在采矿隧道中安装在头顶上，因此存在的益处是，玻璃纤维杆是目前广泛使用的钢加强筋重量的1/4以及强度的两倍。玻璃纤维杆也不损坏采矿设备。在诸如桥梁、公路、海堤和建筑结构的建筑行业中，使用钢加强筋的加强已经被广泛使用并且大多数钢加强筋在多年的使用寿命之后已经被腐蚀。典型地，具有钢加强筋的结构经常在一段时间之后被拆除。因此，近年来，对于建筑行业，耐腐蚀复合加强筋的使用已经增加。

在许多工业应用中，也需要非一致轮廓或非线性螺纹杆。例如，带螺纹的FRP杆和相联的螺母已经用作采矿行业中的岩石螺栓连接系统(例如，用于隧道顶螺栓)，用作建筑行业中的螺纹加强加强筋结构(例如，在桥梁建筑中)，以及用作海上结构中的海堤螺栓连接系统。

来自现有制造技术的螺纹复合杆的结构包括两种类型：

(1)在外表面上具有机加工螺纹的拉挤杆；和

(2)拉挤杆，该拉挤杆具有纤维粗纱的芯，塑料材料被模制在芯的外部以形成螺纹。

在类型(1)中，机加工复合加强筋表面在其充分弯曲之后的问题是在一定深度的表面中的纤维被切成段。当它们被切成短的长度时，就丧失了纤维的高的抗张强度的益处。螺纹的强度现在依赖于固化树脂的剪切强度，该剪切强度比纤维的剪切强度小得多。因此，该加强筋不能在张力下使用，这是由于加强筋的螺纹将从芯剪切。该加强筋使用特别设计的螺母，当载荷放置在加强筋上时该螺母压在该加强筋上以给予它保持强度。旋紧到加强筋上的螺母具有刚好足够的阻力，以吸收螺母和螺纹表面之间的任何松弛。因此，在没有预张力的情况下使用螺母。