專利名稱：碳纖維單向織物及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固補(bǔ)強(qiáng)的碳纖維單向織物及其 制造方法。
背景技術(shù)：
隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施的老化、大規(guī)模震災(zāi)等自然災(zāi)害的不斷發(fā)生以及其他一 些問題的不斷出現(xiàn)，人們逐漸提高了對(duì)構(gòu)造物修復(fù)及加固的認(rèn)識(shí)。以前，主要 采用在構(gòu)造物表面粘貼鋼板，或增厚混凝土等施工方法。最近主要采用在構(gòu)造 物表面粘貼碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的加固施工方法，由于該施工方法具有良好的 施工性及優(yōu)良的耐腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛地認(rèn)可和應(yīng)用，現(xiàn)己逐漸取代傳統(tǒng) 的加固方法而成為主要的加固施工方法。在這類材料中，碳纖維布具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能，抗拉強(qiáng)度高于普通鋼10—15倍，彈性模量與鋼較接近，極適合于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固修補(bǔ)，它有 良好的耐久性和耐腐蝕性，適用面廣，可應(yīng)用于各種類型和形狀的混凝土結(jié)構(gòu)， 施工質(zhì)量易于保證，由于碳纖維單向織物是柔軟的，即使被加固表面不是非常 平整，也可保證100 %的有效粘貼，如發(fā)現(xiàn)粘貼后表面局部有氣泡，可容易 地用注射器注射粘貼劑的方法將空氣趕跑，實(shí)現(xiàn)粘貼牢固，還具有厚度薄、重 量輕、加固修補(bǔ)后基本不增加自重和外形尺寸。而現(xiàn)有的經(jīng)緯編織的碳纖維布， 成本高，而且由于碳纖維絲線徑極細(xì)，在編織過程中經(jīng)、緯碳纖維絲產(chǎn)生彎曲、 折迭，嚴(yán)重影響了碳纖維絲的抗拉強(qiáng)度，阻礙碳纖維布的應(yīng)用前景。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題的第一方面在于提供一種用于鋼筋混凝土結(jié) 構(gòu)的加固補(bǔ)強(qiáng)的碳纖維單向織物。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題的第二方面在于提供該纖維單向織物的制造 方法。本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)
作為本發(fā)明第一方面的一種碳纖維單向織物，包括多條構(gòu)成經(jīng)線的碳纖維 束絲，其特征在于多條熱熔線構(gòu)成緯線與多條碳纖維束絲編織成幅，所述多 條熱熔線經(jīng)過加熱將熱熔線與碳纖維束絲固定在一起，以完成碳纖維單向織物 的定型。
本實(shí)用新型中，為了增加碳纖維單向織物的強(qiáng)度，多條構(gòu)成緯線的熱熔線 兩端可分別采用熱熔線固定在一起。
為了確保抗拉強(qiáng)度，所述碳纖維束絲每束采用12000根或者15000根碳纖維。
所述相鄰的兩碳纖維束絲之間設(shè)有間隙，以便于加固補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，涂抹在碳纖 維單向織物表面的樹脂滲透。
所述相鄰的兩熱熔線之間的間距為4一6mm。
所述碳纖維單向織物外形是條帶形，巻成盤狀，巻盤內(nèi)徑d>150mm ， 碳纖維單向織物的寬度為50mm—300mm ，按50mm 、 100mm規(guī)律分成六 種規(guī)格，碳纖維單向織物的名義厚度為0 . 12 mm和0 . 17mm兩種。
作為本發(fā)明第二方面的碳纖維單向織物的制造方法，包括如下步驟
1. 將碳纖維束絲固定到408工位設(shè)備上，碳纖維束絲之間彼此分開，進(jìn)行
工位定位；
2. 碳纖維束絲通過導(dǎo)流器I，使束絲流動(dòng)夾角為25。 45° ;碳纖維束絲 通過導(dǎo)流器II使所有碳纖維束絲處于同一平面；
3. 使碳纖維束絲均勻分散，進(jìn)行408工位精確定位；
4. 對(duì)精確定位的碳纖維束絲使用熱熔線緯紗編織，高溫定型形成碳纖維單 向織物；
5. 對(duì)定型好的碳纖維單向織物巻取成型。
本發(fā)明中，為了確保碳纖維單向織物的質(zhì)量，步驟l中將碳纖維束絲分開 后，可進(jìn)一步對(duì)固定在408工位設(shè)備上出現(xiàn)問題的碳纖維束絲進(jìn)行查找和替換。 為了使碳纖維束平整，所述步驟3進(jìn)一步包含對(duì)碳纖維進(jìn)行整平。 所述步驟4中，對(duì)碳纖維單向織物的正反兩面高溫定型是分別進(jìn)行的，先 對(duì)反面進(jìn)行高溫定型，再對(duì)其正面進(jìn)行高溫定型，所述定型溫度為160°C 190 °C。
本發(fā)明的碳纖維單向織物，強(qiáng)度高，耐久性好，抗酸堿、耐腐蝕、耐疲勞, 無應(yīng)力松弛、徐變，重量輕，厚度薄且不增加構(gòu)件荷重，剪裁方便、施工便捷， 緯線采用熱熔線避免了在編織過程中經(jīng)、緯碳纖維絲產(chǎn)生彎曲、折迭，纖維束 之間的間隙也利于在加固補(bǔ)強(qiáng)過程中樹脂的滲透。


圖1為本發(fā)明碳纖維單向織物的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本發(fā)明碳纖維單向織物制造方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解， 下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
如圖1所示， 一種碳纖維單向織物，包括多條構(gòu)成經(jīng)線的碳纖維束絲l， 為了確保抗拉強(qiáng)度，碳纖維束絲1每束采用12000根或者15000根碳纖維構(gòu)成， 相鄰的兩碳纖維束絲1之間設(shè)有間隙，以便于加固補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，涂抹在碳纖維單向 織物表面的樹脂滲透；多條熱熔線2構(gòu)成緯線，相鄰的兩熱熔線2之間的間距 為4一6mm，將多條碳纖維束絲1編織成幅，多條熱瑢線2的兩端可分別采用 熱熔線3和4固定在一起，以完成碳纖維單向織物的固定成型。
成型后，碳纖維單向織物外形是條帶形，巻成盤狀，巻盤內(nèi)徑d>150mm ， 碳纖維單向織物的寬度為50mm—300mm ，按50mm 、 100mm規(guī)律分成六 種規(guī)格，碳纖維單向織物的名義厚度為0 . 12 mm和0 . 17mm兩種。
本發(fā)明的碳纖維單向織物的制造方法流程圖如圖2所示，首先將碳纖維束 絲固定到408工位設(shè)備上，使碳纖維束絲之間彼此分開，為了確保碳纖維單向 織物的質(zhì)量，將碳纖維束絲分開后，可進(jìn)一步對(duì)固定在408工位設(shè)備上出現(xiàn)問 題的碳纖維束絲進(jìn)行査找和替換；接著碳纖維束絲通過導(dǎo)流器(1)，使束絲流 動(dòng)夾角為25。 45° ，碳纖維束絲通過導(dǎo)流器(2)使所有碳纖維束絲處于同 一平面，這是本發(fā)明碳纖維單向織物制造的關(guān)鍵一步，其工位定位的準(zhǔn)確性和 導(dǎo)流器的有效性保證了碳纖維束絲絲的不磨損、不折裂。然后讓碳纖維束絲均勻分散，進(jìn)行精確定位，并對(duì)碳纖維束絲進(jìn)行整平， 平整后可對(duì)碳纖維束絲再次精確定位，以確保碳纖維束絲的稀密度和施工的滲
透性，產(chǎn)品規(guī)格包含200g、 300g、 400g，可根據(jù)具體需要進(jìn)行特殊加工。
接著對(duì)精確定位的碳纖維束絲使用熱熔線緯紗編織，高溫定型形成碳纖維
單向織物，碳纖維單向織物的正反兩面高溫定型是分別進(jìn)行的，先對(duì)反面進(jìn)行
高溫定型，再對(duì)其正面進(jìn)行高溫定型，適宜的定型溫度為160°C 190°C。
最后對(duì)成型的碳纖維單向織物進(jìn)行巻取成型，即可檢驗(yàn)包裝并存放在倉庫
中等待出售或者使用了。
通常本發(fā)明的碳纖維單向織物在加固補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，可以包括如下步驟
1. 混凝土表面處理，去除、磨平混凝土表面劣化層，裂縫處灌注填平，混 凝土破裂、缺角補(bǔ)平，夾角部磨成弧狀；
2. 向混凝土表面涂抹底膠，底膠需確保滲入接觸混凝土，厚度涂刷均勻， 必要時(shí)需做防塵處理，在涂抹完底膠后，可進(jìn)一步對(duì)混凝土表面進(jìn)行凹洞補(bǔ)平， 補(bǔ)平前須確認(rèn)底膠干透，不粘手，使混凝土表面平整；
3. 在底膠上涂抹樹脂，樹脂混合須均勻，樹脂厚度均勻，不垂流，并掌握 好樹脂硬化時(shí)效；
4. 在樹脂上粘貼碳纖維單向織物，碳纖維單向織物應(yīng)按設(shè)計(jì)方向順序貼 上，并且順著碳纖維單向織物粘貼方向?qū)馀萃耆珨D出，脫泡作業(yè)后，須確認(rèn) 碳纖維單向織物無鈹折、無歪斜。
5. 在碳纖維單向織物表面再次涂抹樹脂，涂抹樹脂須均勻，并確保碳纖維 單向織物要與樹脂完全滲透，多層補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，可重復(fù)步驟3、 4和5，最后可在碳 纖維單向織物表面進(jìn)行抗UV和防火涂料處理。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè) 的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中 描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明 還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本 發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1. 一種碳纖維單向織物，包括多條構(gòu)成經(jīng)線的碳纖維束絲，其特征在于多條熱熔線構(gòu)成緯線與多條碳纖維束絲編織成幅。
2. 如權(quán)利要求1所示的碳纖維單向織物，其特征在于多條構(gòu)成緯線的熱 熔線兩端分別采用熱熔線固定在一起。
3. 如權(quán)利要求1所示的碳纖維單向織物，其特征在于述碳纖維束絲每束包含12000根和15000根兩種規(guī)格。
4. 如權(quán)利要求1或3所示的碳纖維單向織物，其特征在于所述相鄰的兩碳纖維束絲之間設(shè)有間隙。
5. 如權(quán)利要求1所示的碳纖維單向織物，其特征在于所述相鄰的兩熱熔線之間的間距為4一6mm。
6. 如權(quán)利要求1所示的碳纖維單向織物，其特征在于所述碳纖維單向織物外形是條帶形，巻成盤狀，巻盤內(nèi)徑d > 1 50mm ，碳纖維束絲的寬度為 50mm—300mm ，按50mm 、 100mm規(guī)律分成六種規(guī)格，碳纖維束絲名義厚 度為0 . 12 mm禾卩0 . 17mm兩種。
7. 碳纖維單向織物的制造方法，包括如下步驟1].將碳纖維束絲固定到408工位設(shè)備上，碳纖維束絲之間彼此分開，進(jìn)行 工位定位；2].碳纖維束絲通過導(dǎo)流器I，使束絲流動(dòng)夾角為25。 45° ;碳纖維束絲 通過導(dǎo)流器II使所有碳纖維束絲處于同一平面；3].使碳纖維束絲均勻分散，進(jìn)行408工位精確定位；4].對(duì)精確定位的碳纖維束絲使用熱熔線緯紗編織，高溫定型形成碳纖維單 向織物；5].對(duì)定型好的碳纖維單向織物巻取成型。
8. 如權(quán)利要求1所示的方法，其特征在于步驟1中將碳纖維束絲分開后， 可進(jìn)一步對(duì)固定在408工位設(shè)備上出現(xiàn)問題的碳纖維束絲進(jìn)行査找和替換。
9. 如權(quán)利要求1所示的方法，其特征在于:所述步驟3進(jìn)一步包含對(duì)碳纖 維進(jìn)行整平。
10. 如權(quán)利要求1所示的方法，其特征在于所述步驟4中，對(duì)碳纖維單向織物的正反兩面高溫定型是分別進(jìn)行的，先對(duì)反面進(jìn)行高溫定型，再對(duì)其正 面進(jìn)行高溫定型，所述定型溫度為160°C 190°C。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固補(bǔ)強(qiáng)的碳纖維單向織物及其制造方法。該碳纖維單向織物，包括多條構(gòu)成經(jīng)線的碳纖維束絲，其特征在于多條熱熔線構(gòu)成緯線與多條碳纖維束絲編織成幅。本發(fā)明的碳纖維單向織物，強(qiáng)度高，耐久性好，抗酸堿、耐腐蝕、耐疲勞，無應(yīng)力松弛、徐變，重量輕，厚度薄且不增加構(gòu)件荷重，剪裁方便、施工便捷，緯線采用熱熔線避免了在編織過程中經(jīng)、緯碳纖維絲產(chǎn)生彎曲、折迭，纖維束之間的間隙也利于在加固補(bǔ)強(qiáng)過程中樹脂的滲透。
文檔編號(hào)D03D1/00GK101270521SQ20071003841
公開日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2007年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月23日
發(fā)明者毅 方, 曹玉明 申請(qǐng)人:上海同砼碳纖維布有限公司