纖維增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格筋成型模具的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格筋成型模具，本實(shí)用新型的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格筋成型模具包括底模、填充模、壓條和定位卡，其中底模為平板狀，填充模通過螺栓安裝于底模上并呈陣列式布置，填充模之間形成網(wǎng)格槽道，定位卡環(huán)繞于填充模外側(cè)并朝向槽道的出口處，壓條壓于網(wǎng)格槽道上方，包括互相擱置的縱向壓條與橫向壓條。本實(shí)用新型可根據(jù)要求制作任意網(wǎng)格大小的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格筋，產(chǎn)品尺寸精準(zhǔn)、性能更加穩(wěn)定，加工過程環(huán)保、便于掌握，適合工業(yè)化批量生產(chǎn)。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種成型復(fù)合材料的專用裝備，具體涉及一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料 網(wǎng)格筋成型模具。 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格筋成型模具
【背景技術(shù)】
[0002] 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格筋是將碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維等高性能連續(xù)纖維 浸漬于環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、乙烯基樹脂等形成網(wǎng)格狀的整體復(fù)合材料。這種纖維 增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格筋具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、雙向受力、施工方便、適用于普通環(huán)境、惡劣環(huán)境的優(yōu) 點(diǎn)，并能克服傳統(tǒng)建筑材料的缺點(diǎn)，具有更多的應(yīng)用優(yōu)勢，具體表現(xiàn)在：
[0003] 由纖維增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格筋同時(shí)具有兩個(gè)方向的增強(qiáng)效果，其可以方便地應(yīng)用于 混凝土板的增強(qiáng)加固，有效提高其混凝土板的承載能力，加固試件延性較好，破壞前有明顯 征兆；纖維增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格筋通過砂漿或樹脂粘貼于砌體墻體側(cè)面，可以顯著提高墻體 的抗剪承載力，增強(qiáng)墻體的整體性，低周反復(fù)荷載試驗(yàn)表明了其對(duì)延性、耗能的明顯提高； 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格筋可彎成適宜形狀，并易于保持，其用于加固修復(fù)隧道頂部混凝土 結(jié)構(gòu)老化、混凝土脫落等病害具有很好的適用性；當(dāng)然，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格筋也可用于 普通梁的抗剪、抗彎加固，效果及成本優(yōu)于粘貼纖維布加固。
[0004] 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格筋作為一種新型復(fù)合材料，目前缺乏有效可靠的生產(chǎn)工 藝。相關(guān)研究者對(duì)纖維網(wǎng)格織物的的編織工藝進(jìn)行了研究，但其網(wǎng)格織物不適用于土木工 程結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的應(yīng)用。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格筋的制備仍停留于傳統(tǒng)的手糊工藝，樹脂難以 浸漬均勻，產(chǎn)品質(zhì)量難以保證。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格筋的制備工藝水平直接影響其力學(xué) 性能，影響該材料在土木工程領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，急需一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格筋制作裝 備，來制作出高品質(zhì)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格筋，以更好發(fā)揮材料的性能，實(shí)現(xiàn)材料的工程應(yīng) 用價(jià)值。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型提供一種高效果的纖維 增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格筋成型模具。
[0006] 技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格筋 成型模具，包括底模、填充模、定位卡和壓條，所述底模為平板狀，所述填充模通過螺栓安裝 于底模上并呈陣列式布置，所述填充模之間形成網(wǎng)格槽道，所述定位卡環(huán)繞于填充模外側(cè) 并朝向所述槽道的出口處，所述壓條壓于所述網(wǎng)格槽道上方，包括互相擱置的縱向壓條與 橫向壓條。
[0007] 優(yōu)選的，所述填充?？赏ㄟ^螺栓拆卸與替換，在底模不變的條件下，可變更填充模 平面尺寸、厚度及相應(yīng)的槽道的寬度。
[0008] 優(yōu)選的，所述填充模的厚度為廣5cm，其通過螺栓拆卸與替換，所述槽道的寬度為 0. 4^4cm〇
[0009] 優(yōu)選的，所述底模為表面光潔、平整的PVC板、竹木或鋼板，其長寬尺寸根據(jù)所制 作網(wǎng)格的要求確定。
[0010] 優(yōu)選的，所述填充模中心線的兩側(cè)具有兩個(gè)對(duì)稱錨孔，所述填充模錨孔對(duì)應(yīng)的底 模開設(shè)內(nèi)螺紋孔。
[0011] 優(yōu)選的，所述定位卡設(shè)置在槽道中線的延長線上，且與最外圈填充模距離不小于 5cm，所述定位卡的直徑不小于0. 5cm，高度不大于2cm。
[0012] 使用本實(shí)用新型的模具制作纖維增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格筋包括以下步驟：
[0013] 1)制作底模，并在底模上涂刷脫模劑；
[0014] 2)根據(jù)所設(shè)計(jì)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格筋的間距，選擇填充模尺寸，并將填充模通 過螺栓安裝于底模上，形成網(wǎng)格槽道；
[0015] 3)在所述底模周圍，網(wǎng)格槽道延長線上確定纖維絲束固定卡；
[0016] 4)調(diào)配樹脂，將纖維絲束浸漬樹脂；
[0017] 5)沿網(wǎng)格槽道鋪設(shè)經(jīng)緯向纖維絲束，并將端部固定于所述的固定卡上；
[0018] 6)采用樹脂將形成的網(wǎng)格狀纖維絲束完全浸潤，并覆蓋脫模布；
[0019] 7)在上述脫模布上方纖維絲束位置安放壓條；
[0020] 8)在上述纖維網(wǎng)格范圍內(nèi)鋪設(shè)導(dǎo)流網(wǎng)與導(dǎo)流管；
[0021] 9)在底模固定卡的外圍不少于5cm處設(shè)置密封膠泥；
[0022] 10)將整個(gè)模具覆蓋真空袋，且真空袋四周與密封膠泥粘結(jié)密實(shí)，開始抽真空；
[0023] 11)真空度達(dá)到規(guī)定值后，在真空袋表面鋪設(shè)電加熱毯，設(shè)置加熱溫度；
[0024] 12)持續(xù)加熱與抽真空1~2小時(shí)，樹脂固化，網(wǎng)格制作完成。
[0025] 優(yōu)選的，所述步驟7)中的壓條包括互相擱置的縱向壓條與橫向壓條，擱置于上 方的壓條在交叉點(diǎn)處開有用于容納下方壓條的矩形槽，開槽深度比下方壓條的厚度多 0. 2~0. 4cm，所述壓條采用表面平整的PVC、竹木、鋼板條等材料制成。
[0026] 優(yōu)選的，所述步驟4)與步驟6)中浸漬的樹脂為環(huán)氧樹脂、乙烯基樹脂或不飽和聚 酯樹脂。
[0027] 優(yōu)選的，所述步驟11)中加熱溫度根據(jù)樹脂種類設(shè)置，環(huán)氧樹脂加熱溫度不超過 80攝氏度，乙烯基樹脂、不飽和聚酯樹脂加熱溫度不超過60攝氏度。
[0028] 有益效果：本實(shí)用新型巧妙設(shè)計(jì)了纖維網(wǎng)格的成型模具，并利用真空模壓技術(shù)的 特點(diǎn)，即利用真空設(shè)備吸出纖維內(nèi)部空氣及多余樹脂，并在真空下固化成型，提高纖維含 量，得到更高強(qiáng)度和更輕質(zhì)量的產(chǎn)品。利用本實(shí)用新型制作的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格筋具 有以下優(yōu)點(diǎn)：可根據(jù)要求制作任意網(wǎng)格大小的纖維網(wǎng)格筋，而且由于填充模的存在使得復(fù) 合材料網(wǎng)格筋的尺寸精準(zhǔn)，無飛邊毛刺，外觀趨于一致；真空成型工藝體系中不留有多余的 樹脂，氣泡少，纖維含量高強(qiáng)度更高，性能更加穩(wěn)定；同一制品在真空作用下，不同部分的壓 力是相等的，避免了不均勻受力導(dǎo)致的纖維剪切破斷，因此樹脂對(duì)纖維的浸潤速度、制品樹 脂含量比較均衡，性能比較穩(wěn)定；樹脂的流動(dòng)及固化過程在相對(duì)密閉的空間內(nèi)進(jìn)行，不會(huì)有 大量的刺激性氣味散出，比較環(huán)保；制作工藝操作簡單，便于掌握，適合工業(yè)化批量生產(chǎn)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029] 圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例中底模及填充模的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中纖維絲束在槽道中的鋪設(shè)示意圖；
[0031] 圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中壓條的布設(shè)示意圖；
[0032] 圖4是圖3中壓條在節(jié)點(diǎn)處的安裝剖面圖；
[0033] 圖5是圖4布設(shè)導(dǎo)流網(wǎng)與導(dǎo)流管的示意圖；
[0034] 圖6是本實(shí)用新型中真空模壓工藝輔助材料安裝示意圖；
[0035] 圖7是圖6的剖視圖；
[0036] 圖中：1底模、2定位卡、3填充模、4螺栓、5纖維絲束、6脫模布、7-1橫向壓條、7-2 縱向壓條、8導(dǎo)流網(wǎng)、9導(dǎo)流管、10密封膠泥、11真空膜、12電加熱毯、13樹脂收集器、14真空 栗。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 實(shí)施例：為了對(duì)本實(shí)用新型的工藝特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附 圖說明本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】。
[0038] 圖1是底模1與填充模3的連接結(jié)構(gòu)示意圖，填充模3通過螺栓4固定在底模1 上，形成用于鋪設(shè)纖維絲束的網(wǎng)格槽道。槽道中線上設(shè)置定位卡2,定位卡2的直徑不能低 于〇. 5cm，目的是保護(hù)繃緊的纖維在轉(zhuǎn)角時(shí)不易被折斷。
[0039] 圖2是纖維絲束5在槽道中的鋪設(shè)示意圖。纖維絲束5在填充模3陣列布置形成 的槽道中經(jīng)緯向間隔鋪設(shè)，始終保持連續(xù)繃緊鋪設(shè)。
[0040] 圖3是壓條7的布設(shè)示意圖。纖維絲束5纏繞完成之后，鋪設(shè)脫模布6,鋪設(shè)脫模 布6的作用有兩個(gè)，一是增加纖維增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格筋表面的均勻性，且又有一定的粗糙 度，利于網(wǎng)格筋與結(jié)構(gòu)粘結(jié)。二是便于網(wǎng)格脫模，保護(hù)網(wǎng)格的完整性。鋪設(shè)完成后將壓條鋪 設(shè)在槽道中，壓條包括橫向壓條7-1和縱向壓條7-2。如圖4所示，在交叉點(diǎn)處擱置在上方 的橫向壓條7-1開矩形槽，開槽深度比其下方縱向壓條7-2的厚度多0. 2~0. 4cm，以便于經(jīng) 緯向纖維絲束5在真空狀體下自由調(diào)節(jié)壓縮量，保證纖維絲素的均勻性、密實(shí)性。圖5是真 空模壓工藝輔助材料安裝示意圖。先鋪設(shè)導(dǎo)流網(wǎng)8,便于樹脂再真空膜11內(nèi)自由流動(dòng)。再 鋪設(shè)導(dǎo)流管9,用于將多于樹脂及氣泡排出真空膜。圖6是真空模壓的整套裝置示意圖，真 空膜11粘結(jié)在密封膠泥10上，完成整個(gè)工藝輔材的安裝。裁剪真空膜時(shí)應(yīng)注意使其各邊 尺寸要比底模各邊尺寸長l〇cm左右，以適應(yīng)真空膜在抽真空狀態(tài)下網(wǎng)格范圍內(nèi)自由伸縮。 整個(gè)裝備連接完成后開啟真空泵14,多余樹脂導(dǎo)入樹脂收集器13,待真空壓力表讀數(shù)接近 〇時(shí)，鋪設(shè)電加熱毯12,本步驟的加熱裝置也可以用安裝在底模底部的電加熱管等代替，目 的是使樹脂達(dá)到快速固化的效果。
[0041] 圖7作為圖6的剖視圖，能夠比較清晰的反映在網(wǎng)格制作過程中各步驟的材料鋪 設(shè)位置，使用上述纖維增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格筋成型模具的生產(chǎn)方法如下：
[0042] 第一步：先制作一平整光潔、不透環(huán)氧樹脂的底模1，底模1上設(shè)計(jì)有螺栓孔與填 充模3螺栓孔4對(duì)應(yīng)，底模表面涂刷一層脫模劑；
[0043] 第二步：根據(jù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格筋的大小設(shè)計(jì)填充模3。填充模3的長寬尺寸 與復(fù)合材料網(wǎng)格筋的大小趨于一致，厚度為l~2cm，材質(zhì)為鋼板，形狀根據(jù)制作的網(wǎng)格尺寸， 可以是正方形也可以是長方形。填充模3中心線兩側(cè)打兩個(gè)對(duì)稱錨孔，位置與底模1上的 螺栓孔對(duì)應(yīng)。
[0044] 第三步：固定填充模3。通過螺栓4將底模1的和填充模3連接成一整體，填充模 3前后左右陣列式布置，相鄰兩填充模邊到邊之間預(yù)留0. 8~lcm的槽道，形成網(wǎng)格槽道，用 于鋪設(shè)經(jīng)緯向纖維絲束5。
[0045] 第四步：設(shè)置定位卡2。槽道中心線上，且距離最外圈填充模5~10cm，設(shè)置定位卡 2。定位卡直徑不小于0. 5mm，高度不小于2cm，并固定于底模1上。
[0046] 第五步：鋪設(shè)纖維絲束5。纖維絲束5先浸漬樹脂，浸漬過程中重復(fù)多次按壓，以 保證樹脂浸透完全。槽道中連續(xù)鋪設(shè)經(jīng)緯向纖維絲束5, 一層徑向一層緯向交叉鋪設(shè)。鋪設(shè) 時(shí)纖維絲束5應(yīng)牽拉繃緊，沿某一槽道鋪設(shè)到達(dá)終點(diǎn)后纖維絲束5繞過定位卡2,轉(zhuǎn)至相鄰 槽道鋪設(shè)，以此方法逐層鋪設(shè)纖維絲束5完成設(shè)計(jì)層數(shù)。
[0047] 第六步：鋪設(shè)脫模布6。經(jīng)緯向纖維絲束5鋪設(shè)完成后，在其上表面覆蓋一層脫模 布6,脫模布6的大小以覆蓋住槽道內(nèi)纖維絲束5為宜。
[0048] 第七步：放置壓條7在脫模布6的上表面，鋪設(shè)經(jīng)緯向纖維絲束5的槽道內(nèi)放置壓 條。壓條包括橫向壓條7-1和縱向壓條7-2,在交叉點(diǎn)處擱置在上方的橫向壓條7-1開矩形 槽，開槽的深度比其下方縱向壓條7-2的厚度多2~4mm，寬度等于槽道寬度。
[0049] 第八步：鋪設(shè)導(dǎo)流網(wǎng)8。壓條鋪設(shè)完成后鋪設(shè)一層導(dǎo)流網(wǎng)8,導(dǎo)流網(wǎng)大小以覆蓋住 槽道內(nèi)纖維為準(zhǔn)。
[0050] 第九步：鋪設(shè)導(dǎo)流管9。導(dǎo)流網(wǎng)8上表面鋪設(shè)導(dǎo)流管9, 一根導(dǎo)流管9的輻射寬度 15~20cm，根據(jù)導(dǎo)流網(wǎng)8的面積選擇導(dǎo)流管鋪設(shè)長度及間距。
[0051] 第十步：鋪設(shè)密封膠泥10。底模1四周距離定位卡2所在直線5cm的周長上粘貼 一圈密封膠泥10。
[0052] 第十一步：鋪設(shè)真空膜11。真空膜11各邊長大于底模1各邊長不小于10cm，四條 邊粘貼于密封膠泥10上，并按壓密實(shí)。
[0053] 第十二步：抽真空模壓。連接真空泵14、樹脂收集器13及導(dǎo)流管9,樹脂收集器13 的一端連接導(dǎo)流管9, 一端連接真空空壓機(jī)14。
[0054] 第十三步：鋪設(shè)電加熱毯12。待真空壓力表讀書接近0時(shí)，在真空膜11表面鋪設(shè) 一層電加熱毯12,設(shè)定加熱溫度上限值。邊加熱邊抽真空，直至樹脂完全固化，停止抽真空， 網(wǎng)格制作完成。
[0055] 以上述依據(jù)本實(shí)用新型的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人 員完全可以在不偏離本項(xiàng)實(shí)用新型技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)實(shí) 用新型的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù) 性范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格筋成型模具，其特征在于包括：底模、填充模、定位卡和 壓條，所述底模為平板狀，所述填充模通過螺栓安裝于底模上并呈陣列式布置，所述填充模 之間形成網(wǎng)格槽道，所述定位卡環(huán)繞于填充模外側(cè)并朝向所述槽道的出口處，所述壓條壓 于所述網(wǎng)格槽道上方，包括互相擱置的縱向壓條與橫向壓條。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格筋成型模具，其特征在于：所述填充 模的厚度為l~5cm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格筋成型模具，其特征在于：所述填充 模的厚度為廣5cm，所述槽道的寬度為0. 4~4cm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格筋成型模具，其特征在于：所述底模 為表面光潔、平整的PVC板、竹木或鋼板。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格筋成型模具，其特征在于：所述填充 模中心線的兩側(cè)具有兩個(gè)對(duì)稱錨孔，所述填充模錨孔對(duì)應(yīng)的底模開設(shè)內(nèi)螺紋孔。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格筋成型模具，其特征在于：所述定位 卡設(shè)置在槽道中線的延長線上，且與最外圈填充模距離不小于5cm，所述定位卡的直徑不小 于0· 5cm，高度不大于2cm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格筋成型模具，其特征在于：在互相擱 置的縱向壓條與橫向壓條中，擱置于上方的壓條在交叉點(diǎn)處開有用于容納下方壓條的矩形 槽，開槽深度比下方壓條的厚度多〇. 2~0. 4cm。
【文檔編號(hào)】B29C33/00GK203901735SQ201420165941
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月8日
【發(fā)明者】吳剛, 王焰, 魏洋, 張敏, 唐煜 申請(qǐng)人:東南大學(xué), 北京特希達(dá)科技有限公司