Frp筋制備工藝及frp筋制備裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種纖維復(fù)合材料的制備工藝及裝置，尤其是一種土木工程用FRP筋制備工藝及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]工程實(shí)踐表明，化冰鹽的使用、惡劣的氣候條件以及其他因素容易引起鋼筋和鋼絞線銹蝕，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)耐久性降低。纖維增強(qiáng)聚合物(Fiber Reinforced Polymer，簡(jiǎn)稱FRP)筋具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕、低松弛和抗疲勞性能好等優(yōu)點(diǎn)，以FRP筋作為縱筋、腹筋或預(yù)應(yīng)力筋用于混凝土結(jié)構(gòu)中，能提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
[0003]FRP筋由具有抗拉作用的纖維和具有粘結(jié)作用的聚合物基體兩部分組成。其中，采用熱固性樹脂基體的FRP筋由于其生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單、能耗低等優(yōu)勢(shì)，在土木工程中已逐步得到推廣應(yīng)用。以熱固性樹脂為基體的FRP筋主要采用傳統(tǒng)的拉擠纏繞生產(chǎn)工藝，包括送紗、浸膠、成型、纏繞成肋和加熱硬化等過程，其制備裝置主要有沿FRP筋的傳送方向依次設(shè)置的紗架、浸膠槽、穿紗板、成型模具、繞線軸、加熱通道、牽引機(jī)和切割機(jī)。由于傳統(tǒng)拉擠纏繞生產(chǎn)工藝制成的FRP筋的纖維和熱固性樹脂基體的分布不均勻，導(dǎo)致FRP筋性能和質(zhì)量下降。
[0004]為了解決以上存在的問題，人們一直在尋求一種科學(xué)的技術(shù)解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]經(jīng)過技術(shù)人員的大量試驗(yàn)和分析，得到上述問題的成因:在加熱固化工序中，熱固性樹脂基體在加熱后的流動(dòng)性迅速增加，隨著溫度增加至一定程度，將觸發(fā)固化反應(yīng)，熱固性樹脂基體發(fā)生固化而失去流動(dòng)性。傳統(tǒng)工藝在FRP筋初次成型后，直接進(jìn)入加熱通道進(jìn)行固化成型，由于熱固性樹脂基體從常溫達(dá)到固化溫度需要一定時(shí)間，在發(fā)生固化反應(yīng)前，熱固性樹脂基體在重力作用下向筋材底部聚集并不斷下滴，造成纖維與熱固性樹脂基體的分布不均勻，進(jìn)而影響FRP筋的性能和質(zhì)量。同時(shí)，不斷下滴的樹脂基體在加熱通道中大量堆積，也會(huì)影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。
[0006]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種FRP筋制備工藝，同時(shí)本發(fā)明還提供了用于FRP筋制備工藝的FRP筋制備裝置。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:FRP筋制備工藝，包括以下步驟:
步驟1、送紗；
步驟2、浸膠:將纖維束勻速通過均勻混有低溫交聯(lián)反應(yīng)引發(fā)劑和高溫交聯(lián)反應(yīng)引發(fā)劑的液態(tài)熱固性樹脂中浸漬；
步驟3、預(yù)成型:在預(yù)成型模具中將浸膠后的纖維束進(jìn)行拉擠預(yù)成型，形成FRP筋；步驟4、預(yù)熱:對(duì)步驟3中預(yù)成型后的FRP筋進(jìn)行加熱，使得FRP筋達(dá)到低溫固化溫度并開始低溫固化，目的是使FRP筋中的熱固性樹脂基體開始由液態(tài)向凝膠狀態(tài)過度，降低熱固性樹脂基體流動(dòng)性并提高FRP筋的溫度；
步驟5、二次成型:將步驟4中預(yù)熱后的FRP筋在二次成型模具中再次拉擠成型，使得熱固性樹脂基體和纖維束重新均勻分布；
步驟6、纏繞成肋:二次成型后的FRP筋經(jīng)繞線軸的纏繞，形成凹陷肋；
步驟7、加熱固化:對(duì)步驟6中纏繞成肋的FRP筋進(jìn)行加熱使得FRP筋迅速達(dá)到高溫固化溫度并完全固化。
[0008]優(yōu)選的，步驟4中，通過紅外加熱器對(duì)FRP筋進(jìn)行加熱。
[0009]用于FRP筋制備工藝的FRP筋制備裝置，包括預(yù)成型模具和用于對(duì)預(yù)熱后的FRP筋再次拉擠成型的二次成型模具，在所述預(yù)成型模具和所述二次成型模具之間設(shè)有用于對(duì)FRP筋進(jìn)行預(yù)熱的熱源。
[0010]優(yōu)選的，所述熱源為紅外加熱器。
[0011]優(yōu)選的，所述紅外加熱器的下方設(shè)有廢膠收集槽。
[0012]本發(fā)明相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和進(jìn)步。具體地說，在FRP筋制備工藝中，熱固性樹脂基體中混有低溫交聯(lián)反應(yīng)引發(fā)劑和高溫交聯(lián)反應(yīng)引發(fā)劑，步驟4對(duì)預(yù)成型后的FRP筋進(jìn)行預(yù)熱，F(xiàn)RP筋達(dá)到低溫交聯(lián)反應(yīng)溫度開始進(jìn)行較柔和的低溫固化。此過程中，F(xiàn)RP筋中原本液態(tài)的熱固性樹脂基體在低溫固化過程中由液態(tài)向凝膠狀態(tài)過度，逐漸失去流動(dòng)性而且變得柔軟并具有可塑性，同時(shí)FRP筋的溫度也有一定程度的提高。這樣在步驟5中，二次成型模具將FRP筋進(jìn)行再次拉擠成型，經(jīng)過二次成型的FRP筋中的熱固性樹脂基體和纖維束重新均勻分布。需要指出的是，預(yù)熱步驟4中，預(yù)熱后的FRP筋溫度控制在高溫固化溫度以下；如果預(yù)熱溫度高于高溫固化溫度，熱固性樹脂基體迅速固化變硬，則無法進(jìn)行二次成型步驟。由于經(jīng)過了預(yù)熱步驟4，F(xiàn)RP筋本身具有一定的溫度，因此二次成型并纏繞成肋的FRP筋在高溫作用下迅速到達(dá)高溫交聯(lián)反應(yīng)溫度并完全固化，有效緩解了熱固性樹脂基體引起的向下流動(dòng)問題。因此，完全固化后的FRP筋的均勻度較好，產(chǎn)品性能和產(chǎn)品質(zhì)量得到大幅度提高，同時(shí)減少了高溫固化時(shí)加熱通道中廢膠的堆積。
[0013]用于FRP筋制備工藝的FRP筋制備裝置，在預(yù)成型模具之后，沿FRP筋傳送方向依次設(shè)有用于對(duì)FRP筋進(jìn)行預(yù)熱的熱源以及用于對(duì)預(yù)熱后的FRP筋進(jìn)行再次拉擠成型的二次成型模具。在FRP筋預(yù)成型后能夠方便地對(duì)FRP筋進(jìn)行預(yù)熱和再次拉擠成型，保證了 FRP筋的質(zhì)量。
[0014]更進(jìn)一步的，由于預(yù)熱步驟4中FRP筋在達(dá)到低溫固化溫度之前，熱固性樹脂基體的流動(dòng)性增加，熱固性樹脂會(huì)部分下滴，因此在紅外加熱器的下方設(shè)置廢膠收集槽，收集在預(yù)熱過程中下滴的熱固性樹脂，從而避免了對(duì)工作場(chǎng)所的污染。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中二次成型制備FRP筋裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:1、紗架；2、浸膠槽；3、穿紗板；4、預(yù)成型模具；5、紅外加熱器；6、廢膠收集槽；7、二次成型模具；8、繞線軸；9、加熱通道；10、牽引機(jī)；11、切割機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面通過【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0018]實(shí)施例1
FRP筋制備工藝，特征在于包括以下步驟:
步驟1、送紗:在牽引機(jī)的拉力下，纖維束從紗架的紗軸中引出；
步驟2、浸膠:將纖維束勻速通過均勻混有低溫交聯(lián)反應(yīng)引發(fā)劑過氧化苯甲酸叔丁酯和高溫交聯(lián)反應(yīng)引發(fā)劑過氧化苯甲酰的液態(tài)環(huán)氧乙烯基酯樹脂中浸漬；
步驟3、預(yù)成型:在預(yù)成型模具中將FRP筋進(jìn)行拉擠預(yù)成型；
步驟4、預(yù)熱:對(duì)步驟3中預(yù)成型后的FRP筋進(jìn)行加熱，使得FRP筋達(dá)到低溫固化溫度并開始低溫固化，本實(shí)施例