专利名称:用来增强材料的筋的制作方法
技术领域：
本发明涉及增强混凝土一类材料用的增强复合杆或筋，此杆是由连续纤维和基体材料制成的。
背景技术：
可在一条生产线工艺中或与第二生产线工艺并用通过对连续纤维和基体(树脂)进行拉挤(pultruding)、挤出或模塑或这些工艺的组合加工而在成形过程中形成这种增强筋，并形成一种专为充分粘附到待强化材料上设计的表面纹理质地和几何形状。可用此筋强化的材料如金属、混凝土、木材、塑料、石材、陶瓷等。其表面被分为角部和边带纹理质地区，可使其几何形状分别按半径和宽度而变、使之专门化，并使之适应待强化的产品。筋是用重量百分比至少为50％的增强纤维与通过液浴、喷射或施压来浸渍纤维的基体在成形过程中制成的。表面纹理则是在机械上借助用于筋成型和固化养护的工具内外的连续运行带或辊子，采用裂板(vip off sheet)在成形生产线上加上的。筋的纹面也可在单独进行模塑、挤出或拉挤的过程中作为外层而加上，其后筋的几何形状即在如上所述的主成形过程中形成。
上面这类复合筋是在筋和金属、混凝土、木材、塑料、石料和它们的组合间需有充足的粘附力以提高结构功能的场合用来强化和增强这些材料所制成的不同产品和结构的。许多由金属、混凝土、木材、塑料、复合材料、石材和陶瓷制成的增强产品，需在细长度、重量、尺寸和成本上恰当选配，而这却通常是基于强度、刚性或通过变得易于氧化而取得的，例如钢和其他金属会因腐蚀、斑渍产生问题并由此造成结构强度的损失。在一些用金属来强化或增强产品的场合，存在着与造成开裂或造成产品材料与强化构件即钢筋间粘附不足的材料物理行为上的变化或延伸相关的问题。
本发明增强材料为通常称为FRP(纤维增强聚合物)的连续纤维与基体复合材料，FRP因物理材料性能优良柔韧如比强度高、重量轻、不导电或电导率低、无磁性、高度耐酸和氯化物或恶劣环境以及成形性和造型良好而正被用于各种结构材料。
如上所还，一般来说钢和各种金属易于氧化，因水的存在源自大气中氧的氧化物和铁的氢氧化物会引起铁金属的腐蚀和生锈。只要pH值保持为高碱性(pH12-14)，与极为良好的所浇注混凝土的性能相结合，钢就保持钝态定向。对低的pH值，低的混凝土质量、不够好的产品质量、不良的施工或与强酸接触均可造成应保护钢筋的保护性混凝土层的穿透，即源自被盐污染的聚集体、路盐(road salt)、海洋环境、海水、碳化、与CO2的接触、与氧的接触和水汽的氯化物的渗透。此外，因硫酸盐或酸导致混凝土的化学损伤或因潮湿条件下冻结和融化导致机械损伤的条件也可使钢筋生锈腐蚀，使混凝土开裂并使结构强度受损。当钢筋开始腐蚀(生锈)时，铁的氧化物就会扩张，就会因锈蚀引起的内应力而在混凝土中产生开裂。混凝土将会散落，钢筋也会与大气和环境接触，这就会引发腐蚀过程，过程的速度会进一步加快，结构强度会受损，最坏时会毁坏。很难对这些参数进行控制，全世界都有混凝土结构的经济和结构问题，不容小视。由于缺气其他替代的强化材料，钢筋在许多情况下一直在混凝土结构中被滥用。
如上所述，复合增强筋人们过去是知道的并已在很大程度上得到使用。但这种已知的筋被一个主要缺点所累，即产品材料(混凝土)与强化筋(FRP筋)间的粘附不良，事实上传统筋设计成圆形使之难以为表面提供所需的粗糙度。
发明内容
本发明提供一种粘附性能优良的复合增强筋，其中所需表面粗糙度是以一种简单和便宜的方式提供的。
本发明特征在于，筋为矩形，最好为方形，并带圆角，技术方案如下根据本发明，提供一种用来增强材料的增强复合筋，所述筋是由连续纤维和基体材料制成的，其特征在于，筋为矩形，并带有圆角。
筋的各面可具有凹槽以增加表面积和粘附力。另外，本发明之方法其特征在于，纤维是通过树脂浴或通过喷射或通过一喷淋区加以浸渍的，由此，筋料在一成形过程中得到成形，关于方法的技术方案如下根据本发明，还提供一种用于生产上述的用来增强材料的增强复合筋的方法，其中，纤维是通过树脂浴、喷射、通过施压或这些制造方法的任意组合加以浸渍的，由此筋通过模塑、拉挤、拉缠或挤出在成形过程中形成。
优选的技术方案如下优选地，筋一个以上侧面设置有纵向连续带。
优选地，相应的带的宽度大于各侧面总宽的1/3。
优选地，相应的带的厚度均大于该带宽度的1/50。
优选地，筋的角部和/或侧面的表面设置有形成一种纹理质地的大量凹部、压痕或凹槽。
优选地，其纹理具有肋条状、圆点状、圆形、方形、三角形或椭圆形。
优选地，所述的筋为正方形。
优选地，所述的材料为混凝土。
优选地，在一个步骤中利用压力和在表面上具有与筋上所需纹理相对应的球珠的辊子、板或连续运行带在筋表面上设置纹理。
优选地，纹理可在单独进行模塑、挤出或拉挤的过程中在筋表面加以设置。
现拟参照附图对本发明进一步详加描述，其中图1示出部分埋入混凝土的本发明筋料之一短件的垂直剖视图，图2a)放大示出本发明筋的横向剖视图，图2b)和2c)示出同一件筋的侧视图，图3则示出具有一种特定的表面纹样的一件筋的侧视图，图4中的表示出用于表面纹理图案的不同凹部或凹槽及这些凹部或凹槽的各种深度。
具体实施方式
增强筋料是打算在任何一种材料的结构或产品中用作强化构件的。筋可被模制、固化养护或粘结而与任何一种其他材料成为一体，它们为，但不限于，混凝土结构、木结构或构件、任何一种塑料产品或结构、金属制结构或产品或由于经济或结构上的理由需予以强化的任何一种材料。
本发明增强筋(1)可包括任何将玻璃、碳、芳族聚酰胺(aramid)、聚脂、陶瓷、合成纤维、天然纤维或类似物—但不限于这些—所制连续纤维与任何一种浸渍着纤维的热塑树脂和热固树脂等树脂系统组合在一起的混合物。图1-3所示增强筋(1)形状为矩形，具有圆角(2)并具有沿每侧延伸的连续带(3)。
复合筋最好是用纤维制成，该纤维是通过树脂浴或通过用树脂系统对纤维加以喷淋的喷射系统来浸渍的，并具有由指定压痕或凹槽构成的外部纹理，此纹理可以是用机械方法贯入表面的，或是模塑或挤出到筋外表面的，也可以是通过在外表面上复制果皮层纹理或类似物而形成的。
增强筋的横截面示于图2。本发明增强筋被设计成具有圆角(角(corner)1-4)和纵向侧带(带(bands)1-4)，每个圆角均由一角度(角度(ang)1-4)和一半径(r1-4)界定，侧带则可以有被界定的厚度(d1-4)。将这些参数综合起来增强筋就可得到规范并可就打算应用的场合专门化。本发明增强筋另一独特的设计特点是其外表面纹理和在筋上设置这种纹理的方法，如以上所述。表面纹理界定了一种粗糙度，它会在增强筋与待强化基材间提供充足的粘附力。目的是将此筋在源自外部负荷或内部应变的力将被转化为产品基材和筋中的内应力时将此筋用作结构和产品的强化增强构件。
本发明使得有可能按主产品试验所需和所确定的几何形状和粗糙度或按任何为其种类、用途或应用作出规定的设计规范或标准中的要求来生产增强筋产品。粗糙度，即压痕或凹槽及其深度，是在当图2中界定的参数在下面表1中界定的范围内变化以便获得适合所需产品的几何形状时达到的。
表1，几何参数可将粗糙度加到曲形角部、角(corners)1-4、边带、带(band)1-4上分别单个地，或它们的任意组合。粗糙度必须按应用领域并按粗糙度必备的要求来加以界定和应用。例如，粗糙度可以图3所示方式来加以选择，它为如何摆放和安排压痕或凹槽重心位置的原则界定了一套系统，这些压痕或凹槽的形状类别，如图4所示，是由三个长度l1-3和角度θ界定的。三个长度和角度形成一三角形，三角形的角代表将形成图3和图4中所示纹样的压痕/凹槽的重心位置。
长度l1-3和角θ的变化范围示于下面表2。
表2，纹理类型参数粗糙度，即凹部的纹样，可如上述通过冲压、刻印、压印、果皮层纹样复印、纹膜、模塑、挤出或类似方法获得。深度必须由试验和计算来确定，以便在产品或结构的材料与增强筋之间得到恰当的粘附力并可加以调整和专门化，以适合所使用的各种场合。
图4上下二表示出按本发明分别与构成表面纹样的凹部、压痕或凹槽的形状与深度有关的设计的一些例子。但应予强调的是，本发明不限于这些设计。因此纹样和压痕或凹槽可采用任何可取的设计并可有不同于上面所示和所描述的深度、宽度和角度。
权利要求
1.用来增强材料(5)的增强复合筋(1)，所述筋(1)是由连续纤维和基体材料制成的，其特征在于，筋(1)为矩形，并带有圆角。
2.如权利要求
1所述的增强筋，其特征在于，筋一个以上侧面设置有纵向连续带(3)。
3.如权利要求
2所述的增强筋，其特征在于，相应的带(3)的宽度大于各侧面总宽的1/3。
4.如权利要求
2所述的增强筋，其特征在于，相应的带(3)的厚度均大于该带宽度的1/50。
5.如权利要求
1-4之一所述的增强筋，其特征在于，筋的角部和/或侧面的表面设置有形成一种纹理质地的大量凹部、压痕或凹槽。
6.如权利要求
5所述的增强筋，其特征在于，其纹理具有肋条状、圆点状、圆形、方形、三角形或椭圆形。
7.如权利要求
1或2所述的增强筋，其特征在于，所述的筋为正方形。
8.如权利要求
1或2所述的增强筋，其特征在于，所述的材料(5)为混凝土。
9.一种用于生产权利要求
1所述的用来增强材料(5)的增强复合筋的方法，其中，纤维是通过树脂浴、喷射、通过施压或这些制造方法的任意组合加以浸渍的，由此筋通过模塑、拉挤、拉缠或挤出在成形过程中形成。
10.如权利要求
9所述的方法，其特征在于，在一个步骤中利用压力和在表面上具有与筋上所需纹理相对应的球珠的辊子、板或连续运行带在筋表面上设置纹理。
11.如权利要求
10所述的方法，其特征在于，纹理可在单独进行模塑、挤出或拉挤的过程中在筋表面加以设置。
专利摘要
用来增强混凝土一类材料(5)的增强复合筋(1)，筋(1)是由连续纤维和基体材料制成的。筋(1)为矩形，最好为方形，并带圆角。筋或杆一个以上侧面可设置有纵向连续带(3)。各带(3)宽度可大于该侧面总宽的1/3，各带(3)厚度则可大于同带宽度的1/50。
文档编号B29K105/08GKCN1271294SQ02824805
公开日2006年8月23日 申请日期2002年10月30日
发明者阿尔内·R·霍勒 申请人:复合加强系统公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan