专利名称：玻璃钢锚杆及其制造方法
技术领域：
本发明属于矿山井巷、公路、铁路隧道和边坡支护用品技术领域，具体地说，涉及一种玻璃钢锚杆及其制造方法。
背景技术：
玻璃钢锚杆因其重量轻、造价低、耐腐蚀、寿命长，使用安全及安装方便等特点，已开始逐渐代替传统全金属锚杆或竹、木质锚杆等在矿山井巷、公路、铁路隧道和边坡上的使用，是目前锚杆支护用品的发展方向。现有的玻璃钢锚杆外形都比较简单，杆体上有螺纹段。一般是根据玻璃钢锚杆的直径将多支玻璃纤维纱经树脂浸润后合股，进入模具模压固化成型，最后经脱模而制得玻璃钢锚杆，其生产过程是连续的，根据该成型机理，在玻璃钢的制作中只能轴向布纱，凸起的螺纹部份几乎无纱，含胶量非常高，因此玻璃钢锚杆的薄弱环节在螺纹部分，抗剪强度极低，在承受拉力时极易被损坏，达不到用户的使用要求和国家的检测标准。有些厂家采用复合材料制作螺纹，即选用抗剪强度较高的材料经二次模压成型螺纹部分，这样又因两次材料性能不一，界面粘接不可靠，抗拉、抗扭强度仍难以达到国家标准和用户要求，并且工艺复杂、工效低。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种玻璃钢锚杆及其制造方法，以解决现有玻璃钢锚杆的螺纹段部分抗拉、抗扭及抗剪强度低，在承受拉力时杆体和螺纹段的强度存在明显差异，因此极易被损坏的问题。
为解决上述问题，本发明所述的玻璃钢锚杆，其杆体的材料是玻璃纤维纱浸胶后经热固化一次模压成型的玻璃钢，玻璃纤维纱在杆体中轴向布置，杆体上有螺纹段，在螺纹段的玻璃纤维纱之间分布有短切玻璃纤维纱，并且短切玻璃纤维纱在螺纹段的整个横截面上均有布置。
为得到上述玻璃钢锚杆，按以下步骤进行制造生产A、根据玻璃钢锚杆的直径将多卷玻璃纤维纱置于纱架上，从纱架上引出的玻璃纤维纱经导纱板进入浸胶槽进行浸胶；
B、浸胶后的玻璃纤维纱经导纱板进入收料板进行收纱合股预成型，并在玻璃纤维纱进入收料板之前，向合股预成型的玻璃纤维纱上的相应螺纹段加入短切玻璃纤维纱；C、合股预成型的玻璃纤维纱进入高温成型固化模中在150～180℃的温度条件下连续保温热固化5～8分钟后得玻璃钢锚杆半成品，高温成型固化模中有与所述螺纹段相适配的型腔部分；D、固化脱模，即高温成型固化模中的玻璃钢锚杆半成品由后端的夹紧器夹紧，并通过牵引装置拉出高温成型固化模；E、脱模后的玻璃钢锚杆半成品经切割、休整、检验、包装后出厂。
本发明在杆体螺纹段的玻璃纤维纱之间(夹杂在热固化胶里)还分布有短切玻璃纤维纱，在向合股预成型的玻璃纤维纱上的相应螺纹段加入短切玻璃纤维纱后，会增大玻璃纤维纱螺纹段的直径，在进入高温成型固化模的模腔中进行挤压成型时，短切玻璃纤维纱沿径向流动，相当于在螺纹段有径向布纱，当固化成型后，使螺纹段沿轴向的层间抗剪切强度大大增加，抗拉、抗扭强度也大为提高。与传统采用复合材料经二次模压成型螺纹部分的玻璃钢锚杆相比，由于是一次模压成型，整个杆体是一个有机的整体，因此避免了二次模压成型时层间界面粘接不可靠的问题，从而显著提高其抗扭、抗剪切强度。在同等规格条件(以杆体直径为18mm，螺纹段直径为22mm的玻璃钢锚杆为例)下本发明与传统玻璃钢锚杆的力学性能对比如下 I代表传统的只有轴向布纱，并只经一次热固化模压成型的玻璃钢锚杆；II代表传统的采用抗剪强度较高的材料经二次模压单独成型螺纹部分的玻璃钢锚杆(即复合玻璃钢锚杆)；III代表本发明中所述的玻璃钢锚杆。
从上表可以看出，本发明中所述的玻璃钢锚杆其抗拉、抗剪切及抗扭强度等力学性能均强于传统同规格的其他类产品，并高于国家标准。
本发明的有益效果是抗拉、抗扭及抗剪切强度均超过国家标准，不但适用于一般铁路、公路隧道及边坡施工支护，而且经添加阻燃剂和抗静电剂后，可适用于一切具有易燃、易爆的特殊环境，其制造方法简单、容易，成本低。
图1是本发明的结构示意图；图2是本发明中制造方法所述生产流程的设备布置示意图；图3是本发明中加纱定量斗13向“U”形的容积腔12加入短切玻璃纤维纱3的示意图。
具体实施例方式
如图1所示，一种玻璃钢锚杆，杆体1的材料是玻璃纤维纱2浸胶后经热固化一次模压成型的玻璃钢，玻璃纤维纱2在杆体1中轴向布置，杆体1上有螺纹段1a，在所述螺纹段1a的玻璃纤维纱2之间分布有短切玻璃纤维纱3，并且短切玻璃纤维纱3在螺纹段1a的整个横断面上均有分布。
以制备一种杆体直径为18mm，螺纹段直径为22mm的玻璃钢锚杆为例，具体描述其制造步骤如下(参看图2、图3)A、将多卷玻璃纤维纱2置于纱架4上，从纱架4上引出的玻璃纤维纱2经导纱板5进入浸胶槽6进行浸胶，浸胶槽6中盛有不饱和聚脂树脂和环氧树脂；B、浸胶后的玻璃纤维纱2经导纱板7后形成一个横断面呈“U”形的容积腔12，在该“U”形的容积腔12里对应的螺纹段1a处加入适量短切玻璃纤维3；C、从导纱板7出来的玻璃纤维纱2进入收料板8进行挤胶、排气，收纱合股预成型；D、合股预成型的玻璃纤维纱2进入高温成型固化模9中在150～180℃的温度条件下连续保温热固化5～8分钟后得玻璃钢锚杆半成品，高温成型固化模9中有与所述螺纹段1a相适配的型腔部分，高温成型固化模9的上下模具分别固定在上、下加热板15、16上，上、下加热板15、16经电加热器17进行加温，成型油缸18带动高温成型固化模9的上下模具打开或闭合模腔；E、高温成型固化模9中的玻璃钢锚杆半成品由后端的夹紧器10夹紧，并通过牵引装置11拉出高温成型固化模9，完成固化脱模工序；F、脱模后的玻璃钢锚杆半成品经切割、休整、检验、包装后出厂。
上述各步骤是流水线式连续生产作业，在上述步骤C中所述导纱板7与收料板8之间设有加纱定量斗13(如图2所示)，加纱定量斗13的出料触动开关与牵引装置11之间连接有联动机构19。每次当杆体1牵引至需加短切玻璃纤维纱3的螺纹段1a时，触动联动机构19，加纱定量斗13转动完成短切玻璃纤维纱3的加入工序。
从图3还可看出在步骤C中所述高温成型固化模9的前端设置有冷模14，冷模14的型腔与高温成型固化模9的型腔相适配，从而可避免位于高温成型固化模9前端的玻璃纤维纱2出现半固化状态，以保证生产的连续进行，提高生产效率。
权利要求
1.一种玻璃钢锚杆，杆体(1)的材料是玻璃纤维纱(2)浸胶后经热固化一次模压成型的玻璃钢，玻璃纤维纱(2)在杆体(1)中轴向布置，杆体(1)上有螺纹段(1a)，其特征是在所述螺纹段(1a)的玻璃纤维纱(2)之间分布有短切玻璃纤维纱(3)，并且短切玻璃纤维纱(3)在螺纹段(1a)的整个横断面上均有分布。
2.一种权利要求1所述玻璃钢锚杆的制造方法，包括以下步骤A、根据玻璃钢锚杆的直径将多卷玻璃纤维纱(2)置于纱架(4)上，从纱架(4)上引出的玻璃纤维纱(2)经导纱板(5)进入浸胶槽(6)进行浸胶；B、浸胶后的玻璃纤维纱(2)经导纱板(7)进入收料板(8)进行收纱合股预成型；C、合股预成型的玻璃纤维纱(2)进入高温成型固化模(9)中在150～180℃的温度条件下连续保温热固化5～8分钟后得玻璃钢锚杆半成品，高温成型固化模(9)中有与所述螺纹段(1a)相适配的型腔部分；D、固化脱模，即高温成型固化模(9)中的玻璃钢锚杆半成品由后端的夹紧器(10)夹紧，并通过牵引装置(11)拉出高温成型固化模(9)；E、脱模后的玻璃钢锚杆半成品经切割、休整、检验、包装后出厂，其特征是在上述步骤B中增加一加纱工序，即在玻璃纤维纱(2)进入收料板(8)之前，向合股预成型的玻璃纤维纱(2)上的相应螺纹段(1a)加入短切玻璃纤维纱(3)。
3.根据权利要求2所述的玻璃钢锚杆的制造方法，其特征是在上述步骤B中玻璃纤维纱(2)经导纱板(7)后形成一个横断面呈“U”形的容积腔(12)，短切玻璃纤维纱(3)加入该容积腔(12)里相应的螺纹段(1a)处。
4.根据权利要求2所述的玻璃钢锚杆的制造方法，其特征是所述各步骤是流水线式连续生产作业，在上述步骤B中所述导纱板(7)与收料板(8)之间设有加纱定量斗(13)，加纱定量斗(13)的出料触动开关与牵引装置(11)之间连接有联动机构(19)。
5.根据权利要求2所述的玻璃钢锚杆的制造方法，其特征是在步骤C中所述高温成型固化模(9)的前端设置有冷模(14)，冷模(14)的型腔与高温成型固化模(9)的型腔相适配。
全文摘要
一种玻璃钢锚杆及其制造方法，杆体1的材料是玻璃纤维纱2浸胶后经热固化一次模压成型的玻璃钢，玻璃纤维纱2在杆体1中轴向布置，杆体1上有螺纹段1a，螺纹段1a的玻璃纤维纱2之间分布有短切玻璃纤维纱3，并且短切玻璃纤维纱3在螺纹段1a的整个横断面上均有分布。该玻璃钢锚杆通过浸胶、合股预成型、高温成型固化及脱模等步骤而得到，并在玻璃纤维纱2合股预成型之前增加有一加纱工序。本发明中的玻璃钢锚杆抗拉、抗扭及抗剪切强度均超过国家标准，不但适用于一般铁路、公路隧道及边坡施工支护，而且经添加阻燃剂和抗静电剂后，可适用于一切具有易燃、易爆的特殊环境，其制造方法简单、容易，成本低。
文档编号B29C70/04GK1644878SQ20051002018
公开日2005年7月27日 申请日期2005年1月12日 优先权日2005年1月12日
发明者李长城 申请人:李长城