一种缠绕用纤维带及其制造方法和相应的玻璃钢锚杆技术

一种缠绕用纤维带的制造方法和相应的玻璃钢锚杆属于煤矿开采和基础工程用热固性玻璃钢锚杆，缠绕用纤维带是由纵向排列的纤维和环向缠绕的纤维组成，纵向排列的纤维线密度在4000‑20000tex之间，环向缠绕的纤维线密度在10‑1000tex之间，利用此缠绕用纤维带制造的预浸带，通过拉挤‑缠绕设备制造热固性玻璃钢锚杆，此玻璃钢锚杆表面的缠绕用纤维带是由纵向排列的纤维、环向缠绕的纤维和热固性树脂组成，玻璃钢锚杆性能达到《树脂锚杆玻璃纤维增强塑料杆体及附件》MT／T1061‑2008要求；缠绕用纤维带可用于制造基础工程用热固性玻璃钢锚杆，增强此玻璃钢锚杆的抗扭能力，减少制造工序和成本。

【技术实现步骤摘要】
一种缠绕用纤维带及其制造方法和相应的玻璃钢锚杆
本专利技术属于煤矿开采和基础工程用热固性玻璃钢锚杆，具体涉及一种缠绕用纤维带的制造方法，同时涉及利用此纤维带制造相应的玻璃钢锚杆。
技术介绍
在煤矿开采过程中，需要支护材料以保证安全，这些支护材料主要分为两类：网状支护材料和杆状支护材料；网状支护材料主要有金属网、塑料网等，杆状支护材料主要有金属锚杆：铁(或钢)锚杆，非金属锚杆：木锚杆、竹锚杆、纤维增强聚合物筋材，此筋材有时又称为FRP(fiberreinforcedpolymer)筋、FRP锚杆、玻璃钢锚杆、玻璃钢树脂锚杆、塑料锚杆、树脂锚杆等，其中玻璃钢锚杆是最常用的称呼；网状支护材料和杆状支护材料需要配套使用以更好的完成煤层锚固，如金属网和金属锚杆、塑料网和玻璃钢锚杆。采煤时，采煤切割机可以将塑料网和玻璃钢锚杆切掉，却不能将金属网和金属锚杆切掉，否则损坏采煤切割机、产生火花而可能引发煤层爆炸。从提高采煤效率考虑，塑料网和玻璃钢锚杆由于很方便切割而得到广泛的应用，但由于塑料网和玻璃钢锚杆自身的力学性能较弱，难以承受很大的荷载，因而限制其在重要支护工作面的应用。在本专利技术中，将对玻璃钢锚杆自身抗扭矩较差的缺点提出解决方法，涉及一种缠绕用纤维带的制造方法和相应的玻璃钢锚杆。玻璃钢锚杆是由多股连续玻璃纤维和热固性基体树脂按一定比例胶合，采用拉挤-缠绕工艺制成的复合材料，标准：MT/T1061-2008《树脂锚杆玻璃纤维增强塑料杆体及附件》。玻璃钢锚杆采用拉挤-缠绕工艺制成，其表面呈现凹凸螺纹状态，以增加杆体与树脂锚固剂粘结能力，目前有两种成型工艺：开放式缠绕(见专利申请：CN102285105A、CN201679511U、CN10231668A、CN201677495U、CN203048305U等)与封闭式缠绕(见专利申请：CN201760535U、CN102358030A、CN202156028U等)，它们都是在浸胶后的纤维束上，通过缠绕带(绳)形成螺纹，然后加热固化成型；开放式缠绕需要使用聚丙烯带、聚酯带、尼龙绳(带)、连续玻纤增强聚丙烯带和纺织用连续玻纤纱等材料，当玻璃钢锚杆成型后其表面有缠绕带或绳状材料，需要将其解除以形成锚杆表面的凹凸螺纹状态；而封闭式缠绕需要使用封闭式钢丝作为缠绕绳，当玻璃钢锚杆成型后，其表面没有缠绕绳；根据本专利技术人的系统测试，这两种方式生产出来的玻璃钢锚杆，难以达到MT/T1061-2008要求，主要是扭矩达不到40N.m的要求，杆体产生断裂、严重变形等异常现象。
技术实现思路
为了使得玻璃钢锚杆的扭矩达到MT/T1061-2008要求，同时其他指标达到要求，下列技术方案较好。一种缠绕用纤维带的制造方法，整个过程在拉挤-缠绕设备上进行，具体步骤如下：(1)将纵向纤维由拉挤-缠绕设备的纱架引出，通过穿纱板进入缠绕成型部分并包裹圆形内模具，缠绕纤维通过缠绕成型部分的校力轴缠绕在纵向纤维的表面；(2)表面包含有纵向纤维和缠绕纤维的圆形内模具穿过加热段部分且延伸至牵引机入口，加热段部分不加热，纵向纤维和缠绕纤维离开圆形内模具后，由牵引机成带或者由绕线机成带。所述纵向纤维为连续玻纤无捻粗纱，其线密度在4000-20000tex之间；或者是连续玻纤无捻粗纱、玄武岩纤维、碳纤维、芳纶纤维组成的共混纱，共混纱的线密度在4000-20000tex之间。缠绕纤维为纺织用连续玻纤纱、玄武岩纤维、碳纤维和芳纶纤维中的一种，其线密度在10-1000tex之间。上述制造方法制得的缠绕用纤维带。利用上述的缠绕用纤维带制备玻璃钢锚杆，整个过程在拉挤-缠绕设备上进行，具体步骤如下：(1)连续玻纤无捻粗纱由纱架引出，通过树脂槽，由压纱装置将连续玻纤无捻粗纱压入树脂槽的树脂内，使得连续玻纤无捻粗纱充分浸渍树脂；(2)将缠绕用纤维带通过树脂槽浸渍后成为预浸带，再缠绕在缠绕用线盘上；(3)浸渍树脂后的连续玻纤无捻粗纱通过缠绕成型部分的预成型模具，用缠绕用纤维带实施缠绕，使得浸渍后的连续玻纤无捻粗纱束勒成螺纹形状，同时一定量的胶液被挤出，挤出的胶液回收后进树脂槽；(4)螺纹形状的连续玻纤无捻粗纱束和缠绕用纤维带通过刮胶板刮胶，刮出的胶液回收后进树脂槽，螺纹形状的连续玻纤无捻粗纱束和缠绕用纤维带随后通过拉挤-缠绕设备的加热段部分固化后成型为固体状态的杆体。有益效果：按照上述方法生产的玻璃钢锚杆抗扭性能达到MT/T1061-2008要求，其他性能指标同时达到要求，且减少制造工序和成本，此技术可应用到基础工程中用玻璃钢锚杆，相比煤矿支护用材料，此领域应用的玻璃钢锚杆可以无阻燃、抗静电要求。本专利技术说明如下根据拉挤-缠绕方法生产玻璃钢锚杆成型工艺，这种玻璃钢锚杆虽然在成型过程中都有缠绕带或绳，以形成玻璃钢锚杆表面的凹凸螺纹状态，但最终产品并没有环向缠绕带或绳。由于玻璃钢锚杆表面存在凹凸螺纹状态，相应出现应力集中问题，在杆体扭转过程中，应力集中部位首先出现纤维之间的裂纹，即粘结纤维之间的树脂破坏，裂纹顺着直径方向和纵向发展，未达到MT/T1061-2008要求，玻璃钢锚杆就已经破坏。这个问题出现的原因是由于玻璃钢锚杆纵向依靠增强纤维承受力量，而环向则由于没有增强纤维，只能依靠树脂承受力量，由于树脂自身强度较低，并由于在煤矿支护中需要添加阻燃、抗静电剂，因而导致树脂自身强度下降，纤维之间的粘结能力下降。解决玻璃钢锚杆抗扭能力较低的原理是增加其环向的强度，最容易实现的手段是在拉挤-缠绕成型玻璃钢锚杆过程中，利用缠绕用的材料实现增加玻璃钢锚杆环向的强度，有两个基本点：缠绕用材料自身承载能力、缠绕用材料与杆体之间的粘结能力。玻璃钢锚杆两种成型工艺中，开放式缠绕需要使用聚丙烯带、聚酯带、尼龙绳(带)、连续玻纤增强聚丙烯带和纺织用连续玻纤纱等材料，这些缠绕用材料自身承载能力较低、且它们与玻璃钢锚杆之间的粘结能力较小，它们很容易从玻璃钢锚杆表面采用人工或机械方法解除；即使不解除，它们对提高玻璃钢锚杆抗扭能力没有帮助。为了提高玻璃钢锚杆抗扭能力，一个容易想到的方法是在开放式缠绕中，直接利用连续玻纤无捻粗纱作为缠绕带使用，即将拉挤-缠绕用玻璃纤维无捻粗纱绕在缠绕线盘上，在拉挤-缠绕生产玻璃钢锚杆时，缠绕线盘绕浸胶的纵向玻纤纱公转，同时自转，通过连续放线，使得缠绕带在浸胶的纵向玻纤纱表面勒出螺纹，同时缠绕带受到拉力；这种生产方式使得缠绕线盘的玻璃纤维无捻粗纱被拉紧，由于玻璃纤维无捻粗纱中的玻璃纤维处于松散状态(这样便于浸胶)，因而极容易出现松散状态玻璃纤维之间相互之间叠压，使得玻璃纤维无捻粗纱不能顺利放线，生产经常性中断，且螺纹规则性下降。另一种容易想到的方法是采用商品化玻璃纤维带作为缠绕带，这类玻璃纤维带是采用纺织用玻璃纤维纱为原料，通过编织成带，在专利申请：CN201679511U中提到此方法，此专利另外再采用柔性线(前面已经说明)缠绕形成螺纹，产品成型后再解除此缠绕的柔性线，由于树脂不能与这种玻璃纤维带结合或粘结性能很差，对玻璃钢锚杆抗扭能力影响不大。在本专利技术人研究中，尝试过上面两种方式，结果表明此两种方式存在问题，生产的产品难以达到MT/T1061-2008扭矩要求。根据前面说明，缠绕用纤维带比较理想的方案是采用增强用纤维纱(作为主要承力部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种缠绕用纤维带的制造方法，缠绕用纤维带是由纵向排列的纤维和环向缠绕的纤维组成，通过拉挤‑缠绕设备制造。

【技术特征摘要】
1.一种利用缠绕用纤维带制备玻璃钢锚杆的方法，其特征在于，整个过程在拉挤-缠绕设备上进行，具体步骤如下：（1）连续玻纤无捻粗纱由纱架引出，通过树脂槽，由压纱装置将连续玻纤无捻粗纱压入树脂槽的树脂内，使得连续玻纤无捻粗纱充分浸渍树脂；（2）将缠绕用纤维带通过树脂槽浸渍后成为预浸带，再缠绕在缠绕用线盘上；（3）浸渍树脂后的连续玻纤无捻粗纱通过缠绕成型部分的预成型模具，用缠绕用纤维带实施缠绕，使得浸渍后的连续玻纤无捻粗纱束勒成螺纹形状，同时一定量的胶液被挤出，挤出的胶液回收后进树脂槽；（4）螺纹形状的连续玻纤无捻粗纱束和缠绕用纤维带通过刮胶板刮胶，刮出的胶液回收后进树脂槽，螺纹形状的连续玻纤无捻粗纱束和缠绕用纤维带随后通过拉挤-缠绕设备的加热段部分固化后成型为固体状态的杆体；其中所述缠绕用纤维带通过下述方法获得：整个过程在拉挤-缠绕设备上进行，具体步骤如下：（a）将纵向纤维由拉...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵科，孙培勤，赵辛一，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南;41