[發明專利]梯形截面的高強度復合材料絞線及其一步法制備方法

有效

• 申請號: 201310225283.5
• 申請日: 2013-06-07
• 公開（公告）號: CN103306150A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 程正琿;程逸建
• 申請（專利權）人: 南京諾爾泰復合材料設備制造有限公司
• 主分類號: D07B1/04
• 分類號: D07B1/04
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;瞿網蘭

技術領域

本發明涉及一種復合材料拉索及其制備方法，尤其是一種能提高絞線截面的梯形復合材料絞線及制備方法，具體地說是一種梯形截面的高強度復合材料絞線及一步法制備方法。

背景技術

????由于碳纖維具有強度高、耐腐蝕性能好等優點，以碳纖維制造的復合材料拉索已在橋梁、建筑物中得到了廣泛的應用。目前的碳纖維拉索均由多根圓柱形芯線絞合而成，圓柱形芯線之間充填有大量的粘結劑，這就導致拉索的有效截面積得不到提高，從而使得拉索的承載能力下降，因此，設計一種有效截面積大，承載能力高的新型拉索是進一步拓展復合材料碳纖維拉索應用的關鍵。

發明內容

本發明的目的是針對現有的復合材料拉索大多采用圓截面芯線絞合而成造成截面積有效利用率低的問題，設計一種梯形截面的高強度復合材料絞線，同時提供一種相應的制備方法。

本發明的技術方案之一是：

一種梯形截面的高強度復合材料絞線，它至少由一股復合材料芯線絞合而成，其特征是所述的一股復合材料芯線由一根圓柱形芯線和若干根圍繞在圓柱形芯線周圍的截面呈梯形的梯形絞線組成，每根梯形絞線的表面纏繞有一層單向或雙向纖維，且所述的梯形絞線圍繞圓柱形芯線絞合，絞合角度為6-12度，節距為120-180mm；所述的圓柱形芯線由若干束碳纖維絲經圓柱孔模具粘結而成，所述的梯形絞線由若干束碳纖維絲經梯形孔模具粘結而成。

所述一根圓柱形芯線周圍圍繞的截面呈梯形的梯形絞線為單層6根、雙層12根或三層18根，所述的雙層或三層復合材料絞線中相鄰層的梯形絞線絞合方向相反。

所述復合材料絞線由七股復合材料芯線組成，且每股復合材料芯線由一層圓柱形芯線和六根截面呈梯形的梯形絞線組成，形成7×7結構的梯形截面復合材料絞線。

所述復合材料絞線由19股復合材料芯線組成，且每股復合材料芯線由一層圓柱形芯線和六根截面呈梯形的梯形絞線組成，形成19×7結構的梯形截面復合材料絞線。

所述復合材料絞線由43股復合材料芯線組成，且每股復合材料芯線由一層圓柱形芯線和六根截面呈梯形的梯形絞線組成，形成43×7結構的梯形截面復合材料絞線。

本發明的技術方案之二是：

一種梯形截面的高強度復合材料絞線的一步法制備方法，其特征是它包括以下步驟：

????首先，將碳纖維束從勻張力線架上引入浸漬槽浸漬后，根據單根圓柱形芯線的直徑引入所需數量的碳纖維束進入圓孔形模具中進行加熱成形得到單根圓柱形芯線；在圓孔柱形模具的周圍布置若干個（六個）梯形孔模具，并在每個梯形孔模具中引入所需數量的經過浸漬的碳纖維束進行加熱定形，在每個梯形孔模具的出口端設置有一個或兩個方向相反的纏繞機對縱向定型后的單根梯形絞線進行單向或雙向纏繞；

然后，將單根圓柱形芯形和若干根（六根）梯形絞線送入合股模具中進行絞合成形，在絞合過程中應控制每根梯形絞線按設定的速度前進的同時進行旋轉，經控制絞合角度為6-12度，節距為120-180毫米，即得到單股復合材料芯線，送入收卷機收卷或送入下一道工序進行多股復合材料芯線的絞合形成7股、19股或43股的復合材料絞線。

所述的圓孔柱形模具的周圍布置有六個梯形孔模具。

所述的單根圓柱形芯形和六根梯形絞線進入合股模具中形成一股7根結構的復合材料絞線，再以7股、19股或43股復合材料絞線組成多股復合材料絞線。

以單根圓柱形芯形和圍繞該單根圓柱形芯形的兩層各六根梯形絞線進入合股模具中形成一股13根結構的復合材料絞線

以單根圓柱形芯形和圍繞該單根圓柱形芯形的三層各六根梯形絞線進入合股模具中形成一股19根結構的復合材料絞線。

本發明的有益效果：

本發明采用圓形芯棒加梯形截面絞線相結合的方式，大大減少了芯線與絞線結合面之間的空間，與合部圓形截面的復合絞線相比，本發明可提高截面的有效利用率22%以上，大大提高了同等截面下拉索的承載能力。

本發明單根采用梯形截面，增加了纖維容積，提高了抗拉強度，在梯形截面表面纏繞一層雙向纖維，構成縱向纖維加橫向纖維結構。增強了單根線材的縱向纖維面間的剪切能力。

本發明的韌性能滿足制品直徑的35倍；最小抗拉強度2100MPa；滿足160℃長期使用。

本發明克服了圓形截面形成的單根相互線接觸，易造成擠壓損傷，而梯形截面擠壓，提高了單根線材之間絞合壓強率。

附圖說明

圖1是本發明的基本結構形式的截面及性能示意圖。

圖2是本發明的單股復合芯線的外形示意圖。