專利名稱：高強(qiáng)度一體式復(fù)合材料錨桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于礦山井巷、公路、鐵路隧道和邊坡支護(hù)的支護(hù)裝置——錨桿，具體為一種高強(qiáng)度一體式復(fù)合材料錨桿。
背景技術(shù)：
錨桿是一種礦山井巷、公路、鐵路隧道和邊坡的支護(hù)用品，過去使用的錨桿材質(zhì)主要是木質(zhì)、竹質(zhì)和鋼質(zhì)等，木質(zhì)或竹質(zhì)錨桿雖然重量輕、造價低，但強(qiáng)度低支護(hù)效果差，易腐朽，使用壽命短；鋼質(zhì)錨桿雖強(qiáng)度高、支護(hù)效果較好，但是鋼質(zhì)錨桿也存在兩大缺陷，即極易受腐蝕而降低強(qiáng)度和因采煤機(jī)截割與錨桿碰撞產(chǎn)生火花，引發(fā)局部瓦斯爆炸，給采礦生產(chǎn)作業(yè)帶來安全隱患。
從上世紀(jì)九十年代始，相繼開發(fā)了多種復(fù)合材料錨桿，其中玻璃鋼錨桿因其重量輕、造價低、耐腐蝕、壽命長、使用安全及安裝方便等特點，已開始逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)金屬錨桿和竹、木質(zhì)錨桿等在礦山井巷、公路、鐵路隧道和邊坡上的使用，是目前錨桿支護(hù)用品的發(fā)展方向。
現(xiàn)有的復(fù)合材料錨桿與鋼質(zhì)錨桿結(jié)構(gòu)類似，由帶螺紋的復(fù)合材料桿體、螺帽和托盤組成。復(fù)合材料大多采用玻璃鋼?，F(xiàn)有的復(fù)合材料錨桿的桿體與螺帽之間為螺紋配合的分體式結(jié)構(gòu)，使用時將托板套于桿體上，再將螺帽擰于桿體下端；由于桿體與螺帽之間的螺紋是在復(fù)合材料成型過程中形成的粗螺紋，要么是螺紋配合過緊，螺帽無法擰上，要么是螺紋配合間隙過大，造成螺紋結(jié)合處剪切斷裂，形成螺帽脫扣；同時，由于復(fù)合材料的配方不合理，桿體特別是螺帽本身的抗拉、抗扭強(qiáng)度較低，經(jīng)常造成螺帽環(huán)向開裂。目前采用了一些改良技術(shù)以克服上述的缺陷1、在粗螺紋的桿體外表再加工螺紋，如經(jīng)二次模壓在粗螺紋的桿體外表再成型螺紋，但這樣又因兩種材料性能不一，界面粘接不可靠，抗拉、抗扭強(qiáng)度仍難以達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，并且工藝復(fù)雜、加工成本高，并且模壓外螺紋質(zhì)量較差，仍存在上述的螺帽與桿體之間的螺紋配合問題。2、在粗螺紋桿體上套金屬管，在金屬管外再加工螺紋；但這樣不但工藝復(fù)雜、加工成本高，而且采煤機(jī)截割具與錨桿碰撞易產(chǎn)生火花，引發(fā)局部瓦斯爆炸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有復(fù)合材料錨桿因桿體與螺帽之間為螺紋配合的分體式結(jié)構(gòu)、復(fù)合材料的配方不合理所造成的錨桿強(qiáng)度差、經(jīng)常發(fā)生螺紋結(jié)合處剪切斷裂或螺帽環(huán)向開裂等問題，提供一種高強(qiáng)度一體式復(fù)合材料錨桿。
本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的高強(qiáng)度一體式復(fù)合材料錨桿，由帶螺紋的復(fù)合材料桿體、螺帽和托盤組成，螺帽直接模壓成型于桿體的端部；構(gòu)成螺帽的復(fù)合材料是以如下重量百分比的原料構(gòu)成短玻璃纖維35％-42％，191#或196#樹脂30％-35％，過氧化甲乙銅(作為固化劑)2％-4％，異鋅酸鈷苯乙烯(作為促進(jìn)劑)3％-7％，碳酸鈣(作為填料)15％-20％，氫氧化鋁(作為阻燃劑)6％-12％，抗靜電劑2％-6％。其中，異鋅酸鈷苯乙烯是異鋅酸鈷以任意比例在苯乙烯中的溶液。
為進(jìn)一步提高錨桿的強(qiáng)度，構(gòu)成桿體的復(fù)合材料是以如下重量百分比的原料構(gòu)成連續(xù)玻璃纖維束50％-57％，短玻璃纖維5％-10％，191#或196#樹脂25％-35％，過氧化甲乙銅(作為固化劑)1％-2％，異鋅酸鈷苯乙烯(作為促進(jìn)劑)2％-3％，氫氧化鋁(作為阻燃劑)3％-6％，抗靜電劑2％-6％。
制造時，以現(xiàn)有的或本發(fā)明所述的原料、配比制得桿體復(fù)合材料，以現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行桿體成型，即將復(fù)合材料穿過現(xiàn)有拉擠成型模具的模孔，制得橫截面與模孔形狀相同且表面有粗螺紋的桿體，按規(guī)定長度截斷，制成復(fù)合材料桿體。以上述的原料、配比制得螺帽的復(fù)合材料，將螺帽直接模壓成型于桿體的端部，從而制得桿體與螺帽一體的錨桿。將復(fù)合材料的螺帽模壓成型于桿體端部是本領(lǐng)域技術(shù)人員容易實現(xiàn)的。
本發(fā)明通過螺帽直接模壓成型于桿體的端部的結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化的螺帽及桿體的復(fù)合材料配方，極大地提高了復(fù)合材料錨桿的強(qiáng)度。經(jīng)過長時間的使用檢驗，該復(fù)合材料錨桿未發(fā)生螺紋結(jié)合處剪切斷裂或螺帽環(huán)向開裂現(xiàn)象。本發(fā)明所述的復(fù)合材料錨桿具有產(chǎn)品強(qiáng)度高、制作工藝簡單、安全可靠且成本低等優(yōu)點，有著廣闊的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明所述的高強(qiáng)度一體式復(fù)合材料錨桿的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為錨桿的使用狀態(tài)圖；具體實施方式
實施例1高強(qiáng)度一體式復(fù)合材料錨桿，由帶螺紋的復(fù)合材料桿體1、螺帽2和托盤3組成，螺帽2直接模壓成型于桿體1的端部；構(gòu)成螺帽的復(fù)合材料是以如下重量百分比的原料構(gòu)成短玻璃纖維35％，191#或196#樹脂30％，過氧化甲乙銅(作為固化劑)4％，異鋅酸鈷苯乙烯(作為促進(jìn)劑)3％，碳酸鈣(作為填料)20％，氫氧化鋁(作為阻燃劑)6％，抗靜電劑2％。其中，異鋅酸鈷苯乙烯是異鋅酸鈷以任意比例在苯乙烯中的溶液，如采用50％的異鋅酸鈷的苯乙烯溶液。
為進(jìn)一步提高錨桿的強(qiáng)度，構(gòu)成桿體的復(fù)合材料是以如下重量百分比的原料構(gòu)成連續(xù)玻璃纖維束50％，短玻璃纖維10％，191#或196#樹脂25％，過氧化甲乙銅(作為固化劑)1％，異鋅酸鈷苯乙烯(作為促進(jìn)劑)3％，氫氧化鋁(作為阻燃劑)6％，抗靜電劑5％。
制造時，以現(xiàn)有的或本發(fā)明所述的的原料、配比制得桿體復(fù)合材料，以現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行桿體成型，即將復(fù)合材料穿過現(xiàn)有拉擠成型模具的模孔，制得橫截面與模孔形狀相同且表面有粗螺紋的桿體，按規(guī)定長度截斷，制成復(fù)合材料桿體。以上述的原料、配比制得螺帽的復(fù)合材料，將螺帽直接模壓成型于桿體的端部，從而制得桿體與螺帽一體的錨桿。
實施例2高強(qiáng)度一體式復(fù)合材料錨桿，由帶螺紋的復(fù)合材料桿體1、螺帽2和托盤3組成，螺帽2直接模壓成型于桿體1的端部；構(gòu)成螺帽的復(fù)合材料是以如下重量百分比的原料構(gòu)成短玻璃纖維42％，191#或196#樹脂30％，過氧化甲乙銅(作為固化劑)2％，異鋅酸鈷苯乙烯(作為促進(jìn)劑)3％，碳酸鈣(作為填料)15％，氫氧化鋁(作為阻燃劑)6％，抗靜電劑2％。其中，異鋅酸鈷苯乙烯是異鋅酸鈷以任意比例在苯乙烯中的溶液，如采用30％的異鋅酸鈷的苯乙烯溶液。
為進(jìn)一步提高錨桿的強(qiáng)度，構(gòu)成桿體的復(fù)合材料是以如下重量百分比的原料構(gòu)成連續(xù)玻璃纖維束53％，短玻璃纖維5％，191#或196#樹脂30％，過氧化甲乙銅(作為固化劑)2％，異鋅酸鈷苯乙烯(作為促進(jìn)劑)2％，氫氧化鋁(作為阻燃劑)4％，抗靜電劑4％。
制造方法同實施例1。
實施例3
高強(qiáng)度一體式復(fù)合材料錨桿，由帶螺紋的復(fù)合材料桿體1、螺帽2和托盤3組成，螺帽2直接模壓成型于桿體1的端部；構(gòu)成螺帽的復(fù)合材料是以如下重量百分比的原料構(gòu)成短玻璃纖維35％，191#或196#樹脂35％，過氧化甲乙銅(作為固化劑)2％，異鋅酸鈷苯乙烯(作為促進(jìn)劑)3％，碳酸鈣(作為填料)16％，氫氧化鋁(作為阻燃劑)7％，抗靜電劑2％。其中，異鋅酸鈷苯乙烯是異鋅酸鈷以任意比例在苯乙烯中的溶液，如采用60％的異鋅酸鈷的苯乙烯溶液。
為進(jìn)一步提高錨桿的強(qiáng)度，構(gòu)成桿體的復(fù)合材料是以如下重量百分比的原料構(gòu)成連續(xù)玻璃纖維束57％，短玻璃纖維8％，191#或196#樹脂27％，過氧化甲乙銅(作為固化劑)1％，異鋅酸鈷苯乙烯(作為促進(jìn)劑)2％，氫氧化鋁(作為阻燃劑)3％，抗靜電劑2％。
制造方法同實施例1。
實施例4高強(qiáng)度一體式復(fù)合材料錨桿，由帶螺紋的復(fù)合材料桿體1、螺帽2和托盤3組成，螺帽2直接模壓成型于桿體1的端部；構(gòu)成螺帽的復(fù)合材料是以如下重量百分比的原料構(gòu)成短玻璃纖維35％，191#或196#樹脂30％，過氧化甲乙銅(作為固化劑)2％，異鋅酸鈷苯乙烯(作為促進(jìn)劑)3％，碳酸鈣(作為填料)15％，氫氧化鋁(作為阻燃劑)12％，抗靜電劑3％。其中，異鋅酸鈷苯乙烯是異鋅酸鈷以任意比例在苯乙烯中的溶液，如采用80％的異鋅酸鈷的苯乙烯溶液。
為進(jìn)一步提高錨桿的強(qiáng)度，構(gòu)成桿體的復(fù)合材料是以如下重量百分比的原料構(gòu)成連續(xù)玻璃纖維束55％，短玻璃纖維8％，191#或196#樹脂26％，過氧化甲乙銅(作為固化劑)1％，異鋅酸鈷苯乙烯(作為促進(jìn)劑)2％，氫氧化鋁(作為阻燃劑)5％，抗靜電劑3％。
制造方法同實施例1。
實施例5高強(qiáng)度一體式復(fù)合材料錨桿，由帶螺紋的復(fù)合材料桿體1、螺帽2和托盤3組成，螺帽2直接模壓成型于桿體1的端部；構(gòu)成螺帽的復(fù)合材料是以如下重量百分比的原料構(gòu)成短玻璃纖維37％，191#或196#樹脂30％，過氧化甲乙銅(作為固化劑)2％，異鋅酸鈷苯乙烯(作為促進(jìn)劑)3％，碳酸鈣(作為填料)16％，氫氧化鋁(作為阻燃劑)6％，抗靜電劑6％。其中，異鋅酸鈷苯乙烯是異鋅酸鈷以任意比例在苯乙烯中的溶液，如采用50％的異鋅酸鈷的苯乙烯溶液。
為進(jìn)一步提高錨桿的強(qiáng)度，構(gòu)成桿體的復(fù)合材料是以如下重量百分比的原料構(gòu)成連續(xù)玻璃纖維束50％，短玻璃纖維7％，191#或196#樹脂35％，過氧化甲乙銅(作為固化劑)1％，異鋅酸鈷苯乙烯(作為促進(jìn)劑)2％，氫氧化鋁(作為阻燃劑)3％，抗靜電劑2％。
制造方法同實施例1。
實施例6高強(qiáng)度一體式復(fù)合材料錨桿，由帶螺紋的復(fù)合材料桿體1、螺帽2和托盤3組成，螺帽2直接模壓成型于桿體1的端部；構(gòu)成螺帽的復(fù)合材料是以如下重量百分比的原料構(gòu)成短玻璃纖維35％，191#或196#樹脂33％，過氧化甲乙銅(作為固化劑)3％，異鋅酸鈷苯乙烯(作為促進(jìn)劑)3％，碳酸鈣(作為填料)15％，氫氧化鋁(作為阻燃劑)6％，抗靜電劑5％。其中，異鋅酸鈷苯乙烯是異鋅酸鈷以任意比例在苯乙烯中的溶液。
為進(jìn)一步提高錨桿的強(qiáng)度，構(gòu)成桿體的復(fù)合材料是以如下重量百分比的原料構(gòu)成連續(xù)玻璃纖維束50％，短玻璃纖維5％，191#或196#樹脂33％，過氧化甲乙銅(作為固化劑)1％，異鋅酸鈷苯乙烯(作為促進(jìn)劑)2％，氫氧化鋁(作為阻燃劑)3％，抗靜電劑6％。
制造方法同實施例1。
實施例7高強(qiáng)度一體式復(fù)合材料錨桿，由帶螺紋的復(fù)合材料桿體1、螺帽2和托盤3組成，螺帽2直接模壓成型于桿體1的端部；構(gòu)成螺帽的復(fù)合材料是以如下重量百分比的原料構(gòu)成短玻璃纖維40％，191#或196#樹脂30％，過氧化甲乙銅(作為固化劑)2％，異鋅酸鈷苯乙烯(作為促進(jìn)劑)5％，碳酸鈣(作為填料)15％，氫氧化鋁(作為阻燃劑)6％，抗靜電劑2％。其中，異鋅酸鈷苯乙烯是異鋅酸鈷以任意比例在苯乙烯中的溶液。
為進(jìn)一步提高錨桿的強(qiáng)度，構(gòu)成桿體的復(fù)合材料是以如下重量百分比的原料構(gòu)成連續(xù)玻璃纖維束52％，短玻璃纖維5％，191#或196#樹脂32％，過氧化甲乙銅(作為固化劑)1％，異鋅酸鈷苯乙烯(作為促進(jìn)劑)2％，氫氧化鋁(作為阻燃劑)3％，抗靜電劑5％。
制造方法同實施例1。
實施例8高強(qiáng)度一體式復(fù)合材料錨桿，由帶螺紋的復(fù)合材料桿體1、螺帽2和托盤3組成，螺帽2直接模壓成型于桿體1的端部；構(gòu)成螺帽的復(fù)合材料是以如下重量百分比的原料構(gòu)成短玻璃纖維35％，191#或196#樹脂30％，過氧化甲乙銅(作為固化劑)2％，異鋅酸鈷苯乙烯(作為促進(jìn)劑)7％，碳酸鈣(作為填料)15％，氫氧化鋁(作為阻燃劑)9％，抗靜電劑2％。其中，異鋅酸鈷苯乙烯是異鋅酸鈷以任意比例在苯乙烯中的溶液。
為進(jìn)一步提高錨桿的強(qiáng)度，構(gòu)成桿體的復(fù)合材料是以如下重量百分比的原料構(gòu)成連續(xù)玻璃纖維束56％，短玻璃纖維5％，191#或196#樹脂30％，過氧化甲乙銅(作為固化劑)1％，異鋅酸鈷苯乙烯(作為促進(jìn)劑)2％，氫氧化鋁(作為阻燃劑)3％，抗靜電劑3％。
制造方法同實施例1。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度一體式復(fù)合材料錨桿，由帶螺紋的復(fù)合材料桿體(1)、螺帽(2)和托盤(3)組成，其特征為螺帽(2)直接模壓成型于桿體(1)的端部；構(gòu)成螺帽的復(fù)合材料是以如下重量百分比的原料構(gòu)成短玻璃纖維35％-42％，191#或196#樹脂30％-35％，過氧化甲乙銅2％-4％，異鋅酸鈷苯乙烯3％-7％，碳酸鈣15％-20％，氫氧化鋁6％-12％，抗靜電劑2％-6％。
2.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度一體式復(fù)合材料錨桿，其特征為構(gòu)成桿體的復(fù)合材料是以如下重量百分比的原料構(gòu)成連續(xù)玻璃纖維束50％-57％，短玻璃纖維5％-10％，191#或196#樹脂25％-35％，過氧化甲乙銅1％-2％，異鋅酸鈷苯乙烯2％-3％，氫氧化鋁3％-6％，抗靜電劑2％-6％。
全文摘要
本發(fā)明涉及錨桿，具體為一種高強(qiáng)度一體式復(fù)合材料錨桿。解決現(xiàn)有復(fù)合材料錨桿因桿體與螺帽之間為螺紋配合的分體式結(jié)構(gòu)、復(fù)合材料的配方不合理所造成的錨桿強(qiáng)度差、經(jīng)常發(fā)生螺紋結(jié)合處剪切斷裂或螺帽環(huán)向開裂等問題。由帶螺紋的復(fù)合材料桿體、螺帽和托盤組成，螺帽直接模壓成型于桿體的端部；構(gòu)成螺帽的復(fù)合材料是以如下重量百分比的原料構(gòu)成短玻璃纖維35％－42％，191#或196#樹脂30％－35％，過氧化甲乙銅2％－4％，異鋅酸鈷苯乙烯3％－7％，碳酸鈣15％－20％，氫氧化鋁6％－12％，抗靜電劑2％－6％。本發(fā)明極大地提高了復(fù)合材料錨桿的強(qiáng)度。經(jīng)過長時間的使用檢驗，該復(fù)合材料錨桿未發(fā)生螺紋結(jié)合處剪切斷裂或螺帽環(huán)向開裂現(xiàn)象。
文檔編號C08K5/14GK101078350SQ200710062248
公開日2007年11月28日 申請日期2007年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月30日
發(fā)明者秦斌青, 郭勇義, 崔小朝, 侯水云, 王維虎, 王萬冬 申請人:山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司