[发明专利]一种输电线路碳纤维复合芯制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种输电线路中承担两个铁塔之间电缆重量的芯线的制造方法，特别涉及一种复合材料芯线的制造方法，具体地说是一种输电线路碳纤维复合芯制造工艺。

背景技术

自从1800年开始，架空输电用导线很少有大的革新，其中以钢芯铝导线使用量最大，作为承担架空输电电缆重量的钢绞线，这种钢绞线不仅本身重量大，而且易因磁损和热效应造成输出线路的线损，此外钢绞线的抗拉强度不高，不能够承重冰雪的重量，在恶劣天气下易造成铁塔倒塌。为此有人根据复合材料的特性提出了利用碳纤维复合芯来代替钢绞线，充分发挥其重量轻、强度高、无磁损、成本低的优点，但由于缺乏相应的制造方法及设备而难以实现。

发明内容

本发明的目的是针对目前电力输送线路急需碳纤维复合芯的问题，提供一种用于输电线路线缆的碳纤维复合芯制造方法。

本发明采用如下技术方案：

一种输电线路碳纤维复合芯制造方法，包括如下步骤：

步骤1：提供一种用于输电线路的碳纤维复合芯制造设备，该设备包括：纱架，集纱器，去湿器，碳纤维浸渍器，高强玻璃纤维浸渍器，前模导纱器，前模，前模加热器，前模分纱器，后模导纱器，加热器，后模，后固化加热器，风冷冷却装置；

步骤2：预处理：调整碳纤维和高强度玻璃纤维或玄武纤维的张力和直线度，使碳纤维和高强度玻璃纤维或玄武纤维的张力分别一致并符合工艺要求，具有好的直线度；

步骤3：去湿：将碳纤维和高强度玻璃纤维或玄武纤维从纱架上匀速牵出，使其经过集纱器进入去湿器中除去水分，并控制纤维含水率不大于3%，提高制品力学强度；

步骤4：浸润涂胶：将去湿后的碳纤维以直排式送入碳纤维浸渍器中浸润涂胶，浸润涂胶的移动速度控制在400～600mm/min之间；将去湿后的高强度玻璃纤维或玄武纤维以增捻集束式送入高强玻璃纤维浸渍器中浸润涂胶，浸润涂胶的移动速度控制在400～600mm/min之间；使用的环氧树脂为采用添加改性酸酐化合物制成的耐高温特种拉挤环氧树脂；

步骤5：预固化：使经过浸润涂有胶的碳纤维经过前模导纱器去除多余胶水后进入前模中进行预固化，控制前模的加热温度，形成两段加热，其中靠近前模导纱器的一段的加热温度为35℃-45℃，另一段的加热温度为70℃-90℃，同时使两个加热段之间保持20-40cm的间隔，得到预固化的碳纤维芯；

步骤6：分纱包覆：使经过预固化的碳纤维与经过浸润涂胶的高强度玻璃纤维或玄武纤维一起进入前模分纱器中，通过前模分纱器的作用使高强度玻璃纤维或玄武纤维按一定规则包覆在预固化的碳纤维芯上；

步骤7：固化：使包覆有高强度玻璃纤维或玄武纤维的预固化的碳纤维芯进入后模导纱器中去除高强度玻璃纤维或玄武纤维上多余的胶水后送入后模中进行加热固化，控制加热温度，使后模形成三个加热区，三个加热区的加热温度依次为95℃-110℃、165℃-175℃和155℃-175℃，三个加热区之间间隔20-40cm，得到半固化复合芯，通过调整三个加热区的温度控制半固化复合芯的出模硬度不小于设计硬度的85%；

步骤8：后固化：将上述半固化的复合芯送入后固化加热器进行固化处理，控制后固化温度不小于180℃，后固化时间不小于3分钟；

步骤9：冷却：将从后固化加热器中牵引出的复合芯冷却，得到的复合芯抗拉强度大于2500MPa，剪切强度大于70Mpa，最小弯曲直径小于芯杆直径的55倍，断裂伸长率大于1.2%。

优选地，在上述输电线路碳纤维复合芯制造方法中，所述步骤3中，纤维含水率小于2%。

优选地，在上述输电线路碳纤维复合芯制造方法中，所述步骤4中，浸润涂胶的移动速度控制为500mm/min。

优选地，在上述输电线路碳纤维复合芯制造方法中，所述步骤5中，靠近前模导纱器的一段的加热温度为40℃，另一段的加热温度为80℃，两个加热段之间保持30cm的间隔。

优选地，在上述输电线路碳纤维复合芯制造方法中，所述步骤7中，三个加热区的加热温度分布为100℃，170℃和165℃，三个加热区之间间隔分别为30cm。

优选地，在上述输电线路碳纤维复合芯制造方法中，所述步骤8中，后固化温度为190℃，后固化时间为5分钟。

本发明的有益效果：