[发明专利]一种架空导线用纤维复合绳芯成型工艺与制造设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种架空导线用纤维复合绳芯成型工艺与制造设备，应用于电线电缆领域。

背景技术

混杂玻璃纤维/碳纤维复合芯电缆是被用来取代钢芯铝绞线电缆的一种替代产品，这种复合芯电缆具有比强度大，线膨胀系数小，载流量大等优点，但是在生产卷绕及安装放线时会对复合芯表面造成损伤，而复合芯对表面损伤敏感，损伤后易发生灾难性断裂，后果严重。为了减少灾难情况的发生，必须提高导线增强芯的安全性，这样就需要充分利用复合材料的可设计性，将单根粗混杂纤维复合芯设计为由多根细小的纤维芯棒加捻而成，即复合绳芯，这种纤维复合绳芯能够分散受力作用，使得安全性能更高，但目前这种复合绳芯成型工艺与制造设备还很少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种架空导线用纤维复合绳芯成型工艺与制造设备，纤维复合绳芯成型工艺由预热/刻蚀、浸渍、单股预成型、绝缘层包覆、加捻成型、深度固化、牵引及卷绕过程组成，该成型工艺方法简单，设备结构设置合理，复合绳芯能够一次性成型，提高了生产效率，降低了生产成本。

本发明纤维复合绳芯的成型工艺，包括如下步骤：

a.将碳纤维从可绕轴旋转的纱架集束孔内牵出，进入预热/刻蚀装置中预

热，同时对碳纤维表面进行刻蚀；

b.将经过上述步骤a中预热并刻蚀过的碳纤维送入树脂浸渍槽内浸渍，然后使碳纤维分股进入可绕轴旋转的单股预成型模具中进行碳纤维芯预成型，预成型的温度设置为90-120℃，然后进入可绕轴旋转的绝缘层包覆模具，在包覆模具处用玻璃或者聚酯纤维对外层6根碳纤维芯进行包覆，包覆时两卷或多卷玻璃或聚酯纤维沿着设定的轨道运动，其中浸渍槽内的树脂体系由环氧树脂、固化剂、促进剂和脱模剂组成，各组分的含量为，以其中的环氧树脂质量分数为100份，则固化剂为105-125份，促进剂0.5-2份，脱模剂0.5-3份，通过树脂体系/纤维复合制备得到外层6根芯股和内层1根碳纤维芯股，再通过加捻工艺制得纤维复合绳芯；

c.将在上述步骤b中得到的纤维复合绳芯引入固化装置中进行固化，通过牵引装置牵引，最后用卷绕装置进行收集。

本发明纤维复合绳芯成型工艺对应的制造设备，包括依次连接的纤维纱架、纤维预热/刻蚀装置、树脂浸渍槽、单股预成型模具、绝缘层包覆模具、成型装置、固化装置、牵引装置及卷绕装置，固化装置由依次连接的第一固化装置、第二固化装置和第三固化装置组成，将碳纤维从纱架集束孔内牵出，然后使牵出的碳纤维进入纤维预热/刻蚀装置中进行预热，同时对碳纤维表面进行刻蚀，将经过预热/刻蚀过的碳纤维送入树脂浸渍槽内浸渍，然后使碳纤维分股进入单股预成型模具中进行碳纤维芯预成型，然后在绝缘层包覆模具处对外层6根芯进行包覆，制备得到外层芯股，再将6根外层芯股和1根内层碳纤维芯股进行加捻成型，制得纤维复合绳芯，再将纤维复合绳芯依次引入第一、第二和第三固化装置中进行固化，用牵引装置牵引，最后用卷绕装置进行收集。

作为本发明上述技术方案的优选技术方案，纤维纱架可绕轴旋转，纤维纱架上碳纤维出口处设有集束孔，使碳纤维从纤维纱架的集束孔中牵出；纤维预热/刻蚀装置使用紫外烘箱，烘箱温度设置范围为100-300℃。

作为本发明上述技术方案的优选技术方案，树脂浸渍槽的碳纤维进口和碳纤维出口处设有可旋转的带开孔的转盘，孔直径为1-2mm，转盘的旋转角速度和方向与纤维纱架的旋转角速度和方向相同。

作为本发明上述技术方案的优选技术方案，单股预成型模具的长度为10-15cm，中心孔径为2-3mm，外层孔径比中心孔径小0.1-0.5mm，旋转角速度和方向与纤维纱架的相同；玻璃或聚酯纤维放置于绝缘层包覆模具轨道处，缠绕时沿着固定轨道运动，运动方向相反，对外层6根纤维芯进行绝缘层包覆，外层6个孔(5-3)孔径相同，均为1.5-2.8mm，内层碳纤维复合芯不需要进行包覆；对于成型装置，采用聚四氟乙烯制作，其长度为5-10cm，孔径为6-9mm。

作为本发明上述技术方案的优选技术方案，第一、第二和第三固化装置的长度皆为40-70cm，各固化装置所设置的固化温度皆为150-200℃；卷绕装置的卷盘直径为纤维复合绳芯直径的50-100倍。

本发明与现有技术相比较，纤维芯棒轴向强度更大，安全性能更高；生产工艺更加简单，效率高。-

说明书附图

图1为本发明纤维复合绳芯横截面示意图。

图2为本发明单根外层芯股笔直状态结构示意图

图3为本发明纤维复合绳芯的成型工艺流程示意图。

图4为本发明树脂浸渍槽的纤维入口截面示意图。