專利名稱：一種復合材料桿塔的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種復合材料桿塔，尤其涉及一種絕緣復合材料桿塔，可以作為 電力線路、通訊設施，鐵路電氣化，軌道交通及公共事業(yè)及相關領域的絕緣支撐構件。
背景技術：
目前，各個領域使用的傳統(tǒng)桿塔、如輸配電線路的鐵塔，通訊桿塔，鐵路電氣化桿 塔，都是采用鋼筋混凝土或者鋼鐵制成，不僅重量重，而且這些桿塔都是導體，容易產(chǎn)生諸 如雷電、大風、污穢、冰雪、鹽霧等惡劣天氣引起的運行事故。通訊桿塔由于屏蔽作用還會 產(chǎn)生微波紊亂，影響通訊質量。鐵路電氣化傳統(tǒng)桿塔的雜散電流還會造成對鐵軌的腐蝕，等 等。所有的短缺都將通過復合材料桿塔的絕緣特性得到克服。目前也有一些技術，公開了采用復合材料制作電力桿塔或者類似產(chǎn)品，但是有的 技術公開不夠充分，如中國專利“200710168533. 0”，名稱為“ 10KV配電線路絕緣塔頭”，公 開了一種10KV配電線路絕緣塔頭，其特征在于采用憎水型高強度絕緣棒，用連接金具與 針式絕緣子進行組裝，形成一個絕緣塔頭整體；或采用憎水型高強度絕緣棒直接與連接金 具進行組裝，形成一個絕緣塔頭整體。對于憎水型高強度絕緣棒本身沒有相應的介紹。也有的技術，在應用中存在抗紫外線能力差，如中國專利“00131910. 8”，名稱為 “一種用復合材料制作的電力桿塔”的專利申請所公開的一種用復合材料制作的電力桿塔， 其特征是按照下述主要成份及重量比選取聚酯樹脂或環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂40-60份，玻 璃纖維或碳纖維40-60份，瓷粉或石英粉或輕質碳酚鈣9-11份，顏料5-7份，阻燃劑6-10 份，防老化劑3-5份，固化劑3-5份。不僅沒有抗紫外線功能，而且碳纖維是導體不具有絕 緣功能，故而其公開的電力桿塔不具備絕緣效果，并且碳纖維成本非常高，實際應用中不具 備普遍推廣的價值。此外，如中國專利“200620072440. 9”，名稱為“新型復合電桿”所公開的，是一種玻
璃纖維與聚氨酯復合的新型電桿，包括中空桿體，桿體是浸漬聚氨酯的玻璃纖維股繞軸的 纏繞體，所述浸漬聚氨酯的玻璃纖維股由內到外依次是內層玻璃纖維層、中層芳香族聚氨 酯層、外層脂肪族聚氨酯層構成，聚氨酯固化后三層結為一整體。

實用新型內容本實用新型的目的是揭示一種復合材料桿塔，本身強度高，絕緣性能好，并且通過 高強度本體和具備強抗紫外線能力的耐候性樹脂的復合保護及具有超耐候、防水、阻燃、低 表面能特性的氟和氟聚合物的涂敷，使復合材料桿塔具有絕緣、高強度、抗紫外線、耐天候、 憎水、阻燃、不粘自潔等一系列優(yōu)異特性，尤其適合戶外長久使用。本實用新型的技術方案是，一種復合材料桿塔，包括本體，置于本體外的第一外層 和第二外層，以及置于本體內的泡沫填充物，所述的本體為浸漬樹脂的絕緣纖維，所述的第 一外層為浸漬耐候性樹脂的絕緣纖維，所述的第二外層為氟或氟的聚合物，所述的本體、第 一外層、第二外層和本體內的泡沫填充物構成復合材料桿塔。[0008]在本實用新型一個較佳實施例中，所述的本體為浸漬環(huán)氧樹脂的玻璃纖維。在本實用新型一個較佳實施例中，所述的耐候性樹脂為脂環(huán)族環(huán)氧樹脂。在本實用新型一個較佳實施例中，所述的泡沫填充物為絕緣的閉孔泡沫塑料。在本實用新型一個較佳實施例中，所述的絕緣纖維為玻璃纖維。在本實用新型一個較佳實施例中，所述的絕緣纖維為E類玻璃纖維。在本實用新型一個較佳實施例中，所述的輔助材料包括固化劑、促進劑、顏料和填 料。本實用新型揭示的復合材料桿塔，由于采用了氟或氟的聚合物以及耐候性樹脂作 為原料的一部分，所以抗紫外線能力得到極大的提高，并且憎水，在戶外長時間使用的環(huán)境 下，不易老化，內部填充輕質的絕緣材料，使得復合材料桿塔重量輕，此外，提高了復合材料 桿塔整體絕緣水平。

附圖1為本實用新型較佳實施例中復合材料桿塔的示意圖；附圖2為本實用新型較佳實施例中復合材料桿塔制造方法的流程示意圖。本體1，第一外層2，第二外層3，填充層4。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的較佳實施例進行詳細闡述，以使本實用新型的優(yōu)點 和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本實用新型的保護范圍做出更為清楚明確 的界定。本實用新型揭示的一種復合材料桿塔，可以應用在路燈桿、紅綠燈桿、電子監(jiān)控 桿、輸配電電力系統(tǒng)的塔頭、桿塔、整塔及橫擔等各個產(chǎn)品上，本實施例中以桿塔為示例來 說明，但本實用新型并不是以此為限，本實用新型的保護范圍以權利要求的保護范圍為準。如圖1所示，本實施例中的復合材料桿塔截面呈圓形，但是本實用新型并不限于 此，可以是橢圓形、方形、多邊形或者相關形狀。在復合材料桿塔中包括本體1，第一外層2， 第二外層3和填充層4。其中的本體1由樹脂和絕緣纖維的復合材料組成，本實施例中，樹 脂優(yōu)選為環(huán)氧樹脂，但也可以為其他如酚醛樹脂、聚氨酯樹脂等。絕緣纖維優(yōu)選為玻璃纖 維，尤其是玻璃纖維中的E類纖維，但也可以是玄武巖纖維。在本實施例中，第一外層2由耐候性樹脂和絕緣纖維的復合材料組成，其中耐候 性樹脂優(yōu)選脂環(huán)族環(huán)氧樹脂，但也可以是氟改性環(huán)氧樹脂或酚醛改性環(huán)氧樹脂，同樣可以 起到抗紫外線的作用。本實施例中的絕緣纖維還是優(yōu)選E類玻璃纖維，但同樣可以采用其 他如玄武巖纖維。由于脂環(huán)族環(huán)氧樹脂具有以下優(yōu)異性能，所以此處的耐候性樹脂優(yōu)選脂環(huán)族環(huán)氧 樹脂。脂環(huán)族環(huán)氧樹脂的分子結構中不含苯環(huán)，具有良好的耐侯性能和抗紫外輻射。因為脂環(huán)族環(huán)氧樹脂分子結構中的環(huán)氧基不是來自環(huán)氧丙烷，環(huán)氧基直接連接在 脂環(huán)上，所以，脂環(huán)族環(huán)氧樹脂的熱穩(wěn)定性良好由于脂環(huán)族環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基直接連接在 脂環(huán)上，能形成緊密的剛性分子結構，固化后交聯(lián)密度增大，因而熱變形溫度比較高，馬丁
4耐熱可以達到190°C以上，熱分解溫度大于360°C。固化收縮率小，拉伸強度高。由于脂環(huán)族環(huán)氧樹脂合成的過程中不含氯、鈉等離子，因此脂環(huán)族環(huán)氧樹脂都具 有良好的介電性能，無論是從比電阻還是從介電損耗角正切值看，均較雙酚A型環(huán)氧樹脂 為優(yōu)。脂環(huán)族環(huán)氧樹脂的粘度都比較小，因此，在澆注和壓制制件時作業(yè)較方便，這一 點，尤其是對大部件的制件加工時，更顯得重要。脂環(huán)族環(huán)氧樹脂對有機酸和酸酐的反應活性比對胺類的反應活性大。因此，在酸 性固化劑中便能充分固化。這樣一來就避免了使用毒性大、揮發(fā)性大的胺類固化則，對操作 人員比較安全。在本實用新型實施例中，由包含脂環(huán)族環(huán)氧樹脂制造的有機絕緣體來代替戶外裝 置中的陶瓷制品、水泥及鋼鐵制品。與陶瓷相比，它具有重量輕、體積小，抗沖擊性好等優(yōu) 點，而且可以較經(jīng)濟地制成大小、形狀各異的產(chǎn)品。這類產(chǎn)品可以同時滿足熱沖擊電阻良 好、熱變形溫度高、臨界電氣特性優(yōu)良的要求。復合材料桿塔的第二外層3采用氟或氟的聚合物，因為氟或氟的聚合物具有優(yōu)良 的電絕緣性、超高耐候性、抗紫外線輻照、高化學穩(wěn)定性、抗?jié)穹浪?、低表面能和低摩擦?數(shù)、不粘性和抗沾污性。填充層4是采用絕緣泡沫材料進行填充，本實用新型實施例中，優(yōu)選采用閉孔的 絕緣泡沫塑料進行填充，也可以采用油或者SF6氣體進行填充，但是后兩者對于密封的要 求相對更為嚴格，而絕緣泡沫塑料本身質量比較輕，成本也在可接受范圍。請參見附圖2，此處示意了復合材料桿塔的制造工藝，分別有以下幾個步驟組成。纏繞浸漬樹脂的絕緣纖維S1，首先把樹脂置于樹脂槽，將絕緣纖維經(jīng)過分紗器后 通過樹脂槽，絕緣纖維經(jīng)過樹脂槽中樹脂的浸漬后，再通過纏繞設備上的集紗器進行卷繞， 所述的纏繞設備設置有芯棒，由纏繞設備的芯棒將上述浸漬樹脂的絕緣纖維進行卷繞工 作，待纏繞到一定程度后，就形成了復合材料桿塔的本體1。此處的纏繞有厚度和長度的要 求，也即復合材料桿塔的長度以及本體的厚度，根據(jù)不同的應用場合，厚度及長度要求各不 相同。由于樹脂是以液體形態(tài)添加入絕緣纖維中，因此樹脂會滲透入絕緣纖維內。此處的 樹脂優(yōu)選環(huán)氧樹脂，但也可以是其他如酚醛樹脂等，此處的絕緣纖維優(yōu)選為E類玻璃纖維， 但也可以是玄武巖纖維等。此處的芯棒可以采用不同形狀，從而制造出來的最終的復合材 料桿塔的形狀也可以各種各樣。纏繞浸漬耐候性樹脂的絕緣纖維S2，形成復合材料桿塔的本體1以后，繼續(xù)以此 絕緣纖維和形成的本體1為基礎，在纏繞設備的芯棒上進行卷繞。此處樹脂槽內放置的是 耐候性樹脂，因此此處卷繞的是浸漬過耐候性樹脂的絕緣纖維。此處的耐候性樹脂優(yōu)選為 脂環(huán)族環(huán)氧樹脂，耐候性樹脂分為熱固性和熱塑性兩種，此處并不限制，也可以是氟環(huán)氧樹 脂或酚醛環(huán)氧樹脂。耐候性樹脂同樣會滲透入絕緣纖維里面，形成第一外層2。加溫固化S3，對經(jīng)過上述步驟后制成的構件進行加溫固化，經(jīng)過固化后，得到的構 件是一體的，為了充分固化，再進行二次加熱固化。二次固化(或者后固化)時間與固化溫 度條件有關，本實施例中，在固化溫度為45°C 50°C條件下，固化時間在3小時左右；在固 化溫度為60°C 80°C條件下，固化時間在2小時左右；在固化溫度為100°C 120°C條件 下，固化時間為2小時左右；在固化溫度為140°C 160°C條件下，固化時間為2小時左右。
5然后自然降溫至常溫，完成固化程序。但是也可以根據(jù)當時天氣狀況，如空氣濕度、溫度、 產(chǎn)品厚度等條件調節(jié)溫升程序。然后，抽出芯棒，形成中間品。打磨拋光并涂氟或氟的化合物S4,經(jīng)過固化后，形成了中間品，然后，在中間品的 第一外層2外面進行打磨拋光，在經(jīng)過拋光后的表面涂上氟或氟的聚合物，形成第二外層 3。根據(jù)產(chǎn)品應用當?shù)氐奶旌?、氣溫、污穢等級及太陽光照的強弱確定涂層厚度，涂層可以 底涂、面涂，底涂也可以采用和基體樹脂附著力好的耐候性涂料，以降低氟和氟聚合物的用 量，降低成本。但面涂必須是氟和氟的聚合物。面涂可以一遍二遍，也可以多遍。填充絕緣材料S5，在本體內部再填充絕緣材料，比如閉孔的絕緣泡沫塑料或者油 等絕緣材料，形成填充層4，制成復合材料桿塔，然后進行檢測和試驗，看制成的復合材料桿 塔是否合格，尤其在絕緣性能等方面。如果是填充了油或者SF6等，則還需要將復合材料桿 塔兩端的端口進行密封，以防止SF6或者油的泄漏。此處的填充絕緣材料S5的步驟，可以 設置在打磨拋光并涂氟或氟的化合物S4之后，也可以設置在此步驟之前，先進行填充絕緣 材料S5。在絕緣纖維浸漬樹脂或者耐候性樹脂的過程中，需要添加輔助材料，輔助材料包 括適量的固化劑、促進劑、填料和顏料，也可以適當添加阻燃劑等材料，視實際的需求和應 用而定。此處制成的復合材料桿塔截面是圓形或接近于圓形的，但是同樣可以采用上述方 法，制成截面為橢圓形或方形的復合材料桿塔，只不過纏繞時采用的芯棒形狀不同而已。此 外，纏繞設備上的芯棒也可以采用異形的，比如芯棒上下不通粗細等，從而制造成其他所需 要的復合材料桿塔。此外，還可以采用干法纏繞制作復合材料桿塔，下面簡單的進行介紹，將絕緣纖維 浸漬樹脂，然后進行烘干，形成半固態(tài)的絕緣纖維與樹脂的復合材料，經(jīng)過加熱后軟化，再 纏繞在芯棒上，形成復合材料桿塔的本體1 ；將絕緣纖維浸漬耐候性樹脂，然后進行烘干， 形成半固態(tài)的絕緣纖維與耐候性樹脂的復合材料，經(jīng)過加熱軟化后，再纏繞在芯棒上，形成 復合材料桿塔的第一外層2，然后經(jīng)過加溫固化，在第一外層進行打磨拋光處理，涂覆氟或 氟的聚合物，形成第二外層3，在本體內填充泡沫填充物，形成填充層4。本實用新型實施例制成的復合材料桿塔，其長度可以按照設計需要進行制作，或 者可以制作不同直徑或者尺寸的復合材料桿塔，然后將相配套的復合材料桿塔再次進行組 裝，比如套裝或者法蘭固定連接，從而制成比較高的桿塔或者下面粗、上面細的桿塔等。本實用新型揭示的復合材料桿塔，由于采用了氟或氟的聚合物以及耐候性樹脂作 為桿塔組成的一部分，所以抗紫外線能力得到極大的提高，并且憎水，不粘自清潔的能力 強。在戶外長時間使用的環(huán)境下，不易老化，內部填充輕質的絕緣材料，使得復合材料桿塔 重量輕，此外，提高了復合材料桿塔整體絕緣水平。以上所述，僅為本實用新型的具體實施方式
，但本實用新型的保護范圍并不局限 于此，任何熟悉本領域的技術人員在本實用新型所揭露的技術范圍內，可不經(jīng)過創(chuàng)造性勞 動想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范 圍應該以權利要求書所限定的保護范圍為準。
權利要求一種復合材料桿塔，包括本體，置于本體外的第一外層和第二外層，以及置于本體內的泡沫填充物；其特征在于，所述的本體為浸漬樹脂的絕緣纖維，所述的第一外層為浸漬耐候性樹脂的絕緣纖維，所述的第二外層為氟或氟的聚合物，所述的本體、第一外層、第二外層和本體內的泡沫填充物構成復合材料桿塔。
2.根據(jù)權利要求1所述的復合材料桿塔，其特征在于，所述的本體浸漬環(huán)氧樹脂的玻 璃纖維。
3.根據(jù)權利要求2所述的復合材料桿塔，其特征在于，所述的耐候性樹脂為脂環(huán)族環(huán) 氧樹脂。
4.根據(jù)權利要求3所述的復合材料桿塔，其特征在于，所述的泡沫填充物是閉孔的塑 料泡沫。
5.根據(jù)權利要求1所述的復合材料桿塔，其特征在于，所述的絕緣纖維為玻璃纖維。
6.根據(jù)權利要求6所述的復合材料桿塔，其特征在于，所述的絕緣纖維為E類玻璃纖維。
專利摘要一種復合材料桿塔，包括本體，置于本體外的第一外層和第二外層，以及置于本體內的泡沫填充物，所述的本體為浸漬樹脂的絕緣纖維，所述的第一外層為浸漬耐候性樹脂的絕緣纖維，所述的第二外層為氟或氟的聚合物，所述的本體、第一外層、第二外層和本體內的泡沫填充物構成復合材料桿塔；本實用新型提供的復合材料桿塔，由于采用的脂環(huán)族環(huán)氧樹脂和氟或氟的聚合物都具有優(yōu)異的抗紫外線、防水防潮、不粘自清潔及電氣絕緣特性，所以制成的復合材料桿塔非常適合戶外各種惡劣氣象條件下的長期運行。
文檔編號E04H12/34GK201598869SQ20092027962
公開日2010年10月6日 申請日期2009年11月6日 優(yōu)先權日2009年11月6日
發(fā)明者謝佐鵬 申請人:常熟風范電力設備股份有限公司