專利名稱：一種絞合型復(fù)合芯及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種絞合型復(fù)合芯及其制造方法。
背景技術(shù)：
樹脂基高強度連續(xù)纖維復(fù)合材料線材，因其具有質(zhì)量輕、抗張強度大、耐溫高、高比模、線膨脹系數(shù)小等特點，在電力輸送、海洋作業(yè)、橋梁增強等方面應(yīng)有受到人們的廣泛關(guān)注。特別是以美國CTC公司、遠(yuǎn)東復(fù)合技術(shù)有限公司為首的多家公司將復(fù)合材料用于輸電線路中優(yōu)點已日益凸現(xiàn)。目前國內(nèi)單股棒狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合芯工藝已較成熟，但是單股棒狀復(fù)合芯在應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)存在彎曲性能較差、安全可靠性相對較低的缺點，同時由于其加工直徑受到限制，當(dāng)其用于大跨越地區(qū)需要更高強度更大截面的復(fù)合芯時，其應(yīng)用受到限制。為了提高纖維材料復(fù)合芯的安全性，同時滿足在大檔距、大長度場合下使用，人們開始研究采用多股結(jié)構(gòu)的復(fù)合芯及其制造方法。然而至目前為止，仍未有絞合型復(fù)合芯批量生產(chǎn)成熟的制造方法。如東京制綱株式會社申請的201020639236.7纖維復(fù)合型絞合線纜和我公司先前申請201010102161.3架空導(dǎo)線用連續(xù)高強纖維樹脂復(fù)合芯及其制備方法，其提及的工藝方法主要均為單股復(fù)合芯首先為半固化，然后多股絞合后再進行二次加熱完全固化。該加工方法在復(fù)合芯絞合時，這種半固化的單股復(fù)合芯中未硬化的樹脂從包覆層內(nèi)部滲透出來，相鄰的側(cè)股相互的樹脂彼此相互浸濕，并且滯留在芯股與側(cè)股的間隙中，經(jīng)二次加熱固化，使得相鄰的線股之間(芯股和側(cè)股、側(cè)股和側(cè)股)粘結(jié)而一體化，使得復(fù)合芯整體成為一個很硬的棒狀，其結(jié)果損害了絞線結(jié)構(gòu)本來應(yīng)具備的撓性。因此該方法仍有值得改進的地方。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種性能優(yōu)良的絞合型復(fù)合芯的制造方法。實現(xiàn)本發(fā)明第一個目的的技術(shù)方案是一種絞合型復(fù)合芯的制造方法，包括以下步驟:步驟一:將纖維形成帶有螺旋形的纖維增強樹脂基復(fù)合芯股；步驟二:對各纖維增強樹脂基復(fù)合芯股進行絞合合并形成由中心層和外層構(gòu)成的單層絞合型復(fù)合芯。所述步驟一具體步驟為:A、放紗工序:將多束纖維從放線架中放出；B、浸潰工序:將放出的多束纖維經(jīng)樹脂槽充分浸潰，熱固性樹脂或熱塑性樹脂嵌入到各纖維內(nèi)部；C、預(yù)固化工序:將浸潰樹脂后的纖維經(jīng)導(dǎo)向輪或?qū)蚰＿M入預(yù)固化模進行預(yù)固化形成預(yù)固化的復(fù)合芯；D、包覆工序:將預(yù)固化的復(fù)合芯包覆纖維絲或纖維帶作為緩沖層；所述緩沖層包括廣3層纖維絲或纖維帶；E、固化預(yù)螺旋成型工序:將包覆有緩沖層的復(fù)合芯送入旋轉(zhuǎn)固化模，通過旋轉(zhuǎn)固化模模具的旋轉(zhuǎn)和牽引拉力使其成為螺旋形狀的纖維增強樹脂基復(fù)合芯股；在此步驟中，在旋轉(zhuǎn)固化模旋轉(zhuǎn)固化的過程中，復(fù)合芯中的熱固性樹脂或熱塑性樹脂部分滲入緩沖層；F、收線工序:將固化成型的螺旋形狀的纖維增強樹脂基復(fù)合芯股經(jīng)牽引輪后上收線盤收線。所述步驟二具體步驟為:將步驟一形成的多個纖維增強樹脂基復(fù)合芯股放入中心放線盤和側(cè)邊旋轉(zhuǎn)放線盤，經(jīng)并線模按照預(yù)設(shè)的螺旋節(jié)距合并絞合，然后經(jīng)旋轉(zhuǎn)牽引輪進入旋轉(zhuǎn)收線盤，從而形成單層絞合型復(fù)合芯。絞合型復(fù)合芯的制造方法還包括步驟三:將步驟二形成的單層絞合型復(fù)合芯作為中心層股線，在其外面按照步驟二再絞合一層或多層纖維增強樹脂基復(fù)合芯股，形成多層絞合型復(fù)合芯。所述步驟 二和步驟三中所述除了放置中心層股線的中心放線盤不旋轉(zhuǎn)外，其余所有旋轉(zhuǎn)放線盤、旋轉(zhuǎn)牽引輪和旋轉(zhuǎn)收線盤的旋轉(zhuǎn)速度和方向相同。本發(fā)明的第二個目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種性能優(yōu)良的絞合型復(fù)合芯。實現(xiàn)本發(fā)明第二個目的的技術(shù)方案是一種絞合型復(fù)合芯，通過前述方法制造而得；所述絞合型復(fù)合芯包括單層絞合型復(fù)合芯和多層絞合型復(fù)合芯；均由帶有螺旋形的纖維增強樹脂基復(fù)合芯股絞合而成；所述纖維增強樹脂基復(fù)合芯股包括位于內(nèi)層的復(fù)合芯和外包覆的廣3層緩沖層構(gòu)成；所述復(fù)合芯由一種或多種纖維以及嵌入到纖維中熱固性樹脂或熱塑性樹脂組成；所述緩沖層為包覆的纖維絲或纖維帶以及嵌入到纖維絲或纖維帶中熱固性樹脂或熱塑性樹脂。所述絞合型復(fù)合芯中纖維增強樹脂基復(fù)合芯股絞合的層數(shù)為f 5層，各層的節(jié)徑比為5 25倍，外層節(jié)徑比小于其相鄰內(nèi)層的節(jié)徑比。所述纖維增強樹脂基復(fù)合芯股的直徑或等效直徑為1.5^5.0_，所述絞合型復(fù)合芯的外徑為5.(T50mm。所述絞合型復(fù)合芯包括3 91股纖維增強樹脂基復(fù)合芯股。采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下的有益效果:(I)本發(fā)明的制造方法采用兩步法，第一步實現(xiàn)帶有一定螺旋形的纖維增強樹脂基復(fù)合芯股；第二步實現(xiàn)對各復(fù)合芯股塊進行絞合合并形成絞合型復(fù)合芯，固化預(yù)螺旋成型工序采用了模具旋轉(zhuǎn)方式，使得單股復(fù)合芯在出固化模后就形成具有一定螺距的單股復(fù)合芯，從而有利于各股塊絞合，不會出現(xiàn)脆斷、反彈、松散現(xiàn)象。(2)本發(fā)明的制造方法將預(yù)固化的復(fù)合芯外包覆纖維絲或帶作為緩沖層然后進入固化模進行固化，增加了各股緩沖層與復(fù)合芯之間的結(jié)合力，有利于施工或壓接過程中力的傳遞。(3)采用本發(fā)明的生產(chǎn)方法制造的由于纖維增強樹脂基復(fù)合芯股之間以及各層股塊之間不粘連，其彎曲性能十分優(yōu)越。


為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明，其中圖1為本發(fā)明的制造工藝流程圖。圖2為本發(fā)明的制造方法的步驟一的制造模型圖。圖3為本發(fā)明的制造方法的步驟二的制造模型圖。圖4為步驟一生產(chǎn)帶有一定螺旋形的纖維增強樹脂基復(fù)合芯單股的立體圖。圖5為本發(fā)明一種絞合型復(fù)合芯實物立體圖。圖6為本發(fā)明的含有7根纖維增強樹脂基復(fù)合芯股的絞合型復(fù)合芯的實物截面圖。圖7為本發(fā)明的含有19根纖維增強樹脂基復(fù)合芯股的絞合型復(fù)合芯的實物截面圖。附圖中標(biāo)號為:纖維增強樹脂基復(fù)合芯股1、單層絞合型復(fù)合芯2、纖維3、放線盤4、樹脂槽5、復(fù)合芯6、固化模7、纖維絲或纖維帶8、緩沖層9、旋轉(zhuǎn)固化模10、牽引輪11、收線盤12、中心放線盤13-1，側(cè)邊旋轉(zhuǎn)放線盤13-2，并線模14旋轉(zhuǎn)牽引輪15、旋轉(zhuǎn)收線盤16、多層絞合型復(fù)合芯17。
具體實施例方式(實施例1)見圖1、圖2和圖3，本實施例的絞合型復(fù)合芯的制造方法，包括以下步驟:步驟一:將纖維形成帶有螺旋形的纖維增強樹脂基復(fù)合芯股I ;A、放紗工序:將多束纖維3從放線架4中放出；B、浸潰工序:將放出的多束纖維3經(jīng)樹脂槽5充分浸潰，熱固性樹脂或熱塑性樹脂嵌入到各纖維內(nèi)部；C、預(yù)固化工序:將浸潰樹脂后的纖維經(jīng)導(dǎo)向輪或?qū)蚰＿M入預(yù)固化模7進行預(yù)固化形成預(yù)固化的復(fù)合芯6;D、包覆工序:將預(yù)固化的復(fù)合芯6包覆纖維絲或纖維帶8作為緩沖層9 ;所述緩沖層包括廣3層纖維絲或纖維帶8 ；E、固化預(yù)螺旋成型工序:將包覆有緩沖層9的復(fù)合芯6送入旋轉(zhuǎn)固化模10，通過旋轉(zhuǎn)固化模10模具的旋轉(zhuǎn)和牽引拉力使其成為螺旋形狀的纖維增強樹脂基復(fù)合芯股I ;(見圖4);在此步驟中，在旋轉(zhuǎn)固化模10旋轉(zhuǎn)固化的過程中，復(fù)合芯6中的熱固性樹脂或熱塑性樹脂部分滲入緩沖層9 ；F、收線工序:將固化成型的螺旋形狀的纖維增強樹脂基復(fù)合芯股I經(jīng)牽引輪11后上收線盤12收線。在E和F步中，牽引的速度和二次固化模旋轉(zhuǎn)的速度根據(jù)絞合后復(fù)合芯的節(jié)徑比進行預(yù)先設(shè)定。步驟二:對各纖維增強樹脂基復(fù)合芯股I進行絞合合并形成由中心層和外層構(gòu)成的單層絞合型復(fù)合芯2 ;將步驟一形成的多個纖維增強樹脂基復(fù)合芯股I放入中心放線盤13-1和旋轉(zhuǎn)放線盤13-2，經(jīng)并線模14按照預(yù)設(shè)的螺旋節(jié)距合并絞合，然后經(jīng)旋轉(zhuǎn)牽引輪15進入旋轉(zhuǎn)收線盤16，從而形成絞合型復(fù)合芯2 (見圖5和圖6)。
步驟二多個股線絞合工序每次實現(xiàn)一層絞合，如果需要多層絞合，則將步驟二形成的單層絞合型復(fù)合芯2作為中心層股線，在其外面按照步驟二再絞合一層纖維增強樹脂基復(fù)合芯股1，依次類推，從而實現(xiàn)多層絞合型復(fù)合芯17 (見圖7)。在進行步驟二以及后續(xù)的多層絞合時，除了放置中心層股線的中心放線盤13-1不旋轉(zhuǎn)外，其余所有旋轉(zhuǎn)放線盤13-2、旋轉(zhuǎn)牽引輪15和旋轉(zhuǎn)收線盤16的旋轉(zhuǎn)速度和方向相同。見圖4至圖7，通過前面的方法制造而得的絞合型復(fù)合芯包括單層絞合型復(fù)合芯2(如圖5和圖6)和多層絞合型復(fù)合芯17 (如圖7);除最中心的一股復(fù)合芯股外，其余均由帶有螺旋形的纖維增強樹脂基復(fù)合芯股I (如圖4)絞合而成；纖維增強樹脂基復(fù)合芯股I包括位于內(nèi)層的復(fù)合芯6和外包覆的f 3層緩沖層9構(gòu)成；復(fù)合芯6由一種或多種纖維3以及嵌入到纖維3中熱固性樹脂或熱塑性樹脂組成。緩沖層9主要為帶有一定柔性、耐溫等級高于120°C的纖維絲或者纖維帶8，包覆方式或編織、或繞包、或縱包，由于包覆前是半固化狀態(tài)，所以在進入旋轉(zhuǎn)固化模10后，在高溫高壓下會有熱固性樹脂或熱塑性樹脂從復(fù)合芯6中滲出至緩沖層9。纖維增強樹脂基復(fù)合芯股I絞合的層數(shù)為I飛層，由此絞合型復(fù)合芯包括3 91股纖維增強樹脂基復(fù)合芯股I。各層的節(jié)徑比為5 25倍，外層節(jié)徑比小于其相鄰內(nèi)層的節(jié)徑比。各層的節(jié)股塊的形狀可以為圓型也可以為各種異形，如梯形、扇形等等。纖維增強樹脂基復(fù)合芯股I的直徑或等效直徑為1.5^5.0mm，絞合型復(fù)合芯的外徑為5.(T50mm。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的 是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種絞合型復(fù)合芯的制造方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一:將纖維形成帶有螺旋形的纖維增強樹脂基復(fù)合芯股(I)； 步驟二:對各纖維增強樹脂基復(fù)合芯股(I)進行絞合合并形成由中心層和外層構(gòu)成的單層絞合型復(fù)合芯(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種絞合型復(fù)合芯的制造方法，其特征在于:所述步驟一具體步驟為: A、放紗工序:將多束纖維(3)從放線架(4)中放出； B、浸潰工序:將放出的多束纖維(3)經(jīng)樹脂槽(5)充分浸潰，熱固性樹脂或熱塑性樹脂嵌入到各纖維內(nèi)部； C、預(yù)固化工序:將浸潰樹脂后的纖維經(jīng)導(dǎo)向輪或?qū)蚰＿M入預(yù)固化模(7)進行預(yù)固化形成預(yù)固化的復(fù)合芯(6); D、包覆工序:將預(yù)固化的復(fù)合芯 (6)包覆纖維絲或纖維帶(8)作為緩沖層(9);所述緩沖層包括廣3層纖維絲或纖維帶(8)； E、固化預(yù)螺旋成型工序:將包覆有緩沖層(9)的復(fù)合芯(6)送入旋轉(zhuǎn)固化模(10)，通過旋轉(zhuǎn)固化模(10)模具的旋轉(zhuǎn)和牽引拉力使其成為螺旋形狀的纖維增強樹脂基復(fù)合芯股(I);在此步驟中，在旋轉(zhuǎn)固化模(10)旋轉(zhuǎn)固化的過程中，復(fù)合芯(6)中的熱固性樹脂或熱塑性樹脂部分滲入緩沖層(9)； F、收線工序:將固化成型的螺旋形狀的纖維增強樹脂基復(fù)合芯股(I)經(jīng)牽引輪(11)后上收線盤(12)收線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種絞合型復(fù)合芯的制造方法，其特征在于:所述步驟二具體步驟為: 將步驟一形成的多個纖維增強樹脂基復(fù)合芯股(I)放入中心放線盤(13-1)和側(cè)邊旋轉(zhuǎn)放線盤(13-2)，經(jīng)并線模(14)按照預(yù)設(shè)的螺旋節(jié)距合并絞合，然后經(jīng)旋轉(zhuǎn)牽引輪(15)進入旋轉(zhuǎn)收線盤(16)，從而形成單層絞合型復(fù)合芯(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種絞合型復(fù)合芯的制造方法，其特征在于:還包括步驟三:將步驟二形成的絞合型復(fù)合芯(2)作為中心層股線，在其外面按照步驟二再絞合一層或多層纖維增強樹脂基復(fù)合芯股(I )，形成多層絞合型復(fù)合芯(17)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種絞合型復(fù)合芯的制造方法，其特征在于:所述步驟二和步驟三中，所述除了放置中心層股線的中心放線盤(13-1)不旋轉(zhuǎn)外，其余所有旋轉(zhuǎn)放線盤(13-2)、旋轉(zhuǎn)牽引輪(15)和旋轉(zhuǎn)收線盤(16)的旋轉(zhuǎn)速度和方向相同。
6.一種絞合型復(fù)合芯，其特征在于:通過如權(quán)利要求1至5之一的方法制造而得；所述絞合型復(fù)合芯包括單層絞合型復(fù)合芯(2)和多層絞合型復(fù)合芯(17);均由帶有螺旋形的纖維增強樹脂基復(fù)合芯股(I)絞合而成；所述纖維增強樹脂基復(fù)合芯股(I)包括位于內(nèi)層的復(fù)合芯(6)和外包覆的廣3層緩沖層(9)構(gòu)成；所述復(fù)合芯(6)由一種或多種纖維(3)以及嵌入到纖維(3)中熱固性樹脂或熱塑性樹脂組成；所述緩沖層(9)為包覆的纖維絲或纖維帶(8)以及嵌入到纖維絲或纖維帶(8)中熱固性樹脂或熱塑性樹脂。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種絞合型復(fù)合芯，其特征在于:所述絞合型復(fù)合芯中纖維增強樹脂基復(fù)合芯股(I)絞合的層數(shù)為I飛層，各層的節(jié)徑比為5 25倍，外層節(jié)徑比小于其相鄰內(nèi)層的節(jié)徑比。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種絞合型復(fù)合芯，其特征在于:所述纖維增強樹脂基復(fù)合芯股(I)的直徑或等效直徑為1.5^5.0mm，所述絞合型復(fù)合芯的外徑為5.(T50mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種絞合型復(fù)合芯，其特征在于:所述絞合型復(fù)合芯包括3^91股纖維增 強樹脂基復(fù)合芯股(I)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種絞合型復(fù)合芯及其制造方法，制造方法包括以下步驟步驟一將纖維形成帶有螺旋形的纖維增強樹脂基復(fù)合芯股；步驟二對各纖維增強樹脂基復(fù)合芯股進行絞合合并形成由中心層和外層構(gòu)成的單層絞合型復(fù)合芯。本發(fā)明的制造方法采用兩步法，第一步實現(xiàn)帶有一定螺旋形的纖維增強樹脂基復(fù)合芯股；第二步實現(xiàn)對各復(fù)合芯股塊進行絞合合并形成絞合型復(fù)合芯，固化預(yù)螺旋成型工序采用了模具旋轉(zhuǎn)方式，使得單股復(fù)合芯在出固化模后就形成具有一定螺距的單股復(fù)合芯，從而有利于各股塊絞合，不會出現(xiàn)脆斷、反彈、松散現(xiàn)象。
文檔編號H01B13/02GK103198902SQ20131012066
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月8日
發(fā)明者汪傳斌, 徐靜, 柳堯裕, 周澤, 孫湛, 李世霞 申請人:遠(yuǎn)東電纜有限公司, 江蘇新遠(yuǎn)東電纜有限公司, 遠(yuǎn)東復(fù)合技術(shù)有限公司