混雜纖維復(fù)合繩芯、其成型工藝及繩芯制造裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種混雜纖維復(fù)合繩芯，由1根碳纖維復(fù)合芯股和6根混雜纖維復(fù)合芯股纏繞成型，復(fù)合芯股復(fù)合時(shí)采用熱固性樹脂體系，由熱固性樹脂、固化劑、促進(jìn)劑、脫模劑和填料組成。本發(fā)明還公開了一種混雜纖維復(fù)合繩芯的成型工藝，由預(yù)熱、刻蝕、浸漬、單股預(yù)成型、單股外層復(fù)合芯包覆、纏繞成型、深度固化及卷繞等依次組成，本發(fā)明又公開了一種繩芯制造裝置，依次由纖維紗架、纖維預(yù)熱/刻蝕裝置、樹脂浸漬槽、單股預(yù)成型模具、外層復(fù)合芯股包覆模具、成型裝置、固化裝置及卷繞裝置組成。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，繩芯一次性成型，降低了拉擠工藝生產(chǎn)時(shí)堵?，F(xiàn)象發(fā)生，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。
【專利說明】混雜纖維復(fù)合繩芯、其成型工藝及繩芯制造裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種繩、其成型工藝與制造裝置，特別是涉及一種復(fù)合材料繩其成型工藝與制造裝置，應(yīng)用于電纜制備和電纜成型設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]碳纖維復(fù)合芯電纜是設(shè)計(jì)用來取代鋼芯鋁絞線電纜的一種電纜，這種電纜具有密度小，拉伸強(qiáng)度大，弧垂小，載流量大等優(yōu)點(diǎn)，但是在使用的過程中出現(xiàn)過災(zāi)難性斷裂的情況，主要是這種復(fù)合芯對(duì)表面缺陷敏感，在生產(chǎn)卷繞及安裝放線時(shí)會(huì)造成表面損傷，這是其最大的缺點(diǎn)，為了充分利用復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)性，以及提高導(dǎo)線增強(qiáng)芯的可靠性，可將單根碳纖維復(fù)合芯設(shè)計(jì)為由多根細(xì)小的碳纖維芯棒纏繞而成，即復(fù)合繩芯，這種繩芯能夠使得受力更加均勻，極大的提高了電纜的安全性能，但目前還缺少這種復(fù)合繩芯及其成型工藝與制造設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種混雜纖維復(fù)合繩芯、其成型工藝及繩芯制造裝置，混雜纖維復(fù)合繩芯由外層混雜纖維復(fù)合芯股及內(nèi)層碳纖維復(fù)合芯股纏繞成型，其成型工藝由預(yù)熱、刻蝕、浸潰、單股預(yù)成型、單股外層復(fù)合芯包覆、纏繞成型、深度固化及卷繞等依次組成，本發(fā)明成型工藝方法簡(jiǎn)單，復(fù)合繩芯能夠一次性成型，減少了拉擠工藝生產(chǎn)時(shí)堵?，F(xiàn)象的發(fā)生，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。
[0004]為達(dá)到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
一種混雜纖維復(fù)合繩芯，由內(nèi)層芯股和外層芯股纏繞成型，其中內(nèi)層芯股為I根碳纖維復(fù)合芯股，其中外層芯股包括6根相同的混雜纖維復(fù)合芯股，構(gòu)成外層芯股的混雜纖維復(fù)合芯股由內(nèi)部纖維芯及外部絕緣層構(gòu)成，內(nèi)部纖維芯和外部絕緣層復(fù)合時(shí)用的樹脂體系為熱固性樹脂體系，樹脂體系的復(fù)合組分由熱固性樹脂、固化劑、促進(jìn)劑、脫模劑和填料組成，各組分的含量為:以其中的熱固性樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100份，則固化劑為105-125份，促進(jìn)劑0.5-2份，脫模劑0.5-3份，填料0-5份。
[0005]作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案,構(gòu)成混雜纖維復(fù)合芯股的內(nèi)部纖維芯和作為內(nèi)層芯股的碳纖維復(fù)合芯股使用的增強(qiáng)纖維材料皆為碳纖維，構(gòu)成外層芯股的外部絕緣層使用的纖維為玻璃或聚酯纖維，外部絕緣層的厚度不小于0.1 mm，復(fù)合繩芯成型使用的熱固性樹脂體系的玻璃化溫度不低于190°C。
[0006]上述熱固性樹脂優(yōu)選采用乙烯基酯樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂和聚酰亞胺樹脂中的任意一種樹脂、任意幾種樹脂混合物、任意一種樹脂經(jīng)改性而成的改性樹脂或者任意幾種樹脂經(jīng)改性而成的改性樹脂混合物；上述固化劑優(yōu)選采用甲基六氫苯酐、甲基四氫苯酐和甲基納迪克酸酐中的任意一種或任意幾種的混合物；上述促進(jìn)劑優(yōu)選采用咪唑類和三苯基膦中的任意一種潛伏性促進(jìn)劑或任意幾種潛伏性促進(jìn)劑的混合物；上述脫模劑優(yōu)選采用硅油和INT-1890M中的任意一種內(nèi)脫模劑或任意幾種內(nèi)脫模劑的混合物；上述填料優(yōu)選采用二氧化硅、二氧化鈦、高嶺土和碳酸鈣中的任意一種或任意幾種的混合物。
[0007]作為本發(fā)明上述技術(shù)方案的優(yōu)選技術(shù)方案,構(gòu)成外層芯股的混雜纖維復(fù)合芯股的單股直徑為2-3 mm,混雜纖維復(fù)合芯股中的纖維體積含量為55-70%,構(gòu)成外層芯股的混雜纖維復(fù)合芯股進(jìn)行成型纏繞時(shí)的捻角為5-15。。
[0008]本發(fā)明混雜纖維復(fù)合繩芯的成型工藝，包括如下步驟:
a.將纖維從可繞軸旋轉(zhuǎn)的纖維紗架上牽出，然后使?fàn)砍龅睦w維進(jìn)入纖維預(yù)熱/刻蝕裝置中進(jìn)行預(yù)熱并除水分，同時(shí)對(duì)通過纖維預(yù)熱/刻蝕裝置的纖維表面進(jìn)行刻蝕，控制含水量不超過2% ；
b.將經(jīng)過上述步驟a中預(yù)熱并刻蝕過的纖維送入樹脂浸潰槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)浸潰，然后使纖維分股進(jìn)入可繞軸旋轉(zhuǎn)的單股預(yù)成型模具中進(jìn)行纖維芯預(yù)成型，纖維芯預(yù)成型的溫度設(shè)置為90-130°C，得到纖維芯，然后在可繞軸旋轉(zhuǎn)的包覆模具入口處采用熱固性樹脂體系結(jié)合材料對(duì)纖維芯進(jìn)行絕緣層包覆，熱固性樹脂體系結(jié)合材料的復(fù)合組分由熱固性樹脂、固化劑、促進(jìn)劑、脫模劑和填料組成，各組分的含量為，以其中的熱固性樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100份，則固化劑為105-125份，促進(jìn)劑0.5-2份，脫模劑0.5-3份，填料0_5份，通過熱固性樹脂體系結(jié)合材料復(fù)合制備得到6根芯股，然后以6根芯股作為外層芯股，以另I根纖維芯股作為內(nèi)層芯股，再由內(nèi)層芯股和外層芯股通過成型裝置進(jìn)行纏繞成型，初步制得混雜纖維復(fù)合繩
-1-H
心;
c.將在上述步驟b中成型初步得到的混雜纖維復(fù)合繩芯引入固化裝置中進(jìn)行固化，最后用卷繞裝置對(duì)固化后混雜纖維復(fù)合繩芯進(jìn)行收集。
[0009]本發(fā)明混雜纖維復(fù)合繩芯的成型工藝的繩芯制造裝置，按順序依次由纖維紗架、纖維預(yù)熱/刻蝕裝置、樹脂浸潰槽、單股預(yù)成型模具、外層復(fù)合芯股包覆模具、成型裝置、固化裝置及卷繞裝置組成，固化裝置至少由第一固化裝置、第二固化裝置和第三固化裝置組成深度固化系統(tǒng)，將纖維從纖維紗架上牽出，然后使?fàn)砍龅睦w維進(jìn)入纖維預(yù)熱/刻蝕裝置中進(jìn)行預(yù)熱并除水分，同時(shí)對(duì)通過纖維預(yù)熱/刻蝕裝置的纖維表面進(jìn)行刻蝕，將經(jīng)過預(yù)熱并刻蝕過的纖維送入樹脂浸潰槽內(nèi)浸潰，然后使纖維分股進(jìn)入單股預(yù)成型模具中進(jìn)行纖維芯預(yù)成型，得到纖維芯，然后在外層復(fù)合芯股包覆模具入口處進(jìn)行絕緣層包覆，制備得到芯股，再由一系列芯股通過成型裝置進(jìn)行纏繞成型，制得混雜纖維復(fù)合繩芯，再將混雜纖維復(fù)合繩芯依次引入第一固化裝置、第二固化裝置和第三固化裝置中進(jìn)行固化，最后用卷繞裝置對(duì)固化后混雜纖維復(fù)合繩芯進(jìn)行收集。
[0010]作為繩芯制造裝置優(yōu)選的技術(shù)方案，纖維紗架可繞軸旋轉(zhuǎn)，纖維紗架設(shè)有集束孔，使纖維從纖維紗架的集束孔中牽出；纖維預(yù)熱/刻蝕裝置使用紫外烘箱，烘箱溫度設(shè)置范圍為 100-300 °C。
[0011]作為本發(fā)明上述技術(shù)方案的優(yōu)選技術(shù)方案，樹脂浸潰槽的纖維進(jìn)口和纖維出口處設(shè)有可旋轉(zhuǎn)的帶開孔的轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)角速度和方向與纖維紗架的旋轉(zhuǎn)角速度和方向相同。
[0012]作為本發(fā)明上述技術(shù)方案的優(yōu)選技術(shù)方案，對(duì)于單股預(yù)成型模具，其長(zhǎng)度為10-15 cm，其中心孔徑為2-3 mm，其外圍孔徑比中心孔徑小0.1-0.5 mm，其旋轉(zhuǎn)角速度和方向與纖維紗架的相同；對(duì)于外層復(fù)合芯股包覆模具，其長(zhǎng)度20-30cm，其溫度設(shè)置范圍為140-180°C，其7個(gè)孔徑相同，均為2-3 mm ;對(duì)于成型裝置，采用聚四氟乙烯制作，其長(zhǎng)度為5-10 cm，其孔徑為 6_9 mm。
[0013]作為本發(fā)明上述技術(shù)方案的優(yōu)選技術(shù)方案，第一固化裝置、第二固化裝置和第三固化裝置的長(zhǎng)度皆為50-70 cm，各固化裝置所設(shè)置的固化溫度皆為160-200°C;卷繞裝置的卷盤直徑為混雜纖維復(fù)合繩芯直徑的45-80倍。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn):
1.本發(fā)明繩芯制造工藝方法簡(jiǎn)單，設(shè)備設(shè)計(jì)合理，能夠使得復(fù)合繩芯一次性成型，而且該設(shè)計(jì)能夠減少堵?，F(xiàn)象的發(fā)生，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本；
2.將本發(fā)明混雜纖維復(fù)合繩芯、其成型工藝及繩芯制造裝置應(yīng)用于電纜制造領(lǐng)域，將單根碳纖維復(fù)合芯設(shè)計(jì)為由多根細(xì)小的碳纖維芯棒纏繞而成，即復(fù)合繩芯，可消除通過傳統(tǒng)電纜制造技術(shù)制造的復(fù)合材料電纜的表面缺陷，本發(fā)明制備的繩芯能夠使得受力更加均勻，極大的提高了電纜的安全性能，并顯著提高導(dǎo)線增強(qiáng)芯的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一混雜纖維復(fù)合繩芯截面示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明實(shí)施例一混雜纖維復(fù)合繩芯的成型工藝流程示意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明實(shí)施例一的樹脂浸潰槽的纖維進(jìn)出口截面示意圖。
[0018]圖4為本發(fā)明實(shí)施例一的單股預(yù)成型模具的截面示意圖。
[0019]圖5為本發(fā)明實(shí)施例一的外層復(fù)合芯股包覆模具的截面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例詳述如下:
實(shí)施例一:
在本實(shí)施例中，參見圖1，一種混雜纖維復(fù)合繩芯由內(nèi)層芯股和外層芯股纏繞成型，其中內(nèi)層芯股為I根碳纖維復(fù)合芯股13，其中外層芯股包括6根相同的混雜纖維復(fù)合芯股14，構(gòu)成外層芯股的混雜纖維復(fù)合芯股14由內(nèi)部纖維芯12及外部絕緣層11構(gòu)成，內(nèi)部纖維芯12和外部絕緣層11復(fù)合時(shí)用的樹脂體系為熱固性樹脂體系，樹脂體系的復(fù)合組分由熱固性樹脂、固化劑、促進(jìn)劑、脫模劑組成，各組分的含量為:以其中的熱固性樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100份，則固化劑為120份，促進(jìn)劑I份，脫模劑2份。構(gòu)成混雜纖維復(fù)合芯股14的內(nèi)部纖維芯12和作為內(nèi)層芯股的碳纖維復(fù)合芯股13使用的增強(qiáng)纖維材料皆為T300 PAN基碳纖維；熱固性樹脂體系為環(huán)氧樹脂AG80，固化劑為甲基六氫苯酐，促進(jìn)劑為2-乙基-4-甲基咪唑，內(nèi)脫模劑為INT-1890M ;外部絕緣層11為玻璃纖維，其厚度為0.2 mm ;構(gòu)成外層芯股的混雜纖維復(fù)合芯股14的單股直徑為2 _，混雜纖維復(fù)合芯股14中的纖維體積含量為65 %;構(gòu)成外層芯股的混雜纖維復(fù)合芯股14進(jìn)行成型纏繞時(shí)的捻角為10。。
[0021]在本實(shí)施例中，參見圖2?圖5，制造本實(shí)施例混雜纖維復(fù)合繩芯的繩芯制造裝置，按順序依次由纖維紗架1、纖維預(yù)熱/刻蝕裝置2、樹脂浸潰槽3、單股預(yù)成型模具4、外層復(fù)合芯股包覆模具5、成型裝置6、固化裝置及卷繞裝置10組成，固化裝置至少由第一固化裝置7、第二固化裝置8和第三固化裝置9組成深度固化系統(tǒng)，設(shè)置多段固化以便于觀察固化效果，將纖維從纖維紗架I上牽出，然后使?fàn)砍龅睦w維進(jìn)入纖維預(yù)熱/刻蝕裝置2中進(jìn)行預(yù)熱并除水分，同時(shí)對(duì)通過纖維預(yù)熱/刻蝕裝置2的纖維表面進(jìn)行刻蝕，將經(jīng)過預(yù)熱并刻蝕過的纖維送入樹脂浸潰槽3內(nèi)浸潰，然后使纖維分股進(jìn)入單股預(yù)成型模具4中進(jìn)行纖維芯預(yù)成型，得到纖維芯，然后在外層復(fù)合芯股包覆模具5入口處進(jìn)行絕緣層包覆，制備得到芯股，再由一系列芯股通過成型裝置6進(jìn)行纏繞成型，制得混雜纖維復(fù)合繩芯，再將混雜纖維復(fù)合繩芯依次引入第一固化裝置7、第二固化裝置8和第三固化裝置9中進(jìn)行固化，最后用卷繞裝置10對(duì)固化后混雜纖維復(fù)合繩芯進(jìn)行收集。
[0022]在本實(shí)施例中，參見圖2?圖5，利用本實(shí)施例繩芯制造裝置的混雜纖維復(fù)合繩芯的成型工藝，包括如下步驟:
a.將纖維從可繞軸旋轉(zhuǎn)的纖維紗架I上牽出，然后使?fàn)砍龅睦w維進(jìn)入纖維預(yù)熱/刻蝕裝置2中進(jìn)行預(yù)熱并除水分，同時(shí)對(duì)通過纖維預(yù)熱/刻蝕裝置2的纖維表面進(jìn)行刻蝕，控制含水量不超過2% ；
b.將經(jīng)過上述步驟a中預(yù)熱并刻蝕過的纖維送入樹脂浸潰槽3內(nèi)旋轉(zhuǎn)浸潰，然后使纖維分股進(jìn)入可繞軸旋轉(zhuǎn)的單股預(yù)成型模具4中進(jìn)行纖維芯預(yù)成型，纖維芯預(yù)成型的溫度設(shè)置為100°C，得到纖維芯，然后在可繞軸旋轉(zhuǎn)的外層復(fù)合芯股包覆模具5入口處采用熱固性樹脂體系結(jié)合材料對(duì)纖維芯進(jìn)行絕緣層包覆，通過熱固性樹脂體系結(jié)合材料復(fù)合制備得到6根芯股，然后以6根芯股作為外層芯股，以另I根纖維芯股作為內(nèi)層芯股，再由內(nèi)層芯股和外層芯股通過成型裝置6進(jìn)行纏繞成型，初步制得混雜纖維復(fù)合繩芯；
c.將在上述步驟b中成型初步得到的混雜纖維復(fù)合繩芯依次引入第一固化裝置7、第二固化裝置8和第三固化裝置9中進(jìn)行固化，達(dá)到產(chǎn)品性能要求，最后用卷繞裝置10對(duì)固化后混雜纖維復(fù)合繩芯進(jìn)行收集。
[0023]在本實(shí)施例中，參見圖2?圖5，纖維預(yù)熱/刻蝕裝置2采用紫外烘箱，烘箱溫度設(shè)置為150°C;樹脂浸潰槽3纖維進(jìn)出口處均采用聚四氟乙烯圓形轉(zhuǎn)盤，孔直徑為1.5 mm;單股預(yù)成型模具4長(zhǎng)度為15 cm，孔徑為2 mm，外圍孔徑為1.6 mm ;外層復(fù)合芯股包覆模具5的長(zhǎng)度25 cm，設(shè)置溫度為160°C，七個(gè)孔徑均為2 mm ;成型裝置6采用聚四氟乙烯制作，長(zhǎng)度為5 cm，孔徑為6 mm。第一固化裝置7、第二固化裝置8和第三固化裝置9長(zhǎng)度均為50cm，設(shè)置溫度依次為180°C、170°C、16(rC ;卷繞裝置10的卷盤直徑為混雜纖維復(fù)合繩芯直徑的50倍。
[0024]實(shí)施例二:
本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處在于:
在本實(shí)施例中，混雜纖維復(fù)合繩芯的內(nèi)部纖維芯12和外部絕緣層11復(fù)合時(shí)用的樹脂體系為熱固性樹脂體系，采用的樹脂體系的復(fù)合組分由熱固性樹脂、固化劑、促進(jìn)劑、脫模劑和填料組成，樹脂體系各組分的含量為:以其中的熱固性樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100份，則固化齊IJ為110份，促進(jìn)劑I份，脫模劑2份，填料3份。構(gòu)成混雜纖維復(fù)合芯股14的內(nèi)部纖維芯12和作為內(nèi)層芯股的碳纖維復(fù)合芯股13使用的增強(qiáng)纖維材料皆為T300PAN基碳纖維；熱固性樹脂體系為環(huán)氧樹脂AG80，固化劑為甲基納迪克酸酐，促進(jìn)劑為2-乙基-4-甲基咪唑，內(nèi)脫模劑為甲基硅油；填料為微米級(jí)二氧化硅；外部絕緣層11為聚酯纖維，其厚度為0.15mm ;構(gòu)成外層芯股的混雜纖維復(fù)合芯股14的單股直徑為2 _，混雜纖維復(fù)合芯股14中的纖維體積含量為60 % ;構(gòu)成外層芯股的混雜纖維復(fù)合芯股14進(jìn)行成型纏繞時(shí)的捻角為10。。[0025]在本實(shí)施例中，混雜纖維復(fù)合繩芯的成型工藝，包括如下步驟:
a.本步驟與實(shí)施例一相同；
b.將經(jīng)過上述步驟a中預(yù)熱并刻蝕過的纖維送入樹脂浸潰槽3內(nèi)旋轉(zhuǎn)浸潰，然后使纖維分股進(jìn)入可繞軸旋轉(zhuǎn)的單股預(yù)成型模具4中進(jìn)行纖維芯預(yù)成型，纖維芯預(yù)成型的溫度設(shè)置為110°C，得到纖維芯，然后在可繞軸旋轉(zhuǎn)的外層復(fù)合芯股包覆模具5入口處采用熱固性樹脂體系結(jié)合材料對(duì)纖維芯進(jìn)行絕緣層包覆，通過熱固性樹脂體系結(jié)合材料復(fù)合制備得到6根芯股，然后以6根芯股作為外層芯股，以另I根纖維芯股作為內(nèi)層芯股，再由內(nèi)層芯股和外層芯股通過成型裝置6進(jìn)行纏繞成型，初步制得混雜纖維復(fù)合繩芯；
c.本步驟與實(shí)施例一相同。
[0026]在本實(shí)施例中，繩芯制造裝置的纖維預(yù)熱/刻蝕裝置2采用紫外烘箱，烘箱溫度設(shè)置為200°C;樹脂浸潰槽3纖維進(jìn)出口處均采用聚四氟乙烯圓形轉(zhuǎn)盤，孔直徑為1.5 mm;單股預(yù)成型模具4長(zhǎng)度為20cm，孔徑為2 mm，外圍孔徑為1.7 mm ;外層復(fù)合芯股包覆模具5的長(zhǎng)度20 cm，設(shè)置溫度為170°C，七個(gè)孔徑均為2 mm ;成型裝置6采用聚四氟乙烯制作，長(zhǎng)度為6 cm,孔徑為6 mm。第一固化裝置7、第二固化裝置8和第三固化裝置9長(zhǎng)度均為60cm，設(shè)置溫度依次為170°C、160°C、15(rC ;卷繞裝置10的卷盤直徑為混雜纖維復(fù)合繩芯直徑的50倍。
[0027]實(shí)施例三:
本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于:
在本實(shí)施例中，混雜纖維復(fù)合繩芯的內(nèi)部纖維芯12和外部絕緣層11復(fù)合時(shí)用的樹脂體系為熱固性樹脂體系，采用的樹脂體系的復(fù)合組分由熱固性樹脂、固化劑、促進(jìn)劑、脫模劑組成，樹脂體系各組分的含量為:以其中的熱固性樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100份，則固化劑為120份，促進(jìn)劑I份，脫模劑2份。構(gòu)成混雜纖維復(fù)合芯股14的內(nèi)部纖維芯12和作為內(nèi)層芯股的碳纖維復(fù)合芯股13使用的增強(qiáng)纖維材料皆為T300PAN基碳纖維；熱固性樹脂體系為環(huán)氧樹脂AG80，固化劑為甲基六氫苯酐，促進(jìn)劑為三苯基膦，內(nèi)脫模劑為INT-1890M ;外部絕緣層11為玻璃纖維，其厚度為0.3 mm ;構(gòu)成外層芯股的混雜纖維復(fù)合芯股14的單股直徑為3_，混雜纖維復(fù)合芯股14中的纖維體積含量為65 % ;構(gòu)成外層芯股的混雜纖維復(fù)合芯股14進(jìn)行成型纏繞時(shí)的捻角為8°。
[0028]在本實(shí)施例中，混雜纖維復(fù)合繩芯的成型工藝，包括如下步驟:
a.本步驟與實(shí)施例一相同；
b.將經(jīng)過上述步驟a中預(yù)熱并刻蝕過的纖維送入樹脂浸潰槽3內(nèi)旋轉(zhuǎn)浸潰，然后使纖維分股進(jìn)入可繞軸旋轉(zhuǎn)的單股預(yù)成型模具4中進(jìn)行纖維芯預(yù)成型，纖維芯預(yù)成型的溫度設(shè)置為110°C，得到纖維芯，然后在可繞軸旋轉(zhuǎn)的外層復(fù)合芯股包覆模具5入口處采用熱固性樹脂體系結(jié)合材料對(duì)纖維芯進(jìn)行絕緣層包覆，通過熱固性樹脂體系結(jié)合材料復(fù)合制備得到6根芯股，然后以6根芯股作為外層芯股，以另I根纖維芯股作為內(nèi)層芯股，再由內(nèi)層芯股和外層芯股通過成型裝置6進(jìn)行纏繞成型，初步制得混雜纖維復(fù)合繩芯；
c.本步驟與實(shí)施例一相同。
[0029]在本實(shí)施例中，繩芯制造裝置的纖維預(yù)熱/刻蝕裝置2采用紫外烘箱，烘箱溫度設(shè)置為200°C ;樹脂浸潰槽3纖維進(jìn)出口處均采用聚四氟乙烯圓形轉(zhuǎn)盤，孔直徑為2_ ;單股預(yù)成型模具4長(zhǎng)度為20cm，孔徑為3mm，外圍孔徑為2.4mm ;外層復(fù)合芯股包覆模具5的長(zhǎng)度25cm，設(shè)置溫度為180°C，七個(gè)孔徑均為3mm ;成型裝置6采用聚四氟乙烯制作，長(zhǎng)度為5cm,孔徑為9 mm。第一固化裝置7、第二固化裝置8和第三固化裝置9長(zhǎng)度均為50cm,設(shè)置溫度依次為190°C、180°C、170°C ;卷繞裝置10的卷盤直徑為混雜纖維復(fù)合繩芯直徑的50倍。
[0030]實(shí)施例四:
本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于:
在本實(shí)施例中，混雜纖維復(fù)合繩芯的內(nèi)部纖維芯12和外部絕緣層11復(fù)合時(shí)用的樹脂體系為熱固性樹脂體系，采用的樹脂體系的復(fù)合組分由熱固性樹脂、固化劑、促進(jìn)劑、脫模劑和填料組成，樹脂體系各組分的含量為:以其中的熱固性樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100份，則固化劑為120份，促進(jìn)劑I份，脫模劑2份，填料3份。構(gòu)成混雜纖維復(fù)合芯股14的內(nèi)部纖維芯12和作為內(nèi)層芯股的碳纖維復(fù)合芯股13使用的增強(qiáng)纖維材料皆為T300PAN基碳纖維；熱固性樹脂體系為環(huán)氧樹脂AG80，固化劑為甲基納迪克酸酐，促進(jìn)劑為三苯基膦，內(nèi)脫模劑為硅油；填料為微米級(jí)高嶺土 ；外部絕緣層11為聚酯纖維，其厚度為0.25 mm ;構(gòu)成外層芯股的混雜纖維復(fù)合芯股14的單股直徑為3_，混雜纖維復(fù)合芯股14中的纖維體積含量為70% ;構(gòu)成外層芯股的混雜纖維復(fù)合芯股14進(jìn)行成型纏繞時(shí)的捻角為8。。
[0031]在本實(shí)施例中，混雜纖維復(fù)合繩芯的成型工藝，包括如下步驟:
a.本步驟與實(shí)施例一相同；
b.將經(jīng)過上述步驟a中預(yù)熱并刻蝕過的纖維送入樹脂浸潰槽3內(nèi)旋轉(zhuǎn)浸潰，然后使纖維分股進(jìn)入可繞軸旋轉(zhuǎn)的單股預(yù)成型模具4中進(jìn)行纖維芯預(yù)成型，纖維芯預(yù)成型的溫度設(shè)置為120°C，得到纖維芯，然后在可繞軸旋轉(zhuǎn)的外層復(fù)合芯股包覆模具5入口處采用熱固性樹脂體系結(jié)合材料對(duì)纖維芯進(jìn)行絕緣層包覆，通過熱固性樹脂體系結(jié)合材料復(fù)合制備得到6根芯股，然后以6根芯股作為外層芯股，以另I根纖維芯股作為內(nèi)層芯股，再由內(nèi)層芯股和外層芯股通過成型裝置6進(jìn)行纏繞成型，初步制得混雜纖維復(fù)合繩芯；
c.本步驟與實(shí)施例一相同。
[0032]在本實(shí)施例中，繩芯制造裝置的纖維預(yù)熱/刻蝕裝置2采用紫外烘箱，烘箱溫度設(shè)置為200°C ;樹脂浸潰槽3纖維進(jìn)出口處均采用聚四氟乙烯圓形轉(zhuǎn)盤，孔直徑為2_ ;單股預(yù)成型模具4長(zhǎng)度為20cm，孔徑為3mm，外圍孔徑為2.5mm ;外層復(fù)合芯股包覆模具5的長(zhǎng)度25cm，設(shè)置溫度為180°C，七個(gè)孔徑均為3mm ;成型裝置6采用聚四氟乙烯制作，長(zhǎng)度為6cm,孔徑為9 mm。第一固化裝置7、第二固化裝置8和第三固化裝置9長(zhǎng)度均為60cm,設(shè)置溫度依次為180°C、170°C、60°C ;卷繞裝置10的卷盤直徑為混雜纖維復(fù)合繩芯直徑的50倍。
[0033]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，還可以根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明創(chuàng)造的目的做出多種變化，凡依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)和原理下做的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，只要符合本發(fā)明的發(fā)明目的，只要不背離本發(fā)明混雜纖維復(fù)合繩芯、其成型工藝及繩芯制造裝置的技術(shù)原理和發(fā)明構(gòu)思，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種混雜纖維復(fù)合繩芯，由內(nèi)層芯股和外層芯股纏繞成型，其中內(nèi)層芯股為I根碳纖維復(fù)合芯股(13)，其中外層芯股包括6根相同的混雜纖維復(fù)合芯股(14)，其特征在于，構(gòu)成外層芯股的所述混雜纖維復(fù)合芯股(14)由內(nèi)部纖維芯(12)及外部絕緣層(11)構(gòu)成，所述內(nèi)部纖維芯(12)和外部絕緣層(11)復(fù)合時(shí)用的樹脂體系為熱固性樹脂體系，樹脂體系的復(fù)合組分由熱固性樹脂、固化劑、促進(jìn)劑、脫模劑和填料組成，各組分的含量為:以其中的熱固性樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100份，則固化劑為105-125份，促進(jìn)劑0.5-2份，脫模劑0.5-3份，填料0_5份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述混雜纖維復(fù)合繩芯，其特征在于:構(gòu)成混雜纖維復(fù)合芯股(14)的內(nèi)部纖維芯(12)和作為內(nèi)層芯股的碳纖維復(fù)合芯股(13)使用的增強(qiáng)纖維材料皆為碳纖維，構(gòu)成外層芯股的外部絕緣層(11)使用的纖維為玻璃或聚酯纖維，外部絕緣層(11)的厚度不小于0.1 _，復(fù)合繩芯成型使用的熱固性樹脂體系的玻璃化溫度不低于190°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述混雜纖維復(fù)合繩芯，其特征在于:所述熱固性樹脂是乙烯基酯樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂和聚酰亞胺樹脂中的任意一種樹脂、任意幾種樹脂混合物、任意一種樹脂經(jīng)改性而成的改性樹脂或者任意幾種樹脂經(jīng)改性而成的改性樹脂混合物；所述固化劑為甲基六氫苯酐、甲基四氫苯酐和甲基納迪克酸酐中的任意一種或任意幾種的混合物；所述促進(jìn)劑為咪唑類和三苯基膦中的任意一種潛伏性促進(jìn)劑或任意幾種潛伏性促進(jìn)劑的混合物；所述脫模劑為硅油和INT-1890M中的任意一種內(nèi)脫模劑或任意幾種內(nèi)脫模劑的混合物；所述填料為二氧化硅、二氧化鈦、高嶺土和碳酸鈣中的任意一種或任意幾種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要 求1或2所述混雜纖維復(fù)合繩芯，其特征在于:構(gòu)成外層芯股的所述混雜纖維復(fù)合芯股(14)的單股直徑為2-3 mm，所述混雜纖維復(fù)合芯股(14)中的纖維體積含量為55-70%，構(gòu)成外層芯股的所述混雜纖維復(fù)合芯股(14)進(jìn)行成型纏繞時(shí)的捻角為5-15。。
5.一種權(quán)利要求1所述混雜纖維復(fù)合繩芯的成型工藝，其特征在于，包括如下步驟: a.將纖維從可繞軸旋轉(zhuǎn)的纖維紗架上牽出，然后使?fàn)砍龅睦w維進(jìn)入纖維預(yù)熱/刻蝕裝置中進(jìn)行預(yù)熱并除水分，同時(shí)對(duì)通過纖維預(yù)熱/刻蝕裝置的纖維表面進(jìn)行刻蝕，控制含水量不超過2% ； b.將經(jīng)過上述步驟a中預(yù)熱并刻蝕過的纖維送入樹脂浸潰槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)浸潰，然后使纖維分股進(jìn)入可繞軸旋轉(zhuǎn)的單股預(yù)成型模具中進(jìn)行纖維芯預(yù)成型，纖維芯預(yù)成型的溫度設(shè)置為90-130°C，得到纖維芯，然后在可繞軸旋轉(zhuǎn)的包覆模具入口處采用熱固性樹脂體系結(jié)合材料對(duì)纖維芯進(jìn)行絕緣層包覆，熱固性樹脂體系結(jié)合材料的復(fù)合組分由熱固性樹脂、固化劑、促進(jìn)劑、脫模劑和填料組成，各組分的含量為，以其中的熱固性樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100份，則固化劑為105-125份，促進(jìn)劑0.5-2份，脫模劑0.5-3份，填料0_5份，通過熱固性樹脂體系結(jié)合材料復(fù)合制備得到6根芯股，然后以6根芯股作為外層芯股，以另I根纖維芯股作為內(nèi)層芯股，再由內(nèi)層芯股和外層芯股通過成型裝置進(jìn)行纏繞成型，初步制得混雜纖維復(fù)合繩-1-H心; c.將在上述步驟b中成型初步得到的混雜纖維復(fù)合繩芯引入固化裝置中進(jìn)行固化，最后用卷繞裝置對(duì)固化后混雜纖維復(fù)合繩芯進(jìn)行收集。
6.一種實(shí)施權(quán)利要求5所述混雜纖維復(fù)合繩芯的成型工藝的繩芯制造裝置，其特征在于:按順序依次由纖維紗架(1)、纖維預(yù)熱/刻蝕裝置(2)、樹脂浸潰槽(3)、單股預(yù)成型模具(4)、外層復(fù)合芯股包覆模具(5)、成型裝置(6)、固化裝置及卷繞裝置(10)組成，所述固化裝置至少由第一固化裝置(7)、第二固化裝置(8)和第三固化裝置(9)組成深度固化系統(tǒng)，將纖維從所述纖維紗架(1)上牽出，然后使?fàn)砍龅睦w維進(jìn)入所述纖維預(yù)熱/刻蝕裝置(2)中進(jìn)行預(yù)熱并除水分，同時(shí)對(duì)通過所述纖維預(yù)熱/刻蝕裝置(2)的纖維表面進(jìn)行刻蝕，將經(jīng)過預(yù)熱并刻蝕過的纖維送入所述樹脂浸潰槽(3)內(nèi)浸潰，然后使纖維分股進(jìn)入所述單股預(yù)成型模具(4)中進(jìn)行纖維芯預(yù)成型，得到纖維芯，然后在所述外層復(fù)合芯股包覆模具(5 )入口處進(jìn)行絕緣層包覆，制備得到芯股，再由一系列芯股通過所述成型裝置(6 )進(jìn)行纏繞成型，制得混雜纖維復(fù)合繩芯，再將混雜纖維復(fù)合繩芯依次引入所述第一固化裝置(7)、所述第二固化裝置(8)和所述第三固化裝置(9)中進(jìn)行固化，最后用所述卷繞裝置(10)對(duì)固化后混雜纖維復(fù)合繩芯進(jìn)行收集。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述繩芯制造裝置，其特征在于:所述纖維紗架(1)可繞軸旋轉(zhuǎn)，所述纖維紗架(1)設(shè)有集束孔，使纖維從所述纖維紗架(1)的集束孔中牽出；所述纖維預(yù)熱/刻蝕裝置(2)使用紫外烘箱，所述烘箱溫度設(shè)置范圍為100-300°c。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述繩芯制造裝置，其特征在于:所述樹脂浸潰槽(3)的纖維進(jìn)口和纖維出口處設(shè)有可旋轉(zhuǎn)的帶開孔的轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)角速度和方向與所述纖維紗架(1)的旋轉(zhuǎn)角速度和方向相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述繩芯制造裝置，其特征在于:對(duì)于所述單股預(yù)成型模具(4)，其長(zhǎng)度為10-15 cm，其中心孔徑為2-3 mm，其外圍孔徑比中心孔徑小0.1-0.5mm，其旋轉(zhuǎn)角速度和方向與纖維紗架的相同；對(duì)于所述外層復(fù)合芯股包覆模具(5)，其長(zhǎng)度20-30cm，其溫度設(shè)置范圍為140-180°C，其7個(gè)孔徑相同，均為2-3mm ;對(duì)于所述成型裝置(6)，采用聚四氟乙烯制作,其長(zhǎng)度為5-10cm,其孔徑為6-9mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述繩芯制造裝置，其特征在于:所述第一固化裝置(7)、所述第二固化裝置(8)和所述第三固化裝置(9)的長(zhǎng)度皆為50-70cm，各固化裝置所設(shè)置的固化溫度皆為160-200°C ;所述卷繞裝置(10)的卷盤直徑為混雜纖維復(fù)合繩芯直徑的45-80倍。
【文檔編號(hào)】H01B7/18GK103956210SQ201410147204
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】李愛軍, 周正偉, 白瑞成, 孫晉良, 戚景贊 申請(qǐng)人:上海大學(xué)