[發明專利]碳纖維復合繩芯成型工藝及復合繩芯制造裝置

有效

• 申請號: 201410147089.4
• 申請日: 2014-04-14
• 公開（公告）號: CN103956213B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 李愛軍;周正偉;白瑞成;孫晉良;戚景贊
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H01B9/00
• 分類號: H01B9/00;H01B13/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙)31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及一種復合編織繩成型工藝與制造裝置，特別是涉及一種纖維復合繩成型工藝與制造裝置，應用于輸電導線技術領域。

背景技術

到目前為止，世界上各個國家使用的架空導線以鋼芯鋁絞線為主，架空導線領域很少有大的創新，這種鋼芯鋁絞線比重大、弧垂大、線損高、載流量小、易發生腐蝕及電暈現象，而且抗拉強度低，在極端氣候條件下使用時易出現供電線路故障。因此，有人根據復合材料的可設計性提出用高抗拉強度的碳纖維復合芯來代替鋼芯，發揮復合材料比重低，強度大等優點，這種碳纖維復合芯電纜使得架空導線領域發生了一次重大的變革，但是這種單根復合芯的電纜也存在缺陷，此復合芯對表面缺陷敏感，一旦表面出現裂縫等缺陷就會導致復合芯發生災難性斷裂，致使導線墜地，給生命安全帶來極大威脅，同時影響了供電線路，為此需要減少這種斷裂情況的發生。碳纖維復合繩芯是用多根細小芯棒經過纏繞組合而成，能夠用來替代單根碳纖維復合芯，極大的提高了安全性能，但目前還缺少這種碳纖維復合繩芯的成型工藝及制造裝置。

發明內容

為了解決現有技術問題，本發明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種碳纖維復合繩芯成型工藝及復合繩芯制造裝置，其成型工藝主要包括預熱/刻蝕、浸漬、單股預成型、纏繞預成型、初步固化、包覆成型、深度固化及牽引卷繞等步驟，本發明方法簡單，設備結構設置合理，能夠使得復合繩芯一次性成型，避免了兩道工序生產時單股碳纖維復合芯折斷的情況，并且大大降低了堵模現象的發生，極大的提高了生產效率，降低了生產成本。

為達到上述發明創造目的，本發明采用下述技術方案：

一種碳纖維復合繩芯成型工藝，包括如下步驟：

a. 將碳纖維從纖維紗架上勻速牽出，然后將牽出的碳纖維引入纖維預熱/刻蝕裝置中進行預熱并除水分，同時對纖維表面進行刻蝕，控制含水量不超過2%；

b．將經過上述步驟a中預熱并刻蝕過的碳纖維送入樹脂浸漬槽內旋轉浸漬，然后使纖維分成7股進入可繞軸旋轉的單股預成型模具中進行纖維芯預成型，控制纖維芯預成型的溫度設置為100-130℃，得到7股纖維芯，再按照5-15^°的纏繞角度將7股纖維芯經纏繞成型，初步制得碳纖維繩芯；

c．將在上述步驟b中初步制得碳纖維繩芯進行初步固化，然后對初步固化后的碳纖維繩芯的表面進行絕緣層包覆，然后再進行深度固化定型，得到碳纖維復合繩芯；

d．將在上述步驟c中得到的碳纖維復合繩芯通過牽引裝置進行牽引，牽引速度控制為300-1200mm/min，最后用卷繞裝置對碳纖維復合繩芯進行收集。

本發明碳纖維復合繩芯成型工藝的復合繩芯制造裝置，按順序依次由纖維紗架、纖維預熱/刻蝕裝置、樹脂浸漬槽、單股預成型模具、繩芯預成型模具、初步固化裝置、表面絕緣層包覆裝置、深度固化裝置、牽引裝置及卷繞裝置連接組成，實現對固化效果的實時對比觀察，其中深度固化裝置至少由第一深度固化裝置和第二深度固化裝置組成深度固化系統，將纖維從纖維紗架上勻速牽出，然后使牽出的纖維進入纖維預熱/刻蝕裝置中進行預熱并除水分，同時對通過纖維預熱/刻蝕裝置的纖維表面進行刻蝕，將經過預熱并刻蝕過的纖維送入具有加熱功能的樹脂浸漬槽內浸漬，然后使纖維分股進入單股預成型模具中進行纖維芯預成型，得到分股的纖維芯，再由一系列分股的纖維芯通過繩芯預成型模具進行纏繞成型，初步制得碳纖維繩芯，再將通過預成型初步制得碳纖維繩芯引入初步固化裝置中進行初步固化，然后在表面絕緣層包覆裝置中進行絕緣層包覆，得到在碳纖維繩芯表面結合絕緣材料層復合形成的碳纖維復合繩芯，再將碳纖維復合繩芯依次引入第一深度固化裝置和第二深度固化裝置中進行深度固化，深度固化后的碳纖維復合繩芯通過牽引裝置進行牽引，最后用卷繞裝置對碳纖維復合繩芯進行收集。

作為上述技術方案的優選技術方案，纖維紗架可繞軸旋轉，纖維紗架設有集束孔，使纖維從纖維紗架的集束孔中牽出；纖維預熱/刻蝕裝置使用紫外烘箱，烘箱溫度設置范圍為150-300℃。

作為上述技術方案的優選技術方案，樹脂浸漬槽的纖維進口和纖維出口處設有可旋轉的帶開孔的轉盤，轉盤的旋轉角速度和方向與纖維紗架的旋轉角速度和方向相同。

作為上述技術方案的優選技術方案，對于單股預成型模具，其長度為10-15 cm，其孔徑為1-3mm，其旋轉角速度和方向與纖維紗架的相同；對于繩芯預成型模具采用聚四氟乙烯制成，其長度5-10cm，其孔徑為5-9mm。

作為上述技術方案的優選技術方案，初步固化裝置的長度50-70 cm，設置初步固化溫度為140-180℃。