[发明专利]混杂纤维复合绳芯、其成型工艺及绳芯制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种绳、其成型工艺与制造装置，特别是涉及一种复合材料绳其成型工艺与制造装置，应用于电缆制备和电缆成型设备技术领域。

背景技术

碳纤维复合芯电缆是设计用来取代钢芯铝绞线电缆的一种电缆，这种电缆具有密度小，拉伸强度大，弧垂小，载流量大等优点，但是在使用的过程中出现过灾难性断裂的情况，主要是这种复合芯对表面缺陷敏感，在生产卷绕及安装放线时会造成表面损伤，这是其最大的缺点，为了充分利用复合材料的可设计性，以及提高导线增强芯的可靠性，可将单根碳纤维复合芯设计为由多根细小的碳纤维芯棒缠绕而成，即复合绳芯，这种绳芯能够使得受力更加均匀，极大的提高了电缆的安全性能，但目前还缺少这种复合绳芯及其成型工艺与制造设备。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种混杂纤维复合绳芯、其成型工艺及绳芯制造装置，混杂纤维复合绳芯由外层混杂纤维复合芯股及内层碳纤维复合芯股缠绕成型，其成型工艺由预热、刻蚀、浸渍、单股预成型、单股外层复合芯包覆、缠绕成型、深度固化及卷绕等依次组成，本发明成型工艺方法简单，复合绳芯能够一次性成型，减少了拉挤工艺生产时堵模现象的发生，提高了生产效率，降低了生产成本。

为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案：

一种混杂纤维复合绳芯，由内层芯股和外层芯股缠绕成型，其中内层芯股为1根碳纤维复合芯股，其中外层芯股包括6根相同的混杂纤维复合芯股，构成外层芯股的混杂纤维复合芯股由内部纤维芯及外部绝缘层构成，内部纤维芯和外部绝缘层复合时用的树脂体系为热固性树脂体系，树脂体系的复合组分由热固性树脂、固化剂、促进剂、脱模剂和填料组成，各组分的含量为：以其中的热固性树脂质量分数为100份，则固化剂为105-125份，促进剂0.5-2份，脱模剂0.5-3份，填料0-5份。

作为本发明优选的技术方案，构成混杂纤维复合芯股的内部纤维芯和作为内层芯股的碳纤维复合芯股使用的增强纤维材料皆为碳纤维，构成外层芯股的外部绝缘层使用的纤维为玻璃或聚酯纤维，外部绝缘层的厚度不小于0.1 mm，复合绳芯成型使用的热固性树脂体系的玻璃化温度不低于190℃。

上述热固性树脂优选采用乙烯基酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、双马来酰亚胺树脂和聚酰亚胺树脂中的任意一种树脂、任意几种树脂混合物、任意一种树脂经改性而成的改性树脂或者任意几种树脂经改性而成的改性树脂混合物；上述固化剂优选采用甲基六氢苯酐、甲基四氢苯酐和甲基纳迪克酸酐中的任意一种或任意几种的混合物；上述促进剂优选采用咪唑类和三苯基膦中的任意一种潜伏性促进剂或任意几种潜伏性促进剂的混合物；上述脱模剂优选采用硅油和INT-1890M中的任意一种内脱模剂或任意几种内脱模剂的混合物；上述填料优选采用二氧化硅、二氧化钛、高岭土和碳酸钙中的任意一种或任意几种的混合物。

作为本发明上述技术方案的优选技术方案，构成外层芯股的混杂纤维复合芯股的单股直径为2-3 mm，混杂纤维复合芯股中的纤维体积含量为55-70%，构成外层芯股的混杂纤维复合芯股进行成型缠绕时的捻角为5-15^°。

本发明混杂纤维复合绳芯的成型工艺，包括如下步骤：

a. 将纤维从可绕轴旋转的纤维纱架上牵出，然后使牵出的纤维进入纤维预热/刻蚀装置中进行预热并除水分，同时对通过纤维预热/刻蚀装置的纤维表面进行刻蚀，控制含水量不超过2%；

b．将经过上述步骤a中预热并刻蚀过的纤维送入树脂浸渍槽内旋转浸渍，然后使纤维分股进入可绕轴旋转的单股预成型模具中进行纤维芯预成型，纤维芯预成型的温度设置为90-130℃，得到纤维芯，然后在可绕轴旋转的包覆模具入口处采用热固性树脂体系结合材料对纤维芯进行绝缘层包覆，热固性树脂体系结合材料的复合组分由热固性树脂、固化剂、促进剂、脱模剂和填料组成，各组分的含量为，以其中的热固性树脂质量分数为100份，则固化剂为105-125份，促进剂0.5-2份，脱模剂0.5-3份，填料0-5份，通过热固性树脂体系结合材料复合制备得到6根芯股，然后以6根芯股作为外层芯股，以另1根纤维芯股作为内层芯股，再由内层芯股和外层芯股通过成型装置进行缠绕成型，初步制得混杂纤维复合绳芯；

c．将在上述步骤b中成型初步得到的混杂纤维复合绳芯引入固化装置中进行固化，最后用卷绕装置对固化后混杂纤维复合绳芯进行收集。