架空导线用复合芯及其制造方法与流程

本发明涉及架空输电线技术领域，特别是涉及一种架空导线用复合芯及其制造方法。

背景技术：

本世纪初，复合芯即纤维树脂基复合芯，作为加强芯替代传统的钢芯制成的复合芯导线，复合芯的制造利用了碳纤维质量轻、强度高，线膨胀系数小等优点。由此制成的导线具有耐高温、大容量、低弧垂、低能耗、重量轻等显著特点，成为架空输电线领域的颠覆性产品。复合芯技术在国内外输电线领域得到了大量的应用，取得了明显的技术经济效益。但是现有的复合芯是由纤维经热固性树脂包裹固化而成，一方面由于热固性树脂的固化特性限制了复合芯生产加工速度，一般情况下，加工速度为为1米/分钟左右；同时在复合芯成型过程中，热固性树脂再进行拉挤时与高温模具接触发生反应，多余的树脂不能回收，产生了浪费；另一方面热固性性树脂在加工过程容易发生了固化交联，形成了不熔的三维立体结构，影响了后续的产品回收利用。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种能够提高材料利用率和材料回收率的架空导线用复合芯及其制造方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种架空导线用复合芯，包括：至少一根复合芯体，所述复合芯体包括多根纤维，每根纤维的外周面包覆有工程塑料，多根纤维通过工程塑料粘合在一起。

优选地，所述纤维为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、芳纶、聚酰亚胺纤维、聚苯并咪唑纤维、聚对苯撑苯并二噁唑纤维、超高分子量聚乙烯纤维中的一种或多种。

优选地，所述纤维的强度为3200～7000MPa。

优选地，所述工程塑料为聚苯硫醚、聚苯醚、聚醚醚酮、聚芳醚酮、液晶聚合物、聚酰胺、热塑性聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚芳酯、砜类聚合物、热塑性氟塑料中的一种或多种。

进一步地，每根所述复合芯体的外周面包覆有至少一个功能层；所述功能层为导电层、涂料防护层、挤出防护层中的一种或多种。

进一步地，所述导电层的材料为铝。

进一步地，所述涂料防护层为氟碳涂料或者石墨烯涂料。

进一步地，所述挤出防护层的材料为聚苯硫醚、聚苯醚、聚醚醚酮、聚芳醚酮、液晶聚合物、聚酰胺、热塑性聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚芳酯、砜类聚合物、热塑性氟塑料中的一种或多种。

本发明还涉及一种架空导线用复合芯的制造方法，包括以下步骤：

1)放纱：将多根纤维从放线架放出，张力装置对每根所述纤维施加相同的张力；

2)成束：使多根所述纤维浸入于工程塑料的胶状溶液中，使多根纤维的外周面包覆工程塑料，且多根纤维粘合后形成纤维束；

3)拉挤：将所述纤维束依次进行拉挤成型，拉挤速度为10米/分钟至15米/分钟；

4)成型：将所述纤维束放置于成型模具中进行固化成型，得到复合芯体。

优选地，所述的制造方法，还包括步骤5)包覆：每根所述复合芯体外周面包覆有至少一个功能层。

如上所述，本发明的架空导线用复合芯及其制造方法，具有以下有益效果：

本发明通过将工程塑料代替现有的热固性树脂，采用工程塑料能够保证复合芯强度高、重量轻；采用工程塑料包覆于每根纤维的外部，能够提高拉挤速度，使复合芯的生产效率得以提高；同时，工程塑料能够溶解，使得材料的回收率和利用率得以提高。

附图说明

图1显示为本发明的架空导线用复合芯的结构示意图。

图2显示为本发明的架空导线用复合芯的外周面包覆有功能层的结构示意图。

图3显示为本发明的多根复合芯体相互绞合的结构示意图。

图4显示为本发明的多根复合芯体包覆有功能层后相互绞合的结构示意图。

图5显示为实施例1的架空导线用复合芯的制造方法的流程图。

图6显示为实施例2的架空导线用复合芯的制造方法的流程图。

图7显示为实施例3的架空导线用复合芯的制造方法的流程图。

图8显示为实施例4的架空导线用复合芯的制造方法的流程图。

附图标号说明

100 复合芯体

101 纤维

102 工程塑料

200 功能层

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1

如图1至图4所示，本实施例的架空导线用复合芯，包括：至少一根复合芯体100，所述复合芯体100包括多根纤维101，每根纤维101的外周面包覆有工程塑料，每根复合芯体100中。

本发明通过将工程塑料102代替现有的热固性树脂，采用工程塑料102能够保证复合芯强度高、重量轻；采用工程塑料102包覆于每根纤维101的外部，能够提高拉挤速度，使复合芯的生产效率得以提高；同时，工程塑料102能够溶解，使得材料的回收率和利用率得以提高。

多根纤维101所受到张力相同，使多根纤维101制造成的架空导线用复合芯具有较好的抗拉强度和弹性模量，且架空导线用复合芯的长度能够至少达到数百米。

复合芯体100有多根，多根复合芯体100相互绞合。

纤维101为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、芳纶、聚酰亚胺纤维、聚苯并咪唑纤维、聚对苯撑苯并二噁唑纤维、超高分子量聚乙烯纤维中的一种或多种。

纤维101的强度为3200～7000Mpa，该纤维101制造成的复合芯体100，符合架空导线的强度要求。

工程塑料102为聚苯硫醚、聚苯醚、聚醚醚酮、聚芳醚酮、液晶聚合物、聚酰胺、热塑性聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚芳酯、砜类聚合物、热塑性氟塑料中的一种或多种。

每根复合芯体100的外周面包覆有至少一个功能层200；功能层200为导电层、涂料防护层、挤出防护层中的一种或多种。

导电层的材料为铝。铝层的厚度可为0.1毫米至数毫米。

涂料防护层为氟碳涂料或者石墨烯涂料浸涂、喷涂等工艺制备，涂层厚度可为数十微米至数百微米。

挤出防护层的材料为聚苯硫醚、聚苯醚、聚醚醚酮、聚芳醚酮、液晶聚合物、聚酰胺、热塑性聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚芳酯、砜类聚合物、热塑性氟塑料中的一种或多种。

架空导线用复合芯体100为多根时，多根架空导线用复合芯相互绞合。

如图5所示，本实施例的架空导线用复合芯的制造方法，包括以下步骤：

1)放纱：将多根纤维101从放线架放出，张力装置对每根纤维101施加相同的张力；

2)成束：多根纤维101浸入于工程塑料102的胶状溶液中，使多根纤维101的外周面包覆工程塑料102，且多根纤维101粘合后形成纤维束；

3)拉挤：将纤维束依次进行拉挤成型，拉挤速度为10米/分钟至15米/分钟；

4)成型：将纤维束放置于成型模具中进行固化成型，得到复合芯体100。

的制造方法，还包括步骤5)包覆：每根复合芯体100外周面包覆有至少一个功能层200。

本实施例中，成束方式可通过浸渍槽浸渍也可通过单螺杆挤出机挤出。

实施例2

如图6所示，本实施例架空导线用复合芯中，每根复合芯体100中的纤维101的材料为碳纤维，每根复合芯体100中的工程塑料102为聚苯硫醚。

本实施例的架空导线用复合芯的制造方法，包括以下步骤：

1)放纱：将多根纤维101从放线架放出，张力装置对每根纤维101施加相同的张力；

2)成束：多根纤维101浸入于浸渍槽中的加热的工程塑料102的胶状溶液中，使多根纤维101的外周面包覆工程塑料102，且多根纤维101粘合后形成纤维束，浸渍槽采用氮气进行气氛保护，浸渍槽设有温度设置装置和加热装置，工程塑料102为聚苯硫醚，加热温度设置为320℃；

3)拉挤：将纤维束依次进行拉挤成型，拉挤速度为10米/分钟；

4)预成型：将纤维束放置于预成型模具中进行预成型，预成型模具设置温度为310℃；且预成型模具与浸渍槽之间设有保温装置，保温装置设置的温度为310℃；

5)主成型：将纤维束放置于主成型模具中进行主成型，得到复合芯体100，主成型模具采用五段温度设置，分别为300℃、270℃、240℃、210℃、180℃；

6)冷却：对纤维束进行风冷冷却；

7)收卷：将纤维束收卷成型。

本实施例的张力装置可安装于放线架上，或者安装于浸渍槽前。

实施例3

如图7所示，本实施例的架空导线用复合芯中，每根复合芯体100中的纤维101包括玻璃纤维和碳纤维，每根复合芯体100中的工程塑料102为聚醚醚酮。

本实施例的架空导线用复合芯的制造方法，包括以下步骤：

1)放纱：将多根纤维101从放线架放出，张力装置对每根纤维101施加相同的张力；

2)成束：多根纤维101通过牵引进入成型模具，单螺杆挤出机挤出熔融工程塑料102聚醚醚酮，将熔融的工程塑料102聚醚醚酮通过压力注入成型模具，使多根纤维101的外周面包覆工程塑料102，且多根纤维101粘合后形成纤维束，单螺杆挤出机的温度设置为380℃；

3)拉挤：将纤维束依次进行拉挤成型，拉挤速度为12米/分钟；

4)主成型：将纤维束放置于主成型模具中进行主成型，得到复合芯体100，得到复合芯体100，主成型模具采用五段温度设置，分别为360℃、330℃、290℃、250℃、200℃；

5)冷却：对纤维束进行风冷冷却；

6)包覆：采用连续挤压包覆工艺，在纤维束外均匀覆盖一层导电层，导电层的材料为铝，模腔的加热温度≥350℃；

7)收卷：将包覆有导电层的纤维束收卷成型。

实施例4

如图8所示，本实施例的架空导线用复合芯中，每根复合芯体100中的纤维101的材料为芳纶，每根复合芯体100中的工程塑料102为聚醚酰亚胺。

本实施例的架空导线用复合芯的制造方法，包括以下步骤：

1)放纱：将多根纤维101从放线架放出，张力装置对每根纤维101施加相同的张力；

2)成束：多根纤维101浸入于浸渍槽中的加热的工程塑料102的胶状溶液中，使多根纤维101的外周面包覆工程塑料102，且多根纤维101粘合后形成纤维束，浸渍槽采用氮气进行气氛保护，浸渍槽设有温度设置装置和加热装置，工程塑料102为聚醚酰亚胺，加热温度设置为320℃；

3)拉挤：将纤维束依次进行拉挤成型，拉挤速度为10米/分钟；

4)预成型：将纤维束放置于预成型模具中进行预成型，预成型模具设置温度为310℃；且预成型模具与浸渍槽之间设有保温装置，保温装置设置的温度为310℃；

5)主成型：将纤维束放置于主成型模具中进行主成型，得到复合芯体100，主成型模具采用五段温度设置，分别为310℃、260℃、210℃、160℃、120℃；

6)冷却：对纤维束进行风冷冷却；

7)包覆：采用单螺杆挤出机在纤维束的外部挤出厚度为0.2毫米的挤出防护层，挤出防护层的材料为热塑性氟塑料；

8)收卷：将纤维束收卷成型。

实施例5

如图8所示，本实施例中，每根复合芯体100中的纤维101的材料为玻璃纤维，每根复合芯体100中的工程塑料102为聚邻苯二甲酰胺。

本实施例的架空导线用复合芯的制造方法，包括以下步骤：

1)放纱：将多根纤维101从放线架放出，张力装置对每根纤维101施加相同的张力；

2)成束：多根纤维101浸入于浸渍槽中的加热的工程塑料102的胶状溶液中，使多根纤维101的外周面包覆工程塑料102，且多根纤维101粘合后形成纤维束，浸渍槽采用氮气进行气氛保护，浸渍槽设有温度设置装置和加热装置，工程塑料102为聚邻苯二甲酰胺，加热温度设置为340℃；

3)拉挤：将纤维束依次进行拉挤成型，拉挤速度为15米/分钟；

4)预成型：将纤维束放置于预成型模具中进行预成型，预成型模具设置温度为330℃；且预成型模具与浸渍槽之间设有保温装置，保温装置设置的温度为330℃；

5)主成型：将纤维束放置于主成型模具中进行主成型，得到复合芯体100，主成型模具采用五段温度设置，分别为330℃、310℃、280℃、250℃、210℃；

6)冷却：对纤维束进行风冷冷却；

7)包覆：喷涂机在纤维束的外部喷涂一层厚度为0.1毫米的采用氟碳涂料的涂料防护层；

8)收卷：将纤维束收卷成型。

综上，本实施例有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实施例的原理及其功效，而非用于限制本实施例。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实施例的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实施例所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实施例的权利要求所涵盖。