CN104265047A - 玻璃纤维缠绕增强聚氨酯树脂锥形电杆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种玻璃纤维缠绕增强聚氨酯树脂锥形电杆，包括根部和稍部，所述根部的外径大于所述稍部的外径，所述根部的壁厚大于所述稍部的壁厚；还包括位于外侧的等厚度层和位于内侧的厚度渐变层，所述等厚度层为无碱玻璃纤维轴向织物或无碱玻璃纤维多向织物缠绕而成，所述厚度渐变层为无碱玻璃纤维直接纱、无碱玻璃纤维轴向织物和无碱玻璃纤维多向织物中的一种缠绕而成，且所述厚度渐变层的无碱玻璃纤维直接纱、或无碱玻璃纤维轴向织物、或无碱玻璃纤维多向织物的铺层长度由所述稍部向所述根部逐层收缩。能够提高玻璃纤维力学性能的利用率和复合材料杆塔的生产效率，降低复合材料输电杆塔的制造成本。本发明同时公开了其制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种玻璃纤维缠绕增强聚氨酯树脂锥形电杆及其制备方法，属于电力电网用复合材料输电杆塔制造技术领域。
背景技术
目前玻璃钢锥形电杆的生产工艺主要有手糊成型、拉挤成型和缠绕成型。手糊成型要大量采用价格较高的纤维织物，由于很难形成统一的张力致使厚度增加，材料浪费严重；且手糊成型生产的电杆外观粗糙，质量稳定性差，随着人工成本不断增高难以为继。拉挤成型适用于生产等径电杆，但由于无法铺放足够的环向纤维，难以解决环向受力和受压失稳的问题，故其制品结构稳定性较差。用普通的复合材料管道缠绕机生产有锥度（如1︰75）的锥形电杆又无法解决壁厚相同的问题，而实际上需要的是根部壁厚大于梢端壁厚；采用连续可变角度缠绕锥形电杆，即使可以基本实现壁厚相同，但纤维铺放角度不理想，纤维铺放的均匀性也较差，生产效率也很低。
发明内容
本发明正是针对现有技术存在的不足，提供一种玻璃纤维缠绕增强聚氨酯树脂锥形电杆，能够提高玻璃纤维力学性能的利用率和复合材料杆塔的生产效率，降低复合材料输电杆塔的制造成本，满足实际使用要求。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
一种玻璃纤维缠绕增强聚氨酯树脂锥形电杆，包括：根部和稍部，所述根部的外径大于所述稍部的外径，所述根部的壁厚大于所述稍部的壁厚；还包括位于外侧的等厚度层和位于内侧的厚度渐变层，所述等厚度层为无碱玻璃纤维轴向织物或无碱玻璃纤维多向织物缠绕而成，所述厚度渐变层为无碱玻璃纤维直接纱、无碱玻璃纤维轴向织物和无碱玻璃纤维多向织物中的一种缠绕而成，且所述厚度渐变层的无碱玻璃纤维直接纱、或无碱玻璃纤维轴向织物、或无碱玻璃纤维多向织物的铺层长度由所述稍部向所述根部逐层收缩。
作为上述技术方案的改进，所述等厚度层的无碱玻璃纤维轴向织物或无碱玻璃纤维多向织物缠绕时重叠一半。
作为上述技术方案的改进，所述等厚度层的无碱玻璃纤维轴向织物或无碱玻璃纤维多向织物的宽度为200毫米。
作为上述技术方案的改进，所述厚度渐变层的无碱玻璃纤维直接纱、或无碱玻璃纤维轴向织物、或无碱玻璃纤维多向织物由所述稍部向所述根部逐层收缩的长度为大于等于200毫米。
作为上述技术方案的改进，所述等厚度层和所述厚度渐变层均以单组份聚氨酯树脂为固化基质。
本发明的另一个目的在于提供上述玻璃纤维缠绕增强聚氨酯树脂锥形电杆的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、设备和模具选择：采购纱片宽度为200毫米的四维缠绕机，金属模具的直径要比电杆相应部位的外径小两倍的壁厚，表面镜面抛光处理；
步骤二、厚度渐变层缠绕：选用无碱玻璃纤维直接纱、无碱玻璃纤维轴向织物和无碱玻璃纤维多向织物中的一种，从所述根部开始交叉缠绕，铺层长度由所述稍部向所述根部逐层收缩200毫米或更多；
步骤三、等厚度层缠绕：选用无碱玻璃纤维轴向织物或无碱玻璃纤维多向织物进行缠绕，且缠绕铺放的角度为80°～90°，无碱玻璃纤维轴向织物或无碱玻璃纤维多向织物缠绕时重叠一半；
步骤四、固化和后处理：在摄氏60度的固化炉中固化，然后切割、倒角及表面修整，喷涂耐候层。
作为上述技术方案的改进，所述步骤一中所述金属模具使用前要去油，确保洁净；且加热所述金属模具，反复涂三次脱模蜡，用软布擦拭，以便于蜡进入模具表面。
作为上述技术方案的改进，所述步骤二和所述步骤三中，以单组份聚氨酯树脂为固化基质，且单组份聚氨酯树脂的粘度保持在390～410厘泊。
本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：
本发明所述的玻璃纤维缠绕增强聚氨酯树脂锥形电杆，能够提高玻璃纤维力学性能的利用率和复合材料杆塔的生产效率，降低复合材料杆塔的制造成本，满足实际使用要求，有利于加快复合材料输电杆塔的市场化进程。
本发明所述的玻璃纤维缠绕增强聚氨酯树脂锥形电杆的制备方法：采用精密制造的纱片宽度为200毫米的四维缠绕机组，以无碱玻璃纤维直接纱、无碱玻璃纤维轴向或多向织物和单组份聚氨酯树脂为主材，在选定的锥形金属模具上，按受力情况设计铺层方案，从根部开始到梢部梯次铺放交叉和环向纤维，保证根部壁厚大于梢端，达到经济制造的目的。如果轴向弯曲模量小于18 GPa即可满足使用要求，采用无碱玻璃纤维直接纱缠绕即可；否则应从根部开始逐渐向梢部逐次延长铺放无碱玻璃纤维轴向织物或无碱玻璃纤维多向织物；由于全部或绝大部分采用张力较好的直接纱和宽纱片生产方式，提高了纤维力学性能的利用率和生产效率，降低了成本，对加快复合材料电杆的市场化进程意义重大。
附图说明
图1为本发明所述的玻璃纤维缠绕增强聚氨酯树脂锥形电杆剖面结构示意图；
图2为本发明所述的厚度渐变层的无碱玻璃纤维轴向织物或无碱玻璃纤维多向织物缠绕时重叠一半的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。
具体实施例一
如图1和图2所示，为本实施例所述的玻璃纤维缠绕增强聚氨酯树脂锥形电杆结构示意图。本实施例所述玻璃纤维缠绕增强聚氨酯树脂锥形电杆，包括：根部1和稍部2，所述根部1的外径大于所述稍部2的外径，所述根部1的壁厚大于所述稍部2的壁厚；还包括位于外侧的等厚度层3和位于内侧的厚度渐变层4，所述等厚度层3为无碱玻璃纤维轴向织物或无碱玻璃纤维多向织物缠绕而成，所述厚度渐变层4为无碱玻璃纤维直接纱缠绕而成。优选地，如图2所示，所述等厚度层3的无碱玻璃纤维轴向织物或无碱玻璃纤维多向织物缠绕时重叠一半，即图2中所示的无碱玻璃纤维轴向织物或无碱玻璃纤维多向织物的宽度D为缠绕时无碱玻璃纤维轴向织物或无碱玻璃纤维多向织物未覆盖部分的宽度d的2倍。具体地，所述等厚度层3的无碱玻璃纤维轴向织物或无碱玻璃纤维多向织物的宽度为200毫米。所述厚度渐变层4的无碱玻璃纤维直接纱由所述稍部2向所述根部1逐层收缩至少200毫米。所述等厚度层3和所述厚度渐变层4均以单组份聚氨酯树脂为固化基质。
本实施例所述的玻璃纤维缠绕增强聚氨酯树脂锥形电杆的制备方法包括以下步骤：
步骤1、采购纱片宽度为200毫米的四维缠绕机，尽可能多的采用功率足够大的伺服电机以保证执行系统的精确度。
步骤2、金属模具的直径要比电杆相应部位的外径小两倍的壁厚，表面镜面抛光处理。模具使用前要去油，确保洁净。加热模具，反复3次涂脱模蜡，用软布擦拭，使蜡尽可能多的进入模具表面。
步骤3、按照铺层设计，从根部开始交叉缠绕厚度渐变层，铺层长度逐次向根部收缩200毫米或更多，以设计要求为准。树脂粘度保持在400厘泊左右，控制纤维带胶量至最少，不刮胶。
步骤4、缠绕等厚度层，铺放的轴向或多向织物以90度为主，重叠一半，以便于机械铺放。
步骤5、在摄氏60度的固化炉中固化。
步骤6、切割、倒角及表面修整，喷涂耐候层，打包待运。
具体实施例二
如图1和图2所示，为本实施例所述的玻璃纤维缠绕增强聚氨酯树脂锥形电杆结构示意图。本实施例所述玻璃纤维缠绕增强聚氨酯树脂锥形电杆，包括：根部1和稍部2，所述根部1的外径大于所述稍部2的外径，所述根部1的壁厚大于所述稍部2的壁厚；还包括位于外侧的等厚度层3和位于内侧的厚度渐变层4，所述等厚度层3为无碱玻璃纤维轴向织物或无碱玻璃纤维多向织物缠绕而成，所述厚度渐变层4为无碱玻璃纤维轴向织物或无碱玻璃纤维多向织物缠绕而成。优选地，如图2所示，所述等厚度层3的无碱玻璃纤维轴向织物或无碱玻璃纤维多向织物缠绕时重叠一半，即图2中所示的无碱玻璃纤维轴向织物或无碱玻璃纤维多向织物的宽度D为缠绕时无碱玻璃纤维轴向织物或无碱玻璃纤维多向织物未覆盖部分的宽度d的2倍。具体地，所述等厚度层3的无碱玻璃纤维轴向织物或无碱玻璃纤维多向织物的宽度为200毫米。所述厚度渐变层4的无碱玻璃纤维轴向织物或无碱玻璃纤维多向织物由所述稍部2向所述根部1逐层收缩至少200毫米。所述等厚度层3和所述厚度渐变层4均以单组份聚氨酯树脂为固化基质。
本实施例所述的玻璃纤维缠绕增强聚氨酯树脂锥形电杆的制备方法同具体实施例一。
以上内容是结合具体的实施例对本发明所作的详细说明，不能认定本发明具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明保护的范围。
Claims (8)
1.一种玻璃纤维缠绕增强聚氨酯树脂锥形电杆，其特征是，包括：根部（1）和稍部（2），所述根部（1）的外径大于所述稍部（2）的外径，所述根部（1）的壁厚大于所述稍部（2）的壁厚；还包括位于外侧的等厚度层（3）和位于内侧的厚度渐变层（4），所述等厚度层（3）为无碱玻璃纤维轴向织物或无碱玻璃纤维多向织物缠绕而成，所述厚度渐变层（4）为无碱玻璃纤维直接纱、无碱玻璃纤维轴向织物和无碱玻璃纤维多向织物中的一种缠绕而成，且所述厚度渐变层（4）的无碱玻璃纤维直接纱、或无碱玻璃纤维轴向织物、或无碱玻璃纤维多向织物的铺层长度由所述稍部（2）向所述根部（1）逐层收缩。
2.如权利要求1所述的玻璃纤维缠绕增强聚氨酯树脂锥形电杆，其特征是，所述等厚度层（3）的无碱玻璃纤维轴向织物或无碱玻璃纤维多向织物缠绕时重叠一半。
3.如权利要求1或2中任一所述的玻璃纤维缠绕增强聚氨酯树脂锥形电杆，其特征是，所述等厚度层（3）的无碱玻璃纤维轴向织物或无碱玻璃纤维多向织物的宽度为200毫米。
4.如权利要求3所述的玻璃纤维缠绕增强聚氨酯树脂锥形电杆，其特征是，所述厚度渐变层（4）的无碱玻璃纤维直接纱、或无碱玻璃纤维轴向织物、或无碱玻璃纤维多向织物由所述稍部（2）向所述根部（1）逐层收缩的长度为大于等于200毫米。
5.如权利要求1或2所述的玻璃纤维缠绕增强聚氨酯树脂锥形电杆，其特征是，所述等厚度层（3）和所述厚度渐变层（4）均以单组份聚氨酯树脂为固化基质。
6.如权利要求4所述的玻璃纤维缠绕增强聚氨酯树脂锥形电杆的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤一、设备和模具选择：采购纱片宽度为200毫米的四维缠绕机，金属模具的直径要比电杆相应部位的外径小两倍的壁厚，表面镜面抛光处理；
步骤二、厚度渐变层缠绕：选用无碱玻璃纤维直接纱、无碱玻璃纤维轴向织物和无碱玻璃纤维多向织物中的一种，从所述根部开始交叉缠绕，铺层长度由所述稍部向所述根部逐层收缩200毫米或更多；
步骤三、等厚度层缠绕：选用无碱玻璃纤维轴向织物或无碱玻璃纤维多向织物进行缠绕，且缠绕铺放的角度为80°～90°，无碱玻璃纤维轴向织物或无碱玻璃纤维多向织物缠绕时重叠一半；
步骤四、固化和后处理：在摄氏60度的固化炉中固化，然后切割、倒角及表面修整，喷涂耐候层。
7.如权利要求6所述的玻璃纤维缠绕增强聚氨酯树脂锥形电杆的制备方法，其特征是，所述步骤一中所述金属模具使用前要去油，确保洁净；且加热所述金属模具，反复涂三次脱模蜡，用软布擦拭，以便于蜡进入模具表面。
8.如权利要求6所述的玻璃纤维缠绕增强聚氨酯树脂锥形电杆的制备方法，其特征是，所述步骤二和所述步骤三中，以单组份聚氨酯树脂为固化基质，且单组份聚氨酯树脂的粘度保持在390～410厘泊。
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