CN104700949A - 多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线及其制备方法。复合材料芯铝绞线由多股纤维增强树脂基复合材料加强芯（1）和位于复合材料加强芯（1）外层的铝线（2）同心绞制而成，纤维增强树脂基复合材料加强芯（1）的股数为大于等于7，层数大于等于1；铝线（2）层数大于等于1层。本发明提供的多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线具有优异的弧垂特性，突出的机械性能和电性能，而且安全性高，寿命长。本发明提供的制备方法，工艺设计合理，可操作性强，工作效率高，可实现工业化生产，制备得到的导线性能更加优越，具有强度高、安全性高、耐腐蚀、耐疲劳、韧性好等诸多优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型增容架空裸导线，具体涉及一种多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线及其制备方法。
背景技术
随着我国现代工业的不断发展，能源需求的总量迅速膨胀，能源布局与工业分布的严重不平衡，城市人口密集区域大气、土地和水源污染日趋严重，因此电能的长距离输送一直是关系到国计民生和国家发展的重要课题。
在近几年，多家研究机构与生产企业已经研发了碳纤维复合材料芯，用来代替传统架空铝绞线所用的钢芯。它其具有重量轻、强度高、输送容量大、低线损等显著优点，使其在输电系统中已经得到了认可和青睐。但是单根碳纤维复合材料芯铝绞线在跨度大，风力大等恶劣环境下，稳定性不够，易出现断线事故。
因此，很有必要在现有技术的基础之上，设计一个结构设计更加合理。牢固程度更高，性能更加优越的多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯导线，该导线的结构能有效的消除单根故障的导致的断线事故，大大提高架空输电线路安全性；采用多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯，还可以有效的提高导线的弯绕性能，提高导线在放线过滑车的安全性。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有复合材料芯架空导线所存在的技术不足，提供一种高强度，高输送容量，更加安全、可靠和灵活的架空输电多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线；本发明另一个目的是提供该复合材料芯铝绞线的制备方法。
技术方案：为了实现本发明的目的，本发明采取如下技术方案：
一种多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线，它由多股纤维增强树脂基复合材料加强芯和位于复合材料加强芯外层的铝线同心绞制而成，所述的多股纤维增强树脂基复合材料加强芯的股数为大于等于7，层数大于等于1；所述的铝线层数大于等于1层。
作为优选方案，以上所述的多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线，所述的股纤维增强树脂基复合材料加强芯中单股纤维增强树脂基复合材料芯的直径可为0.1mm-8mm。
作为优选方案，以上所述的多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线，所述的单股纤维增强树脂基复合材料芯的截面形状为圆形，梯形或Z形；所述的铝线的截面形状为圆形，梯形或Z形。
作为优选方案，以上所述的多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线，所述的单股纤维增强树脂基复合材料芯由纤维和热塑性树脂或热固性树脂制成；所述的热固性树脂为环氧树脂，聚酯树脂，聚醚醚酮或聚苯硫醚；所述的纤维为有机纤维或无机纤维。例如碳纤维、芳纶纤维、石墨纤维、玻璃纤维，高密度聚乙烯纤维等。
作为优选方案，以上多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线，所述的铝线所用的材质为软铝，硬铝，铝镁硅合金或铝锆合金。
本发明所提供的一种多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线的制备方法，其包括以下步骤：
a.单股纤维增强树脂基复合材料芯和铝单丝的制备
单股纤维增强树脂基复合材料芯的制备方法为：首先在牵引机的作用下将纤维从纱架牵引出来，通过除湿装置对纤维进行除湿处理，然后进入浸胶装置使纤维充分浸润树脂，最后在成型装置内成形后进入后固化装置中充分固化，然后可根据生产工艺选择进入绝缘包覆装置，在外表层包覆绝缘层，然后在冷却装置中冷却，最后由收卷机收卷；
b.铝单丝的制备可以根据单丝采用的材质进行选择采用拉丝或挤铝的工艺方法制备得到铝单丝;
c.纤维增强树脂基复合材料芯和铝线的绞制:
所述的维增强树脂基复合材料芯和铝线的绞制方法可以采用一步法或两步法：
一步法为维增强树脂基复合材料芯和铝线的绞制一次完成，在牵引机的作用下，中间的单股纤维增强树脂基复合材料加强芯从放线机出来，在第一绞制段中将其它单股纤维增强树脂基复合材料加强芯绞制在从放线机出来的中间的维增强树脂基复合材料芯上，制备得到多股绞制的维增强树脂基复合材料芯（如果需要绞制19根纤维增强树脂基复合材料芯为加强芯的导线，可增加一段绞制段，以此类推更多根数的加强芯可根据根数选择匹配的绞制段数)，然后再通过第二绞制段和第三绞制段将铝单丝绞制在多股绞制的维增强树脂基复合材料芯外表面，制备得到导线；然后可根据生产工艺选择进入绝缘包覆装置，对加强芯进行绝缘包覆，然后由收卷机收卷；
两步法为：将多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯的绞制绝缘与铝线的绞制分开进行，其具体步骤为在牵引机的作用下，中间的单股纤维增强树脂基复合材料加强芯从放线机出来，在第一绞制段中将其它单股纤维增强树脂基复合材料加强芯绞制在从放线机出来的中间的维增强树脂基复合材料芯上，制备得到多股绞制的维增强树脂基复合材料芯，然后由收卷机收卷；然后再将多股绞制的维增强树脂基复合材料芯从放线机出来，多股绞制的维增强树脂基复合材料芯通过第一绞制段和第二绞制段将铝单丝绞制在多股绞制的维增强树脂基复合材料芯外表面，制备得到导线；然后可根据生产工艺选择进入绝缘包覆装置，对加强芯进行绝缘包覆，然后由收卷机收卷。
作为优选方案，以上所述的一种多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线的制备方法中，步骤a中，单股纤维增强树脂基复合材料芯的制备方法中的浸胶装置为树脂胶槽、注射模具或螺杆挤出机。
作为优选方案，以上所述的多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线的制备方法中，绝缘包覆的位置，可以在单股纤维增强树脂基复合材料芯外层，也可以在多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯外侧。
作为优选方案，以上所述的一种多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线的制备方法，绞合纤维增强树脂基复合材料加强芯（1）的节距大于等于300mm。目的是防止绞制对单股纤维增强树脂基复合材料芯造成损伤。
有益效果：本发明提供的多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线及其制备方法和现有技术相比具有以下优点：
（1）本发明提供的多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线，结构设计更加合理、性能更加优越，具有强度高、安全性高、耐腐蚀、耐疲劳、韧性好等一系列优点；
（2）多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯的结构能有效的消除单根加强芯受损导致的导致断线事故，大大提高了架空输电线路安全性；
（3）采用多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯，可以有效的提高导线的弯绕性能，提高导线在放线过滑车的安全性。
（4）本发明通过大量实验筛选得到的多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线制备方法，工艺设计合理，可操作性强，工作效率高，可实现工业化生产，制备得到的导线性能更加优越，具有强度高、安全性高、耐腐蚀、耐疲劳、韧性好等诸多优点。
附图说明
图1为多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线典型结构示意图。
图2为单股纤维增强树脂基复合材料加强芯的制备流程图。
图3为纤维增强树脂基复合材料芯和铝线的绞制方法示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例1
如图1所述，一种多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线，它由多股纤维增强树脂基复合材料加强芯（1）和位于多股纤维增强树脂基复合材料加强芯（1）外层的铝线（2）同心绞制而成，所述的多股纤维增强树脂基复合材料加强芯（1）的股数为等于7，层数为2；所述的铝线（2）层数为2层。
以上所述的多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线，所述的单股纤维增强树脂基复合材料芯的直径为0.1mm-8mm。
以上所述的多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线，所述的单股纤维增强树脂基复合材料芯的截面形状为圆形；所述的铝线（2）的截面形状为圆形，梯形或Z形。
以上所述的多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线，所述的单股纤维增强树脂基复合材料芯由环氧树脂，聚酯树脂，聚醚醚酮或聚苯硫醚；所述的纤维为有机纤维或无机纤维，如碳纤维、芳纶纤维、石墨纤维、玻璃纤维或高密度聚乙烯纤维等。
以上多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线，所述的铝线（2）所用的材质为软铝，硬铝，铝镁硅合金或铝锆合金。
实施例2
一种多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线的制备方法，其包括以下步骤：
a.单股纤维增强树脂基复合材料芯和铝单丝的制备
如图2所示，单股纤维增强树脂基复合材料芯的制备方法为：首先在牵引机（1-8）的作用下将纤维从纱架（1-1）牵引出来，通过除湿装置（1-2）对纤维进行除湿处理，然后进入浸胶装置（1-3）使纤维充分浸润树脂，最后在成型装置（1-4）内成形后进入后固化装置（1-5）中充分固化，最后由收卷机（1-9）收卷；
b.铝单丝的制备可以根据单丝采用的材质进行选择采用拉丝或挤铝的工艺方法制备得到铝单丝;
c.纤维增强树脂基复合材料芯和铝线的绞制:
如图3所示，维增强树脂基复合材料芯和铝线的绞制方法可以采用一步法
一步法为维增强树脂基复合材料芯和铝线的绞制一次完成，在牵引机（2-6）的作用下，中间的单股纤维增强树脂基复合材料加强芯（1）从放线机（2-1）出来，在第一绞制段（2-2）中将其它单股纤维增强树脂基复合材料加强芯（1）绞制在从放线机（2-1）出来的中间的维增强树脂基复合材料芯（1）上，制备得到多股绞制的维增强树脂基复合材料芯（1），然后再通过第二绞制段（2-4）和第三绞制段（2-5）将铝单丝绞制在多股绞制的维增强树脂基复合材料芯（1）外表面，制备得到导线；然后可根据生产工艺选择进入绝缘包覆装置（2-3），对加强芯（1）进行绝缘包覆，然后由收卷机（2-7）收卷；
步骤a中，单股纤维增强树脂基复合材料芯的制备方法中的浸胶装置（1-3）为注射模具。
以上多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线的制备方法，绞合纤维增强树脂基复合材料加强芯（1）的节距大于等于300mm。
实施例3
一种多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线的制备方法，包括以下步骤：
a. 单股纤维增强树脂基复合材料芯和铝单丝的制备
如图2所示，单股纤维增强树脂基复合材料芯的制备方法为：首先在牵引机（1-8）的作用下将纤维从纱架（1-1）牵引出来，通过除湿装置（1-2）对纤维进行除湿处理，然后进入浸胶装置（1-3）使纤维充分浸润树脂，最后在成型装置（1-4）内成形后进入后固化装置（1-5）中充分固化，然后进入绝缘包覆装置（1-6），在外表层包覆绝缘层，然后在冷却装置（1-7）中冷却，最后由收卷机（1-9）收卷；
b.铝单丝的制备可以根据单丝采用的材质进行选择采用拉丝或挤铝的工艺方法制备得到铝单丝;
c.纤维增强树脂基复合材料芯和铝线的绞制:
维增强树脂基复合材料芯和铝线的绞制方法可以采用两步法：
两步法为维增强树脂基复合材料芯和铝线的绞制一次完成，具体步骤为：
如图3所示，在牵引机（2-6）的作用下，中间的单股纤维增强树脂基复合材料加强芯（1）从放线机（2-1）出来，在第一绞制段（2-2）中将其它单股纤维增强树脂基复合材料加强芯（1）绞制在从放线机（2-1）出来的中间的维增强树脂基复合材料芯（1）上，制备得到多股绞制的维增强树脂基复合材料芯（1），然后由收卷机（2-7）收卷；然后再将多股绞制的维增强树脂基复合材料芯（1）从放线机（2-1）出来，多股绞制的维增强树脂基复合材料芯（1）通过第一绞制段（2-2）和第二绞制段（2-4）将铝单丝绞制在多股绞制的维增强树脂基复合材料芯（1）外表面，制备得到导线；然后可根据生产工艺选择进入绝缘包覆装置（2-3），对加强芯（1）进行绝缘包覆，然后由收卷机（2-7）收卷。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线，其特征在于，它由多股纤维增强树脂基复合材料加强芯（1）和位于多股纤维增强树脂基复合材料加强芯（1）外层的铝线（2）同心绞制而成，所述的多股纤维增强树脂基复合材料加强芯（1）的股数为大于等于7，层数大于等于1；所述的铝线（2）层数大于等于1层。
2.根据权利要求1所述的多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线，其特征在于，所述的多股纤维增强树脂基复合材料加强芯（1）中单股纤维增强树脂基复合材料芯的直径为0.1mm-8mm。
3.根据权利要求2所述的多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线，其特征在于，所述的单股纤维增强树脂基复合材料芯的截面形状为圆形，梯形或Z形；所述的铝线（2）的截面形状为圆形，梯形或Z形。
4.根据权利要求3所述的多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线，其特征在于，所述的单股纤维增强树脂基复合材料芯由纤维和热塑性树脂或热固性树脂制成；所述的热固性树脂为环氧树脂，聚酯树脂，聚醚醚酮或聚苯硫醚；所述的纤维为有机纤维或无机纤维。
5.根据权利要求1多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线，其特征在于，所述的铝线（2）所用的材质为软铝，硬铝，铝镁硅合金或铝锆合金。
6.根据权利要求1所述的一种多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.单股纤维增强树脂基复合材料芯和铝单丝的制备
单股纤维增强树脂基复合材料芯的制备方法为：首先在牵引机（1-8）的作用下将纤维从纱架（1-1）牵引出来，通过除湿装置（1-2）对纤维进行除湿处理，然后进入浸胶装置（1-3）使纤维充分浸润树脂，最后在成型装置（1-4）内成形后进入后固化装置（1-5）中充分固化，然后可根据生产工艺选择进入绝缘包覆装置（1-6），在外表层包覆绝缘层，然后在冷却装置（1-7）中冷却，最后由收卷机（1-9）收卷；
b.铝单丝的制备可以根据单丝采用的材质进行选择采用拉丝或挤铝的工艺方法制备得到铝单丝;
c.纤维增强树脂基复合材料芯和铝线的绞制:
维增强树脂基复合材料芯和铝线的绞制方法可以采用一步法或两步法：
一步法为维增强树脂基复合材料芯和铝线的绞制一次完成，在牵引机（2-6）的作用下，中间的单股纤维增强树脂基复合材料加强芯（1）从放线机（2-1）出来，在第一绞制段（2-2）中将其它单股纤维增强树脂基复合材料加强芯（1）绞制在从放线机（2-1）出来的中间的维增强树脂基复合材料芯（1）上，制备得到多股绞制的维增强树脂基复合材料芯（1），然后再通过第二绞制段（2-4）和第三绞制段（2-5）将铝单丝绞制在多股绞制的维增强树脂基复合材料芯（1）外表面，制备得到导线；然后可根据生产工艺选择进入绝缘包覆装置（2-3），对加强芯（1）进行绝缘包覆，然后由收卷机（2-7）收卷；
两步法为：将多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯的绞制绝缘与铝线的绞制分开进行，其具体步骤为在牵引机（2-6）的作用下，中间的单股纤维增强树脂基复合材料加强芯（1）从放线机（2-1）出来，在第一绞制段（2-2）中将其它单股纤维增强树脂基复合材料加强芯（1）绞制在从放线机（2-1）出来的中间的维增强树脂基复合材料芯（1）上，制备得到多股绞制的维增强树脂基复合材料芯（1），然后由收卷机（2-7）收卷；然后再将多股绞制的维增强树脂基复合材料芯（1）从放线机（2-1）出来，使多股绞制的维增强树脂基复合材料芯（1）通过第一绞制段（2-2）和第二绞制段（2-4）将铝单丝绞制在多股绞制的维增强树脂基复合材料芯（1）外表面，制备得到导线；然后可根据生产工艺选择进入绝缘包覆装置（2-3），对加强芯（1）进行绝缘包覆，然后由收卷机（2-7）收卷。
7.根据权利要求6所述的一种多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线的制备方法中，步骤a中，单股纤维增强树脂基复合材料芯的制备方法中的浸胶装置（1-3）为树脂胶槽、注射模具或螺杆挤出机。
8.根据权利要求6所述的一种多股绞合纤维增强树脂基复合材料芯铝绞线的制备方法，其特征在于，绞合纤维增强树脂基复合材料加强芯（1）的节距大于等于300mm。
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