CN108381817A - 一种高强度碳合非金属加强件的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度碳合非金属加强件的制备方法，包括中央的芳纶纱，包覆所述芳纶纱的碳合非金属粘结层，和最外层包覆所述碳合非金属粘结层的挤塑层，其制备方法包括步骤：A.取丝；B.一段加热；C.浸透；D.烘干/固化；E.二段加热；F.挤塑；G.一次冷却；H.二次冷却；I.收卷。本发明通过提供的高强度碳合非金属加强件具有高强度抗屈服张力；且碳合非金属粘结层熔点比较高，不易燃烧，在室温下碳和其他化合物都显惰性，结构稳定。

Description

一种高强度碳合非金属加强件的制备方法
技术领域
本发明涉及一种光缆用加强件，尤其是一种高强度碳合非金属加强件的制备方法。
背景技术
许多缆线，如光缆，一般包括包含至少一根纤维或一束纤维的加强件。该加强件一般包含置于环氧、聚酯、乙烯酯、聚烯烃、丙烯酸类等聚合物基体之中的一种或多种玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、碳纤维等。纤维和聚合物的选择是根据加强件所需特征进行的，该特征包括但不限于弹性模量、拉伸强度和热膨胀系数。
制备加强件的一种方法是树脂润湿允许挤拉成型（resin-wetting enabled
pultrusion）。该方法包括在树脂浴中润湿纤维的步骤接着在加热的口模中将树脂固结于纤维上的步骤。该技术的一项缺点在于生产速率，其可极大受限于润湿步骤、固结步骤的动力学、在很大程度上取决于纤维和聚合物性质的两步骤的速率。
制备加强件的另一方法是聚合物熔体涂覆允许挤拉成型（melt-coating enabledpultrusion）。该方法包括采用聚合物熔体涂覆纤维的步骤接着在加热的口模中将树脂固结于纤维上的步骤。此处再一次地，其缺点常常在于加工速率。聚合物熔体，如包含聚丙烯的熔体，一般具有高粘度，甚至在升高的操作温度时。如果熔体包括填料，如滑石粉，所涂覆的纤维几乎不可能在挤拉成型流水线上加工。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种高强度碳合非金属加强件的制备方法。
技术方案：为了实现以上目的，本发明所述的一种高强度碳合非金属加强件的制备方法，包括中央的芳纶纱，包覆所述芳纶纱的碳合非金属粘结层，和最外层包覆所述碳合非金属粘结层的挤塑层，其制备方法包括步骤
A.取丝：取芳纶纤维；
B.一段加热：对芳纶纤维进行加热，加热温度为95-115℃，加热时间为70-85min；
C.浸透：采用浸渍液润湿来自多个线轴的纤维以形成湿润的芳纶纤维，该浸渍液包含：石墨 3.8%、树脂 18%、碳酸钙 6.5%、硬脂酸锌 8.5%、氢氧化铝16.2%、苏丁脂 8.5%、PE 粉9.2%、脱模剂 12%、树脂浸润剂 17.3%；
D.烘干/固化将芳纶纤维引入烘箱，以每分钟 5 米的速度开机，芳纶纤维经过烘箱烘干，其表面的浸渍液固化成碳合非金属粘结层；
E.二段加热：将固化后的芳纶纤维进行二段加热，加热时间 80 分钟，加热温度 170℃，形成 KCFRP 半成品收线；
F.挤塑：将上述 KCFRP 半成品放置在放线架，经过模具挤塑，形成挤塑层；
G.一次冷却：在水槽 1 中 40℃冷却；
H.二次冷却：再进入水槽 II 中进行自然冷却；
I.收卷。
所述步骤（D）烘箱温度为前区 90-100℃、中区160-170℃和后区 180-185℃。
所述步骤（F）中模具温度为前区 90-100℃、中区 160-170℃和后185-195℃。
所述挤塑层选自高密度聚乙烯、中密度聚乙烯，杜邦塑料粒子 MUCREL3990 之一或其组合制备而成。
所述高强度碳合非金属加强件横截面为圆形或矩形。
所述高强度碳合非金属加强件的外径为 0.50-120mm。
有益效果：本发明所述的一种高强度碳合非金属加强件的制备方法，与现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明通过提供的高强度碳合非金属加强件具有高强度抗屈服张力；且碳合非金属粘结层熔点比较高，不易燃烧，在室温下碳和其他化合物都显惰性，结构稳定；
2、本发明的非金属加强带弯曲性能、柔软性能、延伸性能更好，能达到更小的弯曲半径，在加强件收到外力冲击的情况下，在不增加光缆的衰减情况下仍能保证光缆的良好的拉伸应变性能。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，进一步阐明本发明。
实施例1
如图1所示的包括位于中央的芳纶纱 1，包覆所述芳纶纱 1 的碳合非金属粘结层 2，和最外层的包覆碳合非金属粘结层 2 的挤塑层 3，该高强度碳合非金属加强件横截面为圆形；其制备方法包括步骤
A.取丝：先将相应规格的芳纶纤维放置在放线架上，绕过牵引，收线收紧固定在塑料盘上；
B.一段加热：对芳纶纤维进行加热，加热温度为95-115℃，加热时间为70-85min；
C.浸透：采用浸渍液润湿来自多个线轴的纤维以形成湿润的芳纶纤维，该浸渍液包含：石墨 3.8%、树脂 18%、碳酸钙 6.5%、硬脂酸锌 8.5%、氢氧化铝16.2%、苏丁脂 8.5%、PE 粉9.2%、脱模剂 12%、树脂浸润剂 17.3%；
D.烘干/固化：将芳纶纤维引入烘箱，以每分钟 5 米的速度开机，芳纶纤维经过烘箱烘干，其表面的浸渍液固化成碳合非金属粘结层2；
E.二段加热：将固化后的芳纶纤维进行二段加热，加热时间 80 分钟，加热温度 170℃，形成 KCFRP 半成品收线；
F.挤塑：将上述 KCFRP 半成品放置在放线架，经过模具挤塑，形成挤塑层3，所述挤塑层为高密度聚乙烯；所述模具温度为前区 90-100℃、中区 160-170℃和后185-195℃；
G.一次冷却：在水槽 1 中 40℃冷却；
H.二次冷却：再进入水槽 II 中进行自然冷却；
I.收卷。
在层绞式光缆加工中，将本发明的碳合非金属加强件直接替代现有的加强件，不需要另外再在绞合的缆芯外加设外置加强层，即可达到甚至超过现有技术标准对非金属光缆抗拉伸力的要求，本发明和现有技术相对比，其经济效益和社会效益是明显的，利用本发明生产的通信光缆，其结构可以是中心束管或层绞式，同样是 3500N 拉力的光缆。外径可以减少 1.8mm, 重量可以减少 36%，成本可以减少 15%。另外和传统通信光缆相比，高强度碳合非金属加强件弯曲性能，柔软性能、延伸性能更好，保障能达到更小的弯曲半径，在加强件收到外力冲击的情况下，还可以不增加光缆的衰减仍保证光缆的良好的拉伸应变性能。
上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高强度碳合非金属加强件的制备方法，其特征在于：包括中央的芳纶纱（1），包覆所述芳纶纱的碳合非金属粘结层（2），和最外层包覆所述碳合非金属粘结层（2）的挤塑层（3），其制备方法包括步骤
A.取丝：取芳纶纤维；
B.一段加热：对芳纶纤维进行加热，加热温度为95-115℃，加热时间为70-85min；
C.浸透：采用浸渍液润湿来自多个线轴的纤维以形成湿润的芳纶纤维，该浸渍液包含：石墨 3.8%、树脂 18%、碳酸钙 6.5%、硬脂酸锌 8.5%、氢氧化铝16.2%、苏丁脂 8.5%、PE 粉9.2%、脱模剂 12%、树脂浸润剂 17.3%；
D.烘干/固化：将芳纶纤维引入烘箱，以每分钟 5 米的速度开机，芳纶纤维经过烘箱烘干，其表面的浸渍液固化成碳合非金属粘结层（2）；
E.二段加热：将固化后的芳纶纤维进行二段加热，加热时间 80 分钟，加热温度 170℃，形成 KCFRP 半成品收线；
F.挤塑：将上述 KCFRP 半成品放置在放线架，经过模具挤塑，形成挤塑层（3）；
G.一次冷却：在水槽 1 中 40℃冷却；
H.二次冷却：再进入水槽 II 中进行自然冷却；
I.收卷。
2.根据权利要求1所述的一种高强度碳合非金属加强件的制备方法，其特征在于：所述步骤（D）烘箱温度为前区 90-100℃、中区160-170℃和后区 180-185℃。
3.根据权利要求1所述的一种高强度碳合非金属加强件的制备方法，其特征在于：所述步骤（F）中模具温度为前区 90-100℃、中区 160-170℃和后185-195℃。
4.根据权利要求1所述的一种高强度碳合非金属加强件的制备方法，其特征在于：所述挤塑层（3）选自高密度聚乙烯、中密度聚乙烯，杜邦塑料粒子 MUCREL3990 之一或其组合制备而成。
5.根据权利要求1所述的一种高强度碳合非金属加强件的制备方法，其特征在于：高强度碳合非金属加强件横截面为圆形或矩形。
6.根据权利要求1或5所述的一种高强度碳合非金属加强件的制备方法，其特征在于：所述高强度碳合非金属加强件的外径为 0.50-120mm。
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