CN115287924B - 玄武岩纤维缆绳及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及缆绳技术领域，公开一种玄武岩纤维缆绳及其生产方法。玄武岩纤维缆绳包括第一外覆结构和中间芯；其中，中间芯为多股，并且多股中间芯相互平行设置，第一外覆结构包覆于多股中间芯的外部；中间芯包括基本芯和第二外覆结构，基本芯为多股，并且多股基本芯相互平行设置，第二外覆结构包覆于多股基本芯的外部；基本芯包括玄武岩纤维和设置在玄武岩纤维外的树脂固化结构。玄武岩纤维材质与钢铁材质的比重只有三分之一，采用玄武岩纤维材质，可以有效减重。因此，通过玄武岩纤维制成的缆绳可以有效地降低缆绳自重。
Description
技术领域
本发明涉及缆绳技术领域，特别是涉及一种玄武岩纤维缆绳及玄武岩纤维缆绳生产方法。
背景技术
缆绳可用于缆绳护栏，通过预先对缆绳施加初张力并将拉绳固定，依靠缆绳吸收碰撞能量达到防护目的。现有技术中通常使用钢质缆绳，钢质缆绳的密度通常为7.8g/cm3，使得其自重较大。现有技术中通常采用减小缆绳直径的方法缩减缆绳自重，但对于金属材料而言，减小直径势必引起强度下降。因此，亟需提供一种轻量化的缆绳。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种玄武岩纤维缆绳及其生产方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种玄武岩纤维缆绳，包括第一外覆结构和中间芯；
其中，所述中间芯为多股，并且多股所述中间芯相互平行设置，所述第一外覆结构包覆于多股所述中间芯的外部；
所述中间芯包括基本芯和第二外覆结构，所述基本芯为多股，并且多股所述基本芯相互平行设置，所述第二外覆结构包覆于多股所述基本芯的外部；
所述基本芯包括玄武岩纤维和设置在所述玄武岩纤维外的树脂固化结构。
优选地，所述第一外覆结构包括第一绕包带和第一防护层，所述第一绕包带螺旋缠绕在多股所述中间芯的外侧，所述第一防护层设置在所述第一绕包带的外侧。
优选地，所述第二外覆结构包括第二绕包带和第二防护层，所述第二绕包带螺旋缠绕在多股所述基本芯的外侧，所述第二防护层设置在所述第二绕包带的外侧。
优选地，多股所述中间芯呈正六边形排布。
优选地，所述中间芯的股数为七股、十九股或者三十七股。
优选地，多股所述基本芯呈正六边形排布。
优选地，所述基本芯的股数为七股、十九股或者三十七股。
优选地，所述基本芯还包括芳纶纤维、碳纤维和玻璃纤维中的任意一者或者任意组合，所述玄武岩纤维与所述芳纶纤维、所述碳纤维和所述玻璃纤维中的任意一者或者任意组合混纺并与所述树脂固化结构连接。
本发明还提供了一种玄武岩纤维缆绳生产方法，包括：
在玄武岩纤维的外部设置树脂固化结构形成基本芯，或者在玄武岩纤维与芳纶纤维、碳纤维和玻璃纤维中的任意一者或者任意组合混纺后的外部设置树脂固化结构形成基本芯；
将多股所述基本芯平行合股设置，并在多股所述基本芯的外部设置第二外覆结构形成中间芯；
将多股所述中间芯平行合股设置，并在多股所述中间芯的外部设置第一外覆结构形成玄武岩纤维缆绳。
优选地，在多股所述基本芯的外部设置第二外覆结构，包括：在多股所述基本芯的外侧螺旋缠绕第二绕包带，在所述第二绕包带的外侧设置第二防护层；
和/或，在多股所述中间芯的外部设置第一外覆结构，包括：在多股所述中间芯的外侧螺旋缠绕第一绕包带，在所述第一绕包带的外侧设置第一防护层。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明的玄武岩纤维缆绳，通过玄武岩纤维和设置在玄武岩纤维外部的树脂固化结构制成基本芯。将多股基本芯平行合股，并在合股后的多股基本芯的外部设置第二外覆结构以形成中间芯。将多股中间芯平行合股，并在合股后的多股中间芯的外部设置第一外覆结构形成玄武岩纤维缆绳。玄武岩纤维的拉伸强度较大，通常为2500Mpa～3500Mpa，密度较低，通常为2.6g/cm3～2.8g/cm3，因此采用玄武岩纤维制成的缆绳的强度大，重量轻。通常玄武岩纤维材质与钢铁材质的比重只有三分之一，采用玄武岩纤维材质，可以有效减重。因此，通过玄武岩纤维制成的缆绳可以有效地降低缆绳自重。并且玄武岩纤维具有耐腐蚀、耐高温及抗疲劳的优点。除此之外，基本芯与基本芯之间以及中间芯与中间芯之间平行设置，通过芯材外部的外覆结构的形变以及芯材之间的相对微位移，能够解决材料延展性不足，使缆绳不易绕曲的问题。
本发明的玄武岩纤维缆绳生产方法，通过玄武岩纤维和设置在玄武岩纤维外部的树脂固化结构制成基本芯。将多股基本芯平行合股，并在合股后的多股基本芯的外部设置第二外覆结构以形成中间芯。将多股中间芯平行合股，并在合股后的多股中间芯的外部设置第一外覆结构形成玄武岩纤维缆绳。玄武岩纤维的拉伸强度较大，通常为2500Mpa～3500Mpa，密度较低，通常为2.6g/cm3～2.8g/cm3，因此采用玄武岩纤维制成的缆绳的强度大，重量轻。通常玄武岩纤维材质与钢铁材质的比重只有三分之一，采用玄武岩纤维材质，可以有效减重。因此，通过玄武岩纤维制成的缆绳可以有效地降低缆绳自重。并且玄武岩纤维具有耐腐蚀、耐高温及抗疲劳的优点。除此之外，基本芯与基本芯之间以及中间芯与中间芯之间平行设置，通过芯材外部的外覆结构的形变以及芯材之间的相对微位移，能够解决材料延展性不足，使缆绳不易绕曲的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中提供的玄武岩纤维缆绳的结构示意图；
图2为本发明实施例中提供的中间芯的结构示意图；
图3为本发明实施例中提供的基本芯的加工流程示意图；
图4为本发明实施例中提供的中间芯的加工流程示意图；
图5为本发明实施例中提供的玄武岩纤维缆绳的加工流程示意图；
图6为本发明实施例中提供的七股基本芯的排列方式示意图。
附图标记说明：1、中间芯；101、基本芯；102、第二绕包带；103、第二防护层；
2、第一绕包带；3、第一防护层；4、玄武岩纤维；5、树脂浸渍槽；6、塑形模具；7、烘箱；8、第一固塑模具；9、第二固塑模具。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
现有技术中通常使用钢质缆绳，钢质缆绳的密度通常为7.8g/cm3，使得其自重较大。现有技术中通常采用减小缆绳直径的方法缩减缆绳自重，但对于金属材料而言，减小直径势必引起强度下降。因此，为了解决现有技术中钢质缆绳的重量大不易减重的问题，本发明实施例中提供一种玄武岩纤维缆绳。
参考图1-图6所示，本发明实施例中提供一种玄武岩纤维缆绳。具体而言，玄武岩纤维缆绳包括第一外覆结构和中间芯1。其中，中间芯1为多股，并且多股中间芯1相互平行设置，第一外覆结构包覆于多股中间芯1的外部。换言之，多股中间芯1相互平行地设置在第一外覆结构内。中间芯1包括基本芯101和第二外覆结构。基本芯101为多股，并且多股基本芯101相互平行设置，第二外覆结构包覆于多股基本芯101的外部。换言之，多股基本芯101相互平行地设置在第二外覆结构内。基本芯101包括玄武岩纤维4和设置在玄武岩纤维4外的树脂固化结构。例如，树脂固化结构为环氧树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂中的一种或任意组合形成的。玄武岩纤维4的股数为一股至五股。
本发明实施例中的玄武岩纤维缆绳，通过玄武岩纤维4和设置在玄武岩纤维4外部的树脂固化结构制成基本芯101。将多股基本芯101平行合股，并在合股后的多股基本芯101的外部设置第二外覆结构以形成中间芯1。将多股中间芯1平行合股，并在合股后的多股中间芯1的外部设置第一外覆结构形成玄武岩纤维缆绳。玄武岩纤维4的拉伸强度较大，通常为2500Mpa～3500Mpa，密度较低，通常为2.6g/cm3～2.8g/cm3，因此采用玄武岩纤维4制成的缆绳的强度大，重量轻。通常玄武岩纤维4材质与钢铁材质的比重只有三分之一，采用玄武岩纤维4材质，可以有效减重。因此，通过玄武岩纤维4制成的缆绳可以有效地降低缆绳自重。并且玄武岩纤维4具有耐腐蚀、耐高温及抗疲劳的优点。除此之外，基本芯101与基本芯101之间以及中间芯1与中间芯1之间平行设置，通过芯材外部的外覆结构的形变以及芯材之间的相对微位移，使缆绳更易绕曲，能够解决材料延展性不足，使缆绳不易绕曲的问题。
一些实施例中，第一外覆结构包括第一绕包带2和第一防护层3。第一绕包带2螺旋缠绕在多股中间芯1的外侧。采用第一绕包带2将合股后的多股中间芯1进行层压缠包，从而对中间芯1形成收束和收紧的效果。第一防护层3设置在第一绕包带2的外侧。第一防护层3能够起到防护效果，避免外界的气体或液体进入到缆绳内部，对缆绳的内部结构造成侵蚀。
可选地，第一绕包带2缠绕的螺旋升角范围为30°～60°。例如，第一绕包带2的螺旋升角为45°。
可选地，第一绕包带2为PE、PP等塑料材质的绕包带。
可选地，第一防护层3为覆盖于第一绕包带2的外部并经过第二固塑模具9进行固塑的涂层。进一步地，第一防护层3的材质可以是改性塑料。
可选地，第一防护层3的厚度为0.5mm～2mm。
一些实施例中，多股中间芯1呈正六边形排布。通过正六边形结构的排布方式，在缆绳绕曲过程中，相邻中间芯1之间能够产生微位移，使缆绳更容易绕曲，从而解决了材料延展性不足，使缆绳不易绕曲的问题。
可选地，中间芯1的股数为七股、十九股或者三十七股。例如图1所示为七股中间芯1的排列结构示意图，如图所示，七股中间芯1中的一者设置在中心，其余六个中间芯1沿中心处的中间芯1的周向均匀分布，并且形成正六边形结构。再如图6所示为十九股基本芯101的排列结构示意图，十九股中间芯1的排列结构与之相似。参考图6，可知十九股中间芯1实质上是在七股中间芯1的外侧按照正六边形结构排布十二股中间芯1，从而提高缆绳的抗拉强度。同理，三十七股中间芯1是在十九股中间芯1的外侧按照正六边形结构排布十八股中间芯1形成的。
一些实施例中，第二外覆结构包括第二绕包带102和第二防护层103，第二绕包带102螺旋缠绕在多股基本芯101的外侧。采用第二绕包带102将合股后的多股基本芯101进行层压缠包，从而对基本芯101形成收束和收紧的效果。第二防护层103设置在第二绕包带102的外侧。第二防护层103能够起到对基本芯101防护的效果。第二防护层103设置为柔性涂层，以使第二防护层103能够产生变形，以便于中间芯1和缆绳绕曲。
可选地，第二绕包带102缠绕的螺旋升角范围为30°～60°。例如，第二绕包带102的螺旋升角为45°。
可选地，第二绕包带102为PE、PP等塑料材质绕包带。
可选地，第二防护层103为覆盖于基本芯101的外部，并经过第一固塑模具8进行固塑的涂层。例如，涂层可以是通过浸渍涂覆改性树脂或者通过挤塑改性高密度聚乙烯形成的涂层。
一些实施例中，多股基本芯101呈正六边形排布。通过正六边形结构的排布方式，在缆绳绕曲过程中，相邻基本芯101之间能够产生微位移，使缆绳更容易绕曲，从而解决了材料延展性不足，使缆绳不易绕曲的问题。
可选地，基本芯101的股数为七股、十九股或者三十七股。例如图2所示为七股基本芯101的排列结构示意图，如图所示，七股基本芯101中的一者设置在中心，其余六个基本芯101沿中心处的基本芯101的周向均匀分布，并且形成正六边形结构。参考图6所示为十九股基本芯101的排列结构示意图，十九股基本芯101实质上是在七股基本芯101的外侧按照正六边形结构排布十二股基本芯101，从而提高缆绳的抗拉强度。同理，三十七股基本芯101是在十九股基本芯101的外侧按照正六边形结构排布十八股基本芯101形成的。
一些实施例中，基本芯101还包括芳纶纤维、碳纤维和玻璃纤维中的任意一者或者任意组合。玄武岩纤维4与芳纶纤维、碳纤维和玻璃纤维中的任意一者或者任意组合混纺后，并与树脂固化结构连接，以形成基本芯101。可选地，基本芯101的纤维股数可以是一股至五股。纤维的直径5微米～20微米，纤维的线密度为400特克斯～2400特克斯。
可选地，玄武岩纤维4或者玄武岩纤维4与其他纤维的混纺物经过树脂浸渍槽5，以在玄武岩纤维4或者混纺物的外部浸渍树脂。通过塑形模具6对玄武岩纤维4或者混纺物外部的树脂进行塑形。然后，通过烘箱7对树脂进行加热固化。最后可以通过绕曲装置对玄武岩纤维4或者混纺物进行收卷。
可选地，树脂浸渍槽5内的树脂可以是环氧树脂、聚氨酯树脂和酚醛树脂中的任意一者或者任意组合。
可选地，基本芯101的直径范围为0.5mm～2mm。
本发明实施例中还提供一种玄武岩纤维缆绳生产方法，包括：
第一步、在玄武岩纤维4的外部设置树脂固化结构形成基本芯101。其中，玄武岩纤维4的数量为一股至五股。或者，在玄武岩纤维4与芳纶纤维、碳纤维和玻璃纤维中的任意一者或者任意组合混纺后的外部设置树脂固化结构形成基本芯101。其中，纤维的数量为一股至五股。
具体地，如图3所示，使玄武岩纤维4或者玄武岩纤维4与其他纤维的混纺物经过树脂浸渍槽5，以在玄武岩纤维4或者混纺物的外部浸渍树脂。通过塑形模具6对玄武岩纤维4或者混纺物外部的树脂进行塑形。然后，通过烘箱7对树脂进行加热固化。最后可以通过绕曲装置对玄武岩纤维4或者混纺物进行收卷。
第二步、将多股基本芯101平行合股设置，并在多股基本芯101的外部设置第二外覆结构形成中间芯1。第二外覆结构能够对基本芯101形成防护效果。
第三步、将多股中间芯1平行合股设置，并在多股中间芯1的外部设置第一外覆结构形成玄武岩纤维缆绳。第一外覆结构能够对中间芯1形成防护效果。
本发明实施例中的玄武岩纤维缆绳生产方法，通过玄武岩纤维4和设置在玄武岩纤维4外部的树脂固化结构制成基本芯101。将多股基本芯101平行合股，并在合股后的多股基本芯101的外部设置第二外覆结构以形成中间芯1。将多股中间芯1平行合股，并在合股后的多股中间芯1的外部设置第一外覆结构形成玄武岩纤维缆绳。玄武岩纤维4的拉伸强度较大，通常为2500Mpa～3500Mpa，密度较低，通常为2.6g/cm3～2.8g/cm3，因此采用玄武岩纤维4制成的缆绳的强度大，重量轻。通常玄武岩纤维4材质与钢铁材质的比重只有三分之一，采用玄武岩纤维4材质，可以有效减重。因此，通过玄武岩纤维4制成的缆绳可以有效地降低缆绳自重。并且玄武岩纤维4具有耐腐蚀、耐高温及抗疲劳的优点。除此之外，基本芯101与基本芯101之间以及中间芯1与中间芯1之间平行设置，通过芯材外部的外覆结构的形变以及芯材之间的相对微位移，能够解决材料延展性不足，使缆绳不易绕曲的问题。
一些实施例中，在多股基本芯101的外部设置第二外覆结构，包括：在多股基本芯101的外侧螺旋缠绕第二绕包带102，在第二绕包带102的外侧设置第二防护层103。
具体地，如图4所示，采用第二绕包带102将合股后的多股基本芯101进行层压缠包，从而对基本芯101形成收束和收紧的效果。第二绕包带102螺旋缠绕且螺旋升角范围为30°～60°。例如，第二绕包带102的螺旋升角为45°。然后通过浸渍涂覆改性树脂或者通过挤塑改性高密度聚乙烯的方式，在第二绕包带102的外侧形成涂层，然后经过第一固塑模具8对所述涂层进行固塑形成第二防护层103。第二防护层103能够起到对基本芯101防护的效果。进一步地，第二防护层103设置为柔性涂层，第二防护层103能够产生变形，以便于中间芯1和缆绳绕曲。进一步地，利用收卷设备对固塑完成后的基本芯进行收卷。
一些实施例中，在多股中间芯1的外部设置第一外覆结构，包括：在多股中间芯1的外侧螺旋缠绕第一绕包带2，在第一绕包带2的外侧设置第一防护层3。
具体地，如图5所示，采用第一绕包带2将合股后的多股中间芯1进行层压缠包，从而对中间芯1形成收束和收紧的效果。第一绕包带2螺旋缠绕且螺旋升角范围为30°～60°。例如，第一绕包带2的螺旋升角为45°。在第一绕包带2的外部覆盖涂层，并经过第二固塑模具9对涂层进行固塑形成第一防护层3。所述涂层为改性塑料涂层。进一步地，利用收卷设备对缆绳进行收卷。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种玄武岩纤维缆绳，其特征在于，包括第一外覆结构和中间芯；
其中，所述中间芯为多股，并且多股所述中间芯相互平行设置，所述第一外覆结构包覆于多股所述中间芯的外部；
所述中间芯包括基本芯和第二外覆结构，所述基本芯为多股，并且多股所述基本芯相互平行设置，所述第二外覆结构包覆于多股所述基本芯的外部；
所述基本芯包括玄武岩纤维和设置在所述玄武岩纤维外的树脂固化结构；
所述第一外覆结构包括第一绕包带和第一防护层，所述第一绕包带螺旋缠绕在多股所述中间芯的外侧，所述第一防护层设置在所述第一绕包带的外侧；
所述第二外覆结构包括第二绕包带和第二防护层，所述第二绕包带螺旋缠绕在多股所述基本芯的外侧，所述第二防护层设置在所述第二绕包带的外侧。
2.根据权利要求1所述的玄武岩纤维缆绳，其特征在于，多股所述中间芯呈正六边形排布。
3.根据权利要求2所述的玄武岩纤维缆绳，其特征在于，所述中间芯的股数为七股、十九股或者三十七股。
4.根据权利要求1所述的玄武岩纤维缆绳，其特征在于，多股所述基本芯呈正六边形排布。
5.根据权利要求4所述的玄武岩纤维缆绳，其特征在于，所述基本芯的股数为七股、十九股或者三十七股。
6.根据权利要求1所述的玄武岩纤维缆绳，其特征在于，所述基本芯还包括芳纶纤维、碳纤维和玻璃纤维中的任意一者或者任意组合，所述玄武岩纤维与所述芳纶纤维、所述碳纤维和所述玻璃纤维中的任意一者或者任意组合混纺并与所述树脂固化结构连接。
7.一种玄武岩纤维缆绳生产方法，其特征在于，包括：
在玄武岩纤维的外部设置树脂固化结构形成基本芯，或者在玄武岩纤维与芳纶纤维、碳纤维和玻璃纤维中的任意一者或者任意组合混纺后的外部设置树脂固化结构形成基本芯；
将多股所述基本芯平行合股设置，并在多股所述基本芯的外部设置第二外覆结构形成中间芯；
将多股所述中间芯平行合股设置，并在多股所述中间芯的外部设置第一外覆结构形成玄武岩纤维缆绳；
在多股所述基本芯的外部设置第二外覆结构，包括：在多股所述基本芯的外侧螺旋缠绕第二绕包带，在所述第二绕包带的外侧设置第二防护层；
和/或，在多股所述中间芯的外部设置第一外覆结构，包括：在多股所述中间芯的外侧螺旋缠绕第一绕包带，在所述第一绕包带的外侧设置第一防护层。
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