CN1215653A - 纤维增强模塑料电缆支架及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电缆支架及其制备方法。该电缆支架以纤维增强热固性模塑料为材料,采用热压成型法制成。其材料成份包括热固性树脂、玻璃纤维、填料和阻燃剂。该电缆支架具有比强度高、不易变形、耐腐蚀、耐火性好、基本不发烟、无毒、绝缘性好、不产生环流、不刮伤电缆,以及加工制造能耗低、设备投资少、成本低、性能/价格比高等优点,较好地克服了已有金属电缆支架及热塑性塑料电缆支架所存在的缺点。

Description

纤维增强模塑料电缆支架及其制造方法

本发明涉及一种电缆支架，特别是一种纤维增强模塑料电缆支架及其制造方法。

长期以来，公用事业和工业电缆采用金属制的电缆支架。这些金属电缆支架通常是由钢铁或铝合金轧制成所需型材，裁剪后焊接或用紧固件拼装而成。这些传统金属支架生产过程能耗大、工序多、周期长。而且在许多场合下，例如地下工程、化工企业、多雨潮湿或沿海盐雾环境，钢铁支架极易生锈腐蚀，使用寿命大大降低，即使采用外涂油漆或热浸锌等处理，仍不能彻底解决腐蚀问题。

更严重的是，金属电缆支架在使用时，电流流经电缆过程中产生磁场，导致支架角铁之间形成磁场闭合回路(环流)，使电缆温度升高，电流损失，进一步又使环境温度升高。尤其是在大电流通过电缆时，这种情况更加严重影响输电的安全性。为了防止产生环流(逆流)现象，必须增大电缆截面积，这样既浪费电能又加大了电缆成本。

因此，美国AICKINSTRV公司采用玻璃纤维增强热塑性塑料(如尼龙或聚氨酯)制造电缆支架，供腐蚀严重的地方使用。这些纤维增强热塑性塑料支架虽然克服了金属支架的缺点，但其刚性差，例如含30％玻璃纤维的尼龙66的弯曲模量只有6×13³Pa左右，长时间承载沉重的电缆后，会蠕变下垂。更严重的是，其耐火性(阻燃性)差，发烟量大，在密闭环境或地下工程发生火灾时，容易产生浓烟，使人中毒，甚至窒息致死。另外，这种热塑性塑料电缆支架还存在加工制造能耗大、成型设备投资大、性能/价格比低等缺点。

本发明的目的是提供一种纤维增强模塑料电缆支架及其制造方法，它具有绝缘性好、耐腐蚀、耐火性好、刚性好、制造成本低等优点，从而克服传统金属电缆支架及热塑性塑料电缆支架所存在的上述缺点。

实现上述目的的措施是用纤维增强热固性模塑料作为电缆支架的材料，并采用热压成型法制备。

本发明电缆支架的特征在于构成电缆支架的材料是纤维增强热固性模塑料。

本发明电缆支架所采用的纤维增强热固性模塑料主要由热同性树脂、玻璃纤维、填料和阻燃剂组成。其中的热固性树脂一般为含双键不饱和树脂，包括不饱和聚酯树脂(最好是含低收缩添加剂的)、乙烯基树脂、丙烯酸树脂或DAP树脂，也可以是酚醛树脂、改性酚醛树脂或环氧树脂；玻璃纤维可以是3mm短纤维至连续长纤维；填料可以是常规通用的填料，包括CaCO₃、滑石粉、高岭土、氢氧化铝、硅藻土、硅灰石、玻璃粉等，填料可以是一种或一种以上；阻燃剂为三水合氧化铝或含磷、含氮的阻燃剂。

所用的玻璃纤维可以为中碱或无碱玻璃纤维。

构成本发明电缆支架的纤维增强热固性模塑料的主要成份组成(按重量百分比)为：树脂15～60，玻璃纤维5～50，填料20～70，阻燃剂5～30。

当所含填料或阻燃剂包括两种以上时，它们之间可为任意比例。

本发明电缆支架是以纤维增强热固性模塑料为原料，先预制成预混料，再采用热压成型法制备而成的。预混料可制成团状(BMC)、片状(SMC)、厚状(TMC)或高强(HMC)等。

具体制备方法为：先按照所需电缆支架的结构形状，设计加工带加热及控温装置的可上下闭合的模具；将模具安装于普通热压机上，在模温升至60～170℃时，迅速设入热固性模塑料预混料，在1～20MPa下保压保温固化3～20分钟，然后出模即可得到所需产品。

为使产品出模更容易，可在材料成份组成中增加脱模剂，加入量通常为0.5～5％wt。

本发明的电缆支架由于其材料采用纤维增强热固性模塑料，并且材料中加有阻燃剂，所以其刚性高(弯曲模量可达12×10³MPa左右)、不易变形、耐腐蚀、耐火性好，基本不发烟、无毒，绝缘性好、不产生环流，并且其加工制造能耗低、设备投资较少，成本低、性能/价格比高。所以，本发明电缆支架不仅克服了以往金属支架所存在的问题，而且克服了已有的纤维增强热塑性塑料电缆支架所存在的问题。

表1是本发明电缆支架与已有的金属电缆支架及纤维增强热塑性塑料(一般工程塑料)电缆支架的性能比较。

表1     本发明电缆支架与已有电缆支架的性能比较

项目    本发明支架    热浸锌钢材支架    一般工程塑料支架比强度    最  高            高                稍差支架重量    镀锌铁的1/4       重             镀锌铁的1/6耐腐蚀       好             差                 好

安装       方便          不方便              方便使用寿命     地下50年以上   10年左右           很快变形防火性能        好        大电流通过时差         稍差

          VL94V-O                           VL94HB绝缘性        好        差，易产生“环流”               好维护费用    基本不需要         大                 中毒性          无             无            燃烧时有毒气成本         较低            中                 高工人劳动强度    低             高                 低支撑臂高度   定量可调       不可调        随时间延长而下垂支臂数量   定量可调       不可调                -对电缆损伤    不损伤        容易拉伤            不损伤

图1至图3是已有塑料电缆支架的结构示意图。各图中，1为支承架，2为支臂。图1为支承架和支臂一体成型的整体式电缆支架，图2和图3为支承架和支臂各自独立成型的组装式电缆支架。

本发明的电缆支架的形状及结构可与已有电缆支架相同，可以是整体式也可以是组装式。

以下通过实施例对本发明作进一步说明。

实施例一：(整体式电缆电支架)

材料组成(按重量比)为：

含低收缩剂的198#不饱和聚酯树酯            30

        玻璃纤维                          20

        碳酸钙                            20

        红磷                               8

        氢氧化铝                          17

        过苯甲酸叔丁酯                     1

        硬酯酸锌                           4

制备方法：

1、先将材料预制成片状预混料；

2、在45吨热压机上安装金属制的整体式电缆支架模具，模具带有加热装置和自动控温装置；

3、将模具温度升至150℃，把定量(根据具体产品设计要求确定)的片状模塑料预混料投入模具型腔，快速合模。在2MPa下保压保温固化5分钟；

4、开模取出制品，去除飞边，即为产品。

上述整体式电缆支架性能：阻燃性：氧指数＞30％；载荷：支臂上总负载可达500Kg(3倍于安全系数)。

实施例二(整体式电缆支架)

团状预混材料组成(按重量比)为：

        低压酚醛树脂                     30

        玻璃纤维                         40

        脱模剂                            2

        碳酸钙                           28

制备方法：其中预混料为片状，投料模温为160℃，合模后放气2～3次，在1MPa下保压保温固化5分钟。其余与实施例一相同。

上述整体式电缆支架性能：阻燃性：氧指数＞80％，载荷：支臂上总负载可达300Kg(3倍于安全系数)。

实施例三(组装式电缆支架)：

材料组成(按重量比)为：

含低收缩剂的阻燃不饱和聚酯树酯            30

        玻璃纤维                          20

        过氧化二异丙苯                     2

        氢氧化铝                          46

        硬脂酸锌                           2

制备方法：

1、先将材料预制成团状预混料；

2、在45吨热压机上安装金属制的模具(支承架或支臂模具)，模具带有加热装置和自动控温装置；

3、将模具升温至150℃，把定量的团状模塑料预混料放入模具型腔，合模，迅速加压，在3MPa下保压保温固化5分钟；

4、开模取出制品，去除飞边即为产品。

上述组装式电缆支架性能：阻燃性：氧指数＞48％：载荷：支臂上总负载可达300Kg(3倍于安全系数)。根据安装需要支承架上可安装多根支臂。

实施例四(组装式电缆支架)

材料组成(按重量比)为：

         丙烯酸树脂               15

         玻璃纤维                 15

         过氧化苯甲酰              2

         氢氧化铝                 60

         硬脂酸锌                  2

         含氮、含磷阻燃剂A         6

制备方法：

1、先将材料预制成团状预混料；

2、在45吨热压机上安装金属制的模具(支承架或支臂模具)模具带有加热装置和自动控温装置；

3、将模具升温至80℃，把定量的团状模塑料预混料放入模具型腔，合模迅速加压，在3MPa下保压保温固化5分钟；

4、开模取出制品，去除飞边即为产品。

上述组装式电缆支架性能：阻燃性：氧指数＞90％，载荷：支臂总负荷可达300kg(3倍安全系数)。根据安装使用要求，支承架上可安装多根支臂。

Claims (8)

1、一种电缆支架，由纤维增强模塑料做成，其特征是所说的纤维增强模塑料为纤维增强热固性模塑料。

2、按照权利要求1所述的电缆支架，其特征是所说的纤维增强热固性模塑料主要由热固性树脂、玻璃纤维、填料和阻燃剂组成。

3、按照权利要求2所述的电缆支架，其特征是所说热固性树脂为含双键不饱和树脂、包括不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、丙烯酸树脂或DAP树脂，或者酚醛树脂、改性酚醛树脂或环氧树脂；所说的玻璃纤维为3mm短纤维至连续长纤维；所说的填料为常规通用填料，包括CaCO₃、滑石粉、高岭土、氢氧化铝、硅藻土、硅灰石、玻璃粉中的一种或一种以上，所说的阻燃剂为三水合氧化铝或含磷、含氮的阻燃剂。

4、按照权利要求3所述的电缆支架，其特征是材料成份中的玻璃纤维为中碱或无碱玻璃纤维。

5、按照权利要求1至4之一所述的电缆支架，其特征是该电缆支架是支承架和支臂各自独立成型的组装式电缆支架。

6、按照权利要求2或3所述的电缆支架，其特征是主要成份组成按重量百分比为：树脂18～60，玻璃纤维5～50，填料20～70，阻燃剂5～30。

7、一种电缆支架的制备方法，其特征是以纤维增强热固性模塑料为原材料，先预制成预混料，再采用热压成型法制备。

8、按照权利要求7所述的方法，其特征是所说的热压成型法为：采用带加热及控温装置的可上下闭合的模具，并将其安装于普通热压机上；在模温达到60～170℃时，迅速投入热固性模塑料预混料，在1～20MPa下保压保温固化3～20分钟，然后出模即可得到所需产品。

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