CN201933348U - 纤维复合型绞合线缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及使热塑性树脂浸渍于碳纤维并复合化而成的绞合线缆，并提供这样的纤维复合型绞合线缆：容易弯曲地卷绕而能够使卷轴小型化，能够输送至大型车辆难以输送的山间部等，不易带有卷绕缺陷，作业性优异。一种通过将热固性树脂浸渍于碳纤维束中，并将利用纤维包覆外周而成的绳股绞合多根后，利用热处理使热固性树脂硬化而成的1×n结构的线缆，构成线缆的芯股和侧股各自不粘接而是分离独立，从而在线缆弯曲时允许各绳股的独立的动作。

Description

纤维复合型绞合线缆

技术领域

本实用新型涉及纤维复合型绞合线缆，特别涉及将碳纤维和作为基体的热固性树脂复合而成的绞合线缆。

背景技术

对于碳纤维，在高强度低延性纤维中也具有轻质、高耐腐蚀性、非磁性、高热传导率、极低热膨胀系数、高拉伸强度、高拉伸弹性等特性，为了有效利用这些特性，公知有将碳纤维和作为基体的热固性树脂复合而成的纤维复合型绞合线缆。

一般，该纤维复合型绞合线缆将浸渍有热固性树脂的碳纤维束绞合来制作绳股，将该绳股绞合多根，然后通过热处理使上述热固性树脂硬化。来进行制作。

但是，在从热固性树脂的浸渍工序到绞合多根绳股而形成线缆的工序期间，空气或热固性树脂中含有的残留溶剂等作为空隙而残留在线缆内部，由此，存在使作为纤维复合绞合线缆重要的每单位截面积的拉伸强度等机械特性降低的问题。

因此，在日本专利公开平2-127583号公报中，提出有这样的纤维复合型绞合线缆：在浸渍有热固性树脂的绳股的外周，以与绳股的轴向成接近直角的角度细密地卷绕纤维线，然后绞合多根所述绳股，然后通过热处理使上述热固性树脂硬化。

根据该现有技术，通过卷绕纤维线防止纤维束散开，并且期待通过纤维线的卷绕压力排除线缆内部的空气或残留溶剂等的效果。但是，在将多根浸渍有热固性树脂的绳股绞合时，从缠绕的纤维线和纤维线之间挤出处于未硬化状态的液状的热固性树脂，相邻的侧股相互的树脂彼此相互浸湿，并且流入并滞留在芯股与侧股的间隙中。

因此，在最终工序中使热固性树脂硬化时，相邻的绳股彼此(芯股和侧股、以及侧股与侧股)粘接而一体化，线缆整体成为硬的棒状。

因此，现有的纤维复合型绞合线缆的弯曲刚性非常大，其结果为损害了绞线结构本来应具备的挠性，需要具备直径大的卷筒的大型卷轴。

其结果为，例如在将纤维复合型绞合线缆应用于架空输电线的加强部件而在山岳地带等进行架线工程的情况下，需要用于装载大型卷轴的大型车辆，并需要用于移动该大型车辆的道路工程等，无法避免输送产生大问题的情况。

另外，在将纤维复合型绞合线缆卷绕于卷轴时，由于弯曲而导致粘接绳股彼此的热固性树脂的部分剥离，在线缆纵长方向相邻的绳股之间，粘接部和剥离部混在一起，其结果为，还存在当使用线缆时在从卷轴拉出线缆时产生弯曲从而线缆的直线性丧失等问题。

实用新型内容

本实用新型为了消除如上问题点而对现有的纤维复合绞合线缆加以改进，其目的在于，提供一种纤维复合型绞合线缆，该线缆具备良好的挠性，适于作为高压输电线的加强部件和桥桁等混凝土结构物的抗拉强度加强部件等使用，且输送性和作业性优异。

为了达到上述目的，本实用新型的纤维复合型绞合线缆是通过将热固性树脂浸渍于碳纤维束中，并将利用纤维包覆束的外周而成的绳股绞合多根后，利用热处理使热固性树脂硬化而成的1×n结构的线缆，其特征在于，构成1×n结构的芯股和包围该芯股的侧股不粘接而是以各自分离独立的状态接触，从而在使线缆向与纵长方向成直角的方向弯曲时允许各绳股的独立的动作。

根据本实用新型的纤维复合型绞合线缆，构成线缆的各绳股分离独立，以非粘接状态接触，在与线缆纵长方向成直角的的剖面中，在芯股和包围该芯股的侧股之间形成有在使线缆向与线缆纵长方向成直角的方向弯曲时允许独立的动作的微小空隙，因此，借助相邻的绳股彼此的滑动效果，适度地缓和约束力，能够提高线缆所要求的挠性。

并且，由于确保侧股和芯股所包围的空隙，从而使利用施加于线缆的弯曲应力使绳股变形变得容易，因此能够进一步提高挠性。

因此，根据本实用新型，线缆的挠性提高，因此，能够不勉强地进行在制造长条线缆时或输送作为产品的线缆时不可或缺的对卷轴的卷绕，也能够减小卷轴的筒径。

因此，在用于高压输电线的加强部件和桥桁等混凝土结构物的抗拉强度加强部件等的情况下，容易向山岳地带和山间部输送缆线，能够降低输送成本。

并且，能够不勉强地将线缆卷绕于卷轴，因此，还能够避免线缆产生异常的残留应力，在使用线缆时，即使从卷轴拉出线缆，也能够避免发生弯曲缺陷。从卷轴拉出的线缆容易处理，在现场能够对线缆长度进行高精度的测量，末端加工也变得容易，因此作业性也提高。

附图说明

图1A是表示本实用新型的纤维复合绞合线缆的第一实施例的立体图。

图1B是第一实施例的纵剖主视图。

图1C是图1B的局部放大图。

图2A是表示要分解第一实施例的纤维复合绞合线缆的状态的立体图。

图2B是分解后的立体图。

图3是表示将热固性树脂浸渍于碳纤维的多纤维丝中来制作预浸物的工序的说明图。

图4是表示制作包覆复合股的工序的说明图。

图5是表示绞合包覆复合股并制作半硬化或未硬化状态的复合绞合线缆的工序的说明图。

图6是表示热处理工序的说明图。

图7A是表示结束了热处理后的纤维绞合复合线缆的立体图。

图7B是表示结束了热处理后的纤维绞合复合线缆的剖视图。

图7C是图7B的局部放大图。

图8A是表示分离纤维复合绞合线缆的绳股的装置和工序的侧视图。

图8B是沿着图8A的X-X线的剖视图。

图9A是表示本实用新型的纤维复合绞合线缆的第二实施例的立体图。

图9B是表示第二实施例的绳股分离处理前的状态的剖视图。

图10A是表示本实用新型的纤维复合绞合线缆的第三实施例的立体图。

图10B是表示第三实施例的绳股分离处理前的状态的剖视图。

图11A是表示将本实用新型的纤维绞合复合线缆应用于高压输电线的加强部件的示例的输电线的架线状态图。

图11B是图11A的输电线的局部剖切侧视图。

图11C是图11B的剖视图。

图12A是表示将本实用新型的纤维绞合复合线缆用于混凝土制桥桁的抗拉强度加强部件的示例的桥底的立体图。

图12B是施加张力的状态的桥桁的仰视图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本实用新型的实施例。

图1A至图2B表示本实用新型的1×7结构的纤维复合型绞合线缆。标号1是指纤维复合型绞合线缆(以下简称为线缆)的整体，例如直径为12mm。标号21、22是构成线缆1的绳股。线缆1由相同粗细的7根绳股构成，以包围1根芯股21的方式配置6根侧股22，并将它们一起绞合。

如图1C所示，上述芯股21和侧股22分别通过将在PAN系的碳纤维2的束中浸渍热固性树脂3而形成的预浸物2′捆束或绞合多根而构成。并且，在各绳股的外周以与绳股的轴向成接近直角的角度细密地卷绕纤维线4从而将各绳股的外周包覆起来。另外，“线”是包括带的概念。

上述芯股21和6根侧股22在实施了纤维的包覆后，保持浸渍的热固性树脂未硬化的状态进行绞合，从而成为未硬化纤维复合绞合线缆，通过对该未硬化纤维复合绞合线缆实施热处理，从而使热固性树脂硬化。

但是，在本实用新型中，相邻的侧股22、22彼此未相互粘接，并且侧股22和芯股21未相互粘接，一根一根分离独立而仅是在纵长方向接触。

因此，在由芯股21和两个侧股22、22包围的部分中，如图1B所示，在该实施例中形成有5个不存在热固性树脂的大致三角形状的空隙5，这些空隙5作为在使线缆向与纵长方向成直角的方向弯曲时允许绳股彼此的独立的动作的空间发挥功能。

图2表示纤维复合绞合线缆的分解状态，在中心存在一根的芯股21和存在于该芯股21的周围的6根侧股22分别以相同的螺旋间距分离独立地存在。这样的芯股21和侧股22分离独立的关系通过在热处理后即热固性树脂的硬化后，进行强制地解除各绳股的粘接状态的剥离处理来实现。

详细地进行说明，在制造工序中，芯股21和6根侧股22在浸渍的热固性树脂未硬化或半硬化的状态下被绞合。由于伴随该绞合产生的压力，使得热固性树脂从各绳股外周的包覆线4之间渗出，弄湿相邻的侧股22彼此。并且弄湿芯股21的周围，并充满侧股22与芯股21之间的空隙。由于热固性树脂在该状态下受热而硬化，因此，相邻的侧股22、22彼此粘接而一体化，并且侧股22、22与芯股21粘接而一体化。

通常，纤维复合型绞合线缆在上述状态下为成品，但本实用新型在热处理后将粘接而一体化的各侧股22、22以及侧股22、22与芯股21剥离而拆成一根一根独立的绳股，在该状态下再次按原来方式绞合，由于在热固性树脂的硬化稳定后进行剥离工序，因此，相邻的侧股22、22和芯股21不会再次粘接。

由于芯股21和侧股22分离独立，因此，当对线缆1施加弯曲应力时，各侧股22能够以芯股21为中心独自移动，与直径相同的棒(杆)相比，弯曲刚性变小，挠性变好。

并且，被芯股21与2根侧股22、22包围的每单位的大致三角形的空隙5使弯曲时侧股22在拉伸侧、压缩侧的释放变得容易，因此，线缆1容易弯曲，残留应力也减轻。

接下来，详细说明本实用新型的纤维复合绞合线缆1的制造工序。

图3表示用于获得绳股的工序，在卷轴31上卷绕使例如直径7μm的12000根碳纤维平行地对齐而形成的多纤维丝30。从卷轴31拉出多纤维丝30，并将其经由引导辊32引导至树脂槽35，通过该树脂槽中收纳的热固性树脂3例如改性环氧树脂的液体中，使改性环氧树脂浸渍于多纤维丝30。

将浸渍有改性环氧树脂的多纤维丝30导入模具33，挤压除去多余的改性环氧树脂，并将剖面修整为圆形，使其通过干燥炉36而使热固性树脂半硬化，形成预浸物(线材)38并卷绕于卷轴39。另外，也可以省略干燥炉36或停止运转而使预浸物形成未硬化状态。

此后，虽然未图示，但将在前一工序制作成的预浸物38捆束多根例如15根，并以大的绞合间距例如90mm绞合以获得复合股材。该工序将卷绕有预浸物38的卷轴39在支架上排列例如15个，拉出15根预浸物进行捆束而形成复合股材，并一起卷绕于卷轴，同时使该卷轴向与移动路径成直角的方向旋转而进行绞合。

另外，改性环氧树脂在要求130℃左右的耐热性的情况下使用，在要求240℃这样的高耐热性的情况下，使用双马来酰亚胺树脂。

图4表示绳股的形成和包覆工序，b是包覆装置。将卷绕有在前一工序中制作的复合股材381的卷轴40安装于包覆装置b的支轴401。

该包覆装置b在复合股材移动路径的周围具备卷绕机45，在该卷绕机45上卷绕有纤维线4。作为纤维线，优选聚酯纤维等通用纤维的复丝，例如可以列举1000旦尼尔、8根作为示例。

进而，经由引导辊42利用绳股卷轴49卷绕复合股材381，并且，在复合股材381的移动中途，在周围使上述卷绕机45回转，将纤维线4在复合股材381的外周，以相对于轴向成接近直角的角度例如60～85度细密地卷绕而包覆复合股材381的外周。由此制作被包覆的复合股50。

这样利用纤维包覆绳股的周围的原因之一在于，集中复合股材381，防止绞合时的变形或绳股散开，但除此之外，还可以列举出这样的原因：利用卷绕压力将浸渍于绳股中的多余热固性树脂或溶剂、成为线缆的强度降低的原因的气泡等排出除去。

接着，将卷绕有包覆复合股50的7个绳股卷轴装配于图5所示的绞合装置c。

绞合装置c配置有缠绕成为芯股的绳股的一个绳股卷轴491和缠绕成为侧股的绳股的6个绳股卷轴492，使成为侧股的6个绳股卷轴492在成为芯股的1根复合股50的周围旋转，将成为侧股的6根包覆复合股50′绞合，一边利用绞盘52拉动一边使其通过筒51，从而作为热固性树脂半硬化状态或未硬化状态的复合绞合线缆60卷绕于卷轴59。

接着，将卷绕有该未硬化复合绞合线缆60的卷轴59配置于图6所示的热处理装置d，使未硬化复合绞合线缆60例如在130℃、90分钟的条件下通过加热机65中，使半硬化或未硬化的热固性树脂完全硬化，将硬化复合绞合线缆90卷绕于卷轴69。

对于硬化复合绞合线缆90，浸渍于复合股中的半硬化状态或未硬化状态的热固性树脂300在加热初期从纤维线4的间隙渗出，该渗出的热固性树脂300充满由芯股91和侧股92、92包围的各间隙，在加热后半程，充满各间隙的热固性树脂300硬化，因此，如图7A～图7C所示，芯股91和侧股92粘接而一体化。并且，热固性树脂300也充满相邻的侧股92、92的谷之间，侧股92、92彼此也粘接。

现有的复合绞合型线缆中这种形态是不可避免的。本实用新型发明人作为提高挠性的对策，还考虑了对图4的工序中制作的复合股50、50′进行热处理，制作使浸渍的热固性树脂硬化而得到的绳股，并对该硬化包覆股进行绞合而形成线缆，但硬化包覆股为硬的棒状，因此，将其捆束7根并绞合成螺旋状是极其困难的，而且在绞合时绳股中的热固性树脂剥离而损害作为基体的功能，因此是不合适的。

因此，本实用新型利用特别的手段和工序使在由芯股91和侧股92、92包围的间隙渗出而粘接硬化的芯股91和侧股92分离(剥离)，并且侧股92彼此也分离(剥离)。

图8A和图8B表示该工序和装置，绳股分离装置e具有旋转自如的分离板70，分离筒75和集束筒76位于分离板70的前后。分离板70由圆形的金属板构成，在中央具有供硬化复合绞合线缆90的芯股91贯穿插入的芯股贯穿插入孔73，在从芯股贯穿插入孔73均等地离开的放射线上具有多个侧股贯穿插入孔74。在该示例中，侧股贯穿插入孔74为6个。

芯股91和侧股92的分离如下进行。即，将卷绕于卷轴69的硬化复合型绞合线缆90贯穿插入于分离筒75，针对每股使贯穿插入的硬化复合绞合线缆90的末端散开，芯股91贯穿插入于分离板70的芯股贯穿插入孔73中，6根侧股92分别贯穿插入于侧股贯穿插入孔74中。

进而，将通过分离板70后的绳股91、91导入集束筒76，并将其经由绞盘79引导至卷轴80，此时，与硬化复合型绞合线缆90的拉出速度联动地，使分离板70朝与硬化复合型绞合线缆90的绞合方向相反的方向旋转。

通过该工序，使硬化复合型绞合线缆90的芯股91和侧股92分离，因此解除粘接状态，并且使侧股彼此也分离，因此解除粘接状态，剥离而独立的各绳股在集束筒76中再次回到1×7的绞合关系，作为图1中的本实用新型的纤维复合型绞合线缆1而拉出并卷绕于卷轴80。

如图1和图2所示，纤维复合型绞合线缆1在构成线缆的芯股21和包围该芯股的侧股22之间形成有在线缆弯曲时允许各绳股21、22独立动作的空隙，因此挠性提高，与以往卷绕硬化复合型绞合线缆90的卷轴相比，卷轴80的筒径和凸缘直径都能够形成为小径。因此，包装式样紧凑，重量也轻，因此输送变得容易。

接着，参照附图说明本实用新型的第二实施例。

图9A表示n为19根的1×19结构、直径为18mm的本实用新型的纤维复合型绞合线缆100，由19根绳股构成。复合型绞合线缆100与第一实施例同样，绳股各自不粘接而是分离独立，以便在芯股和包围该芯股的侧股之间形成在线缆弯曲时允许各绳股独立动作的空隙。

复合型绞合线缆100以包围1根芯股111的方式绞合6根第一层侧股112，进而在其外周绞合12根第二层侧股113。

各绳股111、112、113与第一实施例同样，分别通过绞合多根PAN系的碳纤维束中浸渍有热固性树脂而成的预浸物而构成，并且，在绳股的外周通过以与绳股的轴向成接近直角的角度细密地卷绕纤维线400而包覆绳股的外周。

标号500是由芯股111和第一层侧股112、112包围的5个大致三角形状的空隙，由于存在该空隙，使得第一层侧股112、112与芯股111不粘接而是剥离独立地在纵长方向接触。并且，相邻的第一层侧股112、112彼此也不粘接而是剥离独立地在纵长方向接触。

标号501是由第一层侧股112和第二层侧股113包围的6个大致弯月状的空隙，第一层侧股112和第二层侧股113不粘接而是剥离独立地在纵长方向接触。并且，相邻的第二层侧股113、113彼此也不粘接而是剥离独立地在纵长方向接触。

这些空隙500、501作为在与纵长方向成直角的方向弯曲线缆时允许绳股彼此独立动作的空间发挥功能。

对制造过程进行说明，在对芯股111、第一层侧股112和第二层侧股113实施纤维线的包覆后，保持浸渍的热固性树脂未硬化的状态进行绞合而形成未硬化纤维复合绞合线缆，对该未硬化纤维复合绞合线缆实施热处理，由此使热固性树脂硬化而形成为图9B的半成品，但此时，与第一实施例同样，芯股111和第一层侧股112由渗出的液状的热固性树脂300粘接而一体化，第一层侧股112和包围该第一层侧股112的第二层侧股113也由渗出的液状的热固性树脂300粘接而一体化。

为了得到上述复合型绞合线缆100，与上述第一实施例同样，利用分离装置强制地剥离，从而解除粘接状态。除此之外，援用第一实施例的说明。

接着，参照附图说明本实用新型的第三实施例。

图10A表示n为37根的1×37结构、直径为28mm的本实用新型的纤维复合型绞合线缆200，由37根绳股构成。

线缆200以包围1根芯股211的方式绞合6根第一层侧股212，并在其外周绞合12根第二层侧股113，进而在其外周绞合18根第三层侧股214。

标号500是由芯股211和第一层侧股212、212包围的5个大致三角形状的空隙，由于存在该空隙，使得第一层侧股212、212与芯股211不粘接而是剥离独立地在纵长方向接触。

标号501是由第一层侧股212和第二层侧股213包围的6个大致弯月状的空隙，第一层侧股212和第二层侧股213不粘接而是剥离独立地在纵长方向接触。并且，相邻的第二层侧股213、213彼此也不粘接而是剥离独立地在纵长方向接触。

标号502是由第二层侧股213和第三层侧股214包围的多个菱形形状的空隙。由于这些空隙，使得第二层侧股213与第三层股214不粘接而是剥离独立地在纵长方向接触。并且，相邻的第三层侧股214、214彼此也不粘接而是剥离独立地在纵长方向接触。这些空隙500、501、502作为在与纵长方向成直角的方向弯曲线缆时允许绳股彼此独立动作的空间发挥功能。

在对芯股211、第一层侧股212、第二层侧股213和第三层侧股214实施纤维线的包覆后，保持浸渍的热固性树脂未硬化的状态进行绞合而形成未硬化纤维复合绞合线缆，对该未硬化纤维复合绞合线缆实施热处理，由此使热固性树脂硬化而形成为图10B的半成品，但此时，与第一实施例同样，芯股211和第一层侧股212由渗出的液状的热固性树脂300粘接而一体化，第一层侧股212和包围该第一层侧股212的第二层侧股213以及第二层侧股213和包围该第二层侧股213的第三层侧股214也由渗出的液状的热固性树脂300粘接而一体化。

为了得到上述复合型绞合线缆200，与上述第一实施例同样，利用分离装置强制地剥离，从而解除绳股彼此的粘接状态。除此之外，援用第一实施例的说明。

图11表示将本实用新型的纤维复合型绞合线缆用作架空输电线的加强部件的示例，图11A的架设于铁架A的高压输电线B形成图11B、图11C的结构。即，作为芯构件，这里使用实施例1的纤维复合型绞合线缆1，在该线缆1的周围配置两层铝线或耐热铝合金线900进行绞合。

图12是将本实用新型的纤维复合型绞合线缆应用于混凝土结构物的加强部件的示例，为了对桥桁C进行加强，将第一实施例至第三实施例中的任一纤维复合型绞合线缆1、100、200架设于纵长方向两端的桥桁C，经由固定件赋予张紧力。

除此之外，本实用新型的纤维复合绞合线缆还可以应用于吊桥用线缆、地锚等。

Claims (6)

1.一种纤维复合型绞合线缆，该线缆是通过将热固性树脂浸渍于碳纤维束中，并将利用纤维包覆束的外周而成的绳股绞合多根后，利用热处理使热固性树脂硬化而成的1×n结构的线缆，其特征在于，

构成1×n结构的芯股和包围该芯股的侧股不粘接而是以各自分离独立的状态接触，从而在使线缆向与纵长方向成直角的方向弯曲时允许各绳股的独立的动作。

2.根据权利要求1所述的纤维复合型绞合线缆，其特征在于，

实施剥离处理，该剥离处理强制地使将热固性树脂硬化而成的绞合线缆的各绳股离开，并强制地解除绳股的粘接状态。

3.根据权利要求1所述的纤维复合型绞合线缆，其特征在于，

结构为1×7。

4.根据权利要求1所述的纤维复合型绞合线缆，其特征在于，

结构为1×19。

5.根据权利要求1所述的纤维复合型绞合线缆，其特征在于，

结构为1×37。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的纤维复合型绞合线缆，其特征在于，

绞合线缆用作架空输电线的加强部件。

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