專利名稱：光纜用一體式高柔韌性加強芯及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種光纜材料，尤其涉及一種光纜用一體式高柔韌性加強芯及其制備方法。
背景技術：
傳統的光纜用加強芯由于 受材料和工藝制造方法的局限，最終產品在實際使用中易折、柔韌性差的缺陷一直困擾著制造廠商和嚴重影響光纜產品的升級換代。隨著城市化進程的加快，對光纜的需求和質量的要求正在不斷提高。光纜用加強芯從基材上說，除去金屬加強芯之外，大致經歷了從玻璃纖維發展到芳綸纖維再到現在比較通用的PE纖維材料三個階段。第一階段的玻璃纖維采用的是涂覆制造方法。這個材料和制造方法導致了最終產品不耐彎曲、易斷裂的缺陷。第二階段的芳綸纖維，先不說其價格的昂貴，即使采用了比涂覆工藝更先進的浸潤方法，但是由于缺少事先的張力恒定控制和分散處理技術，纖維在穿過槽體浸潤時出現涂層厚度不均勻，要么出現絲束在槽體中分散不均勻等一系列的問題，批量生產的產品達不到理想的質量控制要求。第三階段的PE纖維材料雖然較前具有了較大的抗張強度，但是它的涂覆層和包覆層之間是通過涂覆擠壓方式完成的，一般簡稱二步法，由于其采用的是涂覆和擠塑分布實施的方法，導致涂覆層和包覆層之間結合性差，導致最終產品出現易脫層、易斷裂和柔韌性差的缺陷。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的各種缺陷，提供一種不脫層、耐彎折的光纜用一體式高柔韌性加強芯及其制備方法。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現一種光纜用一體式高柔韌性加強芯，該加強芯是由多根高分子量聚乙烯纖維與熱固性樹脂復合而成的一體式實體線狀產品，其橫截面呈圓形，多根高分子量聚乙烯纖維均勻間隔分布在熱固性樹脂中，每根高分子量聚乙烯纖維都被熱固性樹脂所包覆，并且整個加強芯的表層為熱固性樹脂包覆層。所述的高分子量聚乙烯纖維在產品中的重量百分含量為50-80%，所述的熱固性樹脂在產品中的重量百分含量為20-50%。所述的多根高分子量聚乙烯纖維為500-4000根；所述的加強芯的直徑為0. 4
2.Omm;所述的高分子量聚乙烯纖維的纖維度為1.5-5dTeX，斷裂強度> 20cN/dteX，模量^ 600cN/dtex,分子量為300-500萬；所述的熱固性樹脂為酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺-甲醛樹脂、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、聚氨酯或聚酰亞胺中的一種。上述光纜用一體式高柔韌性加強芯的制備方法，包括以下順序進行的步驟放絲、前牽引、開松、浸膠、模具擠壓成型、加熱固化、后牽引和收卷；所述的前牽引、開松、后牽引和收卷分別采用前張力牽引機、摩擦開松機、后張力牽引機和收卷機進行，前張力牽引機和后張力牽引機的線速度保持一致并且牽引張力保持一致，線速度控制在l_5m/min，牽引張力控制在8-10N ;所述的開松是通過摩擦開松機將多根高分子量聚乙烯纖維精確分散；所述的浸膠是將精確分散的多根高分子量聚乙烯纖維在帶超聲波裝置的浸膠槽中浸潰，在每根高分子量聚乙烯纖維表面各涂敷一層熱固性樹脂；所述的模具擠壓成型的溫度控制在100°C 150°C ;所述的加熱固化的溫度控制在100°C 140°C。與現有技術相比，本發明將多根高分子量聚乙烯纖維采用前后一致的線速度牽弓丨，經過摩擦開松后進入帶超聲波均勻加熱裝置的浸膠槽中浸潰，在每根高分子量聚乙烯纖維表面各包敷一層熔融熱固性樹脂，再進行包覆定型，得到由多根高分子量聚乙烯纖維與熱固性樹脂復合而成的一體式實體線狀產品。此制造方法的特點是涂覆和包覆一次性完成，從根本上克服了原有產品涂覆層和包覆層之間因分段實施而導致結合性差、易脫層、不耐彎曲的缺陷。
圖I為本發明加強芯的橫截面結構示意圖；
圖2為本發明制備方法的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。參見圖1，本發明的光纜用一體式高柔韌性加強芯，是由多根高分子量聚乙烯纖維I與熱固性樹脂2復合而成的一體式實體線狀產品，其橫截面呈圓形，多根高分子量聚乙烯纖維I均勻間隔分布在熱固性樹脂2中，每根高分子量聚乙烯纖維I都被熱固性樹脂2所包覆，并且整個加強芯的表層為熱固性樹脂包覆層。其中的高分子量聚乙烯纖維在產品中的重量百分含量為50-80%，熱固性樹脂在產品中的重量百分含量為20-50%。多根高分子量聚乙烯纖維為500-4000根；加強芯的直徑為0. 4 2. Omm ;高分子量聚乙烯纖維的纖維度為I. 5-5dTex，斷裂強度> 20cN/dtex，模量> 600cN/dtex，分子量為300-500萬；熱固性樹脂為酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺-甲醛樹脂、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、聚氨酯或聚酰亞胺中的一種。直徑為0. 4mm的加強芯其拉力可達350N以上，可耐180度彎折，以及可耐180°C以上高溫。配合參見圖2，本發明光纜用一體式高柔韌性加強芯的制備方法包括以下順序進行的步驟放絲、前牽引、開松、浸膠、模具擠壓成型、加熱固化、后牽引和收卷；其中的放絲是通過多個放絲紗架放出多根高分子量聚乙烯纖維；前牽引是通過前張力牽引機將多根高分子量聚乙烯纖維牽引出來并送入下一工序；開松是通過摩擦開松機將多根高分子量聚乙烯纖維精確分散；浸膠是將精確分散的多根高分子量聚乙烯纖維在帶超聲波裝置的浸膠槽中浸潰，在每根高分子量聚乙烯纖維表面各涂敷一層熱固性樹脂；模具擠壓成型是將涂敷有熱固性樹脂的多根高分子量聚乙烯纖維通過成型模具集束擠壓成一體式加強芯初坯，模具擠壓成型的溫度控制在100°c 150°C;加熱固化是將上述一體式加強芯初坯通過固化裝置加熱固化，加熱固化的溫度控制在100°C 140°C ;后牽引是通過后張力牽引機將經過加熱固化的加強芯初坯牽引定型并送入下一工序；最后經收卷機收卷，檢驗后即得一體式加強芯產品。上述前牽引、開松、后牽引和收卷分別采用前張力牽引機、摩擦開松機、后張力牽引機和收卷機進行，前張力牽引機和后張力牽引機的線速度和牽引張力通過計算機程序控制保持一致，線速度控制在l_5m/min,牽引張力控制在8-10N。本發明的方法通過前、后張力牽引機保持持續張力恒定，通過摩擦開松機使纖維松散均勻一致，通過超聲波裝置使浸膠槽內的溫度保持前后、左右均勻恒定一致，涂覆浸潤和包覆固化做到一次性完成，保證了加強芯產品不會脫層，柔韌性好，即使彎折180度也不會斷裂。另外，通過電腦程序化控制前、后張力牽引機的線速度保持一致，并在工藝流程中始終保持連續恒定的張力，從而達到既能讓基材纖維均勻分散在熱固性樹脂中也能做到涂覆和包覆的一次性完成。上述一體式加強芯與玻璃纖維加強芯、芳綸加強芯以及多層式PE加強芯的性能比較如下表所示
權利要求
1.一種光纜用一體式高柔韌性加強芯，其特征在于該加強芯是由多根高分子量聚乙烯纖維與熱固性樹脂復合而成的一體式實體線狀產品，其橫截面呈圓形，多根高分子量聚乙烯纖維均勻間隔分布在熱固性樹脂中，每根高分子量聚乙烯纖維都被熱固性樹脂所包覆，并且整個加強芯的表層為熱固性樹脂包覆層。
2.根據權利要求I所述的光纜用一體式高柔韌性加強芯，其特征在于所述的高分子量聚乙烯纖維在產品中的重量百分含量為50-80%，所述的熱固性樹脂在產品中的重量百分含量為20-50%。
3.根據權利要求I所述的光纜用一體式高柔韌性加強芯，其特征在于所述的多根高分子量聚乙烯纖維為500-4000根；所述的加強芯的直徑為0. 4 2. Omm ;所述的聞分子量聚乙烯纖維的纖維度為I. 5_5dTex，斷裂強度> 20cN/dtex，模量> 600cN/dtex，分子量為.300-500萬；所述的熱固性樹脂為酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺-甲醛樹脂、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、聚氨酯或聚酰亞胺中的一種。
4.根據權利要求I所述的光纜用一體式高柔韌性加強芯的制備方法，其特征在于，包括以下順序進行的步驟放絲、前牽引、開松、浸膠、模具擠壓成型、加熱固化、后牽引和收卷；所述的前牽引、開松、后牽引和收卷分別采用前張力牽引機、摩擦開松機、后張力牽引機和收卷機進行，前張力牽引機和后張力牽引機的線速度保持一致并且牽引張力保持一致，線速度控制在l_5m/min，牽引張力控制在8-10N ;所述的開松是通過摩擦開松機將多根高分子量聚乙烯纖維精確分散；所述的浸膠是將精確分散的多根高分子量聚乙烯纖維在帶超聲波裝置的浸膠槽中浸潰，在每根高分子量聚乙烯纖維表面各涂敷一層熱固性樹脂；所述的模具擠壓成型的溫度控制在100°C 150°C ;所述的加熱固化的溫度控制在100°C .140。。。
全文摘要
本發明涉及光纜用一體式高柔韌性加強芯及其制備方法。光纜用一體式高柔韌性加強芯是由多根高分子量聚乙烯纖維與熱固性樹脂復合而成的一體式實體線狀產品，其橫截面呈圓形，多根高分子量聚乙烯纖維均勻間隔分布在熱固性樹脂中，每根高分子量聚乙烯纖維都被熱固性樹脂所包覆，并且整個加強芯的表層為熱固性樹脂包覆層。其制備方法是以超高分子量聚乙烯纖維為基材，以熱固性樹脂為包覆材料，采用超聲浸潤一體化成型技術制備而成。與現有技術相比，本發明加強芯具有不脫層、耐彎折等優點。
文檔編號D07B1/16GK102733214SQ201110088459
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月8日 優先權日2011年4月8日
發明者董建東, 辛志榮, 辛春榮 申請人:上海斯瑞聚合體科技有限公司