專利名稱：一種纖維增強熱固性電纜支架及生產方法
一種纖維增強熱固性電纜支架及生產方法本發明創造涉及有關固定電纜用的高強玻璃鋼電纜支架的技術領域，包括新材 料，具體地說是一種纖維增強熱固性復合材料的電纜支架及生產方法。隨著我國經濟的發展，對城市美化和供電安全的要求也日益提高，因此電纜隧道 和電纜溝成為城市供電主要通道。在地鐵、隧道、礦井及坑道等場合的電纜隧道和電纜溝內 鋪設電纜時，需要電纜支架用于架設電纜。長期以來，架設電纜均采用金屬材料制支架，如 碳鋼、角鐵等，傳統金屬材料支架由于其生產過程能耗大、工序多以及實際使用中在潮濕、 污積物、沿海鹽霧等惡劣環境中的金屬導電性、易銹蝕、壽命短、設施維護費用高等缺點而 漸漸被淘汰，取而代之的是各種新型材質電纜支架。現在市場上常見有玻璃鋼電纜支架、樹 脂電纜支架、陶瓷電纜支架等。現今，玻璃鋼材質基本采用以下4種，酚醛樹脂玻璃鋼、環氧樹脂玻璃鋼、呋喃復 制玻璃鋼及聚酯樹脂玻璃鋼。其中，酚醛樹脂玻璃鋼耐酸性強、耐溫較高但成型困難，環氧 樹脂玻璃鋼機械強度高、收縮率小但耐溫不夠高，呋喃玻璃鋼樹脂耐酸耐堿性好、耐溫高但 工藝性能差，聚酯樹脂玻璃鋼工藝性能優良但耐蝕性差、收縮率大。中國專利200820210201. 4公開了一種高強電纜支架，其支架主體外側端設為倒 鉤形狀，倒鉤與支架主體成封閉狀態。這種結構設計不合理，而且支架材料主要采用聚酯材 料構成，耐蝕性差，受水后容易變形。本發明的目的根據在先技術，提供一種結構新穎的高強電纜支架，支架主體的左 右端側壁上設有嵌入式左右塞頭，安裝使用方便，所述的高強電纜支架由纖維增強熱固性 復合材料構成，強度高，耐腐蝕，所述的支架采用玻璃鋼拉擠工藝來實現的，通過牽引裝置 的連續牽引使紗架上的無堿玻璃纖維拉擠紗和玻璃纖維針織氈經膠液浸漬，通過具有固定 截面形狀的加熱模具后，將多余樹脂和氣泡排除，在模具中凝膠、固化、成型，并實現連續出 模的自動化生產工藝。為實現上述目的，設計一種纖維增強熱固性復合材料的電纜支架，包括支架主體 (1)為玻璃鋼的柱型結構，其特征在于所述的支架主體內設有空腔結構，空腔內的內壁上為 光滑結構或設有若干條凸線加強筋結構，支架主體空腔左端部側壁嵌入連接左塞頭(2)， 支架主體空腔右端部側壁上嵌入連接一倒L型右塞頭，右塞頭上部略高于支架主體，右 塞頭的底部與支架主體平行，右塞頭的前后兩面與支架主體的前后面相同，支架主體外側 a-b段光滑連接，所述的纖維增強熱固性復合材料的電纜支架材料由不飽和聚酯樹脂和無 堿玻璃纖維拉擠紗及玻璃纖維針織氈拉擠成型組合在一起，所述的支架主體壁厚2. 90 3. 19mm，縱向彎曲強度215MPa，巴氏硬度49，彎曲負載熱變形溫度> 130°C，氧指數彡70%， 絕緣電阻> 1000G Ω，表面電阻< IOG Ω，環境適宜溫度-20°C +70°C。所述的不飽和聚酯樹脂按照重量百分比配比如下不飽和聚酯樹脂77%，樹丁脂0. 6%，丙加鋅1. 6%，固化 劑過氧化甲乙酮1. 9%，色漿2. 3%，脫模劑1. 6%，碳酸鈣15%。所述的空腔結構形狀為長 方形或正方形或圓形，空腔內的內壁上設有上下貨左右相對應的兩條凸線加強筋。所述的 支架主體左端部側壁上設有左塞頭，左塞頭為凸形結構，在凸形上部的外壁上設有與空腔 內壁凸線加強筋相對應的凹槽。右端部側壁上設有右塞頭，右塞頭的形狀為橫L型上疊加 一 口字型構成，在口字型的外壁上設有與空腔內壁凸線加強筋相對應的凹槽。所述的右塞 頭的形狀采用凸字形結構的塞頭。所述的右塞頭的形狀采用山字形結構的塞頭。無堿玻璃 纖維拉擠紗替換為中堿玻璃纖維拉擠紗。所述的纖維增強熱固性復合材料的電纜支架的生產方法，其特征在于該方法包括 了以下生產步驟(1)、準備工作a、根據產品設計需求，選擇相對應類型的模具，并將模具清理干凈，要求模具內表 面無粉塵、雜物及其他附著物；b、準備無堿玻璃纖維拉擠紗；C、準備玻璃纖維針織氈；d、準備加熱板。(2)、送紗a、將模具安放到拉擠設備規定位置，并固定好；b、將無堿玻璃纖維拉擠紗從模具預成型孔中穿過；C、將無堿玻璃纖維拉擠紗從模具孔腔中穿過，并按設計工藝要求達到預定的根 數，所述的預定根數一般在30至60根之間；d、將準備好的玻璃纖維針織氈按預定位置準備好。(3)、配料根據設計工藝要求，嚴格把守配料點，根據上述不飽和聚酯樹脂的配方進行配漿。(4)、模具預熱根據模具的規格大小，選擇相應的加熱板，并附在模具周圍固定好，按設計溫度 分區，調整好每個加溫區的溫度，分為前中后三個溫區，溫度依次為前區在120 140°C之 間，中區為150°C，后溫度區為170 180°C之間，根據模具的規格加溫相應的預熱時間，當 預熱時間達到上述溫度能夠正常生產。(5)、拉擠成型采用液壓往復式拉擠設備或履帶式拉擠設備，將無堿玻璃纖維拉擠紗浸入浸膠 槽內，并固定好壓膠板，將預先穿出的無堿玻璃纖維拉擠紗集束后，固定在拉力小車上，并 啟動拉力小車，將無堿玻璃纖維拉擠紗從模具中拉出，待拉出產品后，將拉連調整到合理狀 態，由拉力小車交替進行，將產品拉出模腔。(6)、定成裁剪按長度要求，拉力小車在拉出足夠長度的產品后，自動切割成型。本發明創造與現有技術相比，結構不同，支架主體上設有嵌入式左右塞頭結構，便 于安裝電纜應用，支架內壁空腔與塞頭外壁嵌入連接處設有相對應的凹凸線連接機構便于 牢固連接。
5
本發明的特點是所述纖維增強熱固性復合材料構成的支架，主要由起增強作用的 玻璃纖維和起粘結作用、傳遞載荷作用的熱固性樹脂組成。玻璃纖維的拉伸強度很高，達到 3450mpao本發明的特點是所述纖維增強熱固性復合材料支架的剛性比現有技術生產的纖 維增強尼龍支架增加一倍。即使在長期負載下也不變形，也不會出現金屬制電纜支架那樣 往下傾斜。本發明的特點是所述纖維增強熱固性復合材料具有防火性。氧指數是評價電纜防 火產品重要的檢測手段，氧指數是指在最大氧氣條件下，防火產品耐燒的特性。在工程中使 用應根據燃燒強度確定。例如，在30跟電纜的條件下，如發生電纜引燃事故，在4min以內 即形成500°C以上高溫熱聚集，從而導致電纜沿走向進行延燃。電纜密集處的電纜越多，可 燃體質量越大。在30根電纜時，單位長度可燃體質量為20. 5kg/m，現在以300根電纜計算， 單位長度可燃體質量為158kg/m，按最大可能產生燃燒強度計算，氧指數要不小于65%。本 發明的特點在于纖維增強熱固性復合材料氧指數> 70%，符合防火低煙，無鹵，無毒的安全 要求，高于現有技術中的氧指數為52 %。本發明的特點是所述纖維增強熱固性復合材料支架耐腐蝕，尤其適合在潮濕，鹽 霧，酸和弱堿環境中使用。本發明的特點是電絕緣性好，絕緣性能可以根據使用要求調整。電絕緣型，絕緣電 阻> IOOOGQ ；抗靜電型，表面電阻< IOGQ ；使用方便，支架直接預埋進電纜溝壁，并且使 用壽命長，地下50年以上，地上20年以上。
圖1為本發明創造的產品構造圖；圖2為本發明創造的產品構造連接示意圖；圖3為本發明創造的左塞頭結構示意圖；圖4為本發明創造的右塞頭結構示意圖；圖5為本發明創造的另一實施例右塞頭的結構示意圖。參見圖1，1為支架主體，2為左塞頭，3為倒L型右塞頭，a為支架主體左端端點，b 為支架主體右端端點。參見圖2，4和5為左塞頭凸形上部的外壁上設有上下相對應的兩條凹槽，所述的 上下相對應的兩條凹槽嵌入連接支架空腔內壁的上下兩條凸線加強筋；如果空腔內壁為光 滑結構，無設有加強筋，那么左塞頭凸形上部的外壁上沒有上下相對應的兩條凹槽，如果 空腔內壁設有一條以上的加強筋，那么左塞頭凸形上部的外壁上設有上下相對應一條以上 的凹槽；6和7為右塞頭口字型外壁上設有上下相對應的兩條凹槽，所述的上下相對應的兩 條凹槽嵌入連接支架空腔內壁的上下兩條凸線加強筋，如果空腔內壁為光滑結構，無設有 加強筋，那么右塞頭凸形上部的外壁上沒有上下相對應的兩條凹槽，如果空腔內壁設有一 條以上的加強筋，那么右塞頭凸形上部的外壁上設有上下相對應一條以上的凹槽。參見圖3，圖3為本發明創造的左塞頭結構示意圖，所述的左塞頭可采用如圖4所 示的倒L型右塞頭替代，或采用如圖5所示的山字型右塞頭替代。參見圖4，圖4為本發明創造的右塞頭結構示意圖，所述的右塞頭可采用如圖3所示的凸字型左塞頭替代，或采用如圖5所示的山字型右塞頭替代。所述的左右塞頭還可以 變換成各種幾何形狀的左右塞頭。以下結合附圖對本發明創造做進一步詳細說明，這種制造技術和拉擠技術工藝， 對本專業人士來說是比較清楚的。參照圖1的產品設計要求，開好模具，取不飽和聚酯樹脂100.33KG、樹丁脂 0. 78KG、丙加鋅2. 08KG、固化劑過氧化甲乙酮2. 48KG、色漿3. 00KG、脫模劑2. 08KG、碳酸鈣 19. 55KG進行配漿；采用液壓往復式拉擠設備，拉出的方案是由兩臺液壓缸交替不間斷的 向后拉出來支架，單條支架的生產液壓缸在100噸以上就可以生產，根據速度或同時要求 生產的條數不同，選擇不同噸位的液壓往復式拉擠設備，將模具安放在拉擠設備規定位置 并固定，將無堿玻璃纖維拉擠紗和玻璃纖維針織氈經過排紗器浸入浸膠槽浸透上述不飽和 聚酯樹脂配漿溶液，進入預成型模加熱后，進行成型模凝膠、固化，固化后制品由牽引機連 續不斷從模具中拔出，由切斷機定長切斷。所述的左右塞頭選擇圖3或圖4或圖5所示，開 好模具，注塑成型或澆鑄成型，材料采用樹脂材料或塑料材料，所述的樹脂材料為環氧樹脂 或酚醛樹脂或聚酯樹脂等含有硬性的樹脂材料，所述的塑料材料為ABS或PVC等工程塑料， 然后與支架裝配成品。如選擇履帶式拉擠設備進行拉擠，此種生產工藝與液壓往復式本質 的區別在牽引的方式不同，不同在于履帶上下兩個接觸面夾住前端成型出來的支架逆時針 方向一直往后拉出來，其它加工方式與液壓往復式加工相同。整個支架主體(1)總長為400mm 800mm之間，壁厚2. 90mm 3. 19mm，縱向彎曲強 度215MPa，巴氏硬度49，彎曲負載熱變形溫度> 130°C，填埋部分的長度為150mm 240mm 之間。安裝時，可用水泥沙漿將支架主體(1)左部填埋砌入并固定于電纜溝側壁，電纜承接 在支架主體(1)上，為防止電纜從支架主體上滑落，在支架主體右端部側壁上嵌入連接有 一倒L型右塞頭或凸字形塞頭或山字形塞頭結構。安裝過程中，電纜支架要求平衡、豎直， 在電纜溝兩側側壁做交叉排列，同側支架水平間距800mm，保證電纜支架均衡承載。本發明實例的承載力檢測如下將單根電纜支架固定于墻上，固定深度為240mm， 伸出長度為320mm，在其末端加載130kg，保持30min，電纜支架無變形、無破壞；將耐水(常 溫自來水，24h)后單根電纜支架固定于墻上，固定深度為240mm，伸出長度為320mm，在其末 端加載120kg，保持30min，電纜支架無變形、無破壞；將耐酸耐堿(質量百分比為3%的鹽 酸溶液6h，質量百分比為5%的氫氧化鈉溶液6h)后單根電纜支架固定于墻上，固定深度為 240mm，伸出長度為320mm，在其末端加載120kg，保持30min，電纜支架無變形、無破壞。
權利要求
一種纖維增強熱固性復合材料電纜支架，包括支架主體(1)為玻璃鋼的柱型結構，其特征在于所述的支架主體內設有空腔結構，空腔內的內壁上為光滑結構或設有若干條凸線加強筋結構，支架主體空腔左端部側壁嵌入連接左塞頭(2)，支架主體空腔右端部側壁上嵌入連接一倒L型右塞頭(3)，右塞頭上部略高于支架主體，右塞頭的底部與支架主體平行，右塞頭的前后兩面與支架主體的前后面相同，支架主體外側a b段光滑連接，所述的纖維增強熱固性復合材料電纜支架材料由不飽和聚脂樹脂和無堿玻璃纖維拉擠紗及玻璃纖維針織氈拉擠成型組合在一起，所述的支架主體壁厚2.90～3.19mm，縱向彎曲強度215MPa，巴氏硬度49，彎曲負載熱變形溫度＞130℃，氧指數≥70％，絕緣電阻＞1000GΩ，表面電阻＜10GΩ，環境適宜溫度 20℃～+70℃。
2.如權利要求1所述的一種纖維增強熱固性復合材料電纜支架，其特征在于所述的 不飽和聚酯樹脂按照重量百分比配比如下不飽和聚酯樹脂77%，樹丁脂0.6%，丙加鋅 1.6%，固化劑過氧化甲乙酮1.9%，色漿2.3%，脫模劑1.6%，碳酸鈣15%。
3.如權利要求1所述的一種纖維增強熱固性復合材料電纜支架，其特征在于所述的空 腔結構形狀為長方形或正方形或圓形，空腔內的內壁上設有上下或左右相對應的兩條凸線 加強筋。
4.如權利要求1所述的一種纖維增強熱固性復合材料電纜支架，其特征在于所述的支 架主體左端部側壁上設有左塞頭，左塞頭為凸形結構或幾何形狀結構，在凸形上部的外壁 上設有與空腔內壁凸線加強筋相對應的凹槽。
5.如權利要求1所述的一種纖維增強熱固性復合材料電纜支架，其特征在于右端部側 壁上設有右塞頭，右塞頭的形狀為橫L型上疊加一 口字型或幾何形狀結構構成，在口字型 的外壁上設有與空腔內壁凸線加強筋相對應的凹槽。
6.如權利要求1所述的一種纖維增強熱固性復合材料電纜支架，其特征在于所述的右 塞頭的形狀采用凸字形結構的塞頭。
7.如權利要求1所述的一種纖維增強熱固性復合材料電纜支架，其特征在于所述的右 塞頭的形狀采用山字形結構的塞頭。
8.如權利要求1所述的一種纖維增強熱固性復合材料電纜支架，其特征在于無堿玻璃 纖維拉擠紗替換為中堿玻璃纖維拉擠紗。
9.一種纖維增強熱固性復合材料電纜支架的生產方法，其特征在于生產方法包括了以 下生產步驟(1)、準備工作a、根據產品設計需求，選擇相對應類型的模具，并將模具清理干凈，要求模具內表面無 粉塵、雜物及其他附著物，b、準備無堿玻璃纖維拉擠紗，C、準備玻璃纖維針織氈，d、準備加熱板；(2)、送紗a、將模具安放到拉擠設備規定位置，并固定好，b、將無堿玻璃纖維拉擠紗從模具預成型孔中穿過，C、將無堿玻璃纖維拉擠紗從模具孔腔中穿過，并按設計工藝要求達到預定的根數，所述的預定根數一般在30至60根之間，d、將準備好的玻璃纖維針織氈按預定位置準備好；(3)、配料根據設計工藝要求，嚴格把守配料點，根據上述不飽和聚酯樹脂的配方進行配漿；(4)、模具預熱根據模具的規格大小，選擇相應的加熱板，并附在模具周圍固定好，按設計溫度分區， 調整好每個加溫區的溫度，分為前中后三個溫區，溫度依次為前區在120 140°C之間，中 區為150°C，后溫度區為170 180°C之間，根據模具的規格加溫相應的預熱時間，當預熱時 間達到上述溫度能夠正常生產；(5)、拉擠成型采用液壓往復式拉擠設備或履帶式拉擠設備，將無堿玻璃纖維拉擠紗浸入浸膠槽內， 并固定好壓膠板，將預先穿出的無堿玻璃纖維拉擠紗集束后，固定在拉力小車上，并啟動拉 力小車，將無堿玻璃纖維拉擠紗從模具中拉出，待拉出產品后，將拉連調整到合理狀態，由 拉力小車交替進行，將產品拉出模腔；(6)、定成裁剪按長度要求，拉力小車在拉出足夠長度的產品后，自動切割成型。
全文摘要
本發明涉及有關固定電纜用的高強玻璃鋼電纜支架的技術領域，具體地說是一種纖維增強熱固性復合材料的電纜支架及生產方法，包括支架主體為柱型結構，其特征在于所述的支架主體內設有空腔結構，支架主體空腔左、右側端壁嵌入連接左塞頭和右塞頭，右塞頭上部略高于支架主體，所述的纖維增強熱固性復合材料由不飽合聚脂樹脂和無堿玻璃纖維拉擠紗及玻璃纖維針織氈采用拉擠工藝組合在一起，本發明適用于地鐵、隧道、礦井等場合，具有耐腐蝕、高強度、不蠕變、防火、電絕緣等優點。
文檔編號F16L3/06GK101943295SQ201010278119
公開日2011年1月12日 申請日期2010年9月10日 優先權日2010年9月10日
發明者黃啟亮 申請人:廣東寶通玻璃鋼有限公司