混雜纖維復合芯成型工藝及復合芯制造裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種混雜纖維復合芯成型工藝，包括預熱/刻蝕、浸漬、分紗、兩段預固化、多段固化及牽引卷繞等步驟。本發明還公開了一種復合芯制造裝置，按順序依次由纖維紗架（1）、纖維預熱/刻蝕裝置（2）、樹脂浸漬槽（3）、預成型模具（4）、包覆成型模具（5）、固化裝置、牽引裝置（8）及卷繞裝置（9）組成。本發明尤其是使得復合芯的凝膠成型與固化在不同的裝置中完成，防止了堵模現象的發生，使得生產能夠順利進行。本發明方法簡單，設備結構配置合理，能夠防止復合芯在生產時出現堵模，提高了生產效率，降低了生產成本。
【專利說明】混雜纖維復合芯成型工藝及復合芯制造裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種導線芯成型工藝與制造裝置，特別是涉及一種復合材料導線芯成型工藝與制造裝置，應用于輸電導線【技術領域】。
【背景技術】
[0002]現階段使用的架空導線以鋼芯鋁絞線為主，但這種金屬導線具有比重大，線損高，金屬間會發生腐蝕等問題，而且鋼芯鋁絞線在使用時抗拉強度低，在出現冰雪等極端氣候的時候容易造成供電線路故障，載流量也受到限制。因此，研究新型架空輸電導線勢在必行。國內外學者根據復合材料的可設計性提出用混雜纖維復合芯來代替鋼芯，發揮復合材料比重低，強度大等優點，在制造混雜纖維復合芯時設計了各種不同的成型工藝及設備，但多數容易堵模，給生產帶來了不便，目前還缺少混雜纖維復合芯簡易的成型工藝及制造設備。
【發明內容】
[0003]為了解決現有技術問題，本發明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種混雜纖維復合芯成型工藝及復合芯制造裝置，混雜纖維復合芯成型工藝主要包括預熱/刻蝕、浸潰、分紗、兩段預固化、多段固化及牽引卷繞等步驟，本發明方法簡單，設備結構配置合理，能夠防止復合芯在生產時出現堵模，提高了生產效率，降低了生產成本。
[0004]為達到上述發明創造目的，本發明采用下述技術方案:
一種混雜纖維復合芯成型工藝，包括如下步驟:
a.將高強纖維和絕緣層纖維從纖維紗架上勻速牽出，然后將牽出的高強纖維和絕緣層纖維引入纖維預熱/刻蝕裝置中進行預熱并除水分，同時對纖維表面進行刻蝕，控制含水量不超過2% ;高強纖維優選采用碳纖維、碳化硅纖維或凱夫拉纖維；絕緣層纖維優選采用玻璃纖維、玄武巖纖維、聚氨酯纖維、芳綸或聚乙烯纖維；
b.將經過上述步驟a中預熱并刻蝕過的高強纖維和絕緣層纖維送入樹脂浸潰槽內浸潰，然后將高強纖維在預成型模具中進行纖維芯預成型，纖維芯預成型的溫度設置為90-120°C，得到纖維內芯，然后在包覆成型模具入口處對纖維內芯包覆絕緣層纖維，并在包覆成型模具中進行復合芯成型，初步得到纖維內芯包覆絕緣層纖維的混雜纖維復合芯，對纖維內芯包覆絕緣層纖維時控制溫度100-130°C ；
c.將在上述步驟b中成型初步得到的混雜纖維復合芯引入固化裝置中進行固化，固化后的混雜纖維復合芯通過牽引裝置進行牽引，牽引速度控制為300-1200mm/min，最后用卷繞裝置對固化后混雜纖維復合芯進行收集。
[0005]一種實施本發明混雜纖維復合芯成型工藝的復合芯制造裝置，按順序依次由纖維紗架、纖維預熱/刻蝕裝置、樹脂浸潰槽、預成型模具、包覆成型模具、固化裝置、牽引裝置及卷繞裝置順序連接組成，固化裝置至少由第一固化裝置和第二固化裝置組成深度固化系統，將纖維從纖維紗架上勻速牽出，然后使牽出的纖維進入纖維預熱/刻蝕裝置中進行預熱并除水分，同時對通過纖維預熱/刻蝕裝置的纖維表面進行刻蝕，將經過預熱并刻蝕過的纖維送入具有加熱功能的樹脂浸潰槽內浸潰，然后使纖維進入預成型模具中進行纖維內芯預成型，得到纖維內芯，然后在包覆成型模具入口處進行絕緣纖維層包覆，初步得到由纖維內芯包覆絕緣纖維層構成的混雜纖維復合芯，再將初步制備的混雜纖維復合芯依次引入第一固化裝置和第二固化裝置中進行固化，設置兩段固化實現對固化效果的對比觀察，固化后的混雜纖維復合芯通過牽引裝置進行牽引，最后用卷繞裝置對固化后混雜纖維復合芯進行收集。
[0006]作為上述技術方案優選的技術方案，纖維紗架設有集束孔，使纖維從纖維紗架的集束孔中牽出，纖維紗架為不帶張力紗架，纖維處于自由松弛狀態。
[0007]作為上述技術方案優選的技術方案，纖維預熱/刻蝕裝置使用紫外烘箱，烘箱溫度設置范圍為150_300°C。
[0008]作為上述技術方案優選的技術方案，樹脂浸潰槽為可水浴加熱的浸潰槽，控制樹脂浸潰槽的恒溫溫度為30-50°C。
[0009]作為上述技術方案優選的技術方案，預成型模具長度為10-15cm，其孔徑為4.5-10mm ;包覆成型模具長度為25-35 cm，其孔徑為5-11 mm。
[0010]作為上述技術方案優選的技術方案，第一固化裝置的長度50-70cm，第二固化裝置的長度為50-90 cm，各固化裝置所設置的固化溫度皆為160-200°C。
[0011]作為上述技術方案優選的技術方案，通過智能控制裝置，牽引裝置根據纖維與成型模具壁之間的摩擦力大小，來自動調節輸出牽引力的大小。
[0012]作為上述技術方案優選的技術方案，卷繞裝置的卷盤直徑為混雜纖維復合芯直徑的 45-100 倍。
[0013]本發明與現有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優點:
1.本發明設備配置合理，成型工藝簡單，設備安裝調試方便；
2.本發明尤其是使得復合芯的凝膠成型與固化在不同的裝置中完成，防止了堵模現象的發生，使得生產能夠順利進行。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明實施例一混雜纖維復合芯截面示意圖。
[0015]圖2為本發明實施例一混雜纖維復合芯成型工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0016]本發明的優選實施例詳述如下:
實施例一:
在本實施例中，參見圖1和圖2，一種復合芯制造裝置，按順序依次由纖維紗架1、纖維預熱/刻蝕裝置2、樹脂浸潰槽3、預成型模具4、包覆成型模具5、固化裝置、牽引裝置8及卷繞裝置9順序連接組成，固化裝置至少由第一固化裝置6和第二固化裝置7組成深度固化系統，將纖維從纖維紗架I上勻速牽出，然后使牽出的纖維進入纖維預熱/刻蝕裝置2中進行預熱并除水分，同時對通過纖維預熱/刻蝕裝置2的纖維表面進行刻蝕，將經過預熱并刻蝕過的纖維送入具有加熱功能的樹脂浸潰槽3內浸潰，然后使纖維進入預成型模具4中進行纖維內芯11預成型，得到纖維內芯11，然后在包覆成型模具5入口處進行絕緣纖維層10包覆，初步得到由纖維內芯11包覆絕緣纖維層10構成的混雜纖維復合芯，再將初步制備的混雜纖維復合芯依次引入第一固化裝置6和第二固化裝置7中進行固化，設置兩段固化實現對固化效果的對比觀察，固化后的混雜纖維復合芯通過牽引裝置8進行牽引，最后用卷繞裝置9對固化后混雜纖維復合芯進行收集。
[0017]在本實施例中，參見圖1和圖2，復合芯制造裝置的纖維紗架I設有集束孔，使纖維從纖維紗架I的集束孔中牽出，纖維紗架I為不帶張力紗架，纖維處于自由松弛狀態，預成型模具4長度為10cm，其孔徑為6mm ;包覆成型模具5長度為25cm，其孔徑為8mm ;包覆成型模具5和第一固化裝置6之間的間距為10cm，第一固化裝置6的長度50cm，第二固化裝置7的長度為70cm，第一固化裝置6和第二固化裝置7所設置的固化溫度分別對應為180°C和170°C，第一固化裝置6和第二固化裝置7之間的間距為15cm。
[0018]在本實施例中，參見圖1和圖2，混雜纖維復合芯成型工藝，包括如下步驟:
a.采用碳纖維作為纖維內芯11材料，采用玻璃纖維作為絕緣纖維層10材料，纖維紗架I為不帶張力紗架，將處于自由松弛狀態的碳纖維和玻璃纖維分別從纖維紗架I上勻速牽出，然后將牽出的碳纖維和玻璃纖維引入纖維預熱/刻蝕裝置2中進行預熱并除水分，同時對纖維表面進行刻蝕，控制含水量不超過2%，纖維預熱/刻蝕裝置2使用紫外烘箱，烘箱溫度設置范圍為150°C ；
b.將經過上述步驟a中預熱并刻蝕過的碳纖維和玻璃纖維送入樹脂浸潰槽3內浸潰，樹脂浸潰槽3為可水浴加熱的浸潰槽，控制樹脂浸潰槽3的恒溫溫度為30°C，然后將碳纖維在預成型模具4中進行纖維芯預成型，纖維芯預成型的溫度設置為100°C，得到碳纖維內芯，然后在包覆成型模具5入口處對碳纖維內芯包覆絕緣層玻璃纖維，并在包覆成型模具5中進行復合芯成型，初步得到碳纖維內芯包覆絕緣層玻璃纖維的混雜纖維復合芯，對碳纖維內芯包覆絕緣層玻璃纖維時控制溫度100°C ；
c.將在上述步驟b中成型初步得到的混雜纖維復合芯依次引入第一固化裝置6和第二固化裝置7中進行固化，固化后的混雜纖維復合芯通過牽引裝置8進行牽引，牽引速度控制為800mm/min，最后用卷繞裝置9對固化后混雜纖維復合芯進行收集，卷盤直徑為復合芯直徑的60倍。
[0019]本發明成型工藝主要包括預熱/刻蝕、浸潰、分紗、兩段預固化、兩段固化及牽引卷繞等步驟，本發明方法簡單，設備結構配置合理，能夠防止復合芯在生產時出現堵模，提高了生產效率,降低了生產成本。
[0020]實施例二:
本實施例與實施例一基本相同，特別之處在于:
在本實施例中，復合芯制造裝置的纖維紗架I設有集束孔，使纖維從纖維紗架I的集束孔中牽出，纖維紗架I為不帶張力紗架，纖維處于自由松弛狀態，預成型模具4長度為15cm，其孔徑為5mm ;包覆成型模具5長度為30cm，其孔徑為7mm ;包覆成型模具5和第一固化裝置6之間的間距為10cm，第一固化裝置6和第二固化裝置7的長度皆為60cm，第一固化裝置6和第二固化裝置7所設置的固化溫度皆為170°C，第一固化裝置6和第二固化裝置7之間的間距為20cm。
[0021]在本實施例中，混雜纖維復合芯成型工藝，包括如下步驟: a.采用碳纖維作為纖維內芯11材料，采用玻璃纖維作為絕緣纖維層10材料，纖維紗架I為不帶張力紗架，將處于自由松弛狀態的碳纖維和玻璃纖維分別從纖維紗架I上勻速牽出，然后將牽出的碳纖維和玻璃纖維引入纖維預熱/刻蝕裝置2中進行預熱并除水分，同時對纖維表面進行刻蝕，控制含水量不超過2%，纖維預熱/刻蝕裝置2使用紫外烘箱，烘箱溫度設置范圍為200°C ；
b.將經過上述步驟a中預熱并刻蝕過的碳纖維和玻璃纖維送入樹脂浸潰槽3內浸潰，樹脂浸潰槽3為可水浴加熱的浸潰槽，控制樹脂浸潰槽3的恒溫溫度為40°C，然后將碳纖維在預成型模具4中進行纖維芯預成型，纖維芯預成型的溫度設置為90°C，得到碳纖維內芯，然后在包覆成型模具5入口處對碳纖維內芯包覆絕緣層玻璃纖維，并在包覆成型模具5中進行復合芯成型，初步得到碳纖維內芯包覆絕緣層玻璃纖維的混雜纖維復合芯，對碳纖維內芯包覆絕緣層玻璃纖維時控制溫度100°C ；
c.將在上述步驟b中成型初步得到的混雜纖維復合芯依次引入第一固化裝置6和第二固化裝置7中進行固化，固化后的混雜纖維復合芯通過牽引裝置8進行牽引，牽引速度控制為600mm/min，最后用卷繞裝置9對固化后混雜纖維復合芯進行收集，卷盤直徑為復合芯直徑的50倍。
[0022]實施例三:
本實施例與前述實施例基本相同，特別之處在于:
在本實施例中，復合芯制造裝置的纖維紗架I設有集束孔，使纖維從纖維紗架I的集束孔中牽出，纖維紗架I為不帶張力紗架，纖維處于自由松弛狀態，預成型模具4長度為10cm，其孔徑為8mm ;包覆成型模具5長度為25cm，其孔徑為IOmm ;包覆成型模具5和第一固化裝置6之間的間距為15cm,第一固化裝置6的長度50cm,第二固化裝置7的長度為70cm,第一固化裝置6和第二固化裝置7所設置的固化溫度分別對應為190°C和160°C，第一固化裝置6和第二固化裝置7之間的間距為25cm。
[0023]在本實施例中，混雜纖維復合芯成型工藝，包括如下步驟:
a.采用碳纖維作為纖維內芯11材料，采用玻璃纖維作為絕緣纖維層10材料，纖維紗架I為不帶張力紗架，將處于自由松弛狀態的碳纖維和玻璃纖維分別從纖維紗架I上勻速牽出，然后將牽出的碳纖維和玻璃纖維引入纖維預熱/刻蝕裝置2中進行預熱并除水分，同時對纖維表面進行刻蝕，控制含水量不超過2%，纖維預熱/刻蝕裝置2使用紫外烘箱，烘箱溫度設置范圍為180°C ；
b.將經過上述步驟a中預熱并刻蝕過的碳纖維和玻璃纖維送入樹脂浸潰槽3內浸潰，樹脂浸潰槽3為可水浴加熱的浸潰槽，控制樹脂浸潰槽3的恒溫溫度為50°C，然后將碳纖維在預成型模具4中進行纖維芯預成型，纖維芯預成型的溫度設置為100°C，得到碳纖維內芯，然后在包覆成型模具5入口處對碳纖維內芯包覆絕緣層玻璃纖維，并在包覆成型模具5中進行復合芯成型，初步得到碳纖維內芯包覆絕緣層玻璃纖維的混雜纖維復合芯，對碳纖維內芯包覆絕緣層玻璃纖維時控制溫度110°C ；
c.將在上述步驟b中成型初步得到的混雜纖維復合芯依次引入第一固化裝置6和第二固化裝置7中進行固化，固化后的混雜纖維復合芯通過牽引裝置8進行牽引，牽引速度控制為1000mm/min，最后用卷繞裝置9對固化后混雜纖維復合芯進行收集，卷盤直徑為復合芯直徑的50倍。[0024]實施例四:
本實施例與前述實施例基本相同，特別之處在于:
在本實施例中，復合芯制造裝置的纖維紗架I設有集束孔，使纖維從纖維紗架I的集束孔中牽出，纖維紗架I為不帶張力紗架，纖維處于自由松弛狀態，預成型模具4長度為10cm，其孔徑為7mm ;包覆成型模具5長度為20cm，其孔徑為7mm ;包覆成型模具5和第一固化裝置6之間的間距為15cm,第一固化裝置6的長度50cm,第二固化裝置7的長度為60cm,第一固化裝置6和第二固化裝置7所設置的固化溫度皆為180°C，第一固化裝置6和第二固化裝置7之間的間距為30cm。
[0025]在本實施例中，混雜纖維復合芯成型工藝，包括如下步驟:
a.采用碳纖維作為纖維內芯11材料，采用玻璃纖維作為絕緣纖維層10材料，纖維紗架I為不帶張力紗架，將處于自由松弛狀態的碳纖維和玻璃纖維分別從纖維紗架I上勻速牽出，然后將牽出的碳纖維和玻璃纖維引入纖維預熱/刻蝕裝置2中進行預熱并除水分，同時對纖維表面進行刻蝕，控制含水量不超過2%，纖維預熱/刻蝕裝置2使用紫外烘箱，烘箱溫度設置范圍為160°C ；
b.將經過上述步驟a中預熱并刻蝕過的碳纖維和玻璃纖維送入樹脂浸潰槽3內浸潰，樹脂浸潰槽3為可水浴加熱的浸潰槽，控制樹脂浸潰槽3的恒溫溫度為30°C，然后將碳纖維在預成型模具4中進行纖維芯預成型，纖維芯預成型的溫度設置為100°C，得到碳纖維內芯，然后在包覆成型模具5入口處對碳纖維內芯包覆絕緣層玻璃纖維，并在包覆成型模具5中進行復合芯成型，初步得到碳纖維內芯包覆絕緣層玻璃纖維的混雜纖維復合芯，對碳纖維內芯包覆絕緣層玻璃纖維時控制溫度120°C ；
c.將在上述步驟b中成型初步得到的混雜纖維復合芯依次引入第一固化裝置6和第二固化裝置7中進行固化，固化后的混雜纖維復合芯通過牽引裝置8進行牽引，牽引速度控制為400mm/min，最后用卷繞裝置9對固化后混雜纖維復合芯進行收集，卷盤直徑為復合芯直徑的60倍。
[0026]上面結合附圖對本發明實施例進行了說明，但本發明不限于上述實施例，還可以根據本發明的發明創造的目的做出多種變化，凡依據本發明技術方案的精神實質和原理下做的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，只要符合本發明的發明目的，只要不背離本發明混雜纖維復合芯成型工藝及復合芯制造裝置的技術原理和發明構思，都屬于本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種混雜纖維復合芯成型工藝，其特征在于，包括如下步驟: a.將高強纖維和絕緣層纖維從纖維紗架上勻速牽出，然后將牽出的高強纖維和絕緣層纖維引入纖維預熱/ 刻蝕裝置中進行預熱并除水分，同時對纖維表面進行刻蝕，控制含水量不超過2% ； b.將經過上述步驟a中預熱并刻蝕過的高強纖維和絕緣層纖維送入樹脂浸潰槽內浸潰，然后將高強纖維在預成型模具中進行纖維芯預成型，纖維芯預成型的溫度設置為90-120°C，得到纖維內芯，然后在包覆成型模具入口處對纖維內芯包覆絕緣層纖維，并在包覆成型模具中進行復合芯成型，初步得到纖維內芯包覆絕緣層纖維的混雜纖維復合芯，對纖維內芯包覆絕緣層纖維時控制溫度100-130°C ； c.將在上述步驟b中成型初步得到的混雜纖維復合芯引入固化裝置中進行固化，固化后的混雜纖維復合芯通過牽引裝置進行牽引，牽引速度控制為300-1200mm/min，最后用卷繞裝置對固化后混雜纖維復合芯進行收集。
2.根據權利要求1所述混雜纖維復合芯成型工藝，其特征在于:所述高強纖維采用碳纖維、碳化硅纖維或凱夫拉纖維；所述絕緣層纖維采用玻璃纖維、玄武巖纖維、聚氨酯纖維、芳綸或聚乙烯纖維。
3.一種實施權利要求1所述混雜纖維復合芯成型工藝的復合芯制造裝置，其特征在于:按順序依次由纖維紗架(1)、纖維預熱/刻蝕裝置(2)、樹脂浸潰槽(3)、預成型模具(4 )、包覆成型模具(5 )、固化裝置、牽引裝置(8 )及卷繞裝置(9 )組成，所述固化裝置至少由第一固化裝置(6)和第二固化裝置(7)組成深度固化系統，將纖維從所述纖維紗架(1)上勻速牽出，然后使牽出的纖維進入所述纖維預熱/刻蝕裝置(2)中進行預熱并除水分，同時對通過所述纖維預熱/刻蝕裝置(2)的纖維表面進行刻蝕，將經過預熱并刻蝕過的纖維送入具有加熱功能的所述樹脂浸潰槽(3)內浸潰，然后使纖維進入所述預成型模具(4)中進行纖維內芯(11)預成型，得到纖維內芯(11)，然后在所述包覆成型模具(5)入口處進行絕緣纖維層(10)包覆，初步得到由纖維內芯(11)包覆絕緣纖維層(10)構成的混雜纖維復合芯，再將初步制備的混雜纖維復合芯依次引入所述第一固化裝置(6)和所述第二固化裝置(7)中進行固化，設置兩段固化實現對固化效果的對比觀察，固化后的混雜纖維復合芯通過牽引裝置(8)進行牽引，最后用卷繞裝置(9)對固化后混雜纖維復合芯進行收集。
4.根據權利要求3所述復合芯制造裝置，其特征在于:所述纖維紗架(1)設有集束孔，使纖維從所述纖維紗架(1)的集束孔中牽出，所述纖維紗架(1)為不帶張力紗架，纖維處于自由松弛狀態。
5.根據權利要求3所述復合芯制造裝置，其特征在于:所述纖維預熱/刻蝕裝置(2)使用紫外烘箱，所述烘箱溫度設置范圍為150-300°C。
6.根據權利要求3所述復合芯制造裝置，其特征在于:所述樹脂浸潰槽(3)為可水浴加熱的浸潰槽，控制所述樹脂浸潰槽(3)的恒溫溫度為30-50°C。
7.根據權利要求3所述復合芯制造裝置，其特征在于:所述的預成型模具(4)長度為10-15cm，其孔徑為4.5-10 mm ;所述包覆成型模具(5)長度為25-35 cm，其孔徑為5-11 mm。
8.根據權利要求3所述復合芯制造裝置，其特征在于:所述第一固化裝置(6)的長度50-70cm，所述第二固化裝置(7)的長度為50-90 cm，各固化裝置所設置的固化溫度皆為160-200。。。
9.根據權利要求3所述復合芯制造裝置，其特征在于:通過智能控制裝置，所述牽引裝置(8)根據纖維與成型模具壁之間的摩擦力大小，來自動調節輸出牽引力的大小。
10.根據權利要求3所述復合芯制造裝置，其特征在于:所述卷繞裝置(9)的卷盤直徑為混雜纖維復合芯直徑的45-100倍。
【文檔編號】H01B13/00GK103956217SQ201410147108
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月14日 優先權日:2014年4月14日
【發明者】李愛軍, 周正偉, 白瑞成, 孫晉良, 戚景贊 申請人:上海大學