架空导线用超柔多股并合碳纤维芯棒及其制作工艺的制作方法

本发明属于导线芯棒技术领域，具体涉及架空导线用超柔多股并合碳纤维芯棒及其制作工艺。

背景技术：

导线芯棒作为导线的支撑芯材，随着材料技术的不断进步，使用有机复合材料作为芯棒芯材已经成为本领域众所周知的技术方案；但是现有的支撑芯棒普遍单股芯线形式或多股芯线绞合形式，多股芯线绞合形式通过螺旋的方式将多股芯线进行绞合固定，甚至浸胶进行最终形态的加强固定，多股绞合形式相比于单股芯线形式，其刚性和卷绕弯曲能力均有显著提高，使用寿命、使用可靠性较好，相比于单根芯线形式，等量材料制成的碳纤维复合芯棒导线的铝截面大大增加，极大提高导线的传输容量，能够显著减少线损；

但现有多股芯线绞合形式的芯棒，在一根芯线弯曲破损或断裂后，整体性受到破坏，在弯曲卷绕时剩余芯线承受的弯曲疲劳破坏会显著增加，极易发生破损，绞合形状整体性的优势不复存在，因此，现有的螺旋绞合芯棒结构的使用稳定性、可靠性并不高，在一些特殊场合依然不能很好地满足使用需求。

技术实现要素：

本发明克服了现有技术的缺陷，提供了架空导线用超柔多股并合碳纤维芯棒及其制作工艺，该芯棒采用芯线并合的方式并采用铝箔包覆层进行固定，其弯曲卷绕性能得到提升，使用稳定性、可靠性显著提高，此外，该芯棒能够作为一种单独产品进行预制，为导线制备提供单独模块，简化生产工艺。

本发明的具体技术方案是：

架空导线用超柔多股并合碳纤维芯棒，包括一组圆形截面碳纤维复合芯，关键点是，所述碳纤维复合芯组中的各个碳纤维复合芯的轴线平行设置，碳纤维复合芯组中位于外围的碳纤维复合芯的轴心连线组成正多边形结构，在碳纤维复合芯组的外围还设置有铝箔或锡箔包覆层。

所述的碳纤维复合芯的直径为1-5mm；强度为1900-3200mpa，按重量百分比计，所述的碳纤维复合芯(1)含碳纤维65-75％，树脂15-20％，玻璃纤维8-15％。

所述的碳纤维复合芯外围还设置有玻璃纤维带、玄武岩纤维带或碳纤维带缠绕层。

所述的缠绕层的厚度为0.05-1mm。

所述的包覆层的厚度为0.05-2mm。

所述的碳纤维复合芯组中的碳纤维复合芯的数量为7根、19根或37根。

如上所述的架空导线用超柔多股并合碳纤维芯棒的制作工艺，包括通过拉挤工艺成型碳纤维复合芯，关键点是，所述工艺过程中还包括碳纤维复合芯成型后的碳纤维复合芯的集束工序：

a、成型后的碳纤维复合芯分层、平行放置，位于外围的碳纤维复合芯的轴心连线以形成正多边形结构；

b、在由碳纤维复合芯组成的正多边形结构的外围缠绕铝箔或锡箔包覆层。

所述的通过拉挤工艺成型碳纤维复合芯包括按重量百分比计，取碳纤维丝65-75％，树脂15-20％玻璃纤维8-15％，经浸压树脂后与包覆玻璃纤维带一次拉挤成型，制得碳纤维复合芯。

本发明的有益效果是：

1)本芯棒采用多股碳纤维复合芯并合的排布方式，并通过铝箔或锡箔包覆层进行包覆固定为一体结构，该并合结构相比于绞合形状，可承受的弯曲角度更大，其中一根断裂后，其他芯线所组成的整体结构在抗弯曲破坏性能上不会发生显著变化，可承受弯曲次数更多，正常使用寿命更长；

2)在碳纤维复合芯的外围设置玻璃纤维、玄武岩纤维或碳纤维缠绕层的作用是可以保证单芯表面绝缘，防止使用过程中发生电化腐蚀。另外，具有防止纵向劈裂作用。

3)在所有碳纤维复合芯外部设置铝箔或锡箔包覆层，可以起到隔绝外界空气、水蒸气、紫外线对内层芯棒的老化腐蚀作用，大大增加了并合芯棒的使用寿命，还具有防火、隔温的效果。

4)并合结构、玻纤层及锡箔层之间相互结合具有如下作用：①多根平行芯棒向心固定结构，可保证固定芯棒位置牢靠；②芯棒成缆后，应用做端头耐张线夹液压压接时，缠绕层起到对多股碳纤维复合芯的柔性缓冲作用，有效防止芯棒的过压伤害；③碳纤维复合芯导线是一种高温导线，导线高温运行或线路发生短路时，外层铝箔包覆层温度很高，在高温铝层与芯棒间隔一层缠绕层，可有效阻滞温度向内传导，减缓了芯棒热老化烈度；④外层铝箔(或锡箔)可以起到隔绝外界空气、水蒸气、紫外线对内层芯棒的老化腐蚀作用，大大增加了并合芯棒的使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明实施例2碳纤维复合芯组的结构示意图。

附图中，1、碳纤维复合芯，2、包覆层，3、缠绕层。

具体实施方式

本发明涉及架空导线用超柔多股并合碳纤维芯棒及其制作工艺，芯棒包括一组圆形截面碳纤维复合芯1，所述碳纤维复合芯组中的各个碳纤维复合芯1的轴线平行设置，碳纤维复合芯组中位于外围的碳纤维复合芯1的轴心连线组成正多边形结构，在碳纤维复合芯组的外围还设置有铝箔或锡箔包覆层2。碳纤维芯棒的具体结构形式通过实施例进行阐述。

实施例1，如图1所示，所述的碳纤维复合芯1的直径为3mm；强度为2500mpa；碳纤维复合芯1外围还设置有玻璃纤维、玄武岩纤维或碳纤维缠绕层3，优选玻璃纤维材质，缠绕层3的厚度为0.5mm；所述的包覆层2的优选铝箔材质，厚度为1.1mm，碳纤维复合芯组中的碳纤维复合芯1的数量为7根，一根在中部，其他六根平行并合在其周围，呈环形阵列的布置形式；

如上所述的架空导线用超柔多股并合碳纤维芯棒的制作工艺，包括通过拉挤工艺成型碳纤维复合芯1，所述工艺过程中还包括碳纤维复合芯1成型后的碳纤维复合芯1的集束工序：

a、成型后的碳纤维复合芯1分层、平行放置，芯层与外层芯棒同心设置，位于外围的碳纤维复合芯1的轴心连线以形成正六边形结构；

b、在由碳纤维复合芯1组成的正六边形结构的外围缠绕铝箔或锡箔包覆层2。

所述的碳纤维复合芯1的制作如下：按质量百分比计，取碳纤维丝70％，树脂20％，玻璃纤维丝10％，经浸压树脂后与包覆玻璃纤维带或织物一次拉挤成型，制得碳纤维复合芯1。

实施例2，如图2所示，作为碳纤维芯棒的另一种形式，碳纤维复合芯组中的碳纤维复合芯1的数量为19根，共设置三层，中心一根芯棒，第二层6根，第三层12根。外层和次外层芯棒围绕芯层在圆周上均匀设置，上述的三层结构中，位于外围的碳纤维复合芯1的轴心连线呈正多边形结构。

实施例3，作为与实施例2结构相同的形式，碳纤维复合芯组中的碳纤维复合芯1的数量为37根，共设置四层；该四层结构中，中心一根芯棒，第二层6根，第三层12根，第四层18根。位于外围的碳纤维复合芯1的轴心连线呈正多边形结构。

技术特征：

技术总结
本发明涉及架空导线用超柔多股并合碳纤维芯棒，包括一组圆形截面碳纤维复合芯，碳纤维复合芯组中的各个单根碳纤维复合芯的轴线平行设置，碳纤维复合芯组中位于外围的碳纤维复合芯的轴心连线组成正多边形结构，在碳纤维复合芯组的外围还设置有铝箔或锡箔包覆层。本发明克服了现有技术的缺陷，芯棒采用芯线并合的方式并采用铝箔包覆层进行固定，其弯曲卷绕性能得到提升，强度提升，耐湿热、臭氧、紫外老化性提高，使用稳定性、可靠性显著提高，此外，该芯棒能够作为一种单独产品进行预制，为导线制备提供单独模块，简化生产工艺。

技术研发人员：宋利强;宋聚强;齐保军;宋志强;宋福如
受保护的技术使用者：河北硅谷化工有限公司;邯郸市硅谷新材料有限公司
技术研发日：2018.12.10
技术公布日：2019.02.19