专利名称：用于电缆的碳纤维复合芯及其制作方法
技术领域：
本发明涉及电缆导线领域，特别是涉及一种用于电缆导线中的碳纤维复合芯及其制作方法。
背景技术：
目前，随着电力需求的不断增长，电缆作为电能传输的载体其需求量越来越大，对于电缆本身的要求也随之提高。传统的电缆导线多是采用钢芯铝绞线或钢芯铝合金导线， 铝导体输送电，钢芯承载传递的负荷，但是这些导线的重量大、电阻大，从而导致输电费用高，且运行温度低，不能适应在高温条件下的运行。因此，原先使用钢芯的电缆导线被使用复合芯的电缆导线所取代。使用复合芯的增强电缆，能够适用于在较高温度下工作，同时不受原先电缆中固有的电流工作极限的限制。参见申请号为201010239353. 9的发明专利“一种高性能碳纤维复合材料电缆芯及其制作方法”，其公开了一种碳纤维复合材料电缆芯，包括承重芯和保护层，所述的保护层通过缠绕工艺包覆在所述的承重芯的外部，所述的承重芯为耐高温力学性能环氧树脂体系与碳纤维的复合物，所述的保护层为耐高温耐候性能环氧树脂体系与玻璃纤维的复合物，所述的承重芯的耐高温力学性能环氧树脂体系中选择的环氧树脂数量和类别与所述的保护层的耐高温耐候性能环氧树脂体系中选择的环氧树脂数量和类别不同。由此可看出现有的复合芯通常由承重芯和保护层两层所组成。虽然由碳纤维复合物制成的复合芯具有较大的强度和刚度，但是仍然会存在以下缺点首先，碳纤维复合物的承重芯和保护层都是沿其长度方向单向分布，其轴向的拉伸强度很好，但是其径向的剪切力差；此外当保护层采用含有碳纤维材料的复合物时，如该复合芯用于铝导体的电缆中使用，与铝相接触的碳纤维容易将铝质导体进行腐蚀，因此，目前复合芯的结构依然存在缺陷。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种碳纤维复合芯，该复合芯能够用于作为承载元件的任意一种电缆导线。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是
一种用于电缆的碳纤维复合芯，包括芯体，所述的芯体包括
承载体所述的承载体为沿同一长度方向延伸的碳纤维丝所组成的碳纤维束，或者是碳纤维与环氧树脂系的复合物；
增强体所述的增强体为缠绕在所述的承载体外部的增强纤维，或者是增强纤维与环氧树脂系的复合物；
保护体所述的保护体包覆在所述的增强体外部，并且为除去碳纤维以外的其他增强纤维，或者是增强纤维与环氧树脂系的复合物。优选地，所述的增强体螺旋状的缠绕在所述的承载体外部。
优选地，所述的增强体双螺旋状的缠绕在所述的承载体外部。优选地，所述的增强纤维为碳纤维或者玻璃纤维或者芳纶纤维或者玄武纤维中的一种或组合。优选地，所述的承载体为圆柱形，所述的保护体为圆环形，并且所述的承载体与保护体形成同心圆形。本发明的另一个目的是提供一种用于电缆的碳纤维复合芯的制作方法， 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是
该方法包括以下步骤
(1)、将碳纤维丝进行浸胶后，压制成碳纤维束；
(2)、将增强纤维进行浸胶后，螺旋状或双螺旋状的缠绕在所述的碳纤维束外部；
(3)、将除去碳纤维以外的其他增强纤维进行浸胶后，包覆在缠绕有增强纤维的碳纤维束外部，形成复合芯；
(4)、将所述的复合芯进行充分固化，并完成制作。优选地，步骤(1) (3)中所述的浸胶使用的胶液为环氧树脂中耐高温力学性能的环氧树脂系。由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果
1、本发明通过增加增强体有效的提高了复合芯的径向的剪切力；
2、增强体缠绕不会影响复合芯的整体同心度；
3、保护体采用非碳纤维的其他增强纤维，避免了保护体与铝导体相接触而对其产生的腐蚀。
附图1为本发明的复合芯的结构示意图； 附图2为本发明中增强体的缠绕示意图一； 附图3为本发明中增强体的缠绕示意图二； 附图4为本发明的复合芯的制作方法流程图。其中1、芯体；2、承载体；3、增强体；4、保护体。
具体实施例方式下面结合附图举一个实施例来对本发明的技术方案作进一步描述
如图1所示的一种用于电缆的碳纤维复合芯，包括芯体1，该芯体1包括如下三层所组
成
承载体2 承载体2为沿同一长度方向拉伸的碳纤维丝所组成的碳纤维束，当然，其材质也可以是碳纤维与环氧树脂系的复合物；
增强体3 增强体3为缠绕在承载体2外部的增强纤维，该增强纤维可以是碳纤维或者玻璃纤维或者芳纶纤维或者玄武纤维等中的一种或组合，或者为增强纤维与环氧树脂系的复合物，同时，增强体3的缠绕方式可以为螺旋形，如图2所示；也可以为双螺旋形，如图3 所示，当然，其缠绕方式可以根据其实需要进行调整；
保护体4 保护体4包覆在增强体3的外部，并且为除去碳纤维以外的其他增强纤维，此处的增强纤维可以是玻璃纤维或者芳纶纤维或者玄武纤维等中的一种或组合，或者为增强纤维与环氧树脂系的复合物，这样，当该芯体1用于铝导体的电缆中时，不会存在有碳纤维与铝导体直接接触而对铝导体产生腐蚀。有上述的承载体2、增强体3、保护体4三层所组成的复合芯，其中承载体2为圆柱形，保护体4为圆环形，承载体2与保护体4形成同心圆形，芯体1的直径范围可以在6 12mm间进行选择。这样，增加了增强体3的复合芯提高了其整体在径向上的剪切力。以下具体阐述下该复合芯的制作方法，其中以承载体2为碳纤维，增强体3为玻璃纤维，保护体4也为玻璃纤维为例，
该方法包括以下步骤，如图4所示
(1 )、将碳纤维丝在纱架上设置好后引出，进入浸胶区进行浸胶后压制成碳纤维束，制成承载体2，浸胶区的胶体可以选择环氧树脂中耐高温力学性能的环氧树脂系；
(2)、将碳纤维丝在纱架上设置好后引出，进行浸胶后，将其螺旋形的缠绕在承载体2 上，形成一层增强层3，浸胶区的胶体可以选择环氧树脂中耐高温力学性能的环氧树脂系；
(3)、对缠绕有增强体3的承载体2进行玻璃纤维的包覆，此处的玻璃纤维可选用步骤 (2)中所引出后浸胶的玻璃纤维，形成承载体2、增强体3以及保护体4共三层的芯体1 ；
(4)、将芯体1进行充分的固化，制成最后的复合芯；
(5)、将复合芯通过收线盘进行收线。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种用于电缆的碳纤维复合芯，包括芯体，其特征在于所述的芯体包括 承载体所述的承载体为沿同一长度方向延伸的碳纤维丝所组成的碳纤维束，或者是碳纤维与环氧树脂系的复合物；增强体所述的增强体为缠绕在所述的承载体外部的增强纤维，或者是增强纤维与环氧树脂系的复合物；保护体所述的保护体包覆在所述的增强体外部，并且为除去碳纤维以外的其他增强纤维，或者是增强纤维与环氧树脂系的复合物。
2.根据权利要求1所述的用于电缆的碳纤维复合芯，其特征在于所述的增强体螺旋状的缠绕在所述的承载体外部。
3.根据权利要求1所述的用于电缆的碳纤维复合芯，其特征在于所述的增强体双螺旋状的缠绕在所述的承载体外部。
4.根据权利要求1所述的用于电缆的碳纤维复合芯，其特征在于所述的增强纤维为碳纤维或者玻璃纤维或者芳纶纤维或者玄武纤维中的一种或组合。
5.根据权利要求1所述的用于电缆的碳纤维复合芯，其特征在于所述的承载体为圆柱形，所述的保护体为圆环形，并且所述的承载体与保护体形成同心圆形。
6.一种根据权利要求1至5中任何一项所述的用于电缆的碳纤维复合芯的制造方法， 其特征在于该方法包括以下步骤(1)、将碳纤维丝进行浸胶后，压制成碳纤维束；(2)、将增强纤维进行浸胶后，螺旋状或双螺旋状的缠绕在所述的碳纤维束外部；(3)、将除去碳纤维以外的其他增强纤维进行浸胶后，包覆在缠绕有增强纤维的碳纤维束外部，形成复合芯；(4)、将所述的复合芯进行充分固化，并完成制作。
7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于步骤(1) (3)中所述的浸胶使用的胶液为环氧树脂中耐高温力学性能的环氧树脂系。
全文摘要
本发明涉及一种用于电缆的碳纤维复合芯及其制作方法，包括为沿同一长度方向延伸的碳纤维丝组成的碳纤维束或者是碳纤维与环氧树脂系的复合物的承载体；缠绕在承载体外部的增强纤维，或者是增强纤维与环氧树脂系的复合物的增强体；包覆在增强体外部，为除去碳纤维以外其他增强纤维，或者是增强纤维与环氧树脂系的复合物的保护体。该方法包括将碳纤维丝浸胶后压制成碳纤维束；将增强纤维浸胶后缠绕在碳纤维束外部；将除去碳纤维以外其他增强纤维浸胶后包覆在最外部。本发明通过增加增强体有效的提高了复合芯的径向的剪切力；增强体缠绕不会影响复合芯的整体同心度；保护体采用非碳纤维的其他增强纤维，避免了保护体与铝导体相接触而对其产生的腐蚀。
文档编号H01B13/00GK102157235SQ20111009447
公开日2011年8月17日 申请日期2011年4月15日 优先权日2011年4月15日
发明者褚卫丰 申请人:江苏澳盛复合材料科技有限公司