專(zhuān)利名稱(chēng)：纖維增強(qiáng)模塑料電纜支架及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電纜支架，特別是一種纖維增強(qiáng)模塑料電纜支架及其制造方法。
長(zhǎng)期以來(lái)，公用事業(yè)和工業(yè)電纜采用金屬制的電纜支架。這些金屬電纜支架通常是由鋼鐵或鋁合金軋制成所需型材，裁剪后焊接或用緊固件拼裝而成。這些傳統(tǒng)金屬支架生產(chǎn)過(guò)程能耗大、工序多、周期長(zhǎng)。而且在許多場(chǎng)合下，例如地下工程、化工企業(yè)、多雨潮濕或沿海鹽霧環(huán)境，鋼鐵支架極易生銹腐蝕，使用壽命大大降低，即使采用外涂油漆或熱浸鋅等處理，仍不能徹底解決腐蝕問(wèn)題。
更嚴(yán)重的是，金屬電纜支架在使用時(shí)，電流流經(jīng)電纜過(guò)程中產(chǎn)生磁場(chǎng)，導(dǎo)致支架角鐵之間形成磁場(chǎng)閉合回路(環(huán)流)，使電纜溫度升高，電流損失，進(jìn)一步又使環(huán)境溫度升高。尤其是在大電流通過(guò)電纜時(shí)，這種情況更加嚴(yán)重影響輸電的安全性。為了防止產(chǎn)生環(huán)流(逆流)現(xiàn)象，必須增大電纜截面積，這樣既浪費(fèi)電能又加大了電纜成本。
因此，美國(guó)AICKINSTRV公司采用玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料(如尼龍或聚氨酯)制造電纜支架，供腐蝕嚴(yán)重的地方使用。這些纖維增強(qiáng)熱塑性塑料支架雖然克服了金屬支架的缺點(diǎn)，但其剛性差，例如含30％玻璃纖維的尼龍66的彎曲模量只有6×133Pa左右，長(zhǎng)時(shí)間承載沉重的電纜后，會(huì)蠕變下垂。更嚴(yán)重的是，其耐火性(阻燃性)差，發(fā)煙量大，在密閉環(huán)境或地下工程發(fā)生火災(zāi)時(shí)，容易產(chǎn)生濃煙，使人中毒，甚至窒息致死。另外，這種熱塑性塑料電纜支架還存在加工制造能耗大、成型設(shè)備投資大、性能/價(jià)格比低等缺點(diǎn)。
本發(fā)明的目的是提供一種纖維增強(qiáng)模塑料電纜支架及其制造方法，它具有絕緣性好、耐腐蝕、耐火性好、剛性好、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，從而克服傳統(tǒng)金屬電纜支架及熱塑性塑料電纜支架所存在的上述缺點(diǎn)。
實(shí)現(xiàn)上述目的的措施是用纖維增強(qiáng)熱固性模塑料作為電纜支架的材料，并采用熱壓成型法制備。
本發(fā)明電纜支架的特征在于構(gòu)成電纜支架的材料是纖維增強(qiáng)熱固性模塑料。
本發(fā)明電纜支架所采用的纖維增強(qiáng)熱固性模塑料主要由熱同性樹(shù)脂、玻璃纖維、填料和阻燃劑組成。其中的熱固性樹(shù)脂一般為含雙鍵不飽和樹(shù)脂，包括不飽和聚酯樹(shù)脂(最好是含低收縮添加劑的)、乙烯基樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂或DAP樹(shù)脂，也可以是酚醛樹(shù)脂、改性酚醛樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂；玻璃纖維可以是3mm短纖維至連續(xù)長(zhǎng)纖維；填料可以是常規(guī)通用的填料，包括CaCO3、滑石粉、高嶺土、氫氧化鋁、硅藻土、硅灰石、玻璃粉等，填料可以是一種或一種以上；阻燃劑為三水合氧化鋁或含磷、含氮的阻燃劑。
所用的玻璃纖維可以為中堿或無(wú)堿玻璃纖維。
構(gòu)成本發(fā)明電纜支架的纖維增強(qiáng)熱固性模塑料的主要成份組成(按重量百分比)為樹(shù)脂15～60，玻璃纖維5～50，填料20～70，阻燃劑5～30。
當(dāng)所含填料或阻燃劑包括兩種以上時(shí)，它們之間可為任意比例。
本發(fā)明電纜支架是以纖維增強(qiáng)熱固性模塑料為原料，先預(yù)制成預(yù)混料，再采用熱壓成型法制備而成的。預(yù)混料可制成團(tuán)狀(BMC)、片狀(SMC)、厚狀(TMC)或高強(qiáng)(HMC)等。
具體制備方法為先按照所需電纜支架的結(jié)構(gòu)形狀，設(shè)計(jì)加工帶加熱及控溫裝置的可上下閉合的模具；將模具安裝于普通熱壓機(jī)上，在模溫升至60～170℃時(shí)，迅速設(shè)入熱固性模塑料預(yù)混料，在1～20MPa下保壓保溫固化3～20分鐘，然后出模即可得到所需產(chǎn)品。
為使產(chǎn)品出模更容易，可在材料成份組成中增加脫模劑，加入量通常為0.5～5％wt。
本發(fā)明的電纜支架由于其材料采用纖維增強(qiáng)熱固性模塑料，并且材料中加有阻燃劑，所以其剛性高(彎曲模量可達(dá)12×103MPa左右)、不易變形、耐腐蝕、耐火性好，基本不發(fā)煙、無(wú)毒，絕緣性好、不產(chǎn)生環(huán)流，并且其加工制造能耗低、設(shè)備投資較少，成本低、性能/價(jià)格比高。所以，本發(fā)明電纜支架不僅克服了以往金屬支架所存在的問(wèn)題，而且克服了已有的纖維增強(qiáng)熱塑性塑料電纜支架所存在的問(wèn)題。
表1是本發(fā)明電纜支架與已有的金屬電纜支架及纖維增強(qiáng)熱塑性塑料(一般工程塑料)電纜支架的性能比較。
表1 本發(fā)明電纜支架與已有電纜支架的性能比較項(xiàng)目本發(fā)明支架熱浸鋅鋼材支架一般工程塑料支架比強(qiáng)度最 高高稍差支架重量鍍鋅鐵的1/4 重 鍍鋅鐵的1/6耐腐蝕 好 差 好安裝 方便 不方便 方便使用壽命 地下50年以上 10年左右 很快變形防火性能好大電流通過(guò)時(shí)差 稍差VL94V-O VL94HB絕緣性好差，易產(chǎn)生“環(huán)流” 好維護(hù)費(fèi)用基本不需要 大 中毒性 無(wú) 無(wú)燃燒時(shí)有毒氣成本 較低中 高工人勞動(dòng)強(qiáng)度低 高 低支撐臂高度 定量可調(diào) 不可調(diào)隨時(shí)間延長(zhǎng)而下垂支臂數(shù)量 定量可調(diào) 不可調(diào)-對(duì)電纜損傷不損傷容易拉傷不損傷

圖1至圖3是已有塑料電纜支架的結(jié)構(gòu)示意圖。各圖中，1為支承架，2為支臂。圖1為支承架和支臂一體成型的整體式電纜支架，圖2和圖3為支承架和支臂各自獨(dú)立成型的組裝式電纜支架。
本發(fā)明的電纜支架的形狀及結(jié)構(gòu)可與已有電纜支架相同，可以是整體式也可以是組裝式。
以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例一(整體式電纜電支架)材料組成(按重量比)為含低收縮劑的198#不飽和聚酯樹(shù)酯30玻璃纖維 20碳酸鈣20紅磷 8氫氧化鋁 17過(guò)苯甲酸叔丁酯 1硬酯酸鋅 4制備方法1、先將材料預(yù)制成片狀預(yù)混料；2、在45噸熱壓機(jī)上安裝金屬制的整體式電纜支架模具，模具帶有加熱裝置和自動(dòng)控溫裝置；3、將模具溫度升至150℃，把定量(根據(jù)具體產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求確定)的片狀模塑料預(yù)混料投入模具型腔，快速合模。在2MPa下保壓保溫固化5分鐘；4、開(kāi)模取出制品，去除飛邊，即為產(chǎn)品。
上述整體式電纜支架性能阻燃性氧指數(shù)＞30％；載荷支臂上總負(fù)載可達(dá)500Kg(3倍于安全系數(shù))。
實(shí)施例二(整體式電纜支架)團(tuán)狀預(yù)混材料組成(按重量比)為低壓酚醛樹(shù)脂 30玻璃纖維 40脫模劑2碳酸鈣 28制備方法其中預(yù)混料為片狀，投料模溫為160℃，合模后放氣2～3次，在1MPa下保壓保溫固化5分鐘。其余與實(shí)施例一相同。
上述整體式電纜支架性能阻燃性氧指數(shù)＞80％，載荷支臂上總負(fù)載可達(dá)300Kg(3倍于安全系數(shù))。
實(shí)施例三(組裝式電纜支架)材料組成(按重量比)為含低收縮劑的阻燃不飽和聚酯樹(shù)酯30玻璃纖維 20過(guò)氧化二異丙苯 2氫氧化鋁 46硬脂酸鋅 2制備方法1、先將材料預(yù)制成團(tuán)狀預(yù)混料；2、在45噸熱壓機(jī)上安裝金屬制的模具(支承架或支臂模具)，模具帶有加熱裝置和自動(dòng)控溫裝置；3、將模具升溫至150℃，把定量的團(tuán)狀模塑料預(yù)混料放入模具型腔，合模，迅速加壓，在3MPa下保壓保溫固化5分鐘；4、開(kāi)模取出制品，去除飛邊即為產(chǎn)品。
上述組裝式電纜支架性能阻燃性氧指數(shù)＞48％載荷支臂上總負(fù)載可達(dá)300Kg(3倍于安全系數(shù))。根據(jù)安裝需要支承架上可安裝多根支臂。
實(shí)施例四(組裝式電纜支架)材料組成(按重量比)為丙烯酸樹(shù)脂 15玻璃纖維 15過(guò)氧化苯甲酰 2氫氧化鋁 60硬脂酸鋅 2含氮、含磷阻燃劑A 6制備方法1、先將材料預(yù)制成團(tuán)狀預(yù)混料；2、在45噸熱壓機(jī)上安裝金屬制的模具(支承架或支臂模具)模具帶有加熱裝置和自動(dòng)控溫裝置；3、將模具升溫至80℃，把定量的團(tuán)狀模塑料預(yù)混料放入模具型腔，合模迅速加壓，在3MPa下保壓保溫固化5分鐘；4、開(kāi)模取出制品，去除飛邊即為產(chǎn)品。
上述組裝式電纜支架性能阻燃性氧指數(shù)＞90％，載荷支臂總負(fù)荷可達(dá)300kg(3倍安全系數(shù))。根據(jù)安裝使用要求，支承架上可安裝多根支臂。
權(quán)利要求
1.一種電纜支架，由纖維增強(qiáng)模塑料做成，其特征是所說(shuō)的纖維增強(qiáng)模塑料為纖維增強(qiáng)熱固性模塑料。
2.按照權(quán)利要求1所述的電纜支架，其特征是所說(shuō)的纖維增強(qiáng)熱固性模塑料主要由熱固性樹(shù)脂、玻璃纖維、填料和阻燃劑組成。
3.按照權(quán)利要求2所述的電纜支架，其特征是所說(shuō)熱固性樹(shù)脂為含雙鍵不飽和樹(shù)脂、包括不飽和聚酯樹(shù)脂、乙烯基樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂或DAP樹(shù)脂，或者酚醛樹(shù)脂、改性酚醛樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂；所說(shuō)的玻璃纖維為3mm短纖維至連續(xù)長(zhǎng)纖維；所說(shuō)的填料為常規(guī)通用填料，包括CaCO3、滑石粉、高嶺土、氫氧化鋁、硅藻土、硅灰石、玻璃粉中的一種或一種以上，所說(shuō)的阻燃劑為三水合氧化鋁或含磷、含氮的阻燃劑。
4.按照權(quán)利要求3所述的電纜支架，其特征是材料成份中的玻璃纖維為中堿或無(wú)堿玻璃纖維。
5.按照權(quán)利要求1至4之一所述的電纜支架，其特征是該電纜支架是支承架和支臂各自獨(dú)立成型的組裝式電纜支架。
6.按照權(quán)利要求2或3所述的電纜支架，其特征是主要成份組成按重量百分比為樹(shù)脂18～60，玻璃纖維5～50，填料20～70，阻燃劑5～30。
7.一種電纜支架的制備方法，其特征是以纖維增強(qiáng)熱固性模塑料為原材料，先預(yù)制成預(yù)混料，再采用熱壓成型法制備。
8.按照權(quán)利要求7所述的方法，其特征是所說(shuō)的熱壓成型法為采用帶加熱及控溫裝置的可上下閉合的模具，并將其安裝于普通熱壓機(jī)上；在模溫達(dá)到60～170℃時(shí)，迅速投入熱固性模塑料預(yù)混料，在1～20MPa下保壓保溫固化3～20分鐘，然后出模即可得到所需產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電纜支架及其制備方法。該電纜支架以纖維增強(qiáng)熱固性模塑料為材料,采用熱壓成型法制成。其材料成份包括熱固性樹(shù)脂、玻璃纖維、填料和阻燃劑。該電纜支架具有比強(qiáng)度高、不易變形、耐腐蝕、耐火性好、基本不發(fā)煙、無(wú)毒、絕緣性好、不產(chǎn)生環(huán)流、不刮傷電纜,以及加工制造能耗低、設(shè)備投資少、成本低、性能/價(jià)格比高等優(yōu)點(diǎn),較好地克服了已有金屬電纜支架及熱塑性塑料電纜支架所存在的缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)B29C43/16GK1215653SQ9811329
公開(kāi)日1999年5月5日 申請(qǐng)日期1998年7月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月23日
發(fā)明者顧鈞揚(yáng), 許家瑞, 黃鳳來(lái) 申請(qǐng)人:中山大學(xué)