專利名稱：用于電纜的碳纖維復合芯及其制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及電纜導線領域，特別是涉及一種用于電纜導線中的碳纖維復合芯及其制作方法。
背景技術(shù)：
目前，隨著電力需求的不斷增長，電纜作為電能傳輸?shù)妮d體其需求量越來越大，對于電纜本身的要求也隨之提高。傳統(tǒng)的電纜導線多是采用鋼芯鋁絞線或鋼芯鋁合金導線， 鋁導體輸送電，鋼芯承載傳遞的負荷，但是這些導線的重量大、電阻大，從而導致輸電費用高，且運行溫度低，不能適應在高溫條件下的運行。因此，原先使用鋼芯的電纜導線被使用復合芯的電纜導線所取代。使用復合芯的增強電纜，能夠適用于在較高溫度下工作，同時不受原先電纜中固有的電流工作極限的限制。參見申請?zhí)枮?01010239353. 9的發(fā)明專利“一種高性能碳纖維復合材料電纜芯及其制作方法”，其公開了一種碳纖維復合材料電纜芯，包括承重芯和保護層，所述的保護層通過纏繞工藝包覆在所述的承重芯的外部，所述的承重芯為耐高溫力學性能環(huán)氧樹脂體系與碳纖維的復合物，所述的保護層為耐高溫耐候性能環(huán)氧樹脂體系與玻璃纖維的復合物，所述的承重芯的耐高溫力學性能環(huán)氧樹脂體系中選擇的環(huán)氧樹脂數(shù)量和類別與所述的保護層的耐高溫耐候性能環(huán)氧樹脂體系中選擇的環(huán)氧樹脂數(shù)量和類別不同。由此可看出現(xiàn)有的復合芯通常由承重芯和保護層兩層所組成。雖然由碳纖維復合物制成的復合芯具有較大的強度和剛度，但是仍然會存在以下缺點首先，碳纖維復合物的承重芯和保護層都是沿其長度方向單向分布，其軸向的拉伸強度很好，但是其徑向的剪切力差；此外當保護層采用含有碳纖維材料的復合物時，如該復合芯用于鋁導體的電纜中使用，與鋁相接觸的碳纖維容易將鋁質(zhì)導體進行腐蝕，因此，目前復合芯的結(jié)構(gòu)依然存在缺陷。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種碳纖維復合芯，該復合芯能夠用于作為承載元件的任意一種電纜導線。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種用于電纜的碳纖維復合芯，包括芯體，所述的芯體包括
承載體所述的承載體為沿同一長度方向延伸的碳纖維絲所組成的碳纖維束，或者是碳纖維與環(huán)氧樹脂系的復合物；
增強體所述的增強體為纏繞在所述的承載體外部的增強纖維，或者是增強纖維與環(huán)氧樹脂系的復合物；
保護體所述的保護體包覆在所述的增強體外部，并且為除去碳纖維以外的其他增強纖維，或者是增強纖維與環(huán)氧樹脂系的復合物。優(yōu)選地，所述的增強體螺旋狀的纏繞在所述的承載體外部。
優(yōu)選地，所述的增強體雙螺旋狀的纏繞在所述的承載體外部。優(yōu)選地，所述的增強纖維為碳纖維或者玻璃纖維或者芳綸纖維或者玄武纖維中的一種或組合。優(yōu)選地，所述的承載體為圓柱形，所述的保護體為圓環(huán)形，并且所述的承載體與保護體形成同心圓形。本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于電纜的碳纖維復合芯的制作方法， 為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
該方法包括以下步驟
(1)、將碳纖維絲進行浸膠后，壓制成碳纖維束；
(2)、將增強纖維進行浸膠后，螺旋狀或雙螺旋狀的纏繞在所述的碳纖維束外部；
(3)、將除去碳纖維以外的其他增強纖維進行浸膠后，包覆在纏繞有增強纖維的碳纖維束外部，形成復合芯；
(4)、將所述的復合芯進行充分固化，并完成制作。優(yōu)選地，步驟(1) (3)中所述的浸膠使用的膠液為環(huán)氧樹脂中耐高溫力學性能的環(huán)氧樹脂系。由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點和效果
1、本發(fā)明通過增加增強體有效的提高了復合芯的徑向的剪切力；
2、增強體纏繞不會影響復合芯的整體同心度；
3、保護體采用非碳纖維的其他增強纖維，避免了保護體與鋁導體相接觸而對其產(chǎn)生的腐蝕。
附圖1為本發(fā)明的復合芯的結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖2為本發(fā)明中增強體的纏繞示意圖一； 附圖3為本發(fā)明中增強體的纏繞示意圖二； 附圖4為本發(fā)明的復合芯的制作方法流程圖。其中1、芯體；2、承載體；3、增強體；4、保護體。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖舉一個實施例來對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步描述
如圖1所示的一種用于電纜的碳纖維復合芯，包括芯體1，該芯體1包括如下三層所組
成
承載體2 承載體2為沿同一長度方向拉伸的碳纖維絲所組成的碳纖維束，當然，其材質(zhì)也可以是碳纖維與環(huán)氧樹脂系的復合物；
增強體3 增強體3為纏繞在承載體2外部的增強纖維，該增強纖維可以是碳纖維或者玻璃纖維或者芳綸纖維或者玄武纖維等中的一種或組合，或者為增強纖維與環(huán)氧樹脂系的復合物，同時，增強體3的纏繞方式可以為螺旋形，如圖2所示；也可以為雙螺旋形，如圖3 所示，當然，其纏繞方式可以根據(jù)其實需要進行調(diào)整；
保護體4 保護體4包覆在增強體3的外部，并且為除去碳纖維以外的其他增強纖維，此處的增強纖維可以是玻璃纖維或者芳綸纖維或者玄武纖維等中的一種或組合，或者為增強纖維與環(huán)氧樹脂系的復合物，這樣，當該芯體1用于鋁導體的電纜中時，不會存在有碳纖維與鋁導體直接接觸而對鋁導體產(chǎn)生腐蝕。有上述的承載體2、增強體3、保護體4三層所組成的復合芯，其中承載體2為圓柱形，保護體4為圓環(huán)形，承載體2與保護體4形成同心圓形，芯體1的直徑范圍可以在6 12mm間進行選擇。這樣，增加了增強體3的復合芯提高了其整體在徑向上的剪切力。以下具體闡述下該復合芯的制作方法，其中以承載體2為碳纖維，增強體3為玻璃纖維，保護體4也為玻璃纖維為例，
該方法包括以下步驟，如圖4所示
(1 )、將碳纖維絲在紗架上設置好后引出，進入浸膠區(qū)進行浸膠后壓制成碳纖維束，制成承載體2，浸膠區(qū)的膠體可以選擇環(huán)氧樹脂中耐高溫力學性能的環(huán)氧樹脂系；
(2)、將碳纖維絲在紗架上設置好后引出，進行浸膠后，將其螺旋形的纏繞在承載體2 上，形成一層增強層3，浸膠區(qū)的膠體可以選擇環(huán)氧樹脂中耐高溫力學性能的環(huán)氧樹脂系；
(3)、對纏繞有增強體3的承載體2進行玻璃纖維的包覆，此處的玻璃纖維可選用步驟 (2)中所引出后浸膠的玻璃纖維，形成承載體2、增強體3以及保護體4共三層的芯體1 ；
(4)、將芯體1進行充分的固化，制成最后的復合芯；
(5)、將復合芯通過收線盤進行收線。上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于電纜的碳纖維復合芯，包括芯體，其特征在于所述的芯體包括 承載體所述的承載體為沿同一長度方向延伸的碳纖維絲所組成的碳纖維束，或者是碳纖維與環(huán)氧樹脂系的復合物；增強體所述的增強體為纏繞在所述的承載體外部的增強纖維，或者是增強纖維與環(huán)氧樹脂系的復合物；保護體所述的保護體包覆在所述的增強體外部，并且為除去碳纖維以外的其他增強纖維，或者是增強纖維與環(huán)氧樹脂系的復合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電纜的碳纖維復合芯，其特征在于所述的增強體螺旋狀的纏繞在所述的承載體外部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電纜的碳纖維復合芯，其特征在于所述的增強體雙螺旋狀的纏繞在所述的承載體外部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電纜的碳纖維復合芯，其特征在于所述的增強纖維為碳纖維或者玻璃纖維或者芳綸纖維或者玄武纖維中的一種或組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電纜的碳纖維復合芯，其特征在于所述的承載體為圓柱形，所述的保護體為圓環(huán)形，并且所述的承載體與保護體形成同心圓形。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1至5中任何一項所述的用于電纜的碳纖維復合芯的制造方法， 其特征在于該方法包括以下步驟(1)、將碳纖維絲進行浸膠后，壓制成碳纖維束；(2)、將增強纖維進行浸膠后，螺旋狀或雙螺旋狀的纏繞在所述的碳纖維束外部；(3)、將除去碳纖維以外的其他增強纖維進行浸膠后，包覆在纏繞有增強纖維的碳纖維束外部，形成復合芯；(4)、將所述的復合芯進行充分固化，并完成制作。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造方法，其特征在于步驟(1) (3)中所述的浸膠使用的膠液為環(huán)氧樹脂中耐高溫力學性能的環(huán)氧樹脂系。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于電纜的碳纖維復合芯及其制作方法，包括為沿同一長度方向延伸的碳纖維絲組成的碳纖維束或者是碳纖維與環(huán)氧樹脂系的復合物的承載體；纏繞在承載體外部的增強纖維，或者是增強纖維與環(huán)氧樹脂系的復合物的增強體；包覆在增強體外部，為除去碳纖維以外其他增強纖維，或者是增強纖維與環(huán)氧樹脂系的復合物的保護體。該方法包括將碳纖維絲浸膠后壓制成碳纖維束；將增強纖維浸膠后纏繞在碳纖維束外部；將除去碳纖維以外其他增強纖維浸膠后包覆在最外部。本發(fā)明通過增加增強體有效的提高了復合芯的徑向的剪切力；增強體纏繞不會影響復合芯的整體同心度；保護體采用非碳纖維的其他增強纖維，避免了保護體與鋁導體相接觸而對其產(chǎn)生的腐蝕。
文檔編號H01B13/00GK102157235SQ20111009447
公開日2011年8月17日 申請日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者褚衛(wèi)豐 申請人:江蘇澳盛復合材料科技有限公司