一种复合芯、复合导线及生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种复合芯、复合导线及生产工艺和生产系统，复合芯由内至外依次为内热塑性基体层、外热塑性基体层、低导热系数涂层和高辐射低吸收涂层；所述内热塑性基体层和外热塑性基体层均由增强纤维和热塑性基体构成；所述内热塑性基体层的热塑性基体材料的Tg值低于外热塑性基体层的热塑性基体材料的Tg值；所述低导热系数涂层的导热系数小于等于0.04W/m.K；所述高辐射低吸收涂层的吸收系数≤0.4，辐射系数≥0.6。本发明专利技术的复合芯可降低复合芯所使用的高Tg热塑性塑料的量，降低成本，同时可降低复合芯内部的温度。

Composite core, composite wire and production process and production system

The invention discloses a composite core and composite wire and production technology and production system, the composite core from the inside to the outside in order to heat the plastic base layer, a thermoplastic matrix layer, low thermal conductivity and high coating low radiation absorbing coating; the thermal plastic base layer and outer thermoplastic matrix layer are made of reinforced fiber and thermoplastic matrix; the thermal plastic base layer of thermoplastic matrix material T

【技术实现步骤摘要】
一种复合芯、复合导线及生产工艺和生产系统
本专利技术涉及一种复合芯、复合导线及生产工艺和生产系统。
技术介绍
复合芯可有效的替代钢芯作为电缆加强芯。目前出于环保和节能的要求，碳纤维回收成为一种趋势，热塑性复合芯与热固性复合芯相比，热塑性复合芯的碳纤维更容易回收利用。复合芯中的成本很大一部分来自于材料，尤其是高性能的基体材料。性能越高，一般价格越贵。同时，为应对更大的用电需求，需要更高的载流量，提高载流量最简单的方法是提高运行温度。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是提供一种复合芯。实现本专利技术第一个目的的技术方案是一种复合芯，由内至外依次为内热塑性基体层、外热塑性基体层、低导热系数涂层和高辐射低吸收涂层；所述内热塑性基体层和外热塑性基体层均由增强纤维和热塑性基体构成；所述内热塑性基体层的热塑性基体材料的Tg值低于外热塑性基体层的热塑性基体材料的Tg值；所述低导热系数涂层的导热系数小于等于0.04W/m.K；所述高辐射低吸收涂层的吸收系数≤0.4，辐射系数≥0.6。所述内热塑性基体层和外热塑性基体层的热塑性基体材料为选PPS或PEEK，增强纤维为碳纤维或玻璃纤维或玄武岩纤维或凯夫拉纤维的一种或几种；所述低导热系数涂层的厚度为0.01mm-1mm；所述高辐射低吸收涂层的厚度0.01mm-1mm。本专利技术的第二个目的是提供一种复合导线。实现本专利技术第二个目的的技术方案为一种复合导线，由内至外依次为复合芯、铝包覆层和涂层；所述复合芯为前述结构；所述涂层为高辐射低吸收涂层，吸收系数≤0.4，辐射系数≥0.6；所述铝包覆层采用铝或者铝合金的圆单线或者梯形线或者Z形线。本专利技术的第三个目的是提供一种复合导线的生产工艺。实现本专利技术第三个目的的技术方案是一种复合导线的生产工艺，包括以下步骤：步骤一、生产复合芯；包括以下步骤：S1、确定如前所述的复合芯结构；选择复合芯的内热塑性基体层和外热塑性基体层的热塑性基体材料和增强纤维；S2、生产复合纤维束；较低Tg值的热塑性基体材料和增强纤维经过包覆工艺形成内热塑性基体层用低Tg值的复合纤维束；较高Tg值的热塑性基体材料和增强纤维经过包覆工艺形成外热塑性基体层用高Tg值的复合纤维束；在进行包覆工艺中，对纤维束和其上的热塑性塑料粉末进行加热时，纤维束悬空设置；S3、将多束低Tg值的复合纤维束经过拉挤形成内热塑性基体层；S4、将内热塑性基体层与多束高Tg值的复合纤维束一起经过拉挤形成复合芯预制品；其中，内热塑性基体层位于中心，多束外热塑性基体层围绕于内热塑性基体层外部；S5、对复合芯预制品外部进行打磨；S6、依次在打磨后的复合芯预制品外部喷涂低导热系数涂层和高辐射低吸收涂层；S7、干燥，得到复合芯；步骤二、准备铝或铝合金单线；步骤三、将复合芯和铝或铝合金单线同心绞合成复合导线预制品；所述S3步按照下述步骤：S3-1：将1-10束复合纤维束放出，经过温度为100-400℃，优选150-250℃的温度预热；S3-2：经过预热的复合纤维束经过拉挤模具拉挤；拉挤模具的温度加热到为200-500℃，控制温度高于复合纤维束的热塑性基体材料的熔融温度5-20℃；S3-3：经过拉挤的复合纤维束经过多道紧密模具紧密；复合纤维束经过每一道紧密模具后的收缩率为1.05-1.15；紧密模具的温度加热到为200-500℃，控制温度高于复合纤维束的热塑性基体材料的熔融温度5-20℃；S3-4：对经过紧密的复合纤维束进行阶梯冷却，冷却后形成内热塑性基体层，再收卷。本专利技术的第四个目的是提供一种复合导线的生产工艺用生产系统。实现本专利技术第四个目的的技术方案是一种复合导线的生产工艺用生产系统，包括生产复合纤维束的包覆装置、将复合纤维束拉挤为热塑性基体层的第一拉挤装置、将内热塑性基体层和多束高Tg值的复合纤维束拉挤为复合芯预制品的第二拉挤装置、绞合装置和环形喷雾装置；所述第一拉挤装置包括按照拉挤工艺顺序依次设置的第一放线器、第一拉挤箱、第一紧密箱、第一冷却器、第一牵引器和第一收线器；所述第一拉挤箱中设置加热装置和第一拉挤模具；所述第一拉挤模具分为连为一体的前变化段和后恒定段，前变化段和后恒定段的拉挤孔洞的截面均为圆形；所述第一紧密箱中设置加热装置和多个带加热功能的第一紧密模具；多个第一紧密模具的紧密孔洞的出口端直径逐渐变小；所述第一拉挤模具的前变化段的拉挤孔洞的直径从入口端至出口端逐渐变小，入口端直径为热塑性基体层成品直径的2-10倍，出口端直径为热塑性基体层成品直径的1-2倍；所述第一拉挤模具的后恒定段的拉挤孔洞的直径等于前变化段出口端直径。所述第一拉挤模具的前变化段的长度为热塑性基体层成品直径的20-200倍，后恒定段的长度为热塑性基体层成品直径的10-40倍；所述第一拉挤模具的前变化段的入口端和后恒定段的出口端均倒圆角，圆角直径为热塑性基体层成品直径的0.5-2倍；所述每个第一紧密模具为分为连为一体的前渐变段和后一致段，前渐变段和后一致段的拉挤孔洞的截面均为圆形；所述第一紧密模具的前渐变段的拉挤孔洞的直径从入口端至出口端逐渐变小，入口端直径为热塑性基体层成品直径的1-2倍；所述拉挤模具前渐变段的后一致段的拉挤孔洞的直径等于前渐变段出口端直径；上一道第一紧密模具的出口端直径/下一道第一紧密模具出口端直径＝1.05-1.15；所述第一紧密模具的前渐变段的长度为热塑性基体层成品直径的2-5倍，后一致段的长度为热塑性基体层成品直径的0.5-2倍；所述第一紧密模具的前渐变段的入口端和后一致段的出口端均倒圆角，圆角直径为热塑性基体层成品直径的0.5-2倍；所述第一紧密模具的个数为1-10个，优选3-6个。所述第一放线器和第一拉挤箱之间设置第一预热器；所述第一放线器包括1～100个线轴；所述第一冷却器为水冷却池或者空气冷却室；所述第一冷却器的水冷却池有多个，温度逐渐降低，或者空气冷却室有多个，温度逐渐降低。所述包覆装置包括按照包覆工艺顺序依次设置的第三放线器、喷粉吸附器、加热熔融器、第三冷却器、第三牵引器和第三收线器；所述喷粉吸附器的外壳上设置喷粉口，外壳内设置风机并存放热塑性塑料粉末；所述喷粉口处设置可调节开口直径大小的阀门；所述第三放线器和喷粉吸附器之间还设置有预热干燥器和静电发生器；所述喷粉吸附器的下方设置粉末收集器；所述粉末收集器内设置吸风嘴对准喷粉吸附器的负压风机；所述第三冷却器为水冷却池或者空气冷却室；所述第三冷却器的水冷却池有多个，温度逐渐降低，或者空气冷却室有多个，温度逐渐降低；所述放线器和收线器均包括1～25个线轴。所述第二拉挤装置包括按照拉挤工艺顺序依次设置的第二放线器、第二拉挤箱、第二紧密箱、第二冷却器第二、牵引器和第二收线器；所述第二拉挤箱中设置加热装置和第二拉挤模具；所述第二放线器包括一个放线架和1～10个放线轴；所述第二拉挤模具分为连为一体的前变化段和后恒定段，前变化段和后恒定段的拉挤孔洞的截面均为圆形；所述第二紧密箱中设置加热装置和带加热功能的第二紧密模具；所述第二拉挤模具的前变化段的拉挤孔洞的直径从入口端至出口端逐渐变小，所述第二拉挤模具的后恒定段的拉挤孔洞的直径等于前变化段出口端直径；所述第二拉挤模具的前变化段的入口端和后恒定段的出口端均倒圆角；所述放线轴和拉挤箱之间设置第二预热器；所述放线轴与第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合芯，其特征在于：由内至外依次为内热塑性基体层(1)、外热塑性基体层(2)、低导热系数涂层(3)和高辐射低吸收涂层(4)；所述内热塑性基体层(1)和外热塑性基体层(2)均由增强纤维和热塑性基体构成；所述内热塑性基体层(1)的热塑性基体材料的T

【技术特征摘要】
1.一种复合芯，其特征在于：由内至外依次为内热塑性基体层(1)、外热塑性基体层(2)、低导热系数涂层(3)和高辐射低吸收涂层(4)；所述内热塑性基体层(1)和外热塑性基体层(2)均由增强纤维和热塑性基体构成；所述内热塑性基体层(1)的热塑性基体材料的Tg值低于外热塑性基体层(2)的热塑性基体材料的Tg值；所述低导热系数涂层(3)的导热系数小于等于0.04W/m·K；所述高辐射低吸收涂层(4)的吸收系数≤0.4，辐射系数≥0.6。2.根据权利要求1所述的一种复合芯，其特征在于：所述内热塑性基体层(1)和外热塑性基体层(2)的热塑性基体材料优选PPS或PEEK，增强纤维为碳纤维或玻璃纤维或玄武岩纤维或凯夫拉纤维的一种或几种；所述低导热系数涂层(3)的厚度为0.01mm-1mm；所述高辐射低吸收涂层(4)的厚度0.01mm-1mm。3.一种复合导线，其特征在于：由内至外依次为复合芯(5)、铝包覆层(6)和涂层(7)；所述复合芯(5)采用权利要求2所述的结构；所述涂层(7)为高辐射低吸收涂层，吸收系数≤0.4，辐射系数≥0.6；所述铝包覆层(2)采用铝或者铝合金的圆单线或者梯形线或者Z形线。4.一种复合导线的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：步骤一、生产复合芯；包括以下步骤：S1、确定如权利要求3所述的复合芯结构；选择复合芯(5)的内热塑性基体层(1)和外热塑性基体层(2)的热塑性基体材料和增强纤维；S2、生产复合纤维束；较低Tg值的热塑性基体材料和增强纤维经过包覆工艺形成内热塑性基体层(1)用低Tg值的复合纤维束；较高Tg值的热塑性基体材料和增强纤维经过包覆工艺形成外热塑性基体层(2)用高Tg值的复合纤维束；在进行包覆工艺中，对纤维束和其上的热塑性塑料粉末进行加热时，纤维束悬空设置；S3、将多束低Tg值的复合纤维束经过拉挤形成内热塑性基体层(1)；S4、将多束高Tg值的复合纤维束与内热塑性基体层一起经过拉挤形成复合芯预制品；其中，内热塑性基体层(1)位于中心，外热塑性基体层(2)包裹于内热塑性基体层(1)外部；S5、对复合芯预制品外部进行打磨；S6、依次在打磨后的复合芯预制品外部喷涂低导热系数涂层(3)和高辐射低吸收涂层(4)；S7、干燥，得到复合芯；步骤二、准备铝或铝合金单线；步骤三、将复合芯和铝或铝合金单线同心绞合成复合导线预制品；步骤四、在复合导线预制品外部采用环形喷雾装置均匀喷涂高辐射低吸收涂层。5.根据权利要求4所述一种复合导线的生产工艺，其特征在于：所述S3步按照下述步骤：S3-1：将1-10束复合纤维束放出，经过温度为100-400℃，优选150-250℃的温度预热；S3-2：经过预热的复合纤维束经过拉挤模具拉挤；拉挤模具的温度加热到为200-500℃，控制温度高于复合纤维束的热塑性基体材料的熔融温度5-20℃；S3-3：经过拉挤的复合纤维束经过多道紧密模具紧密；复合纤维束经过每一道紧密模具后的收缩率为1.05-1.15；紧密模具的温度加热到为200-500℃，控制温度高于复合纤维束的热塑性基体材料的熔融温度5-20℃；S3-4：对经过紧密的复合纤维束进行阶梯冷却，冷却后形成内热塑性基体层(1)，再收卷。6.一种复合导线的生产工艺用生产系统，其特征在于：包括生产复合纤维束的包覆装置、将复合纤维束拉挤为热塑性基体层的第一拉挤装置、将热塑性基体层与复合纤维束拉挤为复合芯预制品的第二拉挤装置、绞合装置和环形喷雾装置；所述第一拉挤装置包括按照拉挤工艺顺序依次设置的第一放线器(8)、第一拉挤箱(9)、第一紧密箱(10)、第一冷却器(11)、第一牵引器(12)和第一收线器(13)；所述第一拉挤箱(9)中设置加热装置和第一拉挤模具(9-1)；所述第一拉挤模具(9-1)分为连为一体的前变化段(9-1-1)和后恒定段(9-1-2)，前变化段(9-1-1)和后恒定段(9-1-2)的拉挤孔洞的截面均为圆形；所述第一紧密箱(10)中设置加热装置和多个带加热功能的第一紧密模具(10-1)；多个第一紧密模具(10-1)的紧密孔洞的出口端直径逐渐变小；所述第一拉挤模具(9-1)的前变化段(91-1)的拉挤孔洞的直径从入口端至出口端逐渐变小，入口端直径为热塑性基体层成品直径的2-10倍，出口端直径为热塑性基体层成品直径的1-2倍；所述第一拉挤模具(9-1)的后恒定段(...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚建华，魏静，徐静，陈涛，郑忠敏，余海明，
申请(专利权)人：远东电缆有限公司，新远东电缆有限公司，远东复合技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32