绞合热塑性聚合物复合缆线及其制备和使用方法技术

螺旋绞合热塑性聚合物复合缆线(10)包括限定中心纵向轴线的单个线材(2)、围绕所述单个线材(2)螺旋绞合的多个第一热塑性聚合物复合线材(4)和围绕所述多个第一热塑性聚合物复合线材(4)螺旋绞合的多个第二聚合物复合线材(6)。所述螺旋绞合热塑性聚合物复合缆线(10)可用作中间制品，所述中间制品随后结合到最终制品中，例如电力输送缆线，包括水下缆绳和水下脐带缆。还描述了制备和使用所述螺旋绞合热塑性聚合物复合缆线的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术整体涉及绞合缆线及其制造和使用方法。本专利技术还涉及具有螺旋绞合聚合物复合线材的绞合缆线及其制造和使用方法。此类螺旋绞合聚合物复合缆线可用于电力输送缆线、水下缆绳和水下脐带缆以及其他应用。
技术介绍
缆线绞合是这样一种过程，其中单独的线材通常以螺旋布置方式组合，以产生成 品缆线。例如，参考美国专利No. 5，171，942和No. 5，554，826。所得的绞合缆线或钢缆提供的柔性远大于横截面面积相等的实心杆所获得的柔性。绞合结构也是有利的，因为缆线在处理、安装和使用过程中经历弯曲时，螺旋绞合缆线可维持其整体圆形横截面形状。这样的螺旋绞合缆线用在各种应用中，例如升降缆线、航空缆线和动力输送缆线。螺旋绞合缆线通常由诸如钢、铝或铜的可延展金属制成。在一些情况下，例如裸露的架空电力输送缆线，螺旋绞合线材芯被线材导体层包围。螺旋绞合线材芯可包括由诸如钢的第一材料制成的可延展金属线材，并且外部动力传导层可包括由诸如铝的另外的材料制成的可延展金属线材。在一些情况下，螺旋绞合线材芯可以是预绞合的缆线，所述预绞合的缆线用作制造更大直径的电力输送缆线的输入材料。螺旋绞合缆线通常可以包括少至七根单独的线材，到更通用的包括50根或更多线材的构造。在缆线绞合处理期间，可延展金属线材受到的应力超过金属材料的屈服应力但低于极限或破坏应力。这个应力作用成使得当金属线材围绕较小半径的前一线材层或中心线材螺旋缠绕时金属线材塑性变形。近来引入的可用缆线使用由这样的材料制作的线材制成，所述材料不易于塑性变形成新形状并且可为易碎的。这种复合缆线的一个例子由包含纤维强化金属基质复合线材的金属基质复合缆线提供。这种金属基质复合线材是有吸引力的，因为其相比于可延展金属线材具有改善的机械性能，而可延展金属线材在其应力应变响应中主要为弹性的。一些包含纤维强化聚合物基质线材的聚合物复合缆线也是本领域已知的，例如美国专利No. 6，559，385和No. 7，093，416 ;以及PCT国际公布No. WO 97/00976中公开的热塑性聚合物基质复合线材。绞合复合缆线(例如包含聚合物基质复合材料或金属基质复合线材的缆线)的一种用途是作为裸露电力输送缆线的强化构件。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术提供一种改进的绞合热塑性聚合物复合缆线。在一些示例性实施例中，所述绞合热塑性聚合物复合缆线包括限定中心纵向轴线的单个线材；围绕所述线材沿第一捻向以相对于所述中心纵向轴线限定的第一捻角绞合并且具有第一捻距的多个第一热塑性聚合物复合线材；以及围绕所述多个第一热塑性聚合物复合线材沿第二捻向以相对于所述中心纵向轴线限定的第二捻角绞合并且具有第二捻距的多个第二热塑性聚合物复合线材。在其他示例性实施例中，所述绞合缆线还包括围绕所述多个第二热塑性聚合物复合线材沿第三捻向以相对于所述中心纵向轴线限定的第三捻角绞合并且具有第三捻距的多个第三热塑性聚合物复合线材。在其他示例性实施例中，所述绞合缆线还包括围绕所述多个第三热塑性聚合物复合线材沿第四捻向以相对于所述中心纵向轴线限定的第四捻角绞合并且具有第四捻距的多个第四热塑性聚合物复合线材。在其他示例性实施例中，所述绞合热塑性聚合物复合缆线还可包括围绕所述多个第四聚合物复合线材绞合的附加热塑性聚合物复合线材。在任何上述示例性实施例中，第一捻向可与第二捻向相同，第三捻向可与第二捻向相同，第四捻向可与第三捻向相同，并且通常任何外层捻向可与相邻内层捻向相同。 在其他示例性实施例中，第二捻向与第一捻向相反，第三捻向与第二捻向相反(即第三抢向与第一抢向同向)，第四抢向与第三抢向相反(即第四抢向与第二抢向同向)，并且通常任何外层捻向可选择为与相邻内层方向相反。此外，在某些当前优选的实施例中，第一捻角和第二捻角之间的相对差可大于0°并且不大于约4°，第三捻角和第二捻角之间的相对差可大于0°并且不大于约4°，第四捻角和第三捻角之间的相对差可大于0°并且不大于约4°，并且通常任何内层捻角和相邻外层捻角之间的相对差可大于0°并且不大于约4°，更优选不大于3°，最优选不大于O. 5°。在其他实施例中，为以下中的一个或多个第一捻距小于或等于第二捻距，第二捻距小于或等于第三捻距，第四捻距小于或等于紧后续的捻距，和/或各个后续捻距小于或等于之前紧接着的捻距。在其他实施例中，为以下中的一个或多个第一捻距等于第二捻距，第二捻距等于第三捻距，和第三捻距等于第四捻距。在一些示例性实施例中，优选的是使用平行捻，这是现有技术中公知的。在另一方面，本专利技术提供了绞合电力输送缆线的可替代实施例，所述绞合电力输送缆线包括芯和围绕所述芯的导体层，并且其中所述芯包括上述的绞合热塑性聚合物复合缆线中的任一种。在一些示例性实施例中，所述绞合缆线还包括围绕绞合热塑性聚合物复合缆芯的绞合热塑性聚合物复合线材绞合的多个可延展金属线材。在某些示例性实施例中，所述多个可延展金属线材围绕所述中心纵向轴线以围绕热塑性聚合物复合缆芯的热塑性聚合物复合线材的多个径向层绞合。在另外的示例性实施例中，所述多个可延展金属线材的至少一部分沿第一捻向以相对于所述中心纵向轴线的捻角并且以可延展金属线材的第一捻距绞合。在其他示例性实施例中，所述多个可延展金属线材的至少一部分沿第二捻向以相对于所述中心纵向轴线限定的捻角并且以可延展金属线材的第二捻距绞合。在螺旋绞合聚合物复合缆线的上述实施例和其相关的绞合电力输送缆线的实施例中的任一个中，可以有利地采用以下示例性实施例。从而，在一个示例性实施例中，所述单个线材的沿与所述中心纵向轴线基本上垂直的方向截取的横截面形状为圆形或椭圆形。在某些示例性实施例中，所述单个线材是聚合物复合线材。在某些当前优选的实施例中，所述单个线材为可延展金属线材或热塑性聚合物复合线材。在另外的示例性实施例中，每个聚合物复合线材和/或可延展线材沿与所述中心纵向轴线基本上垂直的方向截取的横截面选自圆形、椭圆形和梯形。在另一方面，本专利技术提供了一种制造以上方面和实施例中任一者所述的绞合缆线的方法，所述方法包括围绕限定中心纵向轴线的单个线材螺旋绞合多个第一热塑性聚合物复合线材，其中沿第一捻向以相对于所述中心纵向轴线限定的第一捻角实施螺旋绞合所述多个第一热塑性聚合物复合线材，并且其中所述多个第一线材具有第一捻距；围绕所述多个第一热塑性聚合物复合线材螺旋绞合多个第二热塑性聚合物复合线材，其中沿所述第一捻向以相对于所述中心纵向轴线限定的第二捻角实施螺旋绞合所述多个第二热塑性聚合物复合线材，并且其中所述多个第二线材具有第二捻距；以及将所述螺旋绞合的多个第一和多个第二热塑性聚合物复合线材加热至足够的温度，并保持足够的时间以使得在冷却至25°C时可以将螺旋绞合的所述聚合物复合线材保持为螺旋绞合构型。当前优选的温度为300。。。 在某些当前优选的示例性实施例中，第一捻角和第二捻角之间的相对差大于0°并且不大于约4°。在一个具体实施例中，所述方法还包括围绕所述热塑性聚合物复合线材绞合多个可延展金属线材。根据本专利技术的绞合热塑性聚合物复合缆线的示例性实施例具有使其能够使用且在多种应用中具有优点的多种特征和特性。例如，在一些示例性实施例中，与其他复合缆线相比，根据本专利技术的绞合热塑性聚合物复合缆线可以呈现在制造或使用期间在较本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.02.01 US 61/291,6651.一种绞合缆线，所述绞合缆线包括 单个线材，所述单个线材限定中心纵向轴线； 多个第一热塑性聚合物复合线材，所述多个第一热塑性聚合物复合线材围绕所述单个线材沿第一捻向以相对于所述中心纵向轴线限定的第一捻角螺旋绞合并且具有第一捻距；和 多个第二热塑性聚合物复合线材，所述多个第二热塑性聚合物复合线材围绕所述多个第一热塑性聚合物复合线材沿第二捻向以相对于所述中心纵向轴线限定的第二捻角螺旋绞合并且具有第二捻距。2.根据权利要求I所述的绞合缆线，其中所述单个线材具有沿与所述中心纵向轴线基本上垂直的方向截取的横截面，并且其中所述单个线材的横截面形状为圆形或椭圆形。3.根据权利要求I或2所述的绞合缆线，其中所述单个线材为聚合物复合线材、热塑性聚合物复合线材或可延展金属线材。4.根据权利要求3所述的绞合缆线，其中所述聚合物复合线材中的每个为基本上连续的，并且为至少150m长。5.根据权利要求1-4中任一项所述的绞合缆线，其中每个热塑性聚合物复合线材具有沿与所述中心纵向轴线基本上垂直的方向截取的横截面，并且其中每个聚合物复合线材的横截面形状选自圆形、椭圆形和梯形。6.根据权利要求5所述的绞合缆线，其中所述热塑性聚合物复合线材中的每个的所述横截面形状均为圆形，并且其中每个热塑性聚合物复合线材的直径为约Imm至约4mm。7.根据权利要求1-6中任一项所述的绞合缆线，其中所述多个第一热塑性聚合物复合线材和所述多个第二热塑性聚合物复合线材中的每个具有10至150的捻制因子。8.根据权利要求7所述的绞合缆线，其中所述第一捻向与所述第二捻向相同。9.根据权利要求8所述的绞合缆线，其中所述第一捻角和所述第二捻角之间的相对差大于0°并且不大于约4°。10.根据权利要求1-9中任一项所述的绞合缆线，还包括多个第三热塑性聚合物复合线材，所述多个第三热塑性聚合物复合线材围绕所述多个第二热塑性聚合物复合线材沿第三捻向以相对于所述中心纵向轴线限定的第三捻角螺旋绞合并且具有第三捻距。11.根据权利要求10所述的绞合缆线，其中所述多个第三热塑性聚合物复合线材和所述多个第二热塑性聚合物复合线材中的每个具有10至150的捻制因子。12.根据权利要求11所述的绞合缆线，其中所述第三捻向与所述第二捻向相同。13.根据权利要求12所述的绞合缆线，其中所述第三捻角和所述第二捻角之间的相对差大于0°并且不大于约4°。14.根据权利要求1-13中任一项所述的绞合缆线，还包括多个第四聚合物复合线材，所述多个第四聚合物复合线材围绕所述多个第三聚合物复合线材沿第四捻向以相对于所述中心纵向轴线限定的第四捻角螺旋绞合并且具有第四捻距。15.根据权利要求14所述的绞合缆线，其中所述多个第三热塑性聚合物复合线材和所述多个第二热塑性聚合物复合线材中的每个具有10至150的捻制因子。16.根据权利要求15所述的绞合缆线，其中所述第四捻向与所述第三捻向相同。17.根据权利要求16所述的绞合缆线，其中所述第四捻角和所述第三捻角之间的相对差大于0°并且不大于约4°。18.根据权利要求1-17中任一项所述的绞合缆线，其中所述聚合物复合线材中的每个包括纤维强化聚合物基质。19.根据权利要求18所述的绞合缆线，其中所述纤维强化聚合物基质用纤维丝束或单丝纤维之一强化。20.根据权利要求19所述的绞合缆线，其中所述纤维强化聚合物基质包括选自金属纤维、聚合物纤维、碳纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维或它们的组合的至少一个纤维。21.根据权利要求20所述的绞合缆线，其中所述至少一个纤维包括钛、钨、硼、形状记忆合金、碳、碳纳米管、石墨、碳化硅、芳香族聚酰胺、聚(对亚苯基-2，6-苯并双噁唑)、或它们的组合。22.根据权利要求20所述的绞合缆线，其中所述至少一个纤维包括选自碳化硅、氧化铝或硅铝酸盐的陶瓷。23.根据权利要求18-22中任一项所述的绞合缆线，其中所述纤维强化聚合物基质包括(共)聚合物，所述(共)聚合物选自环氧树脂、酯、乙烯基酯、聚酰亚胺、聚酯、氰酸酯、酚醛树脂、双-马来酰亚...

【专利技术属性】
技术研发人员：道格拉斯·E·约翰逊，詹姆士·P·瑟伦森，佩尔·M·纳尔逊，迈克尔·F·格雷瑟，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：
国别省市：