自锁式玻璃钢复合材料电缆槽的研制

摘 要：本文介绍一种新型自锁式玻璃钢复合材料电缆槽的研制，在结构上，该种电缆槽在安装时可不借助外物也能实现自身的自锁闭，通过对组成基材和成型工艺的研究，得到一种强度较高、耐久性能较好的电缆槽。其综合性能远高于传统的菱镁复合材料电缆槽和钢制电缆槽，对电缆槽行业的发展起到一起定的推动作用。

关键词：自锁式；玻璃钢；复合材料；电缆槽；铁路

中图分类号：U284 文献标识码：A

1 概述

长期以来，铁路行业桥上两侧安装用于通信、信号、电力电缆铺设的电缆槽均采用不燃型菱镁复合材料电缆槽和钢制电缆槽。由于结构的特点和材质的原因使得这两种电缆槽都存在众多缺陷，不燃型菱镁复合材料电缆槽强度较低，施工过程中破损较为严重，安装后耐久性较差，正常使用3～5年就需要更换，特别是在后期电缆检修过程中槽盖极易破损，以及检修后抱箍恢复不到位容易导致槽盖松脱，而不燃型菱镁复合材料本身较轻，在外界风力等的作用下极易被带入铁路轨道上。钢制电缆槽虽然强度较高，但生产成本也较高，线路上的钢制电缆槽曾经多次出现被盗现象，使用3～5年后表面也会出现不同程度的生锈，同时钢制电缆槽还不具备抗静电能力，两种电缆槽在不同程度上都存在一些安全隐患。

因此，急需要一种性能稳定、强度高、耐久性较好、安装更为简便的各项综合性能较强的电缆槽来取代传统电缆槽，本文重点研究了一种新型自锁式玻璃钢复合材料电缆槽。

2 新型电缆槽结构的研究

该种新型自锁式玻璃钢复合材料电缆槽由槽体、槽盖、连接板组成（如图1所示），槽体两侧壁分别设有定位槽。槽盖两侧壁分别设有条形内凸缘，槽体与槽盖接合处设计了相同大小的反扣角∠a（如图2所示），槽盖的内凸缘与槽体上的定位槽构成卡式配合结构，其中，槽盖顶部为拱形，槽体侧壁与槽底连接处、槽盖顶部与盖顶侧壁连接处均有倒圆角过渡。在安装过程中，先将槽体固定于支架上，再用连接板将前后槽体端口对齐连为一体，使用外力将槽体上端口内扣，槽盖自然状态下方可放在槽体端口上，撤除外力后槽体在自身结构作用力下与槽盖紧密的扣在一起，从而实际了电缆槽的自锁功能。

3 新型电缆槽材料的研究

新型电缆槽选择以不饱和聚酯树脂为主材，由不饱和二元羧酸或酸酐、饱和二元羧酸或酸酐与二元醇缩聚而成，本文研究的是1，3-异苯并呋喃二酮与2，5-呋喃二酮和2，2’-氧代二乙醇的聚合物。氢氧化铝作为电缆槽重要的阻燃性填料剂，具有脱水阻燃能够改变玻璃钢材料的可燃性，达到阻燃的效果。抗氧化剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯，能有效地防止聚合物材料在长期老化过程中的热氧化降解，同时也是一种高效的固化稳定剂，能改善聚合物材料在高温加工条件下的耐变色性。紫外线吸收剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮，能够有效吸收290～400纳米的紫外线光，特别适合用于浅色透明制品。对光、热稳定性能好，在200℃下不分解。石墨是一种性能优良的抗静电填料。硬脂酸锌也是新型自锁式电缆槽所必须的一种填料，成型过程中还需加入脱模剂等固化剂组合物，通过试验得到的一组配方如表1所示。

4生产工艺

生产工艺按阶段可划分成三阶段：准备阶段、成型阶段、切割阶段，其生产工艺流程如图3所示。

（1）准备阶段：

①按表1对胶液进行配制，将粉料逐份加入到树脂中，并用旋转剪切搅拌机进行充分搅拌。

②无捻直接纱经穿纱板按预设方案排布后进入成型芯模中。

③将表面毡分上下两层将直接纱包裹在中间，与直接纱相同的速度进入在芯模中。

（2）成型阶段：

①首先让直接纱在胶液中得到适度浸胶。若浸胶不充分会直接影响到成品的质量，当浸润程度达不到要求时可以调节浸渍液的温度或浸渍时间长短来控制，一般拉挤速度控制在3m/min。

②经浸胶后的直接纱在缝边毡的包裹下进入成型区，固化时要做到各部分物料固化速率基本相同，固化后的物料不能骤然降温，一般把固化按温度划分为三个区：Ⅰ区为预热区，一般在80℃，为下一阶段的固化反应做准备，同时液压的提高也便于热量向内传递。Ⅱ区为凝胶区，树脂发生固化反应并产生相变，从粘稠态转变成为凝胶态。Ⅲ区为恒温区，可防止温度骤变导致复合材料产生裂纹。其控制温度见表2。

固化是整个工艺操作控制要点，相关工艺参数如表3所示。

切割阶段：成型后的制品随牵引进入冷却区，充分冷却后制品强度达到最高。切割是在连续生产过程中进行，当制品长度达到要求时，切割装置便自动工作，切割过程由两种运动完成，即纵向运动和横向运动。制品长度可以根据需要进行设置，常用规格见表4。

5性能分析

新型电缆槽改变了传统电缆槽安装必须使用抱箍等特点、安装简单、施工方便。由玻璃钢固化剂组成材料制备的电缆槽具有阻燃、轻质高强、不易老化，耐腐蚀，性能稳定等优点。经生产工艺研究能实现自动化生产、机械强度良好、外形美观整体布局合理，性能优越免维护，其具体试验结果见表5。

结语

实验证明，高强度材质是实现新型电缆槽自锁的前提，而有机玻璃钢复合材料各项优越性能均能满足需要的强度和耐久性，自锁结构使得安装变的极为简单，有较好的经济效益和社会效益，足以取代传统电缆槽在铁路和其它建筑行业中得以应用。

参考文献

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