一种具有自记忆回弹功能的螺旋电缆的加工方法及其产品与流程

1.本发明涉及h01b13/00技术领域，具体为一种具有自记忆回弹功能的螺旋电缆的加工方法及其产品。


背景技术：

2.回弹螺旋电缆是一种利用可伸缩性来工作的设备连接线，包括绝缘芯线、缆芯和包覆在缆芯外周的电缆护套，可在短时间内迅速回弹，主要用以控制可移动设备运动的电连接，广泛用于汽车、机器、仪表等可移动设备中。
3.目前常用的电缆护套材料主要是聚氯乙烯和聚乙烯，传统聚乙烯螺旋电缆需要先挤出后加热到聚乙烯分解的温度以上进行交联反应形成电缆线，再通过卷制设备将电缆线卷制定型加工成螺纹电缆，该方法加工的螺旋电缆回弹性能差，且加工复杂、成本高。而传统方法加工的聚氯乙烯螺旋电缆通常在拉伸500次后就失去了螺旋电缆应有的回弹性能，使用寿命较短，无法满足煤矿瓦斯防爆气体探测仪器的实际使用需求。中国专利申请(专利公开号为cn104319017a)提供了一种新型环保高弹力螺旋电缆的加工方法，主要以热塑性聚氨酯弹性体和聚氯乙烯为树脂基体，配合稳定剂及其他原料得到电缆料，通过挤塑机包覆在芯线上形成电缆线，虽然相对于常规pvc螺旋电缆的抗拉强度和收缩性有一定的提升，但是对各方面要求比较高，尤其是回弹性要求比较高的煤矿瓦斯防爆气体探测仪器领域，无法有效满足使用需求，且聚氯乙烯的使用，不利于环保。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提供了一种具有自记忆回弹功能的螺旋电缆的加工方法，通过优化加工工艺配合特定材料，实现满足煤矿瓦斯防爆气体探测仪器实际使用需求的螺旋电缆的简单高效制备，具有很高的市场推广价值。
5.本发明一方面提供了一种具有自记忆回弹功能的螺旋电缆的加工方法，至少包括以下步骤：
6.(1)采用铜丝导体进行束绞作为内部芯线，将聚醚醚酮材料通过熔融挤出包覆在内部芯线上，形成包覆有聚醚醚酮绝缘外层的绝缘芯线；
7.(2)将绝缘芯线绞合成缆芯，将热塑性聚氨酯弹性体材料进行烘干处理后通过挤塑机挤出包覆在缆芯上，形成包覆有tpu护套的电缆；
8.(3)将电缆线用绕棒卷制成型，将卷制成型的电缆线经过烘箱高温定型成螺旋电缆；
9.(4)将定型的螺旋电缆用冷却油冷却，之后反向绕制即得具有自记忆回弹功能的螺旋电缆。
10.作为一种优选的技术方案，所述铜丝导体控制节径比为5-7；所述聚醚醚酮绝缘外层的厚度为0.15-0.2mm；优选的，所述铜丝导体控制节径比为6；所述聚醚醚酮绝缘外层的厚度为0.15-0.2mm。
11.作为一种优选的技术方案，所述熔融挤出具体采用挤管式模具挤出，熔融挤出的温度为350-360℃，熔融挤出线速度为30m/min，挤管式模具的材质为镍基高温合金gh113。
12.作为一种优选的技术方案，所述聚醚醚酮材料选自peek kt851、peek kt850、peek kt820nt、peek kt880nt、peek kt880nl中的至少一种，优选为peek kt851。
13.优选的，参见图1-3，所述挤管式模具由模芯和模套组成，模芯与模套在同一轴心水平面上，两者之间预留0.15-0.2mm间隙。
14.所述模芯由模芯体和内部芯线通道组成；所述模芯体包括长度为12mm的细部、长度为22mm的倾斜部和长度为36mm的粗部；所述内部芯线通道包括直径为5mm、长度为45mm的大孔通道部分和直径为1.5mm、长度为25mm的小孔通道部分，其中大孔通道部分与小孔通道部分之间采用45
°
角进行过渡。
15.所述模套由模套体和挤出通道组成，所述挤出通道包括长度为12mm的挤出头部和长度为10mm的挤出尾部。
16.本发明提供的加工方法，采用常规的方法挤出，难以实现厚度为0.15-0.2mm的聚醚醚酮绝缘外层的制备，因而无法保证聚醚醚酮绝缘外层的柔韧性，且容易浪费材料，由于聚醚醚酮材料的价格非常高，导致整体的生产成本较高。发明人在实际探究过程中发现，采用图1-3所示的挤管式模具，配合peek kt851，实现在熔融挤出线速度为30m/min下包覆有厚度为0.15-0.2mm聚醚醚酮绝缘外层的绝缘芯线的制备，且挤出稳定；在特定节径比范围下，使制备得到的电缆线具有高柔韧性和抗拉强度复合，同时生产效率高，制备得到的聚醚醚酮绝缘外层性能优异且质量合格率高。发明人分析原因可能为：通过设计模具中模芯与模套配合，模芯与模套在同一轴心水平面上，两者之间预留0.15-2mm间隙，从而实现挤出时聚醚醚酮绝缘外层壁厚的精确控制，peek kt851在熔融后通过的挤管式模具时具有较高的流畅度且得到的聚醚醚酮绝缘外层具有满足要求的综合性能，同时有效避免高成本peek kt851熔融材料在模具中残留导致的浪费。
17.作为一种优选的的技术方案，所述热塑性聚氨酯弹性体材料的型号选自1185a12wm、1185a10wm、1185a10m、1175a10w、1185a10中的至少一种，优选为1185a12wm；
18.作为一种优选的技术方案，所述电缆控制节径比为6-10；所述tpu护套的厚度为0.6-0.8mm；优选的，所述电缆控制节径比为8；所述tpu护套的厚度为0.6-0.8mm。
19.优选的，所述烘干处理的温度为120-150℃，时间为3-5h。
20.优选的，所述挤塑机挤出的温度为200-210℃，挤出速度为30m/min。
21.优选的，所述高温定型的温度为100-120℃，时间为90-150min。
22.优选的，所述冷却的温度15-25℃，时间为30-90min。
23.优选的，所述反向绕制具体为：将冷却后的电缆展开，反向按同样的绕制密度用绕棒卷制成型即可。
24.本发明提供的方法，通过控制工艺条件，采用1185a12wm制备得到包覆有厚度为0.6-0.8mm的tpu护套的电缆，在聚醚醚酮绝缘外层进行再次包覆，使提供的电缆具有优异的耐刮磨性能和阻燃防火性能。进一步地，在特定铜丝导体节径比和电缆节径比下，对卷制成型的电缆在100-120℃，时间为90-150min下高温定型后，采用15-25℃的冷却油冷却30-90min，然后再展开进行反向绕制，使制备得到的螺旋电缆具有良好的收缩性和抗拉伸性能，在拉伸10000～15000次后仍能保持良好的伸缩性能，在前10000次时能复原到原来的长
度，具有自记忆功能，整体实现高使用寿命的螺旋电缆的制备。
25.本发明采用的聚醚醚酮材料和热塑性弹性体在生产使用过程中，不会产生多溴联苯和溴联苯醚产生的二噁英，不污染大气层，更加环保，且电缆燃烧过程中烟密度很低，对人的生命安全起到了保护作用。进一步地，本发明采用聚醚醚酮材料peek kt851包覆内部芯线配合外部包覆的tpu护套，使提供的螺旋电缆实现在-60℃-200℃宽温度范围环境下的正常使用，满足不同地区煤矿瓦斯防爆气体探测仪器使用需求，同时实现整体电缆0.6/1kv的工作电压。
26.本发明另一方面提供了一种具有自记忆回弹功能的螺旋电缆，由tpu护套包覆缆芯组成；所述缆芯由绝缘芯线绞合而成，所述绝缘芯线由聚醚醚酮绝缘外层包覆内部芯线组成。
27.有益效果
28.1、本发明提供了一种具有自记忆回弹功能的螺旋电缆的加工方法，通过优化加工工艺配合特定材料，实现满足煤矿瓦斯防爆气体探测仪器实际使用需求的螺旋电缆的简单高效制备，具有很高的市场推广价值。
29.2、采用图1-3所示的挤管式模具，配合peek kt851，实现包覆有厚度为0.15-0.2mm聚醚醚酮绝缘外层的绝缘芯线的制备，实现在熔融挤出线速度为30m/min下包覆有厚度为0.15-0.2mm聚醚醚酮绝缘外层的绝缘芯线的制备，且挤出稳定。
30.3、本发明提供的方法，通过控制工艺条件，采用1185a12wm制备得到包覆有厚度为0.6-0.8mm的tpu护套的电缆，在聚醚醚酮绝缘外层进行再次包覆，使提供的电缆具有优异的耐刮磨性能和阻燃防火性能。
31.4、本发明提供的加工方法，在特定铜丝导体节径比和电缆节径比下，对卷制成型的电缆在100-120℃，时间为90-150min下高温定型后，采用15-25℃的冷却油冷却30-90min，然后再展开进行反向绕制，使制备得到的螺旋电缆具有良好的收缩性和抗拉伸性能，在拉伸10000～15000次后仍能保持良好的伸缩性能，在前10000次时能复原到原来的长度，具有自记忆功能，整体实现高使用寿命的螺旋电缆的制备。
32.5、本发明采用聚醚醚酮材料peek kt851包覆内部芯线配合外部包覆的tpu护套，使提供的螺旋电缆实现在-60℃-200℃宽温度范围环境下的正常使用，满足不同地区煤矿瓦斯防爆气体探测仪器使用需求，同时实现整体电缆0.6/1kv的工作电压。
附图说明
33.图1为本发明实施例1中挤管式模具的实际产品图。
34.图2为本发明实施例1中挤管式模具中模芯结构示意图，图中1细部，2倾斜部，3粗部，4大孔通道部分，5小孔通道部分。
35.图3为本发明实施例1中挤管式模具中模套结构示意图，图中6模套体，7挤出尾部，8挤出头部。
36.图4为本发明实施例1制备得到的螺旋电缆产品图。
37.图5为实施例1和对比例1提供的螺旋电缆柔韧性测试对比示意图，图中a实施例1，b为对比例1。
38.图6为耐刮磨性能测试仪器图。
39.图7为阻燃防火性能实际测试图。
40.图8为拉伸回弹性实际测试图。
具体实施方式
41.实施例1
42.本发明的实施例1提供了一种具有自记忆回弹功能的螺旋电缆的加工方法，包括以下步骤：
43.(1)采用铜丝导体进行束绞作为内部芯线，将聚醚醚酮材料通过熔融挤出包覆在内部芯线上，形成包覆有聚醚醚酮绝缘外层的绝缘芯线；
44.(2)将绝缘芯线绞合成缆芯，将热塑性聚氨酯弹性体材料进行烘干处理后通过挤塑机挤出包覆在缆芯上，形成包覆有tpu护套的电缆；
45.(3)将电缆线用绕棒卷制成型，将卷制成型的电缆线经过烘箱高温定型成螺旋电缆(参见图4)；
46.(4)将定型的螺旋电缆用isovg10号电气绝缘冷却油冷却，之后反向绕制即得具有自记忆回弹功能的螺旋电缆。
47.所述铜丝导体控制节径比为6；所述聚醚醚酮绝缘外层的厚度为0.2mm。
48.所述熔融挤出具体采用挤管式模具挤出，熔融挤出的温度为350℃，熔融挤出线速度为30m/min，挤管式模具的材质为镍基高温合金gh113。
49.所述聚醚醚酮材料为peek kt851；参见图1-3，所述挤管式模具由模芯和模套组成，模芯与模套在同一轴心水平面上，两者之间预留0.2mm间隙。
50.所述模芯由模芯体和内部芯线通道组成；所述模芯体包括长度为12mm的细部、长度为22mm的倾斜部和长度为36mm的粗部；所述内部芯线通道包括直径为5mm、长度为45mm的大孔通道部分和直径为1.5mm、长度为25mm的小孔通道部分，其中大孔通道部分与小孔通道部分之间采用45
°
角进行过渡。
51.所述模套由模套体和挤出通道组成，所述挤出通道包括长度为12mm的挤出头部和长度为10mm的挤出尾部。
52.所述热塑性聚氨酯弹性体材料的型号为1185a12wm；
53.所述电缆控制节径比为8；所述tpu护套的厚度为0.8mm。
54.所述烘干处理的温度为130℃，时间为4h。
55.所述挤塑机挤出的温度为210℃，挤出速度为30m/min。
56.所述高温定型的温度为110℃，时间为120min。
57.所述冷却的温度20℃，时间为60min。
58.所述反向绕制具体为：将冷却后的电缆展开，反向按同样的绕制密度用绕棒卷制成型即可。
59.本发明的实施例1另一方面提供了一种具有自记忆回弹功能的螺旋电缆，由tpu护套包覆缆芯组成；所述缆芯由绝缘芯线绞合而成，所述绝缘芯线由聚醚醚酮绝缘外层包覆内部芯线组成。
60.对比例1
61.本发明的对比例1提供了一种螺旋电缆的加工方法及其产品，其具体实施方式同
实施例1，不同之处在于，所述铜丝导体控制节径比为12；所述电缆控制节径比为15。
62.对比例2
63.本发明的对比例2提供了一种螺旋电缆的加工方法，包括以下步骤：
64.(1)采用铜丝导体进行束绞作为内部芯线，将聚醚醚酮材料通过熔融挤出包覆在内部芯线上，形成包覆有聚醚醚酮绝缘外层的绝缘芯线；
65.(2)将绝缘芯线绞合成缆芯，将热塑性聚氨酯弹性体材料进行烘干处理后通过挤塑机挤出包覆在缆芯上，形成包覆有tpu护套的电缆；
66.(3)将电缆线用绕棒卷制成型，将卷制成型的电缆线经过烘箱高温定型成螺旋电缆；
67.(4)将定型的螺旋电缆用冷却水冷却后即得。
68.所述铜丝导体控制节径比为6；所述聚醚醚酮绝缘外层的厚度为0.2mm。
69.所述熔融挤出具体采用挤管式模具挤出，熔融挤出的温度为350℃，挤管式模具的材质为镍基高温合金gh113。
70.所述聚醚醚酮材料为peek kt851；参见图1-3，所述挤管式模具同实施例1。
71.所述热塑性聚氨酯弹性体材料的型号为1185a12wm；
72.所述电缆控制节径比为8；所述tpu护套的厚度为0.8mm。
73.所述烘干处理的温度为130℃，时间为4h。
74.所述挤塑机挤出的温度为210℃，挤出速度为30m/min。
75.所述高温定型的温度为110℃，时间为120min。
76.所述冷却的温度20℃，时间为60min。
77.本发明的对比例2另一方面提供了一种螺旋电缆，由tpu护套包覆缆芯组成；所述缆芯由绝缘芯线绞合而成，所述绝缘芯线由聚醚醚酮绝缘外层包覆内部芯线组成。
78.对比例3
79.本发明的对比例3提供了一种螺旋电缆的加工方法，包括以下步骤：
80.(1)采用铜丝导体进行束绞作为内部芯线，将热塑性聚氨酯弹性体材料通过挤塑机挤出包覆在内部芯线上，形成包覆有热塑性聚氨酯外层的绝缘芯线；
81.(2)将绝缘芯线绞合成缆芯，将热塑性聚氨酯弹性体材料进行烘干处理后通过挤塑机挤出包覆在缆芯上，形成包覆有tpu护套的电缆；
82.(3)将电缆线用绕棒卷制成型，将卷制成型的电缆线经过烘箱高温定型成螺旋电缆；
83.(4)将定型的螺旋电缆用冷却水冷却后即得。
84.所述铜丝导体控制节径比为6；所述热塑性聚氨酯外层的厚度为0.2mm。
85.所述热塑性聚氨酯弹性体材料的型号为1185a12wm；
86.所述电缆控制节径比为8；所述tpu护套的厚度为0.8mm。
87.所述烘干处理的温度为130℃，时间为4h。
88.所述挤塑机挤出的温度为210℃，挤出速度为30m/min。
89.所述高温定型的温度为110℃，时间为120min。
90.所述冷却的温度20℃，时间为60min。
91.本发明的对比例3另一方面提供了一种螺旋电缆，由tpu护套包覆缆芯组成；所述
缆芯由绝缘芯线绞合而成，所述绝缘芯线由热塑性聚氨酯外层包覆内部芯线组成。
92.对比例4
93.本发明的对比例4提供了一种螺旋电缆的加工方法及其产品，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，所述聚醚醚酮材料为victrex peek 381g，挤出线速度为10m/min，所述聚醚醚酮绝缘外层的厚度为0.3mm。
94.性能测试方法
95.1、柔韧性：对实施例和对比例提供的螺旋电缆的弯曲半径进行测试，以螺旋电缆的直径倍数表征测试结果，具体记录于表1；其中弯曲半径越小，螺旋电缆的柔韧性越好，图5为实施例1和对比例1柔韧性测试对比示意图。
96.2、耐刮磨性能：参见图6，参照en50305:2020
‑‑‑
5.2条款，测试实施例和对比例提供的螺旋电缆的耐刮磨性能，挂针负载11n，记录螺旋电缆出现破皮的往返次数，结果记录于表1。
97.3、阻燃防火性能：参见图7，参照gb/t 18380.33-2008垂直安装的成束电线电缆火焰垂直蔓延试验，对本发明实施例1提供的螺旋电缆进行测试，测试结果为：a类，毒性指数＜5，透光率≥70％，满足en45545-2:2020标准要求。
98.4、拉伸回弹性：采用专业定制弹簧线伸缩疲劳试验机(参见图8)，对实施例和对比例提供的螺旋电缆进行拉伸测试，螺旋电缆试样被马达链轮传动动力连续往复拉伸，记录螺旋电缆完全复原到原来的长度的拉伸次数，结果记录于表1。
99.表1、
100.实施例柔韧性耐刮磨性能(往返次数)拉伸回弹性(拉伸次数)实施例15倍电缆直径1000次10000次对比例110倍电缆直径800次6100次对比例25倍电缆直径850次5500次对比例310倍电缆直径350次4650次对比例48倍电缆直径650次3300次

技术特征：
1.一种具有自记忆回弹功能的螺旋电缆的加工方法，其特征在于，至少包括以下步骤：(1)采用铜丝导体进行束绞作为内部芯线，将聚醚醚酮材料通过熔融挤出包覆在内部芯线上，形成包覆有聚醚醚酮绝缘外层的绝缘芯线；(2)将绝缘芯线绞合成缆芯，将热塑性聚氨酯弹性体材料进行烘干处理后通过挤塑机挤出包覆在缆芯上，形成包覆有tpu护套的电缆；(3)将电缆线用绕棒卷制成型，将卷制成型的电缆线经过烘箱高温定型成螺旋电缆；(4)将定型的螺旋电缆用冷却油冷却，之后反向绕制即得具有自记忆回弹功能的螺旋电缆。2.根据权利要求1所述的一种具有自记忆回弹功能的螺旋电缆的加工方法，其特征在于，所述铜丝导体控制节径比为5-7；所述聚醚醚酮绝缘外层的厚度为0.15-0.2mm。3.根据权利要求2所述的一种具有自记忆回弹功能的螺旋电缆的加工方法，其特征在于，所述熔融挤出具体采用挤管式模具挤出，熔融挤出的温度为350-360℃。4.根据权利要求3所述的一种具有自记忆回弹功能的螺旋电缆的加工方法，其特征在于，所述挤管式模具由模芯和模套组成，模芯与模套在同一轴心水平面上，两者之间预留0.15-0.2mm间隙。5.根据权利要求4所述的一种具有自记忆回弹功能的螺旋电缆的加工方法，其特征在于，所述电缆控制节径比为6-10；所述tpu护套的厚度为0.6-0.8mm。6.根据权利要求5所述的一种具有自记忆回弹功能的螺旋电缆的加工方法，其特征在于，所述挤塑机挤出的温度为200-210℃，挤出速度为30m/min。7.根据权利要求6所述的一种具有自记忆回弹功能的螺旋电缆的加工方法，其特征在于，所述高温定型的温度为100-120℃，时间为90-150min。8.根据权利要求7所述的一种具有自记忆回弹功能的螺旋电缆的加工方法，其特征在于，所述冷却的温度15-25℃，时间为30-90min。9.根据权利要求8所述的一种具有自记忆回弹功能的螺旋电缆的加工方法，其特征在于，所述反向绕制具体为：将冷却后的电缆展开，反向按同样的绕制密度用绕棒卷制成型即可。10.一种根据权利要求1-9任一项所述的一种具有自记忆回弹功能的螺旋电缆的加工方法制备得到的产品，其特征在于，由tpu护套包覆缆芯组成；所述缆芯由绝缘芯线绞合而成，所述绝缘芯线由聚醚醚酮绝缘外层包覆内部芯线组成。

技术总结
本发明涉及H01B13/00技术领域，具体为一种具有自记忆回弹功能的螺旋电缆的加工方法及其产品，至少包括以下步骤：(1)采用铜丝导体进行束绞作为内部芯线，将聚醚醚酮材料通过熔融挤出包覆在内部芯线上，形成包覆有聚醚醚酮绝缘外层的绝缘芯线；(2)将绝缘芯线绞合成缆芯，将热塑性聚氨酯弹性体材料进行烘干处理后通过挤塑机挤出包覆在缆芯上，形成包覆有TPU护套的电缆；(3)将电缆线用绕棒卷制成型，将卷制成型的电缆线经过烘箱高温定型成螺旋电缆；(4)将定型的螺旋电缆用冷却油冷却，之后反向绕制即得具有自记忆回弹功能的螺旋电缆，通过优化加工工艺配合特定材料制备的产品满足煤矿瓦斯防爆气体探测仪器实际使用需求。矿瓦斯防爆气体探测仪器实际使用需求。


技术研发人员：王波 潘常青 安东辉 梁刚 邱昕 尚喜平
受保护的技术使用者：深圳市泰士特线缆有限公司
技术研发日：2023.06.15
技术公布日：2023/8/28