CN102103907A - 一种二芯三层自限温伴热带的制造装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种二芯三层自限温伴热带的制造装置及用该装置制造二芯三层自限温伴热带的方法。其核心技术是一个二芯三层自定心共挤机头。它把现行制造方法的三道工序合并为一道工序，一次成型且解决了现有自限温伴热带的两个重大质量问题，一是金属导体与树脂发热体之间的界面电阻造成电打火的火灾隐患；二是绝缘层辐照后在热历程中收缩露出PTC发热层，造成漏电起火的火灾隐患；这种制造方法是在一个二芯三层自定心共挤机头中，在两根导体线芯上同时包覆上三层不同的复合物，且尺寸精确；本发明结构简单，成本低，特别适合生产自限温伴热带。

Description

一种二芯三层自限温伴热带的制造装置及方法

技术领域：

本发明属于电线电缆制造技术领域，主要涉及一种自限温伴热带制造方法及工艺设备，尤其是涉及一种二芯三层自限温伴热带的制造方法及其工艺设备。

背景技术：

双芯双层结构的带状电缆在通信、石油化工和家用电器等领域中都有应用。目前在电线电缆制造领域中，单导体同时包覆两层复合物的工艺方法是成熟的，而二芯结构先分别包覆上一层复合物再包覆二层以上复合物的生产工艺目前都是分层多次挤出包覆物。如先在导体上包覆出一层包覆物，然后再将已包覆完第一层包覆物的两根线芯放出再包覆第二层包覆物，然后再逐层包覆。这种工艺的缺点是，在包覆第二层和第三层包覆物时如采用紧压模，内模很容易划伤第一层包覆物，且因为多次包覆每层包覆物容易被污染，且定位不准易偏心；如果采用挤管模，内外层包覆物接触不紧密影响产品性能。现有工艺采用的设备都是由被动放线架，放线盘，单台塑料挤出机，冷却水槽，牵引轮和收线装置组成的生产机组。

自限温伴热带的发热元件是一种带状的并联电阻发热体，是在两根平行的电极（导体）上均匀包覆上一层PTC（正温度系数）材料制成的芯带，再包覆一层改性聚烯烃材料的绝缘层，经辐照交联成为基本型。当自限温伴热带，一端的两根导线与电源接通，电流从一根导线横向流过PTC材料到达另一根导线，使自限温伴热带发热，PTC层就是连续并联在两根导体（电极）之间的电阻发热体。

这种工艺生产的产品有两大问题，一是金属导体（电极）与塑料发热体的接触面接触不良，自限温伴热带通电后随着工作时间的延长，界面电阻不断变大，接触不良的现象更加恶化，出现打火，直到烧毁伴热带；二是在辐照交联过程中会产生气体，使绝缘层和PTC发热体之间产生气胀，冷却后及在伴热带通电后的工作过程中会使绝缘层产生热收缩，使PTC发热芯暴露，因为辐照交联后的聚烯烃材料具有记忆性，即交联后由于气胀会使绝缘有一定程度的拉长，在这个绝缘被拉长的过程中，自限温伴热带是一根几千米长的产品，而自限温伴热带作为产品被使用时已被分割为几十米长的短段，当自限温伴热带通电发热后会使绝缘回缩到原来的尺寸，由于绝缘回缩使PTC发热芯暴露，会造成漏电或火灾。

为了解决第一个问题，有方案提出，在金属导体（电极）上包覆一层树脂低电阻层，该低电阻层的电阻低于PTC电阻发热体，为其1％，这种低电阻层称过渡层为电极的一部分，因为与PTC发热体同材质，可以与PTC发热体接触良好，不会在工作的热历过程中造成界面电阻变大，产生打火，这样就大幅度提高了自限温伴热带的工作稳定性。但是在现行工艺状态下，以上构想的发明无法实现。按照现行工艺的单层挤出方法增加低电阻过渡层必须增加工序，即两次挤出，就是先在金属导体上挤包一层低电阻过渡层，然后再把包完低电阻过渡层的两根线芯平行放出，通过挤出机，机头再挤包一层PTC 发热体。由于第二次挤包PTC发热体必须是紧压挤出，所以第一次包覆在导体上的低电阻过渡层很容易被刮伤，且不易被发现，造成重大隐患。而第二个问题更是无法解决，如不辐照芯带寿命太短；如只辐照芯带，芯带的表层和深层会交联不均造成质量问题；芯带和绝缘同时辐照又有气胀回缩问题。

发明内容：

1、发明目的：

为了解决上述问题，本发明提供了一种二芯三层自限温伴热带的制造装置及用该装置制造二芯三层自限温伴热带的方法，使具有二芯三层结构的自限温伴热带一次挤出成形，就是三层不同的高分子材料溶为一体，使PTC层与导体层接触界面不打火，PTC层与绝缘层溶为一体，使绝缘层不气胀不收缩。

2、技术方案：

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种二芯三层自限温伴热带的制造装置，包括加热器、恒温水槽、牵引装置和收线盘，其特征在于：生产线前端设有两台主动放线机、两个导体放线盘和控制导体张力的两套舞蹈轮，导体放线盘分别通过舞蹈轮与加热器相连，加热器后面为二芯三层自定心共挤机头，二芯三层自定心共挤机头沿导体两侧相对布置三台塑料挤出机，二芯三层自定心共挤机头后面设有恒温水槽、恒温水槽连接牵引装置一端，牵引装置另一端与收线盘相连；所述二芯三层自定心共挤机头主要包括壳体、模芯支撑套、双芯模具、压盖和联接套，壳体中装有模芯支撑套，模芯支撑套内开有方型孔道，进线定位模、内导体层模、PTC层模和绝缘层模依次装在方型孔道内，模芯支撑套两端分别用前压盖和后压盖定位固定，模芯支撑套外缘有三条环形进料通道分别与模芯支撑套内的内导体层模、PTC层模和绝缘层模相通，壳体上的进料通道分别与安装在壳体上的联接套相通。

第一环形进料通道与内导体层模相通，第二环形进料通道与PTC层模相通，第三环形进料通道与绝缘层模相通，使胶料能够从上下两个方向对称进入挤出模具，压力平衡、挤出厚度均匀。

所述第一环形进料通道在壳体上的部分与第一联接套相通，第二环形进料通道在壳体上的部分与第二联接套相通，第三环形进料通道在壳体上的部分与第三联接套相通。

所述壳体与模芯支撑套之间用销固定。

一种用上述二芯三层自限温伴热带的制造装置制造二芯三层自限温伴热带的方法，其特征在于：从两个主动放线机和两个放线盘主动放出两根导体，经舞蹈轮张紧和加热器加热后，进入三台塑料挤出机之间的二芯三层自定心共挤机头内被一次性包覆上内导体层、PTC发热体层、复合绝缘层后，再经恒温水槽冷却后，被牵引装置和收线盘收好。

两根导体的张紧力应保持一致。

两根导体的加热温度、三台塑料挤出机的挤出量与牵引装置的牵引速度可以同步控制。

二芯三层共挤机头为自定心机头，挤出时不用调偏。

3、优点及效果：

本发明具有如下优点：

本发明的核心技术是二芯三层自定心共挤机头，能够使三种材料粘在一起成为一体，使由三种材料构成的自限温伴热带一次成型。把三道工序合并为一道工序，一次成形，既提高了生产效率又提高了产品质量，使金属导体和树脂导体之间，树脂导体和PTC发热体层之间，PTC发热体和复合绝缘层之间均接触良好、尺寸准确，同心度和包覆物厚度都得到了保证。低电阻过渡层（树脂导体）与PTC发热体及复合绝缘层都是在热熔状态下同时挤出的，使树脂导体与PTC发热体层，PTC发热体层与复合绝缘层之间紧密融合成一体不会剥离，即解决了导体和PTC层之间的界面电阻变化和电打火问题，又解决了绝缘层在辐照后气胀和热收缩问题，大幅度改善了产品性能，提高了产品质量。

附图说明：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明二芯三层自定心共挤机头结构示意图；

图3为二芯三层自定心共挤机头模芯支撑套结构示意图；

图4为安装了模芯的模芯支撑套剖视图；

图5为安装了模芯的模芯支撑套A-A剖视图。

具体实施方式：

以上两个问题解决的办法只有一个，就是把由三种材料构成的自限温伴热带一次成型，使三种材料粘在一起成为一体，既解决了界面电阻问题又解决了气胀问题。这样就使三层不同的高分子材料溶为一体，使PTC层与导体层接触界面不打火，PTC层与绝缘层溶为一体，使绝缘层不气胀不收缩。

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

一种二芯三层自限温伴热带的制造装置，如图1所示，包括加热器4、恒温水槽9、牵引装置10和收线盘11，其特征在于：生产线前端设有两台主动放线机1、两个导体放线盘2和控制导体张力的两套舞蹈轮3，导体放线盘2分别通过舞蹈轮3与加热器4相连，加热器4后面为二芯三层自定心共挤机头5，二芯三层自定心共挤机头5沿导体12两侧相对布置三台塑料挤出机6、7、8，二芯三层自定心共挤机头5后面设有恒温水槽9、恒温水槽9连接牵引装置10一端，牵引装置10另一端与收线盘11相连；如图2和图4所示，所述二芯三层自定心共挤机头5主要包括壳体13、模芯支撑套14、双芯模具、压盖和联接套，壳体13中装有模芯支撑套14，模芯支撑套14内开有方型孔道，进线定位模15、内导体层模16、PTC层模17和绝缘层模18依次装在方型孔道内，模芯支撑套14两端分别用前压盖19和后压盖20定位固定，模芯支撑套14外缘有三条环形进料通道分别与模芯支撑套14内的内导体层模16、PTC层模17和绝缘层模18相通，壳体13上的进料通道分别与安装在壳体13上的联接套相通。

如图2和图5所示，第一环形进料通道21与内导体层模16相通，第二环形进料通道22与PTC层模17相通，第三环形进料通道23与绝缘层模18相通，使胶料能够从上下两个方向对称进入挤出模具，压力平衡、挤出厚度均匀。

所述第一环形进料通道21在壳体13上的部分与第一联接套25相通，第二环形进料通道22在壳体13上的部分与第二联接套27相通，第三环形进料通道23在壳体13上的部分与第三联接套26相通。

所述壳体13与模芯支撑套14之间用销24固定。

一种用上述二芯三层自限温伴热带的制造装置制造二芯三层自限温伴热带的方法，其特征在于：从两个主动放线机1和两个放线盘2主动放出两根导体12，经舞蹈轮3张紧和加热器4加热后，进入三台塑料挤出机6、7、8之间的二芯三层自定心共挤机头5内被一次性包覆上内导体层、PTC发热体层、复合绝缘层后，再经恒温水槽9冷却后，被牵引装置10和收线盘11收好。

两根导体12的张紧力应保持一致。

两根导体12的加热温度、三台塑料挤出机6、7、8的挤出量与牵引装置10的牵引速度可以同步控制。

二芯三层共挤机头5为自定心机头，挤出时不用调偏，挤出的自限温伴热带尺寸精确。

本发明对现有设备进行了整体改造。改造后的生产线核心装备为二芯三层自定心共挤机头，采用三台挤出机为二芯三层自定心共挤机头供料，三台挤出机用法兰分别从两侧与共挤机头连接。两盘金属导体采用主动放线机经二套舞蹈轮以恒张力平行放出，经可自动跟综的感应式加热器加热后进入二芯三层自定心共挤机头。要做到两根金属导体张力一致，每根线在满盘时与线盘上线重量减少后张力始终一致；要做到线芯进入机头时的温度与由挤出机挤入自定心共挤机头的塑胶温度一致，以保证粘合程度最佳和高聚物的结晶状态合理。

三台挤出机分别把低电阻过渡层和PTC发热体及复合绝缘料三种不同的半晶聚合物从不同的方向挤进机头，通过模芯支撑套上的环形胶道分流，从上下两个方向对应进入位于模芯支撑套中心的定形模具，分层依次包覆到电极导体上，压力平衡、挤出厚度均匀。电极导体依次通过进线定位模，内导体层中间模，PTC层中间模，绝缘层出口模，低电阻的胶料首先进入内导体层中间模分别包覆在两根金属导体上，形成0.2mm以内厚的树脂导体层；PTC发热体胶料进入PTC层中间模在已包覆了树脂导体层的两根导体之间包覆上PTC发热体，形成了哑铃形的自限温伴热带带体；复合绝缘料进入绝缘层出口模在已成形的哑铃带体上包覆上一层绝缘材料，成形且已包覆上绝缘层的自限温伴热带，离开共挤机头后即进入恒温水槽冷却，然后经牵引装置恒速进入收线盘收好。以上过程，进线定位模主要起金属导体定位作用，进线模口要镶嵌硬质合金模头，以利于增加使用寿命；内导体中间模规定了低电阻过渡层（即树脂导体层）的外径尺寸；PTC发热体中间模规定了芯带的外形尺寸；绝缘层出口模规定了绝缘层的厚度和外形尺寸。

整个生产过程中，三台挤出机的挤出量与牵引速度的同步至关重要，导体感应加热温度也要求能与牵引速度同步跟踪，本案已采用工业计算机，统一控制，生产出了尺寸精确的自限温伴热带。

最后成品线在收线盘上要层层平铺整齐排线，不能有交叉压伤，避免交叉压伤造成废品。然后经2MeV电子加速器辐照交联成为成品伴热带。

Claims (8)

1.一种二芯三层自限温伴热带的制造装置，包括加热器（4）、恒温水槽（9）、牵引装置（10）和收线盘（11），其特征在于：生产线前端设有两台主动放线机（1）、两个导体放线盘（2）和两套舞蹈轮（3），导体放线盘（2）分别通过舞蹈轮（3）与加热器（4）相连，加热器（4）后面为二芯三层自定心共挤机头（5），二芯三层自定心共挤机头（5）两侧相对布置三台塑料挤出机（6、7、8），二芯三层自定心共挤机头（5）后面设有恒温水槽（9）、恒温水槽（9）连接牵引装置（10）一端，牵引装置（10）另一端与收线盘（11）相连；所述二芯三层自定心共挤机头（5）主要包括壳体（13）、模芯支撑套（14）、双芯模具和压盖，壳体（13）中装有模芯支撑套（14），模芯支撑套（14）内开有方型孔道，进线定位模（15）、内导体层模（16）、PTC层模（17）和绝缘层模（18）四块模具依次装在方型孔道内，模芯支撑套（14）两端分别用前压盖（19）和后压盖（20）定位固定，模芯支撑套（14）外缘有三条环形进料通道分别与模芯支撑套（14）内的内导体层模（16）、PTC层模（17）和绝缘层模（18）相通，壳体（13）上的进料通道与安装在壳体（13）上的联接套相通。

2.根据权利要求1所述的一种二芯三层自限温伴热带的制造装置，其特征在于：第一环形进料通道（21）与内导体层模（16）相通，第二环形进料通道（22）与PTC层模（17）相通，第三环形进料通道（23）与绝缘层模（18）相通，使胶料能够从上下两个方向对称进入挤出模具，压力平衡、挤出厚度均匀。

3.根据权利要求1或2所述的一种二芯三层自限温伴热带的制造装置，其特征在于：所述第一环形进料通道（21）在壳体（13）上的部分与第一联接套（25）相通，第二环形进料通道（22）在壳体（13）上的部分与第二联接套（27）相通，第三环形进料通道（23）在壳体（13）上的部分与第三联接套（26）相通。

4.根据权利要求1所述的一种二芯三层自限温伴热带的制造装置，其特征在于：所述壳体（13）与模芯支撑套（14）之间用销（24）固定。

5.一种用权利要求1所述二芯三层自限温伴热带的制造装置制造二芯三层自限温伴热带的方法，其特征在于：从两个主动放线机（1）和两个放线盘（2）主动放出两根导体（12），经舞蹈轮（3）张紧和加热器（4）加热后，进入三台塑料挤出机（6、7、8）之间的二芯三层自定心共挤机头（5）内被一次性包覆上内导体层、PTC发热体层、复合绝缘层后，再经恒温水槽（9）冷却后，被牵引装置（10）和收线盘（11）收好。

6.根据权利要求5所述的一种制造二芯三层自限温伴热带的方法，其特征在于：所述两根导体（12）的张紧力应保持一致。

7.根据权利要求5所述的一种制造二芯三层自限温伴热带的方法，其特征在于：所述两根导体（12）的加热温度、三台塑料挤出机（6、7、8）的挤出量与牵引装置（10）的牵引速度可以同步控制。

8.根据权利要求5所述的一种制造二芯三层自限温伴热带的方法，其特征在于：所述二芯三层共挤机头（5）为自定心机头，挤出时不用调偏。

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