CN104867538A - 一种极小弯曲半径电缆及其外包覆材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种极小弯曲半径电缆及其外包覆材料的制备方法，所述极小弯曲半径电缆包括一根由7~61组股线绞合而成的导电线芯及其外包覆材料，所述股线由若干根镀锡铜丝绞合而成，导电线芯外包覆有作为绝缘的超柔软高强度硅橡胶，高强度硅橡胶的材料组分包括：甲基乙烯基硅橡胶、沉淀法白炭黑、碳酸钙、三氧化二铁、氯化石蜡、氢氧化镁、防老剂N-异丙苯-N′-苯基对苯二胺、羟基硅油、含氢硅油、邻苯二甲酸二辛脂、表面活性剂γ-巯丙基三氧基硅烷、硅烷偶联剂、双2,5硫化剂。该极小弯曲半径电缆具有耐弯曲、耐腐蚀、耐磨损等特点，使用温度更高、寿命更长，可用于各类电缆敷设空间狭小、循环往返次数多的设备。

Description

一种极小弯曲半径电缆及其外包覆材料的制备方法

技术领域

本发明涉及电线电缆和材料领域，具体涉及一种极小弯曲半径电缆及其外包覆材料的制备方法。

背景技术

随着现代工业的发展，越来越多的机械设备投入到工业生产中，各种机械设备的使用场合及用途花样繁多。做为机械设备的神经系统——电缆，在使用过程中限制了设备的制造和使用，特别是在一些空间狭小、循环往返次数多等场合，如工业机器人手臂、汽车流水线、物流搬运设备、喷涂设备等，现有电缆往往由于弯曲半径大、柔软度不够、耐磨性差而不能适应设备状况，即使勉强适用，其寿命也得不到保障。

发明内容

本发明的目的是提供一种极小弯曲半径电缆及其外包覆材料的制备方法，此种极小弯曲半径电缆及其外包覆材料的制备方法解决了现有特殊用途电缆弯曲半径大、柔软度不够、耐磨性差等问题，具有极小弯曲半径、柔韧、耐弯曲、耐油污、耐腐蚀、耐磨、使用温度更高、寿命更长等特点，可用于各类电缆敷设空间狭小、循环往返次数多的设备。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种极小弯曲半径电缆，包括：一根由7~61组股线绞合而成的导电线芯及其外包覆材料，其特征在于：所述股线由若干根镀锡铜丝绞合而成，导电线芯外包覆有作为绝缘的超柔软高强度硅橡胶，高强度硅橡胶的材料组分及按重量百分比计的含量为：

甲基乙烯基硅橡胶                     32~43%

沉淀法白炭黑                         21~28%

碳酸钙                               12~16%

三氧化二铁                           2~4%

氯化石蜡                             2.5~5%

氢氧化镁                             2.5~4%

防老剂N-异丙苯-N′-苯基对苯二胺       0.5~2.5%

羟基硅油                             3~4%

含氢硅油                             0.4~0.8%

邻苯二甲酸二辛脂                     1~2%

表面活性剂γ-巯丙基三氧基硅烷         0.2~0.5%

硅烷偶联剂 KH-560                   0.1~10%

双2,5硫化剂                         0.6~1.0%

上述技术方案中进一步改进技术方案如下：

1、上述方案中，所述镀锡铜丝的直径为0.08~0.15mm。

2、上述方案中，所述导电线芯的股线为7组，其排列方式为1+6；所述导电线芯的股线为7组以上、61组及以下，其第一层和第二层的排列方式为1+6，第三层及以上每层比上一层多6组；所述导电线芯的最外层方向为左向，由外向内，层与层之间的方向相反；所述导电线芯的绞合节距与直径的比值为8~12。

3、一种极小弯曲半径电缆外包覆高强度硅橡胶材料的制备方法，其特征在于：所述高强度硅橡胶的制备工艺为：

步骤一：用筛选机将沉淀法白炭黑、碳酸钙过筛，去除粉料中的大颗粒和杂志；将三氧化二铁、氯化石蜡、氢氧化镁置于干燥器中24h，去除或减少其中的水分。

步骤二：按重量百分比将甲基乙烯基硅橡胶32~43%、沉淀法白炭黑                         21~28%、碳酸钙12~16%分别投入90~100℃的密炼机中混炼3~4min，混炼均匀。

步骤三：按重量百分比将三氧化二铁2~4%、氯化石蜡                             2.5~5%、氢氧化镁2.5~4%、防老剂N-异丙苯-N′-苯基对苯二胺0.5~2.5%、羟基硅油3~4%、含氢硅油0.4~0.8%、邻苯二甲酸二辛脂、1~2%、表面活性剂γ-巯丙基三氧基硅烷0.2~0.5%分别投入所述密炼机中继续混炼2~3min，该混炼胶料温度达到86~93℃时从所述密炼机中排出。

步骤四：所述混炼胶料在开炼机上薄通1-2次，并摆胶2-3次，接着在三辊压延机上压延，开条出片；

步骤五：所述片状混炼胶料在室温下放置8~12h后，继续投入密炼机中，混炼温度达到90~100℃时按重量百分比分别投入硅烷偶联剂KH-560                   0.1~10%、双2,5硫化剂0.6~1.0%，混炼2~3min后排出。

步骤六：所述混炼胶料在开炼机上薄通1-2次，并摆胶2-3次，投入滤胶机过滤成条状，室温冷却后得到该制品。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

1、导电线芯由7~61组股线绞合而成，所述股线由若干根镀锡铜丝绞合而成，镀锡铜丝的直径为0.08~0.15mm；所述导电线芯的股线为7组，其排列方式为1+6；所述导电线芯的股线为7组以上、61组及以下，其第一层和第二层的排列方式为1+6，第三层及以上每层比上一层多6组；所述导电线芯的最外层方向为左向，由外向内，层与层之间的方向相反；所述导电线芯的绞合节距与直径的比值为8~12。通过采用这种加工方式，制得的导体每一根单丝的位置均轮流在绞线上部的伸长区和绞线下部的压缩区，当绞线弯曲时，导体不会发生变形，弯曲半径更小，产品更加柔软，可随意弯曲。

2、按照本发明的材料组分、重量百分比、制备方法得到的高强度硅橡胶，具有柔韧、耐撕裂、耐油污、耐腐蚀、耐磨、使用温度更高等特点。

3、用筛选机将沉淀法白炭黑、碳酸钙过筛，去除粉料中的大颗粒和杂志，粉料容易分散均匀，保证了混炼效果，提高了混炼胶料的电气性能，绝缘电阻更高，耐电压性能更好。

4、三氧化二铁可以阻止甲基乙烯基硅橡胶侧甲基的氧化，从而提高了甲基乙烯基硅橡胶的热老化性能，提高了电缆的使用温度等级，延长了电缆的使用寿命。

5、采用邻苯二甲酸二辛脂作为增塑剂，增加了材料的断裂伸长率，减小了材料的弹性模量、剪切模量，使得材料更加柔软、强度更高、柔韧性和耐磨性更好。同时，也改善了材料与金属的附着效果，使得材料更好的附着在导体表面。

6、表面活性剂γ-巯丙基三氧基硅烷提高了高强度硅橡胶组分中有机物质与无机物质之间的相容性，使得材料各组分间混炼充分均匀，提高了制品的物理机械性能，进一步增加了材料的耐磨性、抗撕裂性、柔韧性等。

附图说明·

附图1为本发明一种极小弯曲半径电缆及其外包覆材料的制备方法的电缆结构示意图。

以上附图中：1、股线；2、导电线芯；3、镀锡铜丝；4、高强度硅橡胶。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：一种极小弯曲半径电缆，包括：一根由7~61组股线1绞合而成的导电线芯2及其外包覆材料，其特征在于：所述股线1由若干根镀锡铜丝3绞合而成，导电线芯2外包覆有作为绝缘的超柔软高强度硅橡胶4，高强度硅橡胶4的材料组分及按重量百分比计的含量为：

甲基乙烯基硅橡胶                     32~43%

沉淀法白炭黑                         21~28%

碳酸钙                               12~16%

三氧化二铁                           2~4%

氯化石蜡                             2.5~5%

氢氧化镁                             2.5~4%

防老剂N-异丙苯-N′-苯基对苯二胺       0.5~2.5%

羟基硅油                             3~4%

含氢硅油                             0.4~0.8%

邻苯二甲酸二辛脂                     1~2%

表面活性剂γ-巯丙基三氧基硅烷         0.2~0.5%

硅烷偶联剂 KH-560                   0.1~10%

双2,5硫化剂                         0.6~1.0%

上述镀锡铜丝3的直径为0.08~0.15mm。

上述导电线芯2的股线为7组，其排列方式为1+6；所述导电线芯2的股线为7组以上、61组及以下，其第一层和第二层的排列方式为1+6，第三层及以上每层比上一层多6组；所述导电线芯2的最外层方向为左向，由外向内，层与层之间的方向相反；所述导电线芯2的绞合节距与直径的比值为8~12。

一种极小弯曲半径电缆外包覆高强度硅橡胶材料的制备方法，其特征在于：所述高强度硅橡胶4的制备工艺为：

步骤一：用筛选机将沉淀法白炭黑、碳酸钙过筛，去除粉料中的大颗粒和杂志；将三氧化二铁、氯化石蜡、氢氧化镁置于干燥器中24h，去除或减少其中的水分。

步骤二：按重量百分比将甲基乙烯基硅橡胶32~43%、沉淀法白炭黑                         21~28%、碳酸钙12~16%分别投入90~100℃的密炼机中混炼3~4min，混炼均匀。

步骤三：按重量百分比将三氧化二铁2~4%、氯化石蜡                             2.5~5%、氢氧化镁2.5~4%、防老剂N-异丙苯-N′-苯基对苯二胺0.5~2.5%、羟基硅油3~4%、含氢硅油0.4~0.8%、邻苯二甲酸二辛脂、1~2%、表面活性剂γ-巯丙基三氧基硅烷0.2~0.5%分别投入所述密炼机中继续混炼2~3min，该混炼胶料温度达到86~93℃时从所述密炼机中排出。

步骤四：所述混炼胶料在开炼机上薄通1-2次，并摆胶2-3次，接着在三辊压延机上压延，开条出片；

步骤五：所述片状混炼胶料在室温下放置8~12h后，继续投入密炼机中，混炼温度达到90~100℃时按重量百分比分别投入硅烷偶联剂KH-560                   0.1~10%、双2,5硫化剂0.6~1.0%，混炼2~3min后排出。

步骤六：所述混炼胶料在开炼机上薄通1-2次，并摆胶2-3次，投入滤胶机过滤成条状，室温冷却后得到该制品。

将高强度硅橡胶包覆在导电线芯上制成电缆，电缆的主要性能指标符合预期设计，具体见表1。

表1 包覆高强度硅橡胶制成的极小弯曲半径电缆主要性能指标

序号	性能项目	单位	检测结果
				1	抗拉强度	Mpa	28
2	断裂伸长率	%	625
				3	老化后抗拉强度	Mpa	27
4	老化后断裂伸长率	%	610
				5	体积电阻率	Ω*m	5.2*1014
6	耐磨性	——	附加重物0.2kg，砂带行走1532mm
				7	循环曲挠试验	次	5892000
8	弯曲半径	——	1D

本发明提出的材料组分，通过特定的加工工艺制得胶料，挤包在采用特殊绞合方式绞合而成的导体上得到极小弯曲半径电缆，该电缆具有极小弯曲半径、柔韧、耐弯曲、耐油污、耐腐蚀、耐磨、使用温度更高、寿命更长等特点。该电缆和常规柔软电缆的主要性能指标对比表见表2，该电缆和常规柔软电缆的综合对比见表3。

表2  极小弯曲半径电缆和常规柔软电缆主要性能指标对比表

序号	性能项目	单位	常规柔软电缆检测结果	极小弯曲半径电缆检测结果
					1	抗拉强度	Mpa	19	28
2	断裂伸长率	%	430	625
					3	老化后抗拉强度	Mpa	18	27
4	老化后断裂伸长率	%	425	610
					5	体积电阻率	Ω*m	4.9*1012	5.2*1014
6	耐磨性	——	附加重物0.2kg，砂带行走1002mm	附加重物0.2kg，砂带行走1532mm
					7	循环曲挠试验	次	4128000	5892000
8	弯曲半径	——	4D	1D

表3  极小弯曲半径电缆和常规柔软电缆综合对比表

项目	常规柔软电缆	极小弯曲半径电缆
			耐温等级	125℃	250℃
弯曲半径	4D	1D
			安装敷设	一般	简便
施工效率	一般	快捷
			寿命	15	25
成本	略高	略高

综上，本发明提出的一种极小弯曲半径电缆及其外包覆材料的制备方法，解决了现有特殊用途电缆弯曲半径大、柔软度不够、耐磨性差等问题，产品具有极小弯曲半径、柔韧、耐弯曲、耐油污、耐腐蚀、耐磨、使用温度更高、寿命更长等特点，可用于各类电缆敷设空间狭小、循环往返次数多的设备，特别是工业机器人手臂、汽车流水线、物流搬运设备、喷涂设备等。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种极小弯曲半径电缆，包括：一根由7~61组股线（1）绞合而成的导电线芯（2）及其外包覆材料，其特征在于：所述股线（1）由若干根镀锡铜丝（3）绞合而成，导电线芯（2）外包覆有作为绝缘的超柔软高强度硅橡胶（4），高强度硅橡胶（4）的材料组分及按重量百分比计的含量为：

甲基乙烯基硅橡胶                     32~43%

沉淀法白炭黑                         21~28%

碳酸钙                               12~16%

三氧化二铁                           2~4%

氯化石蜡                             2.5~5%

氢氧化镁                             2.5~4%

防老剂N-异丙苯-N′-苯基对苯二胺       0.5~2.5%

羟基硅油                             3~4%

含氢硅油                             0.4~0.8%

邻苯二甲酸二辛脂                     1~2%

表面活性剂γ-巯丙基三氧基硅烷         0.2~0.5%

硅烷偶联剂 KH-560                   0.1~10%

双2,5硫化剂                         0.6~1.0%

所述镀锡铜丝（3）的直径为0.08~0.15mm。

2.根据权利要求1所述的一种极小弯曲半径电缆，其特征在于：所述导电线芯（2）的股线为7组，其排列方式为1+6；所述导电线芯（2）的股线为7组以上、61组及以下，其第一层和第二层的排列方式为1+6，第三层及以上每层比上一层多6组；所述导电线芯（2）的最外层方向为左向，由外向内，层与层之间的方向相反；所述导电线芯（2）的绞合节距与直径的比值为8~12。

3.一种极小弯曲半径电缆外包覆高强度硅橡胶材料的制备方法，其特征在于：所述高强度硅橡胶（4）的制备工艺为：

步骤一：用筛选机将沉淀法白炭黑、碳酸钙过筛，去除粉料中的大颗粒和杂志；将三氧化二铁、氯化石蜡、氢氧化镁置于干燥器中24h，去除或减少其中的水分；

 步骤二：按重量百分比将甲基乙烯基硅橡胶32~43%、沉淀法白炭黑  21~28%、碳酸钙12~16%分别投入90~100℃的密炼机中混炼3~4min，混炼均匀；

步骤三：按重量百分比将三氧化二铁2~4%、氯化石蜡  2.5~5%、氢氧化镁2.5~4%、防老剂N-异丙苯-N′-苯基对苯二胺0.5~2.5%、羟基硅油3~4%、含氢硅油0.4~0.8%、邻苯二甲酸二辛脂、1~2%、表面活性剂γ-巯丙基三氧基硅烷0.2~0.5%分别投入所述密炼机中继续混炼2~3min，该混炼胶料温度达到86~93℃时从所述密炼机中排出；

步骤四：所述混炼胶料在开炼机上薄通1-2次，并摆胶2-3次，接着在三辊压延机上压延，开条出片；

步骤五：所述片状混炼胶料在室温下放置8~12h后，继续投入密炼机中，混炼温度达到90~100℃时按重量百分比分别投入硅烷偶联剂KH-560  0.1~10%、双2,5硫化剂0.6~1.0%，混炼2~3min后排出；

步骤六：所述混炼胶料在开炼机上薄通1-2次，并摆胶2-3次，投入滤胶机过滤成条状，室温冷却后得到该制品。