CN105489268A - 信号电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种信号电缆，包括：缆芯，其包括一绝缘体和多根线芯，所述绝缘体沿轴向开设有多个第一通孔，所述绝缘体的表面沿轴向设置有多条凸棱，所述多根线芯分别放置在所述多个第一通孔中，对于每一根线芯，其包括导体、包覆所述导体的聚酯带和包覆所述聚酯带的铜线编织层；内护层；屏蔽层；中护层，所述中护层沿轴向开设有多个第二通孔；加强层；防护层；外护层。本发明的信号电缆具有优良的防水防潮、阻燃防火、抗干扰、抗挤压的性能。

Description

信号电缆
技术领域
本发明涉及通信线缆相关领域。更具体地说，本发明涉及一种信号电缆。
背景技术
随着电子科技产品的发展普及，信号电缆作为一种传输信号的工具，是工业生产和日常生活中常见而不可缺少的一种工具。但是一些信号电缆需要长期曝露在空气中，很容易受潮，因此信号电缆需要具备防水防潮的功能。而如果发生火灾，易燃的信号电缆很快会成为传播火灾的媒介，因此信号电缆还需要具有阻燃防火功能。信号电缆在铺设或传输的过程中，还特别容易受到挤压、拉扯，一旦芯线拉断或压断，将会造成重大损失，因此信号电缆还需要具备很强的抗压抗拉特性。另外，信号电缆还需要具备较好的屏蔽能力，以保证传输质量。因此，需要设计一种防水防潮、阻燃防火、抗压抗拉、抗干扰的信号电缆。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种信号电缆，其具有防水防潮、阻燃防火、抗干扰的能力，特别具有优良的抗挤压性能。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种信号电缆，包括：
缆芯，其包括一绝缘体和多根线芯，所述绝缘体沿轴向开设有多个第一通孔，所述绝缘体的表面沿轴向设置有多条凸棱，所述多根线芯分别放置在所述多个第一通孔中，对于每一根线芯，其包括导体、包覆所述导体的聚酯带和包覆所述聚酯带的铜线编织层，所述绝缘体的材料为密度为0.920～0.930克/立方厘米的聚乙烯；
内护层，其包覆所述缆芯，所述内护层的材料为密度为0.934～0.940克/立方厘米的聚乙烯；
屏蔽层，其包覆所述内护层，所述屏蔽层包括由内向外依次设置的镀锌铜线编织层、第一碳纤维编织层、镀镍铜线编织层、第二碳纤维编织层以及镀锡铜线编织层；
中护层，其包覆所述屏蔽层，所述中护层的材料为密度为0.962～0.967克/立方厘米的聚乙烯，所述中护层沿轴向开设有多个第二通孔，且对于所述信号电缆的任意一个径向截面，每个第二通孔均不在任意两个凸棱的连线上；
加强层，其包覆所述中护层，所述加强层的材料由以下重量份数的原料制成：环氧硅树脂100份、丙烯酸丁酯20～30份、聚芳酯20～30份、聚酰胺树脂10～20份、聚四氟乙烯50～60份、纳米氧化铝3～5份以及纳米二氧化钛1～2份；
防护层，其包覆所述加强层，所述防护层由钢纤维、硅酸铝纤维、陶瓷纤维、酚醛纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、锦纶纤维和芳纶纤维编织而成，其中，所述钢纤维作为经线，所述硅酸铝纤维、所述陶瓷纤维、所述酚醛纤维、所述聚乙烯醇纤维、所述聚丙烯腈纤维、所述锦纶纤维和所述芳纶纤维均匀间隔作为纬线；
外护层，其包覆所述防护层，所述外护层的材料为乙烯～四氟乙烯共聚物。
优选的是，所述的信号电缆，所述第一通孔的个数为3～6个。
优选的是，所述的信号电缆，所述凸棱的径向截面为半圆形，半径为0.1～0.15毫米。
优选的是，所述的信号电缆，所述内护层的厚度为0.2毫米，所述屏蔽层的厚度为0.2毫米，所述中护层的厚度为0.5毫米，所述加强层的厚度为0.5毫米，所述防护层的厚度为0.4毫米，所述外护层的厚度为0.2毫米。
优选的是，所述的信号电缆，所述第二通孔的个数为20～35个，且为圆形孔，所述第二通孔均匀分布在所述中护层中。
优选的是，所述的信号电缆，所述防护层由以下重量份数的原料制成：环氧硅树脂100份、丙烯酸丁酯25份、聚芳酯25份、聚酰胺树脂15份、聚四氟乙烯50份、纳米氧化铝4份、纳米二氧化钛1.2份。
优选的是，所述的信号电缆，所述防护层的材料的制备方法包括：将上述重量份的环氧硅树脂、丙烯酸丁酯、聚芳酯、聚酰胺树脂和聚四氟乙烯在常压下加热熔融，搅拌均匀，加压至8～10MPa保持20～30分钟，然后加入上述重量份的纳米氧化铝和纳米二氧化钛，立即减压至50～80Pa并保持40～60分钟，恢复至常压；其中，在8～10MPa保持阶段用20KHz的超声波辐照，在50～80Pa保持阶段用30KHz的超声波辐照。
本发明至少包括以下有益效果：
(1)本发明的信号电缆具有防水防潮、阻燃防火、抗干扰的能力，特别具有优良的抗挤压性能。
(2)本发明在一个圆柱状的绝缘体中开设多个第一通孔，第一通孔中放置用于传输信号的线芯，绝缘体的材料采用密度为0.920～0.923克/立方厘米的聚乙烯，这种聚乙烯具有较好的弹性，因而具有很强的抗挤压能力，并能够很好地保护放在第一通孔中线芯，绝缘体外表面设置有多个凸棱，使绝缘体在受到压力后有较大的压缩空间，进一步增强抗挤压能力。
(3)本发明的内护层的材料为密度为0.934～0.936克/立方厘米的聚乙烯，这种聚乙烯的强度较高，保护弹性的绝缘体不受到破坏，而且与绝缘体的材质相同，因而连接紧密。
(4)本发明的屏蔽层由镀锌铜线、碳纤维、镀镍铜线与镀锡铜线编织而成，使屏蔽层的屏蔽能力远高于纯铜丝编织的屏蔽层，而且抗拉能力更好，当不使用碳纤维时，屏蔽层的屏蔽能力降低了20％。
(5)本发明中护层内部沿轴向开设有多个第二通孔，中护层的材料为密度为0.965～0.969克/立方厘米的聚乙烯。这里，第二通孔填补在凸棱之间的间隙中，使信号电缆不论受到何种方向的压力均能有很好的抗击能力，而且这种聚乙烯的强度很高，可以在进一步增强抗挤压能力的基础，保护屏蔽层和内护层。
(6)本发明的加强层的材料由以下重量份数的原料制成：环氧硅树脂100份、丙烯酸丁酯20～30份、聚芳酯20～30份、聚酰胺树脂10～20份、聚四氟乙烯50～60份、纳米氧化铝3～5份、纳米二氧化钛1～2份。该加强层的材料由多种聚合物和两种无机纳米粒子制备而成，具有极高的强度，进一步增强了信号电缆的抗拉能力，纳米氧化铝和纳米二氧化钛起到填补各聚合物之间的空隙，并连接各聚合物的作用，当不加纳米氧化铝和纳米二氧化钛时，得到的材料的强度降低40％。本发明中，优选的制备方法即是将环氧硅树脂、丙烯酸丁酯、聚芳酯、聚酰胺树脂以及聚四氟乙烯熔融，然后加入两种纳米粒子，然后进行高压低频率超声波处理以及低压高频率超声波处理，让纳米粒子充分运动到聚合物的间隙中，在聚合物中建立联系，如果不进行高压低频率超声波处理以及低压高频率超声波处理，材料的强度降低20％。
(7)本发明的防护层由钢纤维、硅酸铝纤维、陶瓷纤维、酚醛纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、锦纶纤维和芳纶纤维编织而成。防护层进一步增加了信号电缆的强度，并使信号电缆具备阻燃防火防高温能力。
(8)本发明外护层的材料为乙烯-四氟乙烯共聚物。乙烯-四氟乙烯共聚物材料是最强韧的氟塑料，抗冲击强度高，拉伸强度可达到50MPa，接近聚四氟乙烯的2倍，而且具有良好的耐热、阻燃、抗污、防水、耐化学性能和电绝缘性能，以乙烯-四氟乙烯共聚物材料作为外护层增强信号线缆的阻燃防火、防水防潮能力，并极好地保护内部的防护层、加强层、中护层、屏蔽层、内护层和绝缘体。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
实例1
一种信号电缆，包括：
缆芯，其包括一绝缘体1和多根线芯，所述绝缘体1沿轴向开设有多个第一通孔101，所述绝缘体1的表面沿轴向设置有多条凸棱102，所述多根线芯分别放置在所述多个第一通孔101中，对于每一根线芯，其包括导体、包覆所述导体的聚酯带和包覆所述聚酯带的铜线编织层，所述绝缘体1的材料为密度为0.920克/立方厘米的聚乙烯；
内护层2，其包覆所述缆芯，所述内护层2的材料为密度为0.934克/立方厘米的聚乙烯；
屏蔽层3，其包覆所述内护层2，所述屏蔽层3包括由内向外依次设置的镀锌铜线编织层、第一碳纤维编织层、镀镍铜线编织层、第二碳纤维编织层以及镀锡铜线编织层；
中护层4，其包覆所述屏蔽层3，所述中护层4的材料为密度为0.962～0.967克/立方厘米的聚乙烯，所述中护层4沿轴向开设有多个第二通孔401，且对于所述信号电缆的任意一个径向截面，每个第二通孔401均不在任意两个凸棱102的连线上；
加强层5，其包覆所述中护层4，所述加强层5的材料由以下重量份数的原料制成：环氧硅树脂100份、丙烯酸丁酯20份、聚芳酯20份、聚酰胺树脂10份、聚四氟乙烯50份、纳米氧化铝3份以及纳米二氧化钛1份；
防护层6，其包覆所述加强层5，所述防护层6由钢纤维、硅酸铝纤维、陶瓷纤维、酚醛纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、锦纶纤维和芳纶纤维编织而成，其中，所述钢纤维作为经线，所述硅酸铝纤维、所述陶瓷纤维、所述酚醛纤维、所述聚乙烯醇纤维、所述聚丙烯腈纤维、所述锦纶纤维和所述芳纶纤维均匀间隔作为纬线；
外护层7，其包覆所述防护层6，所述外护层7的材料为乙烯～四氟乙烯共聚物。
所述的信号电缆，所述第一通孔101的个数为3个。
所述的信号电缆，所述凸棱102的径向截面为半圆形，半径为0.1毫米。
所述的信号电缆，所述内护层2的厚度为0.2毫米，所述屏蔽层3的厚度为0.2毫米，所述中护层4的厚度为0.5毫米，所述加强层5的厚度为0.5毫米，所述防护层6的厚度为0.4毫米，所述外护层7的厚度为0.2毫米。
所述的信号电缆，所述第二通孔401的个数为20个，且为圆形孔，所述第二通孔401均匀分布在所述中护层4中。
所述的信号电缆，所述防护层6的材料的制备方法包括：将上述重量份的环氧硅树脂、丙烯酸丁酯、聚芳酯、聚酰胺树脂和聚四氟乙烯在常压下加热熔融，搅拌均匀，加压至8MPa保持20分钟，然后加入上述重量份的纳米氧化铝和纳米二氧化钛，立即减压至50Pa并保持40分钟，恢复至常压；其中，在8MPa保持阶段用20KHz的超声波辐照，在50Pa保持阶段用30KHz的超声波辐照。
实例2
一种信号电缆，包括：
缆芯，其包括一绝缘体1和多根线芯，所述绝缘体1沿轴向开设有多个第一通孔101，所述绝缘体1的表面沿轴向设置有多条凸棱102，所述多根线芯分别放置在所述多个第一通孔101中，对于每一根线芯，其包括导体、包覆所述导体的聚酯带和包覆所述聚酯带的铜线编织层，所述绝缘体1的材料为密度为0.930克/立方厘米的聚乙烯；
内护层2，其包覆所述缆芯，所述内护层2的材料为密度为0.940克/立方厘米的聚乙烯；
屏蔽层3，其包覆所述内护层2，所述屏蔽层3包括由内向外依次设置的镀锌铜线编织层、第一碳纤维编织层、镀镍铜线编织层、第二碳纤维编织层以及镀锡铜线编织层；
中护层4，其包覆所述屏蔽层3，所述中护层4的材料为密度为0.967克/立方厘米的聚乙烯，所述中护层4沿轴向开设有多个第二通孔401，且对于所述信号电缆的任意一个径向截面，每个第二通孔401均不在任意两个凸棱102的连线上；
加强层5，其包覆所述中护层4，所述加强层5的材料由以下重量份数的原料制成：环氧硅树脂100份、丙烯酸丁酯30份、聚芳酯30份、聚酰胺树脂20份、聚四氟乙烯60份、纳米氧化铝5份以及纳米二氧化钛2份；
防护层6，其包覆所述加强层5，所述防护层6由钢纤维、硅酸铝纤维、陶瓷纤维、酚醛纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、锦纶纤维和芳纶纤维编织而成，其中，所述钢纤维作为经线，所述硅酸铝纤维、所述陶瓷纤维、所述酚醛纤维、所述聚乙烯醇纤维、所述聚丙烯腈纤维、所述锦纶纤维和所述芳纶纤维均匀间隔作为纬线；
外护层7，其包覆所述防护层6，所述外护层7的材料为乙烯～四氟乙烯共聚物。
所述的信号电缆，所述第一通孔101的个数为6个。
所述的信号电缆，所述凸棱102的径向截面为半圆形，半径为0.15毫米。
所述的信号电缆，所述内护层2的厚度为0.2毫米，所述屏蔽层3的厚度为0.2毫米，所述中护层4的厚度为0.5毫米，所述加强层5的厚度为0.5毫米，所述防护层6的厚度为0.4毫米，所述外护层7的厚度为0.2毫米。
所述的信号电缆，所述第二通孔401的个数为35个，且为圆形孔，所述第二通孔401均匀分布在所述中护层4中。
所述的信号电缆，所述防护层6的材料的制备方法包括：将上述重量份的环氧硅树脂、丙烯酸丁酯、聚芳酯、聚酰胺树脂和聚四氟乙烯在常压下加热熔融，搅拌均匀，加压至10MPa保持30分钟，然后加入上述重量份的纳米氧化铝和纳米二氧化钛，立即减压至80Pa并保持60分钟，恢复至常压；其中，在10MPa保持阶段用20KHz的超声波辐照，在80Pa保持阶段用30KHz的超声波辐照。
实例3
一种信号电缆，包括：
缆芯，其包括一绝缘体1和多根线芯，所述绝缘体1沿轴向开设有多个第一通孔101，所述绝缘体1的表面沿轴向设置有多条凸棱102，所述多根线芯分别放置在所述多个第一通孔101中，对于每一根线芯，其包括导体、包覆所述导体的聚酯带和包覆所述聚酯带的铜线编织层，所述绝缘体1的材料为密度为0.922克/立方厘米的聚乙烯；
内护层2，其包覆所述缆芯，所述内护层2的材料为密度为0.935克/立方厘米的聚乙烯；
屏蔽层3，其包覆所述内护层2，所述屏蔽层3包括由内向外依次设置的镀锌铜线编织层、第一碳纤维编织层、镀镍铜线编织层、第二碳纤维编织层以及镀锡铜线编织层；
中护层4，其包覆所述屏蔽层3，所述中护层4的材料为密度为0.966克/立方厘米的聚乙烯，所述中护层4沿轴向开设有多个第二通孔401，且对于所述信号电缆的任意一个径向截面，每个第二通孔401均不在任意两个凸棱102的连线上；
加强层5，其包覆所述中护层4，所述加强层5的材料由以下重量份数的原料制成：环氧硅树脂100份、丙烯酸丁酯25份、聚芳酯25份、聚酰胺树脂15份、聚四氟乙烯50份、纳米氧化铝4份、纳米二氧化钛1.2份；
防护层6，其包覆所述加强层5，所述防护层6由钢纤维、硅酸铝纤维、陶瓷纤维、酚醛纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、锦纶纤维和芳纶纤维编织而成，其中，所述钢纤维作为经线，所述硅酸铝纤维、所述陶瓷纤维、所述酚醛纤维、所述聚乙烯醇纤维、所述聚丙烯腈纤维、所述锦纶纤维和所述芳纶纤维均匀间隔作为纬线；
外护层7，其包覆所述防护层6，所述外护层7的材料为乙烯～四氟乙烯共聚物。
所述的信号电缆，所述第一通孔101的个数为5个。
所述的信号电缆，所述凸棱102的径向截面为半圆形，半径为0.12毫米。
所述的信号电缆，所述内护层2的厚度为0.2毫米，所述屏蔽层3的厚度为0.2毫米，所述中护层4的厚度为0.5毫米，所述加强层5的厚度为0.5毫米，所述防护层6的厚度为0.4毫米，所述外护层7的厚度为0.2毫米。
所述的信号电缆，所述第二通孔401的个数为30个，且为圆形孔，所述第二通孔401均匀分布在所述中护层4中。
所述的信号电缆，所述防护层6由以下重量份数的原料制成：
所述的信号电缆，所述防护层6的材料的制备方法包括：将上述重量份的环氧硅树脂、丙烯酸丁酯、聚芳酯、聚酰胺树脂和聚四氟乙烯在常压下加热熔融，搅拌均匀，加压至9MPa保持25分钟，然后加入上述重量份的纳米氧化铝和纳米二氧化钛，立即减压至60Pa并保持50分钟，恢复至常压；其中，在9MPa保持阶段用20KHz的超声波辐照，在60Pa保持阶段用30KHz的超声波辐照。
为了说明本发明的效果，发明人提供比较实验如下：
<比较例1>
在制作信号电缆，使用密度为0.965克/立方厘米的聚乙烯制作绝缘体，其余参数与实例3中的完全相同，工艺过程也完全相同。
<比较例2>
在制作信号电缆，使用的加强层的材料中不添加纳米氧化铝和纳米二氧化钛，其余参数与实例3中的完全相同，工艺过程也完全相同。
表1各实例和比较例得到的信号电缆的试验参数
拉伸强度(GPa) 抗压载荷(kN)
实例1 1.86 80
实例2 1.80 79
实例3 1.84 81
比较例1 1.88 52
比较例2 1.49 73
从上表1能够看出，本发明的信号电缆具有极强的抗拉抗压性能。而且实例3中由于采用0.922克/立方厘米的聚乙烯作为绝缘体，其抗压载荷显著高于比较例1中的情况。并且实例3中的加强层的材料中添加了纳米氧化铝和纳米二氧化钛，其拉伸强度和抗压载荷均远高于比较例2中的情况。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种信号电缆，其特征在于，包括：
缆芯，其包括一绝缘体和多根线芯，所述绝缘体沿轴向开设有多个第一通孔，所述绝缘体的表面沿轴向设置有多条凸棱，所述多根线芯分别放置在所述多个第一通孔中，对于每一根线芯，其包括导体、包覆所述导体的聚酯带和包覆所述聚酯带的铜线编织层，所述绝缘体的材料为密度为0.920～0.930克/立方厘米的聚乙烯；
内护层，其包覆所述缆芯，所述内护层的材料为密度为0.934～0.940克/立方厘米的聚乙烯；
屏蔽层，其包覆所述内护层，所述屏蔽层包括由内向外依次设置的镀锌铜线编织层、第一碳纤维编织层、镀镍铜线编织层、第二碳纤维编织层以及镀锡铜线编织层；
中护层，其包覆所述屏蔽层，所述中护层的材料为密度为0.962～0.967克/立方厘米的聚乙烯，所述中护层沿轴向开设有多个第二通孔，且对于所述信号电缆的任意一个径向截面，每个第二通孔均不在任意两个凸棱的连线上；
加强层，其包覆所述中护层，所述加强层的材料由以下重量份数的原料制成：环氧硅树脂100份、丙烯酸丁酯20～30份、聚芳酯20～30份、聚酰胺树脂10～20份、聚四氟乙烯50～60份、纳米氧化铝3～5份以及纳米二氧化钛1～2份；
防护层，其包覆所述加强层，所述防护层由钢纤维、硅酸铝纤维、陶瓷纤维、酚醛纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、锦纶纤维和芳纶纤维编织而成，其中，所述钢纤维作为经线，所述硅酸铝纤维、所述陶瓷纤维、所述酚醛纤维、所述聚乙烯醇纤维、所述聚丙烯腈纤维、所述锦纶纤维和所述芳纶纤维均匀间隔作为纬线；
外护层，其包覆所述防护层，所述外护层的材料为乙烯～四氟乙烯共聚物。
2.如权利要求1所述的信号电缆，其特征在于，所述第一通孔的个数为3～6个。
3.如权利要求1所述的信号电缆，其特征在于，所述凸棱的径向截面为半圆形，半径为0.1～0.15毫米。
4.如权利要求1所述的信号电缆，其特征在于，所述内护层的厚度为0.2毫米，所述屏蔽层的厚度为0.2毫米，所述中护层的厚度为0.5毫米，所述加强层的厚度为0.5毫米，所述防护层的厚度为0.4毫米，所述外护层的厚度为0.2毫米。
5.如权利要求1所述的信号电缆，其特征在于，所述第二通孔的个数为20～35个，且为圆形孔，所述第二通孔均匀分布在所述中护层中。
6.如权利要求1所述的信号电缆，其特征在于，所述防护层由以下重量份数的原料制成：环氧硅树脂100份、丙烯酸丁酯25份、聚芳酯25份、聚酰胺树脂15份、聚四氟乙烯50份、纳米氧化铝4份、纳米二氧化钛1.2份。
7.如权利要求1或6所述的信号电缆，其特征在于，所述防护层的材料的制备方法包括：将上述重量份的环氧硅树脂、丙烯酸丁酯、聚芳酯、聚酰胺树脂和聚四氟乙烯在常压下加热熔融，搅拌均匀，加压至8～10MPa保持20～30分钟，然后加入上述重量份的纳米氧化铝和纳米二氧化钛，立即减压至50～80Pa并保持40～60分钟，恢复至常压；其中，在8～10MPa保持阶段用20KHz的超声波辐照，在50～80Pa保持阶段用30KHz的超声波辐照。
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