CN107210089B - 用于电围栏线的丝和由这种丝制成的电围栏线 - Google Patents

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Abstract

碳钢丝用于电围栏线的用途，所述碳钢丝具有耐腐蚀涂层，其中所述碳钢丝的碳含量低于0.20wt％并且所述耐腐蚀涂层是涂层重量在30g/m2至100g/m2范围内的锌铝合金或者锌铝镁合金。

Description

用于电围栏线的丝和由这种丝制成的电围栏线
技术领域
本发明涉及用于电围栏线的导电丝和由这种丝制成的电围栏线。
背景技术
电围栏线通常用于限制牧场上的家畜(例如，牛、羊和马)并且作为使其免遭野生动物伤害的保护。电围栏线是由非导电单丝(特别是塑料单丝)和已经并入皮线中的一个或者多个导电丝组成的围栏皮线。电围栏线不能由于切到家畜而伤害家畜，并且对于家畜而言还要更可见。
这种电围栏线在其一端连接到高电压电激发器。电围栏线本身可以从高电压激发器延伸几百米。因此，这种电围栏线必须具有相对低的内部电阻。此外，因为它们串在绝缘杆上，它们必须具有相当大的机械强度以适应施加在围栏线上的拉伸力。此外，这种电围栏线必须具有足够的强度以承受在动物撞到线上的情况下施加在线上的拉伸力。
从接地的激发器大约每秒一个脉冲沿着导电丝发送脉冲电流。当动物(例如马)接触围栏时，它接通了围栏和地之间的电路，并且接收短暂、强烈但安全的电击。电击是足够难忘的使得动物永远不会忘记。电围栏线还可以用于临时分割牧场，以确保其均匀地放牧，在该情况中，可以每隔几天拆卸并且重新串上电围栏结构，迫使动物定期轮换啃食土地的不同地带。
US5036166公开了几种市售的电围栏线。其围栏线包括两种不同类型的丝：不锈钢丝和铜丝。不锈钢丝是防锈的并且耐酸的并且具有相对高的拉伸强度；因此它们用来提供拉伸强度。另一方面，因为不锈钢丝具有相对低的导电率，所以使用具有小直径的铜丝来提供良好的导电率。
GB2321762公开了柔性电围栏，其中仅部署一种导电丝。导电丝由非合金钢丝制成并且具有耐腐蚀的、导电的涂层，例如，包覆铜。还公开了铜包覆的非合金钢丝的电阻甚至比具有相同直径的不锈钢丝的电阻低10至17倍。
可以通过并入铜丝或者部署铜包覆丝来调节或者限制电围栏线的电阻。然而，电围栏线的寿命仍然是一个挑战
发明内容
本发明的目的是提供适合于电围栏线的新型导电丝。
本发明的另一个目的是提供具有延长的寿命和低成本的电围栏线。
根据本发明的第一方面，提供了碳钢丝用于电围栏线的用途，所述碳钢丝具有耐腐蚀涂层，其中所述碳钢丝的碳含量低于0.20wt％并且所述耐腐蚀涂层是涂层重量在30g/m2至100g/m2的范围内的锌铝合金涂层或者锌铝镁合金涂层。
低碳钢丝具有比相同直径的不锈钢丝更高的导电率。根据本发明的碳钢丝具有低于0.20wt％的碳含量，优选地低于0.05wt％并且更优选地低于0.03wt％。低碳钢丝在电围栏线中的应用一方面可以作为张力构件，并且另一方面它可以为围栏线提供相当大的导电率，因此可以省略应用诸如铜丝的导电丝或者至少可以减少铜丝的部署。
根据本发明，碳钢丝涂覆有锌铝合金或者锌铝镁合金。锌铝合金涂层或者锌铝镁合金涂层比传统锌涂层为钢丝提供更好的耐腐蚀性。重要的是，锌铝合金涂层或者锌铝镁合金涂层通常可以通过热浸或者电镀来涂覆。涂层越厚，保护碳钢丝的时间越长，条件是涂层均匀涂覆并留在碳钢丝上。此外，厚涂覆碳钢丝可以提供更好的导电率，作为用于电围栏线的导电丝这是有利的。如GB2321762中所公开的，包覆有铜层的非合金碳钢丝应当相当厚，可以为电围栏线提供足够的导电率。铜导电率好，但不是良好的耐腐蚀材料。与此相反，锌铝合金或者锌铝镁合金是良好的耐腐蚀材料并且涂层可以防止碳钢丝被腐蚀并且提供导电率。此外，根据本发明的锌铝合金涂层或者锌铝镁合金涂层的涂层重量在30g/m2至100g/m2的范围内。优选地，涂层重量在40g/m2至60g/m2的范围内。较厚的涂层可以提供更好的耐腐蚀性，但它会增加涂覆丝的成本。发现在厚涂层中容易产生开裂，因为它不能遵循碳钢丝的变形(例如，由于电围栏线的弯折)。如果厚涂层开裂或者局部损坏，则会发生腐蚀并且丝将不合格而具有短的寿命。另一方面，已经发现太阳光对诸如聚乙烯的塑料材料是不利的，并且基于塑料的电围栏线的预期寿命通常为五年。根据本发明的相对薄的锌铝合金涂层或者锌铝镁合金涂层在工业应用环境中足以使碳钢丝至少五年免受腐蚀。因此，涂层重量在30g/m2至100g/m2范围内的锌铝合金涂层或者锌铝镁合金涂层被优化从而在电围栏线的寿命期间以低成本为导电丝提供导电率和足够的耐腐蚀性。此外，涂覆碳钢丝比通常用于电围栏线的不锈钢丝和铜丝便宜得多。
根据本发明，所述锌铝合金涂层的铝含量在3wt％至20wt％的范围内。该组合物保证良好的耐腐蚀性并且对碳钢丝的粘附性。优选地，所述锌铝合金涂层的铝含量为5wt％。更优选地，所述锌铝合金涂层或者锌铝镁合金涂层的铝含量为10wt％，因为这提供了更好的腐蚀保护和导电率。所述锌铝镁合金涂层的镁含量在0.1wt％至5wt％的范围内，优选地在0.1wt％至1wt％的范围内，例如0.3wt％或者0.5wt％。根据本发明，所述锌铝镁合金涂层的铝含量在3wt％至8wt％的范围内。所述锌铝镁合金涂层的镁含量在0.1wt％至5wt％的范围内，优选地在0.1wt％至1wt％的范围内，例如0.3wt％或者0.5wt％。
根据本发明的锌铝合金涂层或者锌铝镁合金涂层可以包含少量的(例如小于0.1wt％、小于0.05wt％或者小于0.01wt％)下列元素中的任一种：Si、Ni、Ce、La、Sn、Bi、Pb、Cd、Cu、Fe、Ti和Cr。
根据本发明的用于电围栏线的碳钢丝具有在0.1mm至1.0mm的范围内的直径，例如，在0.2mm至0.3mm的范围内。优选地，涂覆有锌铝合金或者锌铝镁合金的碳钢丝是重拉丝。锌铝合金或者锌铝镁合金涂覆丝的重拉可以提高涂覆碳钢丝的拉伸强度并且增强锌铝合金(或者锌铝镁合金)涂层和碳钢丝之间的粘附性。根据本发明的涂覆碳钢丝具有在900N/mm2至1250N/mm2的范围内的拉伸强度。电阻率在4×10-8Ω·m至5.0×10-7Ω·m的范围内(即电阻率在2×106S/m至2.5×107S/m的范围内)优选地为8×10-8Ω·m至2.5×10-7Ω·m。(即电阻率在4×106S/m至1.25×107S/m的范围内)。
根据本发明的第二方面，提供了包括一个或者多个并入塑料材料中的如上所述的碳钢丝的电围栏线。电围栏线是以带、绳、股或者编结编织物的形式。电围栏线可以具有如US5036166或者GB2321762所图示的配置，而其不锈钢丝或者其不锈钢丝和铜丝两者被根据本发明的涂覆碳钢丝代替。具体地，电围栏线是通过将根据本发明的一个或者多个涂覆碳钢丝编结、针织或者织造到非导电塑料单丝中而制成的电围栏带。非导电塑料纤维可以是由聚乙烯、聚酰胺、聚酯、聚丙烯或者其它塑料材料制成的多个经单丝和纬单丝。此外，电围栏线还可以包括一个或者多个并入塑料材料中的铜丝。铜丝与涂覆碳钢丝一起应用可以增加电围栏线的导电率。
附图说明
从参考附图通过示例给出的以下更详细的描述，将完全理解本发明的目的和优点，其中：
图1示出了根据本发明的用于电围栏线的涂覆碳钢丝的示意图。
图2比较了三种不同类型的涂覆碳钢丝的盐雾测试结果。
图3示出了根据本发明的电围栏带的示意图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的涂覆丝10的示意图。涂覆丝10具有碳钢芯12和锌铝合金涂层14。作为示例，首先通过热浸使具有最大0.03wt％的碳含量和最大0.03wt％的硅含量的低碳钢丝涂覆锌铝合金。丝A以95:5的重量百分比涂覆锌/铝。丝B以90:10的重量百分比涂覆锌/铝。涂覆丝A和B进一步重拉到0.28mm的直径。
通过盐雾测试(ASTM B117/DIN50021/ISO9227)测量涂覆丝A和B的耐腐蚀性。为了比较，制造具有相同钢组分但涂覆有热浸纯锌的碳钢丝C作为参考。对于盐雾测试，样品在5％深棕色锈蚀(DBR)下进行评估。丝A、B和C都是具有0.28mm的相同直径的以及具有46g/m2至48g/m2的相似涂层重量的重拉涂覆丝。如图2所示的结果所示，丝A的性能优于锌涂覆的碳钢丝C约4倍，丝B的性能优于锌涂覆的碳钢丝C约16倍。丝B在5％DBR下达到约576小时(h)。此外，应注意的是，即使在大的变形和热暴露之后，所有这些涂层都维持其耐腐蚀性。
丝B的拉伸强度为1080N/mm2，其高于具有相似直径的不锈钢丝。此外，丝B的伸长性能优于不锈钢丝。丝B的电阻为2.16Ω/m(即电阻率为1.33×10-7Ω·m)。这指示涂覆碳钢丝B比具有相似直径的不锈钢丝更具导电性。
图3中示出了带30形式的电围栏线。带由塑料单丝32(例如聚乙烯)织造。织造是常规形式，并且在带的每个边缘处提供织边34、36。根据本发明的由图3中的a、b或者c指示的涂覆碳钢丝A或者B与作为经单丝的塑料单丝32松散交织。为了增加电围栏带30的导电率，铜丝38也可以松散地交织到带中。

Claims (14)

1.一种用于电围栏线的碳钢丝，所述碳钢丝具有耐腐蚀涂层，其中所述碳钢丝的碳含量低于0.20wt％，并且所述耐腐蚀涂层是涂层重量在30g/m2至100g/m2范围内的锌铝合金涂层或者锌铝镁合金涂层，其中所述碳钢丝具有在0.1mm至1.0mm的范围内的直径。
2.根据权利要求1所述的用于电围栏线的碳钢丝，其中所述锌铝合金涂层或者锌铝镁合金涂层的铝含量在3wt％至20wt％的范围内。
3.根据权利要求2所述的用于电围栏线的碳钢丝，其中所述锌铝合金涂层或者锌铝镁合金涂层的铝含量为5wt％或者10wt％。
4.根据前述权利要求中任一项所述的用于电围栏线的碳钢丝，其中所述锌铝镁合金涂层的镁含量在0.1wt％至5wt％的范围内。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的用于电围栏线的碳钢丝，其中所述碳钢丝的所述碳含量低于0.05wt％。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的用于电围栏线的碳钢丝，其中所述锌铝合金涂层或者锌铝镁合金涂层的涂层重量在40g/m2至60g/m2的范围内。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的用于电围栏线的碳钢丝，其中所述碳钢丝是重拉丝。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的用于电围栏线的碳钢丝，其中所述碳钢丝具有在900N/mm2至1250N/mm2范围内的拉伸强度。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的用于电围栏线的碳钢丝，其中所述碳钢丝的电阻率在4×10-8Ω·m至5.0×10-7Ω·m的范围内。
10.一种电围栏线，包括并入塑料材料中的一个或者多个碳钢丝，所述一个或多个碳钢丝具有耐腐蚀涂层，其中所述碳钢丝的碳含量低于0.20wt％，并且所述耐腐蚀涂层是涂层重量在30g/m2至100g/m2范围内的锌铝合金涂层或者锌铝镁合金涂层，其中所述碳钢丝具有在0.1mm至1.0mm的范围内的直径。
11.根据权利要求10所述的电围栏线，其中所述电围栏线是以带、绳、股或者编结编织物的形式。
12.根据权利要求10或者11所述的电围栏线，其中所述电围栏线是通过将一个或者多个碳钢丝编结、针织或者织造到非导电塑料单丝中而制成的。
13.根据权利要求12所述的电围栏线，其中所述非导电塑料单丝是由聚乙烯、聚酰胺、聚酯或者聚丙烯制成的多个经单丝和纬单丝。
14.根据权利要求10或者11所述的电围栏线，其中所述电围栏线还包括并入所述塑料材料中的一个或者多个铜丝。
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