CN110136869A - 可伸缩电缆线及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可伸缩电缆线及其制造方法，该可伸缩电缆线沿轴向螺旋卷绕，其包括多条芯线以及包覆于这些芯线外的外覆层。详细而言，各个芯线包括导线以及包覆于导线外的绝缘层，其中外覆层与这些绝缘层由相同的绝缘材料制成。本发明另提供一种制造该可伸缩电缆线的方法。首先，提供电缆线，并沿轴向螺旋卷绕电缆线。之后，在烤箱中进行烘烤步骤以软化绝缘材料，其中烘烤步骤至少分别在第一温度以及第二温度下加热电缆线，且第二温度高于第一温度。接着，进行冷却步骤，以固化绝缘材料，使电缆线成为该可伸缩电缆线。

Description

可伸缩电缆线及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种可伸缩电缆线以及制造此可伸缩电缆线的方法。

背景技术

为使传统的电缆线具有伸缩的功能，提高电缆线在空间布局上的弹性，会将电缆线沿一轴向螺旋卷绕成螺旋状结构。然而，电缆线内部的线材在制造过程中，例如被卷绕并烘烤或冷却时，会因为电缆线内部材料的加热或冷却速率差异产生热应力，而损坏成品或影响产品可靠度。另一方面，若欲将电缆线卷绕成更小的螺旋状结构，而缩小电缆线沿轴向螺旋卷绕的螺旋直径，将使得前述热应力造成的问题更为严重。如此一来，阻碍了可伸缩电缆线的进一步微小化，也连带限制了采用此可伸缩电缆线的装置的空间布局弹性或空间利用率。

发明内容

本发明提供一种可伸缩电缆线，具有高产品良率与可靠度，并且具有较小的尺寸，以提高采用此可伸缩电缆线的装置的空间布局弹性或空间利用率。

本发明提供一种可伸缩电缆线的制造方法，可有效降低制造过程中因电缆线内部材料的加热或冷却速率差异而产生的热应力。

本发明的一种沿轴向螺旋卷绕的可伸缩电缆线，其包括多条芯线以及包覆这些芯线的外覆层。进一步而言，各个芯线包括导线以及包覆此导线的绝缘层，其中外覆层与这些绝缘层由相同的绝缘材料制成。

在本发明的一实施例中，上述的绝缘材料为热塑性弹性体(ThermoplasticElastomer，TPE)。

在本发明的一实施例中，上述的热塑性弹性体包括热塑性聚酯弹性体(Thermoplastic Polyester Elastomer，TPEE)或热塑性聚氨酯弹性体(ThermoplasticPolyurethane，TPU)。

在本发明的一实施例中，上述的沿轴向螺旋卷绕的螺旋直径介于5.3毫米至5.8毫米之间。

在本发明的一实施例中，上述的各个导线包括单一条金属线或由多条金属线所构成的绞线。

本发明的一种可伸缩电缆线的制造方法，其步骤包括，提供电缆线，此电缆线包括多条芯线以及包覆这些芯线的外覆层。进一步而言，各个芯线包括导线以及包覆此导线的绝缘层，其中外覆层与这些绝缘层由相同的绝缘材料制成。接着，沿轴向螺旋卷绕电缆线。之后，在烤箱中进行烘烤步骤以软化绝缘材料，其中烘烤步骤至少分别在第一温度以及第二温度下加热电缆线，且第二温度高于第一温度。最后，进行冷却步骤，以固化绝缘材料，使电缆线成为沿轴向螺旋卷绕的可伸缩电缆线。

在本发明的一实施例中，上述的第一温度大于或等于绝缘材料的软化温度(Softening Temperature)，第二温度大于第一温度，且第二温度小于绝缘材料的融化温度。

在本发明的一实施例中，上述的冷却步骤包括关闭烤箱电源，并让电缆线在烤箱中自然降温。

在本发明的一实施例中，上述的冷却步骤还包括将电缆线移出烤箱，使电缆线在室温下降温。

基于上述，在本发明的可伸缩电缆线中，其外覆层与绝缘层由相同的绝缘材料制成，以排除不同绝缘材料的加热或冷却速率差异，降低烘烤或冷却电缆线时在电缆线内部产生的热应力。另一方面，本发明的可伸缩电缆线的制造方法可在烘烤或冷却步骤中对电缆线进行多阶段升温或降温，使得电缆线在不同温度下被逐渐加热或冷却，如此可大幅降低因温度剧烈变化而产生的热应力。因此，本发明的可伸缩电缆线及其制造方法可确保产品良率与可靠度，也有助于缩小可伸缩电缆线沿轴向螺旋卷绕的螺旋直径，提高采用此可伸缩电缆线的装置的空间布局弹性或空间利用率。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明的一实施例的一种可伸缩电缆线的示意图；

图2是图1的配置有连接器的可伸缩电缆线的示意图；

图3是本发明的一实施例的一种可伸缩电缆线的制造方法的流程图；

图4是图1的尚未加工的可伸缩电缆线的示意图；

图5是图3的可伸缩电缆线的制造方法中提供电缆线的流程图；

图6是图4的卷绕于圆棒的可伸缩电缆线的示意图；

图7是图3的可伸缩电缆线的制造方法的烘烤流程图；

图8是图3的可伸缩电缆线的制造方法的冷却流程图。

符号说明

50：电缆线

51：芯线

51a：导线

51b：绝缘层

52：外覆层

60：圆棒

100：可伸缩电缆线

110：芯线

112：导线

114：绝缘层

120：外覆层

A：轴向

D：螺旋直径

200：可伸缩电缆线的制造方法

S210～S248：步骤

具体实施方式

如图1所示，本发明的一种可伸缩电缆线100沿轴向A螺旋卷绕，其例如是各类型的电源线、信号线或其他线材。可伸缩电缆线100包括相互平行排列的多条芯线110以及包覆这些芯线110的外覆层120。举例而言，芯线110可符合美国线规(American wire gauge，AWG)#28的规范，而可伸缩电缆线100沿轴向A螺旋卷绕的最大螺旋直径D例如是介于5.3毫米至5.8毫米之间。在本实施例中，芯线110的数量例如是四条。当然，在本发明的其他实施例中，芯线110的数量可依需求改变。各个芯线110包括导线112以及包覆于导线112之外的绝缘层114。在此，每个导线112可以是单一条金属线或由多条金属线所构成的绞线。在本实施例中，芯线110为镀镍铜线。然而，芯线110也可以是纯铜或是其他导电材质。外覆层120与绝缘层114是由相同的绝缘材料制成。在本实施例中，绝缘材料可为热塑性弹性体(Thermoplastic Elastomer，TPE)，而热塑性弹性体例如热塑性聚酯弹性体(Thermoplastic Polyester Elastomer，TPEE)或热塑性聚氨酯弹性体(ThermoplasticPolyurethane，TPU)。

可伸缩电缆线100的实际应用可如图2所示，其中可伸缩电缆线100可被应用于各种电子装置的电源线、信号线、耳机线、USB线或其他线材。举例而言，可伸缩电缆线100可以应用于有线电话机(telephone)的缆线、头戴式显示器(head-mounted display，HMD)的电源线、信号线或是耳机线、智能型手机(smartphone)或平板计算机(tablet)的USB线或是耳机线、扩充基座(ducking station)的电源线、笔记型计算机(laptop computer)的电源线或是桌上型计算机主机(desktop computer)内部的电源线。在本实施例中，可伸缩电缆线100的两端可设置连接芯线110的两个连接器130，使得可伸缩电缆线100的两端可分别通过连接器130电连接电子装置中的其他元件，以通过可伸缩电缆线100桥接两元件。又或者可伸缩电缆线100可桥接电子装置与外部装置或电源。

下文说明依照本发明的一实施例的可伸缩电缆线100的制造方法。请参考图3所示的可伸缩电缆线的制造方法200的流程图，在步骤S210中，提供如图4所示的电缆线50。结合图5所示的电缆线50的制造流程，本实施例如步骤S212所示，先提供至少一条导线51a，导线51a可依需求选择单一条金属线或由多条金属线所构成的绞线。接着，如步骤S214所示，在导线51a之外包覆一层绝缘层51b，以形成芯线51。之后，再如步骤S216所示，在多条芯线51之外包覆一层外覆层52，以形成电缆线50。在此，如上文所述，外覆层52与绝缘层51b可由相同的绝缘材料制成，如热塑性聚酯弹性体(TPEE)或热塑性聚氨酯弹性体(TPU)等热塑性弹性体(Thermoplastic Elastomer，TPE)。在本实施例中，外覆层52与绝缘层51b的材质为热塑性聚酯弹性体。

取得电缆线50之后，进行图3的步骤S220。如图6所示，沿轴向A螺旋卷绕电缆线50。具体而言，可提供圆棒60，例如铁棒，并沿着圆棒60螺旋卷绕电缆线50，其中圆棒60的中心轴线即为轴向A。

接着，进行图3的步骤S230，烘烤卷绕后的电缆线50，以软化绝缘材料。图7进一步绘示依据本发明之一实施例的烘烤流程。首先，如步骤S232所示，将电缆线50连同圆棒60移至一烤箱。接着，如步骤S234所示，在第一温度下初步加热电缆线50经过第一时间，其中第一温度大于或等于绝缘材料的软化温度(Softening Temperature)。举例而言，在本实施例中，外覆层52与绝缘层51b的材质为热塑性聚酯弹性体，而此热塑性聚酯弹性体的软化温度为摄氏80度，且融化温度为摄氏160度。第一温度例如介于摄氏80度至摄氏120度之间。另外，第一时间例如是5-15分钟。之后，如步骤S236所示，在第二温度下进一步加热电缆线50经过第二时间，其中第二温度大于第一温度，但第二温度小于绝缘材料的融化温度。第二温度例如介于摄氏110度至摄氏150度之间。另外，第二时间例如介于20分钟至30分钟之间。在其他实施例中，第一温度及/或第二温度也可以是固定的温度。或者，第一温度及/或第二温度也可以随时间的经过分阶段变化。

在图3所示的步骤S230(烘烤)之后，进行步骤S240，冷却烘烤后的电缆线50，以固化绝缘材料，使电缆线50定型。具体而言，图8进一步绘示依据本发明之一实施例的冷却流程。首先，如步骤S242所示，可关闭烤箱电源，并在烤箱中让电缆线50自然降温。在此，烤箱的温度例如可由第三温度开始降温并经过第三时间。本实施例的第三温度可低于绝缘材料的软化温度，其可为固定的温度或可随时间的经过而阶梯式或连续性下降。另外，本实施例的第三时间例如是90分钟。接着，如步骤S244，将电缆线50连同圆棒60移出烤箱，并进行步骤S246，使电缆线50在室温下降温经过第四时间，使电缆线50成为如图1所示沿轴向A螺旋卷绕的可伸缩电缆线100。在此，第四温度例如是室温，而第四时间例如可为60分钟。之后，如步骤S248所示，移除圆棒60，以得到可伸缩电缆线100。在本实施例中，圆棒60的材质例如是铁，圆棒60的材质也可以铜或是其他高导热材质所制成。因此，无论是升温或是降温，圆棒60缩小可伸缩电缆线100的螺旋内侧部分以及螺旋外侧部分的温度差距。

换言之，在本实施例的烘烤步骤或冷却步骤中，电缆线50依序在不同的条件下被加热或冷却。例如，电缆线50可先在较低的第一温度下被预先加热，再于较高的第二温度被下被加热，使外覆层52及绝缘层51b确实地软化，并通过逐步加温来降低因温度剧烈变化而产生的热应力。又或者，被烘烤后的电缆线50可先在较高的第三温度下于烤箱中被自然冷却，再放置于较低的第四温度(室温)下，通过逐步冷却来降低因温度剧烈变化而产生的热应力。此外，由于外覆层52及绝缘层51b是由相同绝缘材料制成，具有相同的热膨胀系数，可在电缆线50被加热或冷却的过程中降低外覆层52及绝缘层51b之间的热应力，可确保产品良率与可靠度，并有助于缩小电缆线50沿轴向A螺旋卷绕的螺旋直径D，也可提高采用本发明之可伸缩电缆线100的装置的空间布局弹性或空间利用率。此外，相较于圆棒60具有较高的热传导系数，分阶段升温及/或降温也可以缩小电缆线50与圆棒60之间的温度差异，以降低电缆线50内部的热应力。

举例而言，本实施例的外覆层52与绝缘层51b的材质为热塑性聚酯弹性体。传统电缆线的外覆层的材质为热塑性聚氨酯弹性体橡胶(Thermoplastic Polyurethane，TPE)，而传统电缆线的绝缘层的材质为聚氯乙烯(PolyVinyl Chloride，PVC)。相较于传统的电缆线，电缆线50沿轴向A螺旋卷绕的螺旋直径D可由10毫米至13毫米被缩减到5.3毫米至5.8毫米，同时也能确保良好的拉伸率。另外，相较于传统的电缆线，本实施例的可伸缩电缆线100的平均拉伸次数可由5000次提升至4万次，具有较长的使用寿命。

当然，前述实施例提到的烘烤步骤或冷却步骤的制作工艺条件仅是举例。在本发明的其他实施例中，也可依据实际需求(例如绝缘材料的种类、厚度、冷却的环境条件、软化温度、以及融化温度等)来改变上述烘烤步骤中的第一温度、第二温度、第一时间或第二时间，或上述冷却步骤中的第三温度、第四温度、第三时间或第四时间。另一方面，在本发明的其它实施例中，也可以使烘烤步骤或冷却步骤的温度呈三个阶段以上的变化，或是使烘烤温度或冷却温度呈连续性变化，以得到类似的技术效果。

综上所述，在本发明的可伸缩电缆线中，其外覆层与绝缘层是由相同的绝缘材料制成，具有相同的热膨胀系数，可排除不同的绝缘材料在加热或冷却时的速率差异，以降低烘烤或冷却电缆线时在电缆线内部产生热应力。另一方面，在本发明的可伸缩电缆线的制造方法，其在烘烤步骤或冷却步骤中，可对电缆线进行多阶段升温或降温，使得电缆线依序在不同的条件下被加热或冷却，如此可降低外覆层与绝缘层之间的热应力。此外，相较于圆棒具有较高的热传导系数，分阶段升温及/或降温也可以缩小电缆线与圆棒之间的温度差异，以降低电缆线内部的热应力。因此，本发明的可伸缩电缆线及其制造方法，可确保产品良率与可靠度，并有助于缩小电缆线沿轴向螺旋卷绕的螺旋直径，使可伸缩电缆线具有较小的尺寸，藉此可提高采用本发明的可伸缩电缆线的装置的空间布局弹性或空间利用率。

虽然结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (9)

1.一种可伸缩电缆线，沿一轴向螺旋卷绕，其特征在于，该可伸缩电缆线包括：

多条芯线，各该芯线包括：

导线；以及

绝缘层，包覆该导线；以及

外覆层，包覆该些芯线，且该外覆层与各该绝缘层由相同的一绝缘材料制成。

2.如权利要求1所述的可伸缩电缆线，其中该绝缘材料为热塑性弹性体。

3.如权利要求2所述的可伸缩电缆线，其中该热塑性弹性体包括热塑性聚酯弹性体或热塑性聚氨酯弹性体。

4.如权利要求1所述的可伸缩电缆线，其中沿该轴向螺旋卷绕的一螺旋直径介于5.3毫米至5.8毫米之间。

5.如权利要求1所述的可伸缩电缆线，其中各该导线包括单一条金属线或由多条金属线所构成的绞线。

6.一种可伸缩电缆线的制造方法，其特征在于，包括：

提供一电缆线，该电缆线包括多条芯线以及包覆该些芯线的外覆层，各该芯线包括导线以及包覆该导线的绝缘层，且该外覆层与各该绝缘层由相同的绝缘材料制成；

沿一轴向螺旋卷绕该电缆线；

在一烤箱中进行一烘烤步骤，以软化该绝缘材料，其中该烘烤步骤至少分别在一第一温度以及一第二温度下加热该电缆线，且该第二温度高于该第一温度；以及

进行一冷却步骤，以固化该绝缘材料，使该电缆线成为沿该轴向螺旋卷绕的一可伸缩电缆线。

7.如权利要求6所述的可伸缩电缆线的制造方法，其中该第一温度大于或等于该绝缘材料的软化温度，该第二温度大于该第一温度，且该第二温度小于该绝缘材料的融化温度。

8.如权利要求6所述的可伸缩电缆线的制造方法，其中该冷却步骤包括关闭该烤箱电源并让该电缆线在该烤箱中自然降温。

9.如权利要求8所述的可伸缩电缆线的制造方法，其中该冷却步骤还包括将该电缆线移出该烤箱，使该电缆线在室温下降温。