CN110289130A - 柔性数据线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种数据线，尤其是柔性数据线，包括多个导体，所述多个导体均为软铜线，所述多个导体中的每个导体均设有绝缘层；地线；填充；屏蔽层，所述屏蔽层内部包裹所述多个导体、地线和填充；编织层，所述编织包裹在屏蔽层的外部；及外披，所述外披包裹在编织层的外部。本发明提供的柔性数据线屏蔽效果好、容易弯折、体积小、携带方便、拉力强度大。

Description

柔性数据线
技术领域
本发明涉及一种数据线，尤其是柔性数据线。
背景技术
在如今的多元化科技时代里，随着智能手机、平板电脑、蓝牙音响等娱乐设备、外设产品的普及与发展，USB线也经历了1.1版本到4.0版本的更迭，消费者对消费型电子线材的要去也越来越多元化，对传输频率越来越高；传输速率越来越快；对线材的尺寸要求越来越小；对线材的载流量又越来越大。其中USB2.0线材做为目前市场基数上最大的消费型电子线材，其分支也众多，例如USB A-Ligthing结构、USB A-Type-C结构、USB C-Lighting结构等，受生产方式乃至生活方式的变革，消费者对其的使用寿命、柔软度、外观等要求也越来越多元化。
线缆通过传输电流或信号来实现对手机、平板等娱乐生活设施的充电及信号传输。目前大多数消费型USB2.0数据线存在以下问题：
1、屏蔽性能差，通常只要铝箔屏蔽，甚至没有屏蔽层，使用过程中信号传输易泄露，抗干扰能力差，并且受周围环境影响急剧增大；
2、线缆的硬度较大，不易弯折，使用寿命短；
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种屏蔽性能好、容易弯折的柔性数据线，具体技术方案为：
柔性数据线，包括多个导体，所述多个导体均为软铜线，所述多个导体中的每个导体均设有绝缘层；地线；填充；屏蔽层，所述屏蔽层内部包裹所述多个导体、地线和填充；编织层，所述编织层包裹在屏蔽层的外部；及外披，所述外披包裹在编织层的外部。
通过采用上述技术方案，通过采用屏蔽层和编织层实现双层屏蔽来保证屏蔽效果，屏蔽层为铝箔屏蔽层，编织层为金属编织层。
通过使用软铜线来解决导体过硬导致整体硬度大，不易弯折的情况。
优选的，所述多个导体包括红线、白线和绿线，所述红线被配置成电源正极线，所述白线和绿线分别被配置成数据传输线，所述地线和/或编织层被配置成电源负极线。
通过采用上述技术方案，将传统的红、黑电源线的配置取消，改为单根红线结构，由于回路是弱电，将地线和/或编织层作为回路，此结构能为线材内部节省空间，降低线缆外径，并且节省材料，也不存在漏电击穿等安全隐患。
优选的，所述多个导体中的每个导体均包括多根铜丝，所述多根铜丝中的铜丝的直径为0.05～0.127mm。
通过采用上述技术方案，导体采用满足ASTM B33-04电工用镀锡软铜线，电阻率达到0.017241Ω/mm2/m，远大0.0189Ω/mm2/m的市场要求，单支采用0.05、0.06、0.08的极细单丝，使单根铜丝所受应力减小，并且在导体中间增加填充加强件芳纶来减轻各单丝的应力，使导体柔软、抗拉、承重能力大、耐腐蚀。
优选的，所述红线的直径为1mm，所述白线和绿线的直径均为0.6mm；所述外披的外径为2.8mm。
通过采用上述技术方案，白线和绿线0.6mm的直径既保证了信号传输的速率，同时减小了整体的直径。
红线1mm的直径保证了充电的要求。
整体的直径为2.8mm，小于市场长的直径，使携带方便。
优选的，所述绝缘层为FEP。
通过采用上述技术方案，绝缘采用FEP绝缘，该材料与PVC相比具有以下优势：耐温等级高，达到150℃的耐高温等级及-40℃的低温要求；介电系数低，相对介电常数达到2.1，远低于PVC 3.5～6的要求，在同等条件下相同阻抗意味着芯线线径可以做的更小，从而降低整体线缆的外径，更能节省材料；伸长率大于200％，抗张大于17.2MPa，远大与PVC 100％的伸长率要求及10.29MPa的抗张要求；押出方式为套管式要出，同心度极好，高频阻抗更稳定，信号传输延迟短，更能满足USB2.0的协会要求。
优选的，所述外披为TPE，所述TPE的邵氏硬度为72A。
通过采用上述技术方案，外被采用符合UL94V0阻燃等级、邵氏硬度为72A的TPE材料。TPE相较于PVC有触感柔软，耐候性，抗疲劳性和耐高低温性，加工性能优异的特点，相对TPU又有较低价格的优势，用此款材料做出来的线材满足121℃*136H的老化测试、VW-1的阻燃测试、-40℃*4H的冷弯测试、150℃*1H的热冲击实验等UL758及UL1581关于物理性能测试实验，更满足UL75821445stylpage要求
优选的，所述填充为芳纶纱。
通过采用上述技术方案，填充材料选用芳纶纱代替填充绳。芳纶纱是一种高性能材料，它结合了高强度及重量轻的特性，在同等重量的条件下，是钢丝5倍的强度，玻璃纤维的2.5倍，铝的10倍强度，被认为世界上最强的纤维，具有耐高温，高模量，耐化学试剂等特点。
优选的，所述编织层包括铜线和尼龙丝，所述铜线的直径为0.04～0.10mm，尼龙丝填充旦数150D～500D，所述编织层的编织密度大于95％。
通过采用上述技术方案，采用单支0.06mm的极细镀锡铜加尼龙丝的编制工艺，工艺要求编织密度≥95％，编织遮蔽极高，有效防止信号的泄露，信号抗干扰能力强，由于采用的极细铜丝编织加上加强件尼龙丝的承重，抗应力能力更加优异。
优选的，还包括棉编层，所述棉编层包裹在外披的外部；所述棉编层为双层混编的加捻涤纶丝层。
优选的，所述棉编层的外径为3.2mm。
通过采用上述技术方案，线缆棉编采用优质耐磨的加捻涤纶丝制作。工艺采用双层编织混编，这是一种制绳时采用的技术，可赋予线缆非常大的强度和额外的弹性。这使得线缆更耐磨，更柔韧，更轻且更不易受外部环境损坏。混编利于颜色的种类的选取，方案更多样化。涤纶丝旦数100～300D。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：
1.电缆的抗疲劳抗应力能力显著更加，使用寿命增长；采用R＝5mm，负重800g，60次/min，±90°的对比摇摆实验，此款线材可以达到5W次以上，同等条件下抗疲劳性明显优于市场上5000次的摇摆测试要求。
2.电线整体更加柔软，使用泰伯尔式挺度测定仪检测，柔软度可以低至85Taber，远低于市场150～180Taber的实测值。
3.裸线满足UL758的21445stylepage型号的同时也能满足USB2.0协会的要求，客户群体多，接受范围广，通用性大，市场前景广阔
4.棉编采用加捻涤纶丝彩色编织，色彩种类多，结构新颖，在多元化的今天，相较于热塑型外被的老产品，并且结构上取消了地线回路结构，从而使线材整体外径只有3.20mm，并不会对消费者产生使用及存储上的不便。
附图说明
图1是柔性数据线的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步说明。
实施例一
如图1所示，柔性数据线，包括多个导体，所述多个导体均为软铜线，所述多个导体中的每个导体均设有绝缘层3，所述绝缘层3为FEP；地线4；填充5，所述填充5为芳纶纱；屏蔽层6，所述屏蔽层6内部包裹所述多个导体、地线4和填充5；编织层7，所述编织层7包裹在屏蔽层6的外部，所述编织层7包括铜线和尼龙丝，所述铜线的直径为0.04～0.10mm，尼龙丝填充旦数150D～500D，所述编织层的编织密度大于95％；及外披8，所述外披8包裹在编织层7的外部，所述外披8为TPE，所述TPE的邵氏硬度为72A。
通过采用屏蔽层6和编织层7实现双层屏蔽来保证屏蔽效果，屏蔽层6为铝箔屏蔽层6，编织层7为金属编织层。
通过使用软铜线来解决导体过硬导致整体硬度大，不易弯折的情况。
具体的，导体采用满足ASTM B33-04电工用镀锡软铜线，电阻率达到0.017241Ω/mm2/m，远大0.0189Ω/mm2/m的市场要求，单支采用极细单丝，直径为0.05、0.06、0.08中的一种，使单根铜丝所受应力减小，并且在导体中间增加芳纶纱来减轻各单丝的应力，使导体柔软、抗拉、承重能力大、耐腐蚀。
所述多个导体包括红线11、白线12和绿线13，所述红线11被配置成电源正极线，所述白线12和绿线13分别被配置成数据传输线，所述地线4和/或编织层7被配置成电源负极线。
将传统的红、黑电源线的配置取消，改为单根红线结构，由于回路是弱电，将地线4和/或编织层7作为回路，此结构能为线材内部节省空间，降低线缆外径，并且节省材料，也不存在漏电击穿等安全隐患。
所述红线11的直径为1mm，所述白线12和绿线13的直径均为0.6mm；所述外披8的外径为2.8mm。白线11和绿线12仅为0.6mm的直径既保证了信号传输的速率，同时减小了整体的直径。红线1mm的直径保证了充电的要求。整体的直径为2.8mm，小于市场长的直径，使携带方便。
绝缘采用FEP绝缘，该材料与PVC相比具有以下优势：耐温等级高，达到150℃的耐高温等级及-40℃的低温要求；介电系数低，相对介电常数达到2.1，远低于PVC 3.5～6的要求，在同等条件下相同阻抗意味着芯线线径可以做的更小，从而降低整体线缆的外径，更能节省材料；伸长率大于200％，抗张大于17.2MPa，远大与PVC 100％的伸长率要求及10.29MPa的抗张要求；押出方式为套管式要出，同心度极好，高频阻抗更稳定，信号传输延迟短，更能满足USB2.0的协会要求。
外被采用符合UL94V0阻燃等级、邵氏硬度为72A的TPE材料。TPE相较于PVC有触感柔软，耐候性，抗疲劳性和耐高低温性，加工性能优异的特点，相对TPU又有较低价格的优势，用此款材料做出来的线材满足121℃*136H的老化测试、VW-1的阻燃测试、-40℃*4H的冷弯测试、150℃*1H的热冲击实验等UL758及UL1581关于物理性能测试实验，更满足UL75821445stylpage要求
填充5材料选用芳纶纱代替填充绳。芳纶纱是一种高性能材料，它结合了高强度及重量轻的特性，在同等重量的条件下，是钢丝5倍的强度，玻璃纤维的2.5倍，铝的10倍强度，被认为世界上最强的纤维，具有耐高温，高模量，耐化学试剂等特点。
地线4由软铜丝加与芳纶绞合而成。
采用单支0.06mm的极细镀锡铜加尼龙丝的编制工艺，工艺要求编织密度≥95％，编织遮蔽极高，有效防止信号的泄露，信号抗干扰能力强，由于采用的极细铜丝编织加上加强件尼龙丝的承重，抗应力能力更加优异。尼龙丝填充旦数150D～500D，旦数是工业重量单位称为“旦”或“登尼尔”(denier)用纤维9000m长度的重量克数表示。纤维越细，旦数越小。旦数与公制支数的关系是：旦数×公制支数＝9000。
实施例二
在上述实施例的基础上，还包括棉编层9，所述棉编层9包裹在外披8的外部；所述棉编层9为双层混编的加捻涤纶丝层。所述棉编层9的外径为3.2mm。涤纶丝旦数100～300D。
线缆棉编层采用优质耐磨的加捻涤纶丝制作。工艺采用双层编织混编，这是一种制绳时采用的技术，可赋予线缆非常大的强度和额外的弹性。这使得线缆更耐磨，更柔韧，更轻且更不易受外部环境损坏。混编利于颜色的种类的选取，方案更多样化。
本发明提供的柔性数据线具有以下优点：
1.电缆的抗疲劳抗应力能力显著更加，使用寿命增长；采用R＝5mm，负重800g，60次/min，±90°的对比摇摆实验，此款线材可以达到5W次以上，同等条件下抗疲劳性明显优于市场上5000次的摇摆测试要求。
2.电线整体更加柔软，使用泰伯尔式挺度测定仪检测，柔软度可以低至85Taber，远低于市场150～180Taber的实测值。
3.裸线满足UL758的21445stylepage型号的同时也能满足USB2.0协会的要求，客户群体多，接受范围广，通用性大，市场前景广阔
4.棉编采用加捻涤纶丝彩色编织，色彩种类多，结构新颖，在多元化的今天，相较于热塑型外被的老产品，并且结构上取消了地线回路结构，从而使线材整体外径只有3.20mm，并不会对消费者产生使用及存储上的不便。

Claims (10)

1.柔性数据线，其特征在于，包括
多个导体，所述多个导体均为软铜线，所述多个导体中的每个导体均设有绝缘层；
地线；
填充；
屏蔽层，所述屏蔽层内部包裹所述多个导体、地线和填充；
编织层，所述编织层包裹在屏蔽层的外部；及
外披，所述外披包裹在编织层的外部。
2.根据权利要求1所述的柔性数据线，其特征在于，所述多个导体包括红线、白线和绿线，所述红线被配置成电源正极线，所述白线和绿线分别被配置成数据传输线，所述地线和/或编织层被配置成电源负极线。
3.根据权利要求1或2所述的柔性数据线，其特征在于，所述多个导体中的每个导体均包括多根铜丝，所述多根铜丝中的铜丝的直径为0.05～0.127mm。
4.根据权利要求2所述的柔性数据线，其特征在于，所述红线的直径为1mm，所述白线和绿线的直径均为0.6mm，所述外披的外径为2.8mm。
5.根据权利要求1或2所述的柔性数据线，其特征在于，所述绝缘层为FEP。
6.根据权利要求1或2所述的柔性数据线，其特征在于，所述外披为TPE，所述TPE的邵氏硬度为72A。
7.根据权利要求1或2所述的柔性数据线，其特征在于，所述填充为芳纶纱。
8.根据权利要求1或2所述的柔性数据线，其特征在于，所述编织层包括铜线和尼龙丝，所述铜线的直径为0.04～0.10mm，尼龙丝填充旦数150D～500D，所述编织层的编织密度大于95％。
9.根据权利要求1或2所述的柔性数据线，其特征在于，还包括棉编层，所述棉编层包裹在外披的外部；所述棉编层为双层混编的加捻涤纶丝层。
10.根据权利要求9所述的柔性数据线，其特征在于，所述棉编层的外径为3.2mm。
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