CN110504061A - 一种汽车用光电复合缆 - Google Patents

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Abstract

一种汽车用耐光电复合缆；包括电力线芯、光纤、填充层和护套层；护套层包覆于电力线芯和光纤外，填充层填充于电力线芯及光纤之间；电力线芯包括中心导体及绝缘层；光纤为塑料光纤，包括纤芯及皮层，皮层外还包覆有至少一层紧套层。光纤的纤芯采用聚甲基丙烯酸甲酯材料，其中N‑羟甲基丙烯酰胺的含量在15~25%wt。本发明将传统汽车电力传输与信号传输分离的传输方式进行优化，在电力传输电缆内布置塑料光纤，使车载线束所占用空间大大减小，同时也可以减轻线束重量。

Description

一种汽车用光电复合缆
技术领域
本发明涉及汽车电缆结构的技术领域，具体涉及一种汽车用光电复合缆。
背景技术
在汽车用电缆中，不同规格的导线适合不同的传输用途，如大平方单芯线负责进行电力传输，对绞线及屏蔽线负责进行信号传输。
随着汽车轻量化要求，以及布线简洁性与信号传输高速化的发展趋势，信号传输已经可以采用塑料光纤作为介质，而光纤不受电磁干扰的特性可以保证光纤可以与电缆一起敷设，不用进行屏蔽层设计。
传统的车用导线大多将光纤和电缆分开设置，布线较为杂乱，且光纤大多采用玻璃作为介质，不利于控制成本，同时也不利于实现轻量化。
因此，如何满足汽车线束的轻量化与简易化，便成为本发明所要研究解决的课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车用光电复合缆。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种汽车用耐光电复合缆；包括电力线芯、光纤、填充层和护套层；
所述电力线芯以及所述光纤均大于或等于一根，所述护套层包覆于电力线芯和光纤的外部，所述填充层填充于电力线芯及光纤之间；
所述电力线芯包括中心导体以及包覆于中心导体外部的绝缘层；
所述光纤为塑料光纤，包括纤芯以及包覆于纤芯外部的皮层，所述皮层外部还包覆有至少一层紧套层；
其中，所述光纤的纤芯采用聚甲基丙烯酸甲酯材料，该聚甲基丙烯酸甲酯材料包括以下重量份的组分：
甲基丙烯酸甲酯 60~90份；
N-羟甲基丙烯酰胺 5~20份；
甲基丙烯酸丙烯酯 10~30份；
其中N-羟甲基丙烯酰胺的含量在15~25%wt。
上述技术方案中的有关内容解释如下：
1．上述方案中，所述光纤纤芯的芯径为980±70μm，所述皮层的外径为1000±70μm；所述紧套层有两层，外径分别为1.5±0.1mm和2.3±0.1mm。
2．上述方案中，所述光纤的皮层采用含氟类塑料的共聚物，该共聚物的原料包括以下重量份的组分：
偏氟乙烯 20~50份；
四氟乙烯 30~60份；
六氟乙烯 10~25份；
乙烯 10~25份。
以使所述皮层具有良好的耐热性，并和纤芯具有良好的附着性。
3．上述方案中，所述紧套层采用尼龙树脂，该尼龙树脂的原料包括以下重量份的组分：
已内酰胺 60~80份；
阻燃剂 20~40份；
防老剂 10~20份；
抗氧剂 8~20份。
其中添加阻燃剂、防老剂、抗氧剂等添加剂提高紧套层的耐热性。阻燃剂的添加可以保证整根光纤可以通过汽车导线的阻燃试验。
4．上述方案中，所述阻燃剂优选磷氮系阻燃剂，如丙基次磷酸铝和氰尿酸三聚氰胺按照重量3：1进行复配，阻燃效率高，其保证低烟无卤性能。
所述抗氧剂选用空间受阻酚抗氧剂和磷酸盐的增效混合物，其重量份占树脂的0.3~0.8%。
所述紧套层采用两次挤出的工艺，内层采用挤压式，保证与光纤包层的紧密粘合，外层采用挤管式，保证与内层护套容易剥离，不损伤纤芯。
5．上述方案中，所述中心导体为绞合退火裸铜或镀锡绞合导体，所述绝缘层由交联聚烯烃材料制成；
所述护套层由所述交联聚烯烃材料制成。
6．上述方案中，所述交联聚烯烃材料包括以下重量份的组分：
EVA 35~45份；
聚丙烯 10~20份；
聚乙烯 20~30份；
磷氮系阻燃剂 20~30份；
纳米二氧化硅 5~10份；
交联剂 5~10份；
润滑剂 2~5份；
色母粒 2~3份；
抗氧剂 0.2~1份。
7．上述方案中，所述交联聚烯烃为一种低烟无卤阻燃聚烯烃类材料，满足挤出加工；EVA指的是乙烯-醋酸乙烯共聚物，一般醋酸乙烯含量在5~40%wt；PP指的是聚丙烯；PE指的是聚乙烯，是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂；润滑剂采用硅酮粉和硅油的混合物。
8．上述方案中，所述PP材料的熔融指数为4~15g/10min；所述EVA材料中的醋酸乙烯含量为5~10%wt，PE材料采用高密度聚乙烯，密度为0.95-0.97g/cm³。
9．上述方案中，所述抗氧剂采用季戊四醇酯和硫代二丙酸二月桂酯的混合物，两者的重量比为1:2。
10．上述方案中，还包括防老剂，该防老剂为二乙酰胺硫代亚磷酸酯，重量份为0.2~1份，通过抗氧剂的配合可满足材料125℃的长期抗老化性能。
11．上述方案中，所述交联剂采用TAIC（三烯丙基异氰脲酸酯），在制备所述交联聚烯烃材料前，TAIC先经过偶联剂进行表面处理；
所述偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷，所用的重量份数为所述交联剂的5~10%。
电缆绝缘挤出完成后进行辐照，材料的辐照剂量为12~17Mard/mm，以防止过辐照和辐照不完全，具体辐照剂量根据电缆的厚度进行调控；绝缘层与护套层的热延伸控制在40~70%。
12．上述方案中，所述填充层的材料为网状聚丙烯或填充麻或其它功能相同或相近的材料，材料具有良好的耐温性，且在压力下具有变形能力；通过填充层的设置，有助于提升复合缆的圆整度。
13．上述方案中，复合缆最终成缆采用退扭式成缆，将塑料光纤与电力线芯、网状填充一起成缆。其中塑料光纤分布在网状填充内部，在受力后可以得到缓冲，防止线芯受损。
本发明的工作原理及优点如下：
本发明一种汽车用耐光电复合缆；包括电力线芯、光纤、填充层和护套层；护套层包覆于电力线芯和光纤外，填充层填充于电力线芯及光纤之间；电力线芯包括中心导体及绝缘层；光纤为塑料光纤，包括纤芯及皮层，皮层外还包覆有至少一层紧套层。光纤的纤芯采用聚甲基丙烯酸甲酯材料，其中N-羟甲基丙烯酰胺的含量在15~25%wt。
相比现有技术而言，本发明将传统汽车电力传输与信号传输分离的传输方式进行优化，在电力传输电缆内布置塑料光纤，使车载线束所占用空间大大减小，同时也可以减轻线束重量。
同时，电缆所用的交联聚烯烃材料可以满足电缆125℃的长期使用要求，塑料光纤采用特殊耐热设计，可以满足125℃的耐温，可以在高温下稳定运行。
附图说明
附图1为本发明实施例的结构示意图；
附图2为本发明实施例光纤的结构示意图。
以上附图中：1．电力线芯；2．光纤；3．填充层；4．护套层；5．中心导体；6．绝缘层；7．纤芯；8．皮层；9．紧套层。
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：以下将以图式及详细叙述对本案进行清楚说明，任何本领域技术人员在了解本案的实施例后，当可由本案所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本案的精神与范围。
参见附图1所示，一种汽车用耐光电复合缆；包括电力线芯1、光纤2、填充层3和护套层4；所述电力线芯1以及所述光纤2的数量均大于或等于一根，图中为三根电力线芯1以及两根光纤2。所述护套层4包覆于电力线芯1和光纤2的外部，所述填充层3填充于电力线芯1及光纤2之间。
所述电力线芯1包括中心导体5以及包覆于中心导体5外部的绝缘层6。
所述光纤2为塑料光纤，包括纤芯7以及包覆于纤芯7外部的皮层8，所述皮层8外部还包覆有至少一层紧套层9。
其中，所述光纤2的纤芯7采用聚甲基丙烯酸甲酯材料，该聚甲基丙烯酸甲酯材料包括以下重量份的组分：
甲基丙烯酸甲酯 60~90份；
N-羟甲基丙烯酰胺 5~20份；
甲基丙烯酸丙烯酯 10~30份；
其中N-羟甲基丙烯酰胺的含量在15~25%wt。
所述聚甲基丙烯酸甲酯材料可以采用溶液聚合和本体聚合等方式生产。
其中，所述光纤2纤芯7的芯径为980±70μm，所述皮层8的外径为1000±70μm；所述紧套层9有两层，外径分别为1.5±0.1mm和2.3±0.1mm。
所述光纤2的皮层8采用含氟类塑料的共聚物，该共聚物的原料包括以下重量份的组分：
偏氟乙烯 20~50份；
四氟乙烯 30~60份；
六氟乙烯 10~25份；
乙烯 10~25份。
以使所述皮层8具有良好的耐热性，并和纤芯具有良好的附着性。
其中，所述紧套层9采用尼龙树脂，该尼龙树脂的原料包括以下重量份的组分：
已内酰胺60~80份；
阻燃剂 20~40份；
防老剂 10~20份；
抗氧剂 8~20份。
其中添加阻燃剂、防老剂、抗氧剂等添加剂提高紧套层9的耐热性。阻燃剂的添加可以保证整根光纤可以通过汽车导线的阻燃试验。
所述阻燃剂优选磷氮系阻燃剂，如丙基次磷酸铝和氰尿酸三聚氰胺按照重量3：1进行复配，阻燃效率高，其保证低烟无卤性能。所述抗氧剂选用空间受阻酚抗氧剂和磷酸盐的增效混合物，其重量份占树脂的0.3~0.8%。
所述紧套层9采用两次挤出的工艺，内层采用挤压式，保证与光纤包层的紧密粘合，外层采用挤管式，保证与内层护套容易剥离，不损伤纤芯。
其中，所述中心导体5为绞合退火裸铜或镀锡绞合导体，所述绝缘层6由交联聚烯烃材料制成；
所述护套层4由所述交联聚烯烃材料制成。
所述交联聚烯烃材料包括以下重量份的组分：
EVA 35~45份；
聚丙烯 10~20份；
聚乙烯 20~30份；
磷氮系阻燃剂 20~30份；
纳米二氧化硅 5~10份；
交联剂 5~10份；
润滑剂 2~5份；
色母粒 2~3份；
抗氧剂 0.2~1份。
所述交联聚烯烃材料优选以下重量份的组分：
EVA 37~43份；
聚丙烯 12~18.6份；
聚乙烯 21~28份；
磷氮系阻燃剂 22~29.1份；
纳米二氧化硅 5.2~9份；
交联剂 5.5~9.2份；
润滑剂 2.7~4.5份；
色母粒 2.1~2.8份；
抗氧剂 0.33~0.98份。
所述交联聚烯烃为一种低烟无卤阻燃聚烯烃类材料，满足挤出加工；EVA指的是乙烯-醋酸乙烯共聚物，一般醋酸乙烯含量在5~40%wt；PP指的是聚丙烯；PE指的是聚乙烯，是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂；润滑剂采用硅酮粉和硅油的混合物。所述PP材料的熔融指数为4~15g/10min；所述EVA材料中的醋酸乙烯含量为5~10%wt，PE材料采用高密度聚乙烯，密度为0.95-0.97g/cm³。所述抗氧剂采用季戊四醇酯和硫代二丙酸二月桂酯的混合物，两者的重量比为1:2。还包括防老剂，该防老剂为二乙酰胺硫代亚磷酸酯，重量份为0.2~1份，通过抗氧剂的配合可满足材料125℃的长期抗老化性能。所述交联剂采用TAIC（三烯丙基异氰脲酸酯），在制备所述交联聚烯烃材料前，TAIC先经过偶联剂进行表面处理；所述偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷，所用的重量份数为所述交联剂的5~10%。
其中，电缆绝缘挤出完成后（即绝缘层6与护套层4挤出完成后）进行辐照，材料的辐照剂量为12~17Mard/mm，以防止过辐照和辐照不完全，具体辐照剂量根据电缆的厚度进行调控；绝缘层6与护套层4的热延伸控制在40~70%。
其中，所述填充层3的材料为网状聚丙烯或填充麻或其它功能相同或相近的材料，材料具有良好的耐温性，且在压力下具有变形能力；通过填充层3的设置，有助于提升复合缆的圆整度。
复合缆最终成缆采用退扭式成缆，将塑料光纤2与电力线芯1、网状聚丙烯一起成缆。其中塑料光纤2分布在网状聚丙烯内部，在受力后可以得到缓冲，防止线芯受损。
相比现有技术而言，本发明将传统汽车电力传输与信号传输分离的传输方式进行优化，在电力传输电缆内布置塑料光纤，使车载线束所占用空间大大减小，同时也可以减轻线束重量。
同时，电缆所用的交联聚烯烃材料可以满足电缆125℃的长期使用要求，塑料光纤采用特殊耐热设计，可以满足125℃的耐温，可以在高温下稳定运行。
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 (7)

1.一种汽车用耐光电复合缆；其特征在于：
包括电力线芯、光纤、填充层和护套层；
所述电力线芯以及所述光纤均大于或等于一根，所述护套层包覆于电力线芯和光纤的外部，所述填充层填充于电力线芯及光纤之间；
所述电力线芯包括中心导体以及包覆于中心导体外部的绝缘层；
所述光纤为塑料光纤，包括纤芯以及包覆于纤芯外部的皮层，所述皮层外部还包覆有至少一层紧套层；
其中，所述光纤的纤芯采用聚甲基丙烯酸甲酯材料，该聚甲基丙烯酸甲酯材料包括以下重量份的组分：
甲基丙烯酸甲酯 60~90份；
N-羟甲基丙烯酰胺 5~20份；
甲基丙烯酸丙烯酯 10~30份；
其中N-羟甲基丙烯酰胺的含量在15~25%wt。
2.根据权利要求1所述的复合缆，其特征在于：所述光纤纤芯的芯径为980±70μm，所述皮层的外径为1000±70μm；所述紧套层有两层，外径分别为1.5±0.1mm和2.3±0.1mm。
3.根据权利要求1所述的复合缆，其特征在于：所述光纤的皮层采用含氟类塑料的共聚物，该共聚物的原料包括以下重量份的组分：
偏氟乙烯 20~50份；
四氟乙烯 30~60份；
六氟乙烯 10~25份；
乙烯 10~25份。
4.根据权利要求1所述的复合缆，其特征在于：所述紧套层采用尼龙树脂，该尼龙树脂的原料包括以下重量份的组分：
已内酰胺 60~80份；
阻燃剂 20~40份；
防老剂 10~20份；
抗氧剂 8~20份。
5.根据权利要求1所述的复合缆，其特征在于：所述中心导体为绞合退火裸铜或镀锡绞合导体，所述绝缘层由交联聚烯烃材料制成；
所述护套层由所述交联聚烯烃材料制成。
6.根据权利要求5所述的复合缆，其特征在于：所述交联聚烯烃材料包括以下重量份的组分：
EVA 35~45份；
聚丙烯 10~20份；
聚乙烯 20~30份；
磷氮系阻燃剂 20~30份；
纳米二氧化硅 5~10份；
交联剂 5~10份；
润滑剂 2~5份；
色母粒 2~3份；
抗氧剂 0.2~1份。
7.根据权利要求1所述的复合缆，其特征在于：所述填充层的材料为网状聚丙烯或填充麻。
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