CN113943476B - 一种冷剥皮绝缘材料和冷剥皮绝缘线及其制备方法 - Google Patents

一种冷剥皮绝缘材料和冷剥皮绝缘线及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种冷剥皮绝缘材料和冷剥皮绝缘线及其制备方法，属于绝缘线领域，解决了现有技术中聚酯材质冷剥皮绝缘线剥皮效率较慢，而直接涂敷润滑剂又会引入新的问题的缺陷。本发明冷剥皮绝缘材料原料以质量计，包括如下质量百分含量的组分：聚酯基体75％‑80％、爽滑剂0.5％‑2.0％、增韧剂17％‑24.3％和润滑剂0.2％‑1.0％。本发明可实现绝缘线的快速冷剥皮。

Description

一种冷剥皮绝缘材料和冷剥皮绝缘线及其制备方法
技术领域
本发明属于绝缘线领域，具体涉及一种冷剥皮绝缘材料和冷剥皮绝缘线及其制备方法。
背景技术
三层绝缘线是一种高性能的加强绝缘电子线，广泛应用与高频变压器绕、电源、电感、充电器、适配器、通信网络等电子领域。三层绝缘线在绕制变压器后需要对PIN脚处绝缘线进行焊锡处理，目前行业内主要有三种焊锡方式：(1)不需先去除绝缘层，直接焊锡处理，优点是工序简单、效率快，缺点是焊锡时间较长且有一定长度的绝缘层熔损；(2)利用器械剥除绝缘层后进行焊锡(冷剥皮三层绝缘线)，优点是焊锡时间快、且绝缘层基本无熔损；(3)激光剥除绝缘层后进行焊锡，优点与冷剥皮三层绝缘线一样，缺点是激光剥皮设备价格昂贵，很多厂家未配备此设备。
目前市面上的冷剥皮三层绝缘线有两种：一种是聚酯材质的，一种是铁氟龙材质的。聚酯材质冷剥皮三层绝缘线价格较低，但剥皮效率较慢，无法满足高速自动化需求，且需使用漆包线导体，漆包线导体表层有漆膜，这些漆膜表面光滑，导致与绝缘层之间的摩擦力小，从而实现可剥皮效果；铁氟龙材质冷剥皮三层绝缘线剥皮效率快，但铁氟龙材料价格是聚酯材料价格的十几倍。
现有专利文献中公开了一种镀锡铜导体且可剥皮三层绝缘线，通过在镀锡铜线与PET基础绝缘层之间涂敷润滑剂来使绝缘线便于剥皮。一方面，外涂润滑剂增加了工序；另一方面，外涂润滑剂也可能造成润滑剂涂敷不均匀，剥皮性能不稳定的问题。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的聚酯材质冷剥皮绝缘线剥皮效率较慢，而直接涂敷润滑剂又会引入新的问题等缺陷，从而提供一种冷剥皮绝缘材料和冷剥皮绝缘线及其制备方法。
为此，本发明提供了以下技术方案。
本发明公开了一种冷剥皮绝缘材料，包括聚酯基体、爽滑剂、增韧剂和润滑剂；成分以质量百分比计为聚酯基体75％-80％、爽滑剂0.5％-2.0％、增韧剂17％-24.3％和润滑剂0.2％-1.0％。
润滑剂用于提高爽滑剂的分散均匀性，以及避免爽滑剂降解。
进一步的，聚酯基体的熔融指数MFR为8～15：熔融指数太低，聚酯基体的加工性能较差，熔融指数过高，会造成聚酯基体的机械强度不够，所以优选MFR为8～15。
优选的，第一绝缘层中的聚酯基体为聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。PBT相比PET有着更好的加工性，对线芯导体的附着性更差，相对于PET更容易剥皮。
进一步的，爽滑剂为有机型爽滑剂，优选为油酸酰胺或芥酸酰胺。爽滑剂能析出到材料表面，在第一绝缘层与线芯导体接触面形成微薄的隔绝层，从而降低第一绝缘层对线芯导体的附着力，添加少量就可达到很好的剥皮效果。
进一步的，增韧剂为热塑性聚酯弹性体(TPEE)；可选的，增韧剂的硬度为40-80；示例性的，增韧剂为SK Chemicals公司的G155D，硬度为55。
进一步的，润滑剂为耐高温润滑剂，可选的，热分解温度大于300℃，可选的，润滑剂为硬脂酸酯类高分子化合物(PETS)，如季戊四酸硬脂酸酯。
本发明还公开了一种冷剥皮绝缘线，包括线芯导体和第一绝缘层，第一绝缘层包覆在线芯导体外部；第一绝缘层采用上述的绝缘材料。
爽滑剂可以降低第一层绝缘层与线芯导体之间的附着力，从而达到快速剥皮效果；本发明通过将爽滑剂添加至第一绝缘层配方中，不需要增加工序，同时配方直接挤出，爽滑剂分散更均匀，从而达到更稳定的剥皮性能。
添加增韧剂可以改善绝缘线的柔软性，防止第一绝缘层脆裂；聚酯材料具有很好的电气绝缘性，且价格较低，本发明采用聚酯材料作为基体，通过对材料配方进行设计，使其制备的绝缘线更易剥皮，提升剥皮效率；解决了市面上冷剥皮绝缘线剥皮效率低、无法满足客户高速自动化生产需求的问题。本发明绝缘线具有良好的耐压性能和柔软性能，同时具有简单快速的冷剥皮效果。
进一步的，线芯导体是裸铜导体、漆包铜导体或镀锡铜导体的一种。采用本发明的第一绝缘层，使用裸铜导体制备的三层绝缘线也可以达到很好的冷剥皮，解决了目前市面上冷剥皮绝缘线只能用漆包线生产的问题。
进一步的，绝缘线为三层绝缘线，还包括第二绝缘层和第三绝缘层；第二绝缘层包覆在第一绝缘层外部，第三绝缘层包覆在第二绝缘层外部。
具体的，第二绝缘层为PET绝缘料或PPS材料，第三绝缘层为耐磨PA66或PPS材料。
进一步的，第一绝缘层厚度0.03-0.04mm，第二绝缘层厚度0.03-0.04mm，第三层绝缘层0.02-0.04mm。
本发明还公开了一种冷剥皮绝缘线的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、制备线芯导体；
步骤2、将聚酯基体、爽滑剂、增韧剂和耐高温润滑剂混合均匀至于第一挤出机中，挤出成型包覆在线芯导体外部，形成第一绝缘层。
本发明聚酯基体、爽滑剂、增韧剂和耐高温润滑剂混合均匀挤出成型，不需要增加工序，同时配方直接押出，爽滑剂分散更均匀，从而达到更稳定的剥皮性能。
具体的，制备线芯导体为将铜杆经过拉丝退火制得所需线径的裸铜线，然后直接进行步骤2，包覆第一绝缘层；或在裸铜线的基础上进一步再通过涂漆烘烤方式，制得漆包铜线后再进行步骤2。
进一步的，还包括步骤3、将第二绝缘层用料加入第二挤出机中，挤出包覆在第一层绝缘表面，形成第二绝缘层。
进一步的，还包括步骤4、将第三绝缘层用料加入第三挤出机中，挤出包覆在第二层绝缘表面，形成第三绝缘层。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的绝缘材料，本发明采用聚酯材料作为基体，通过对材料配方进行设计，提供了一种价格低廉且剥离效率高的绝缘材料，具体地，通过在聚酯基体中添加爽滑剂，降低绝缘材料对相邻材料的附着力，提高绝缘材料的剥皮性能；润滑剂有助于爽滑剂分散更均匀，同时可有效避免爽滑剂降解；添加增韧剂可以改善绝缘线的柔软性，防止绝缘材料脆裂。聚酯材料具有很好的电气绝缘性，且价格较低。
2.本发明提供的冷剥皮绝缘线，线芯导体外部包覆的第一绝缘层采用本发明易剥离的绝缘材料，剥皮效率高，解决了市面上冷剥皮三层绝缘线剥皮效率低、无法满足客户高速自动化生产需求的问题。本发明三层绝缘线具有良好的耐压性能和柔软性能，同时具有简单快速的冷剥皮效果。
3.本发明提供的冷剥皮绝缘线的制备方法，将聚酯基体、爽滑剂、增韧剂和耐高温润滑剂混合均匀直接挤出成型即可，不需要增加工序，同时配方直接挤出爽滑剂分散更均匀，从而达到更稳定的剥皮性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1中三层绝缘线结构示意图。
附图标记：
1-线芯导体；2-第一绝缘层；3-第二绝缘层；4-第三绝缘层。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
实施例1
如图1所示，本实施例涉及冷剥皮三层绝缘线，包括由内至外依次设置的线芯导体1、第一绝缘层2、第二绝缘层3和第三绝缘层4，其中线芯导体1为漆包铜线，实施例1的冷剥皮三层绝缘线按照如下步骤制备得到：
步骤1、2.6mm铜杆经过拉丝退火制得0.50mm线径的软铜线，再通过涂漆烘烤方式，制得漆包铜线，漆膜类型为聚氨酯UEW(QA-155)漆膜，漆膜厚度为0.02mm；
步骤2、将78.5kg PBT(塞拉尼斯2002-2)、1kg爽滑剂(北化SKN-7092)、20kg TPEE弹性体(SK化学G155D)和0.5kgPETS(巨丰化工PETS-4)混合均匀置于第一挤出机中，挤出成型包覆在漆包铜线外部，形成第一绝缘层，第一绝缘层的厚度为0.04mm；
步骤3、将100kgPET加入第二挤出机中，挤出包覆在第一层绝缘表面，形成第二绝缘层，第二绝缘层厚度为0.03mm；
步骤4、将100kgPA66加入第三挤出机中，挤出包覆在第二层绝缘表面，形成第三绝缘层，第三绝缘层厚度为0.03mm。
本实施例中，线芯导体1的铜采用雪松铜业JISC3102，PBT为塞拉尼斯2002-2，PET为日本宝理CN9030，PA66为巴斯夫1500(b)。
实施例2
本实施例涉及冷剥皮三层绝缘线，包括由内至外依次设置的线芯导体1、第一绝缘层2、第二绝缘层3和第三绝缘层4，其中线芯导体1为裸铜线，实施例2的冷剥皮三层绝缘线按照如下步骤制备得到：
步骤1、2.6mm铜杆经过拉丝退火制得0.50mm线径的裸铜线；
步骤2、将78.5kg PBT(塞拉尼斯2002-2)、1kg爽滑剂(北化SKN-7092)、20kg TPEE弹性体(SK化学G155D)和0.5kgPETS(巨丰化工PETS-4)混合均匀置于第一挤出机中，挤出成型包覆在裸铜线外部，形成第一绝缘层，第一绝缘层的厚度为0.04mm；
步骤3、将100kgPET加入第二挤出机中，挤出包覆在第一层绝缘表面，形成第二绝缘层，第二绝缘层厚度为0.03mm；
步骤4、将100kgPA66加入第三挤出机中，挤出包覆在第二层绝缘表面，形成第三绝缘层，第三绝缘层厚度为0.03mm。
实施例3
本实施例涉及一种冷剥皮三层绝缘线，包括由内至外依次设置的线芯导体1、第一绝缘层2、第二绝缘层3和第三绝缘层4，其中线芯导体1为漆包铜线，实施例3的冷剥皮三层绝缘线按照如下步骤制备得到：
步骤1、2.6mm铜杆经过拉丝退火制得0.50mm线径的软铜线，再通过涂漆烘烤方式，制得漆包铜线，漆膜类型为聚氨酯UEW漆膜，漆膜厚度为0.02mm；
步骤2、将75kg PBT、0.5kg爽滑剂、24.3kg TPEE弹性体和0.2kgPETS混合均匀置于第一挤出机中，挤出成型包覆在漆包铜线外部，形成第一绝缘层，第一绝缘层的厚度为0.04mm；
步骤3、将100kgPET加入第二挤出机中，挤出包覆在第一层绝缘表面，形成第二绝缘层，第二绝缘层厚度为0.03mm；
步骤4、将100kgPA66加入第三挤出机中，挤出包覆在第二层绝缘表面，形成第三绝缘层，第三绝缘层厚度为0.03mm。
实施例3中采用的各种原料的型号与实施例1相同。
实施例4
本实施例涉及一种冷剥皮三层绝缘线，包括由内至外依次设置的线芯导体1、第一绝缘层2、第二绝缘层3和第三绝缘层4，其中线芯导体1为漆包铜线，实施例4的冷剥皮三层绝缘线按照如下步骤制备得到：
步骤1、2.6mm铜杆经过拉丝退火制得0.50mm线径的软铜线，再通过涂漆烘烤方式，制得漆包铜线，漆膜类型为聚氨酯UEW漆膜，漆膜厚度为0.02mm；
步骤2、将80kg PBT、2kg爽滑剂、17kg TPEE弹性体和1kgPETS混合均匀置于第一挤出机中，挤出成型包覆在漆包铜线外部，形成第一绝缘层，第一绝缘层的厚度为0.04mm；
步骤3、将100kgPET加入第二挤出机中，挤出包覆在第一层绝缘表面，形成第二绝缘层，第二绝缘层厚度为0.03mm；
步骤4、将100kgPA66加入第三挤出机中，挤出包覆在第二层绝缘表面，形成第三绝缘层，第三绝缘层厚度为0.03mm。
实施例4中采用的各种原料的型号与实施例1相同。
实施例5
本实施例涉及一种冷剥皮三层绝缘线，包括由内至外依次设置的线芯导体1、第一绝缘层2、第二绝缘层3和第三绝缘层4，其中线芯导体1为漆包铜线，实施例5的冷剥皮三层绝缘线按照如下步骤制备得到：
步骤1、2.6mm铜杆经过拉丝退火制得0.50mm线径的软铜线，再通过涂漆烘烤方式，制得漆包铜线，漆膜类型为聚氨酯UEW漆膜，漆膜厚度为0.02mm；
步骤2、将77kg PBT、1.5kg爽滑剂、20.7kg TPEE弹性体和0.8kgPETS混合均匀置于第一挤出机中，挤出成型包覆在漆包铜线外部，形成第一绝缘层，第一绝缘层的厚度为0.04mm；
步骤3、将100kgPET加入第二挤出机中，挤出包覆在第一层绝缘表面，形成第二绝缘层，第二绝缘层厚度为0.03mm；
步骤4、将100kgPA66加入第三挤出机中，挤出包覆在第二层绝缘表面，形成第三绝缘层，第三绝缘层厚度为0.03mm。
实施例5中采用的各种原料的型号与实施例1相同。
实施例6
本实施例涉及一种冷剥皮单层绝缘线，包括线芯导体1和包覆在线芯导体1外部的第一绝缘层2，其中线芯导体1为漆包铜线。实施例3的冷剥皮三层绝缘线按照如下步骤制备得到：
步骤1、2.6mm铜杆经过拉丝退火制得0.50mm线径的软铜线，再通过涂漆烘烤方式，制得漆包铜线，漆膜类型为聚氨酯UEW漆膜，漆膜厚度为0.02mm；
步骤2、将78.5kg PBT、1kg爽滑剂、20kg TPEE弹性体和0.5kgPETS混合均匀置于第一挤出机中，挤出成型包覆在漆包铜线外部，形成第一绝缘层，第一绝缘层的厚度为0.03mm。
实施例6中采用的各种原料的型号与实施例1相同。
实施例7
实施例7提供的冷剥皮三层绝缘线结构与制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，第一绝缘层厚度为0.03mm，第二绝缘层厚度为0.04mm，第三绝缘层厚度为0.04mm。
实施例8
实施例7提供的冷剥皮三层绝缘线结构与制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，第一绝缘层厚度为0.03mm，第二绝缘层厚度为0.03mm，第三绝缘层厚度为0.02mm。
对比例1-4
对比例1-4为市面上不同厂家的冷剥皮三层绝缘线，型号分别为：TIW-B0.50mm，TEX-E 0.50mm，TKW-B 0.50mm，DRTIW-B 0.50mm。
对比例5
对比例5提供一种三层绝缘线，其结构与制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，对比例5的第一绝缘层成分为78.5kg PBT、0.2kg爽滑剂、19.3kg TPE弹性体和2kgPETS。
对比例6
对比例6提供的一种三层绝缘线，其结构与制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，对比例5的第一绝缘层成分为78.5kg PBT、20kg TPE弹性体和0.5kgPETS，未添加爽滑剂。
对比例7
对比例7提供的一种三层绝缘线，其结构与制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，对比例5的第一绝缘层成分为78.5kg PBT、1kg爽滑剂和20kg TPE弹性体，未添加润滑剂。
对实施例1-6以及对比例1-7(对比例1-4为市面上的四款冷剥皮三层绝缘线)测试其性能，测试结果见表1：
性能测试的具体测试方法：
(1)使用绝缘线剥皮钳，测试剥除10cm绝缘层需要时间；
(2)使用绝缘线剥皮钳，测试对比绝缘线一次最长可剥皮长度；
(3)绝缘击穿电压测试参照UL2353标准：采用自身对绞法测试对比冷剥皮绝缘线的击穿电压(40cm长对绞)。将对绞好的样品在耐压测试仪上，试验电压为50HZ或60HZ的交流电压，升压速率为500V/S，至试样击穿时的电压即为击穿电压。
表1、冷剥皮三层绝缘线对比测试
由表1可知，本发明制备的绝缘线剥除10cm需要的时间均在1.5s以内，一次最长可剥皮30cm以上，击穿电压在13KV以上，本发明制备的绝缘线更易剥除绝缘层、剥皮效率高，满足客户端高速自动化需求；使用裸铜导体依然可到达很好的冷剥皮效果；耐压性能优良。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种冷剥皮绝缘材料，其特征在于，原料以质量计，由如下质量百分含量的组分组成：聚酯基体75%-80%、爽滑剂0.5%-2.0%、增韧剂17%-24.3%和润滑剂0.2%-1.0%；
所述爽滑剂为油酸酰胺或芥酸酰胺，所述润滑剂为硬脂酸酯类高分子化合物；
所述聚酯基体为聚对苯二甲酸丁二醇酯；
所述增韧剂为热塑性聚酯弹性体。
2.根据权利要求1所述的冷剥皮绝缘材料，其特征在于，所述聚酯基体的熔融指数MFR为8~15。
3.根据权利要求1所述的冷剥皮绝缘材料，其特征在于，所述增韧剂的硬度为40-80。
4.根据权利要求1所述的冷剥皮绝缘材料，其特征在于，所述润滑剂为耐高温润滑剂，热分解温度大于300℃。
5.一种冷剥皮绝缘线，其特征在于，包括线芯导体和第一绝缘层，所述第一绝缘层包覆在所述线芯导体外部；所述第一绝缘层采用权利要求1-4任一项所述的冷剥皮绝缘材料。
6.根据权利要求5所述的冷剥皮绝缘线，其特征在于，还包括第二绝缘层和第三绝缘层；所述第二绝缘层包覆在所述第一绝缘层外部，所述第三绝缘层包覆在所述第二绝缘层外部。
7.根据权利要求6所述的冷剥皮绝缘线，其特征在于，所述第二绝缘层为PET绝缘料或PPS材料，所述第三绝缘层为PA66或PPS材料。
8.根据权利要求5所述的冷剥皮绝缘线，其特征在于，所述线芯导体是裸铜导体、漆包铜导体或镀锡铜导体的一种。
9.根据权利要求6所述的冷剥皮绝缘线，其特征在于，所述第一绝缘层厚度0.03-0.04mm，所述第二绝缘层厚度0.03-0.04mm，所述第三绝缘层0.02-0.04mm。
10.一种权利要求5-9任一项所述冷剥皮绝缘线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、制备线芯导体；
步骤2、将聚酯基体、爽滑剂、增韧剂和润滑剂混合均匀，挤出成型包覆在线芯导体外部，形成第一绝缘层。
11.根据权利要求10所述的冷剥皮绝缘线的制备方法，其特征在于，还包括通过挤出成型制备第二绝缘层和第三绝缘层的步骤。
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