CN115274197B - 一种复合电缆及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合电缆及其制造方法，涉及电缆技术领域。本发明包括内芯，所述内芯用于传输电力与信号，所述内芯外周侧包裹有加厚层。本发明通过在内芯外包裹有加厚层，通过加厚层将内芯进行保护，再通过绝缘层对加厚层外周侧进行保护；在绝缘层上开设有形变腔，在受到外力挤压时，形变腔发生形变以减少绝缘层对加厚层的挤压；在形变腔内安装有支撑条，减少了在受到挤压时，形变腔形变过大的可能，进一步提高了对内芯的保护；在通过外部的耐磨层的保护，减少了加厚层受到磨损使水流与内芯接触的可能，与现有技术相比，通过在对内芯进行保护的同时，减少了内芯与水接触，减少了复合电缆对电力与信号传输时受到影响的可能。

Description

一种复合电缆及其制造方法

技术领域

本发明涉及电缆技术领域，具体涉及一种复合电缆及其制造方法。

背景技术

电缆是一种电能或信号传输装置，通常是由几根或几组导线（每组至少两根）绞合而成的类似绳索的电缆，每组导线之间相互绝缘，并围绕着一根中心扭成，整个外包有高度绝缘的覆盖层。为了传输方便，设计出了复合电缆用于电力与信号的同时传输，现有的复合电缆可适用于多种不同的环境中。

现有的复合电缆在敷设时，受敷设条件的限制，有时需要敷设在水中或与水接触，在长期使用时，若电缆的外部包裹的覆盖层受到挤压发生破损，使水与内部的内芯接触后，易对内芯造成损坏，使电缆无法继续使用，对电力与信号的传输造成影响，为此本发明提供了一种复合电缆及其制造方法来改善该问题。

发明内容

本发明的目的在于：为解决上述背景中现有的复合电缆在使用时，长期与水接触易造成复合电缆内芯损坏，对电力与信号的传输造成影响的问题，本发明提供了一种复合电缆及其制造方法。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种复合电缆，包括内芯，所述内芯用于传输电力与信号，所述内芯外周侧包裹有加厚层，所述加厚层外周侧设置有绝缘层，所述绝缘层上构造有形变腔，所述形变腔内安装有多个支撑条，所述绝缘层外周侧上套设有耐磨层，其中：

所述加厚层的组成成分与重量份至少包括：丁腈橡胶：40-45份，增韧剂：10-12份，抗老化剂：3-5份；

所述绝缘层的组成成分与重量份至少包括：三元乙丙橡胶：50-52份，硫化剂：0.2-5份，促进剂：9-13份；

所述支撑条为热塑性硫化橡胶；

所述耐磨层的组成成分与重量份至少包括：丁苯橡胶：43-47份，抗老化剂：3-5份。

进一步地，所述加厚层的组成成分还包括炭黑，其中，所述丁腈橡胶的重量份为42份，所述增韧剂的重量份为10份，所述炭黑的重量份为3份，所述抗老化剂的重量份为3份。

进一步地，所述绝缘层的外表面与内表面上还涂有聚合物水泥基防水涂料，其中，所述三元乙丙橡胶的重量份为52份，硫化剂的重量份为3份，所述促进剂的重量份为11份。

进一步地，所述热塑性硫化橡胶包括连续相与分散相，分散相为丙烯酸酯橡胶，连续相为聚丙烯，所述热塑性硫化橡胶还包括增塑剂与软化油。

进一步地，所述耐磨层还包括炭黑，其中，所述丁苯橡胶的重量份为45份，所述抗老化剂的重量份为4份，所述炭黑的重量份为5份。

进一步地，所述绝缘层上构造有垫块，所述垫块与所述加厚层连接，所述垫块的厚度大于所述形变腔侧壁的厚度，所述垫块用于连接所述绝缘层与所述加厚层。

本发明还提出一种复合电缆的制造方法，包括以下步骤：

S1、将铝合金或铜制成导体；

S2、将加厚层的材料按照重量份进行配比熔合，在熔合后形成第一预聚体，当温度降至50℃以下时，将第一预聚体挤压到导体表面对导体进行包裹；

S3、将绝缘层的材料按照重量份进行配比熔合，将熔合后的材料置入模具中进行冷却定型，形成形变腔与垫块，将加厚层与垫块热熔连接，再将聚合物水泥基防水涂料涂在绝缘层的内外表面上；

S4、将支撑条的材料按照重量份进行配比熔合，将熔合后的材料置入模具中进行定型，再将成型后的支撑条与形变腔热熔连接；

S5、将耐磨层的材料按照重量份进行配比熔合，熔合后形成第二预聚体，将第二预聚体浇设在绝缘层的外周侧。

进一步地，步骤S4中对支撑条与形变腔进行热熔连接时，热熔的温度不大于60℃。

进一步地，步骤S2中先将第一预聚体进行检测，在对第一预聚体进行降温时，控制温度下降的频率为3-4℃/s。

本发明的有益效果如下：

1、本发明通过在内芯外包裹有加厚层，通过加厚层将内芯进行保护，再通过绝缘层对加厚层外周侧进行保护；在绝缘层上开设有形变腔，在受到外力挤压时，形变腔发生形变以减少绝缘层对加厚层的挤压；在形变腔内安装有支撑条，减少了在受到挤压时，形变腔形变过大的可能，进一步提高了对内芯的保护；在通过外部的耐磨层的保护，减少了加厚层受到磨损使水流与内芯接触的可能，与现有技术相比，通过在对内芯进行保护的同时，减少了内芯与水接触，减少了复合电缆对电力与信号传输时受到影响的可能。

2、本发明通过将丁腈橡胶作为加厚层的原料，确保了加厚层的韧性，使其在受到外力时，不易发生硬性抵触，减少了因弯折使内芯发生角度过大的弯折的可能，将绝缘层通过三元乙丙橡胶作为原料，在防静电的同时，三元乙丙橡胶具有良好的防水性，进一步减少了水进入到加厚层中与内芯接触的可能，将耐磨层通过丁苯橡胶制成，通过丁苯橡胶的良好的耐磨性增加了耐磨层的使用寿命。

3、本发明将支撑条通过热塑性硫化橡胶制成，热塑性硫化橡胶具有良好的韧性，便于发生形变的同时提高了支撑强度，提高了对加厚层以及内芯的保护性。

附图说明

图1是本发明方法流程图步；

图2是本发明复合电缆剖面结构立体图；

图3是本发明复合电缆主视图；

附图标记：1、内芯；2、加厚层；3、绝缘层；4、支撑条；5、耐磨层；6、垫块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图2和图3所示，一种复合电缆，包括内芯1，所述内芯1用于传输电力与信号，所述内芯1外周侧包裹有加厚层2，所述加厚层2外周侧设置有绝缘层3，所述绝缘层3上构造有形变腔，所述形变腔内安装有多个支撑条4，所述绝缘层3外周侧上套设有耐磨层5，将内芯1外部通过加厚层2进行保护，减少了电缆在弯折时，弯折角度过大，造成内芯1受损的可能，在绝缘层3上开设有形变腔，在复合电缆整体发生弯折时，形变腔发生形变，为加厚层2位移提供空间，减少加厚层2与内芯1受到外力时，与复合电缆内部发生硬性抵触的可能，通过支撑条4对形变腔进行支撑，在形变腔发生形变时通过支撑条4减少形变腔的形变幅度，减少了形变腔形变较大，使形变腔侧壁发生折损的可能，耐磨层5位于复合电缆的最外层，在使用时，对内部的部件进行保护，其中：

所述加厚层2的组成成分与重量份至少包括：丁腈橡胶：40-45份，增韧剂：10-12份，抗老化剂：3-5份，所述增韧剂用于降低所述丁腈橡胶脆性和提高丁腈橡胶抗冲击性能，所述抗老化剂用于延缓所述丁腈橡胶的老化，丁腈橡胶内含有较多的CN基团，使得丁腈橡胶的稳定性较高，韧性较好，在通过加入增韧剂，在使用时，增韧剂通过其分子链上活性基团与丁腈橡胶上的基团进行反应，使二者的分子链之间形成网状结构，在分子链之间增加柔性链，进一步增加了丁腈橡胶的韧性，增加了加厚层2对内芯1的保护效果，减少了内芯1被弯折受损的可能，抗老化剂为N-苯基-N`-环己基对苯二胺，在使用时，通过其内的大分子自由基附着在丁腈橡胶分子链上的化学键上，对化学键进行保护，减少其断裂的可能，通过抗老化剂提高了加厚层2的使用寿命，也提高了对内芯1的保护性；

所述绝缘层3的组成成分与重量份至少包括：三元乙丙橡胶：50-52份，硫化剂：0.2-5份，促进剂：9-13份，所述硫化剂用于使所述三元乙丙橡胶内的分子链形成网状结构，所述促进剂用于活化所述硫化剂，三元乙丙橡胶内含有不饱和的双键，使其上形成有不饱和的分子链，该链为侧链，三元乙丙橡胶上还具有一条完全饱和的分子链，该链为主链，由于三元乙丙橡胶的主链完全饱和，使得三元乙丙橡胶对光和臭氧的抵抗能力较强，且三元乙丙橡胶具有无极性，使其吸水率较低，在进行使用时，防水能力较好，减少了内芯1与水的接触，硫化剂为硫黄，促进剂为巯基苯并噻唑，在使用时，巯基苯并噻唑与硫黄反应时会分解出自由基，当有硫元素存在时，经过综合反应产生巯基化合物及多硫自由基，可引发硫黄硫化时的链增长作用，原料中还添加有硬脂酸与氧化锌，在有硬脂酸与氧化锌存在的情况下则产生离子反应，生成多硫配位络合物，这种络合物是一种强硫化剂，是橡胶大分子的接枝化合物，促使三元乙丙橡胶大分子之间产生交联，从而使三元乙丙橡胶的分子结构从线性变为网状结构，在使用时，具有更好的防水性，进一步减少了水与内芯1接触的可能；

所述支撑条4为热塑性硫化橡胶，热塑性硫化橡胶为塑料与橡胶的共混物，通过塑料增加橡胶的韧性与强度，热塑性硫化橡胶为热塑弹性体，在使用时，通过将支撑条4对形变腔进行支撑，具有强度的同时具有较好的韧性，加强了支撑效果，减少了形变腔在形变时，发生较大的形变；

所述耐磨层5的组成成分与重量份至少包括：丁苯橡胶：43-47份，抗老化剂：3-5份，所述抗老化剂用于延缓所述丁苯橡胶的老化，丁苯橡胶具有良好的耐磨性与耐寒性，现有的技术中多通过丁苯橡胶制作轮胎，丁苯橡胶又称聚苯乙烯丁二烯共聚物，其内包括有丁二烯分子，丁二烯分子上的分子间结构具有顺反结构，使得丁苯橡胶的耐磨性较好，丁苯橡胶的抗老化剂为N-苯基-N`-环己基对苯二胺，在使用时，通过其内的大分子自由基附着在丁苯橡胶分子链上的化学键上，对化学键进行保护，减少其断裂的可能，通过耐磨层5的耐磨性，对内部的内芯1进行保护，减少了复合电缆表皮破裂的可能；

与现有技术相比，在使用时，通过形变腔的形变减少了内芯1与复合电缆内部的硬性抵触，通过耐磨层5增加对内芯1的保护，通过绝缘层3进行绝缘与防水，减少了内芯1与水接触的可能，减少了对复合电缆传输电力与信号的能力，将加厚层2通过丁腈橡胶制成，增加了加厚层2的韧性，在使用时，便于加厚层2更好的对内芯1进行保护，将绝缘层3通过三元乙丙橡胶制成，在绝缘层3防静电的同时，增加了防水性，增加了对内芯1的保护作用，将耐磨层5通过丁苯橡胶制成，在使用时，增加了复合电缆整体的耐磨性，减少了复合电缆表皮破裂的可能，增加了对内芯1的保护效果，减少了复合电缆在对电力与信号传输时受到影响的可能。

如图2和图3所示，在一些实施例中，所述加厚层2的组成成分还包括炭黑，所述炭黑用于提高所述丁腈橡胶的硬度，其中，所述丁腈橡胶的重量份为42份，所述增韧剂的重量份为10份，所述炭黑的重量份为3份，所述抗老化剂的重量份为3份，炭黑的表面活性较高，在进行反应时，丁腈橡胶可吸附在炭黑表面，即炭黑与丁腈橡胶分子之间的吸引力大于丁腈橡胶分子间的内聚力，炭黑内还具有许多活性很大的活化点，具有不配对的电子，可与丁腈橡胶发生反应，将丁腈橡胶进行吸附，对丁腈橡胶起到补强的作用，增韧剂为液态的丁腈橡胶，其通过丁腈橡胶与三氯化铝或三氟化硼作为催化剂，在低温下制成，通过丁腈橡胶作为增韧剂的主要材料，便于增韧剂与丁腈橡胶更好的进行熔合，在进行反应后，对加厚层2进行测试，加厚层2的性能如下：

拉伸强度大于等于27.6MPa；

永久变性率为28%；

溶胀率为32%；

挥发率小于等于1%。

如图2和图3所示，在一些实施例中，所述绝缘层3的外表面与内表面上还涂有聚合物水泥基防水涂料，其中，所述三元乙丙橡胶的重量份为52份，硫化剂的重量份为3份，所述促进剂的重量份为11份，聚合物水泥基防水涂料由多种水性聚合物合成的乳液与掺有各种添加剂的优质水泥组成，有较好的防水功能，在使用时，进一步增强了绝缘层3的防水能力，其中制成的绝缘层3的性能如下：

断裂拉伸强度常温下大于7.5MPa；

扯断伸长率常温下大于450%；

在水压为0.3MPA时的渗透率为0，即无渗透；

溶胀率为15%。

如图2和图3所示，在一些实施例中，所述热塑性硫化橡胶包括连续相与分散相，分散相为丙烯酸酯橡胶，连续相为聚丙烯，所述热塑性硫化橡胶还包括增塑剂与软化油，所述增塑剂用于降低丙烯酸酯橡胶分子与聚丙烯分子间的作用力，所述软化油用于降低所述丙烯酸酯橡胶与所述聚丙烯之间的粘度，丙烯酸酯橡胶与聚丙烯在制成热塑性硫化橡胶，便于硫化，丙烯酸酯橡胶上具有硫化单点体，在硫化后，通过硫化反应的剪切，使热塑性硫化橡胶内的分子流动性更好，提高了韧性，增塑剂为邻苯二甲酸酯，其在进行反应时分布在大分子链之间，能降低分子间作用力，使聚合物粘度降低，柔韧性增强，软化油为石油产品提炼后的产物，在使用时，用于增加热塑性硫化橡胶的塑性，降低热塑性硫化橡胶粘度和混炼时的温度，改善分散性与混合性，提高热塑性硫化橡胶的拉伸强度、伸长率和耐磨性，便于提高支撑条4的耐磨性，其中支撑条4的性能如下：

拉伸强度大于等于35.7MPa；

永久变性率为30%；

溶胀率为27%；

挥发率小于等于1%。

如图2和图3所示，在一些实施例中，所述耐磨层5还包括炭黑，所述炭黑用于提高所述丁苯橡胶的硬度，其中，所述丁苯橡胶的重量份为45份，所述抗老化剂的重量份为4份，所述炭黑的重量份为5份，耐磨层5也通过炭黑对丁苯橡胶的硬度起到补强的作用，增加了耐磨层5的耐用性，其中耐磨层5的性能如下：

拉伸强度大于等于50MPa；

永久变性率为23%；

溶胀率为35%；

挥发率小于等于1%。

如图2和图3所示，在一些实施例中，所述绝缘层3上构造有垫块6，所述垫块6与所述加厚层2连接，所述垫块6的厚度大于所述形变腔侧壁的厚度，所述垫块6用于连接所述绝缘层3与所述加厚层2，通过垫块6将加厚层2进行连接，在形变腔发生形变时，通过垫块6带动加厚层2运动，在使用时，减少了加厚层2直接与复合电缆上的其他部位进行接触，增加了对加厚层2的保护效果，从而增加了对内芯1的保护效果。

如图1所示，本发明还提出一种复合电缆的制造方法，包括以下步骤：

S1、将铝合金或铜制成导体，通过铝合金或铜制成导体，将导体与光纤一同使用形成内芯；

S2、将加厚层的材料按照重量份进行配比熔合，在熔合后形成第一预聚体，当温度降至50℃以下时，将第一预聚体挤压到导体表面对导体进行包裹，将加厚层的材料置入搅拌机中进行搅拌与熔化，加热时，温度范围在150-180℃之内，便于将材料之间更好的进行熔化与熔合，其中，搅拌机的转速为265r/s，加热时间为15min，当搅拌完成后，对其进行冷却，减少过高的温度对光纤与导体造成的损坏，将形成的第一预聚体挤压到导体与光纤表面，形成加厚层对内芯进行保护；

S3、将绝缘层的材料按照重量份进行配比熔合，将熔合后的材料置入模具中进行冷却定型，形成形变腔与垫块，将加厚层与垫块热熔连接，再将聚合物水泥基防水涂料涂在绝缘层的内外表面上，绝缘层材料的加热温度范围在186-188℃之内，搅拌机的转速为250r/s，加热时间为12min，将加热搅拌后的材料倒入模具中进行降温，放入冷藏室静置24小时，静置完毕后，进行冷却脱模，使绝缘层成型，再通过加热热熔将加厚层与垫块连接，再涂刷上聚合物水泥基防水涂料，增加绝缘层的防水性；

S4、将支撑条的材料按照重量份进行配比熔合，将熔合后的材料置入模具中进行定型，再将成型后的支撑条与形变腔热熔连接，支撑条材料的加热温度范围在160-170℃之内，搅拌机的转速为300r/s，加热时间为10min，搅拌完毕后，对熔融状态下的材料进行取样抽查，聚丙烯的结晶度大于15%方可使用，通过双螺杆挤出机挤入到模具内；

S5、将耐磨层的材料按照重量份进行配比熔合，熔合后形成第二预聚体，将第二预聚体浇设在绝缘层的外周侧，耐磨层的材料的加热温度范围在110-150℃之内，搅拌机的转速为270r/s，加热时间为15min，当搅拌完毕后，将第二预聚体浇设在绝缘层外，形成复合电缆，将复合电缆进行检测后，签字入库。

如图1所示，在一些实施例中，步骤S4中对支撑条与形变腔进行热熔连接时，热熔的温度不大于60℃，热熔温度过大会造成丁腈橡胶的结构被破坏，韧性降低，通过将温度控制在60℃内，减少了对丁腈橡胶的损坏。

如图1所示，在一些实施例中，步骤S2中先将第一预聚体进行检测，在对第一预聚体进行降温时，控制温度下降的频率为3-4℃/s，使温度下降的速度较快，便于第一预聚体后续进行定型，且下降较快便于进行检测，检测其成型后的拉伸强度等性能数据，便于对加厚层的性能进行把控，若不符合标准，则需要重新制作。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种复合电缆，其特征在于，包括内芯（1），所述内芯（1）用于传输电力与信号，所述内芯（1）外周侧包裹有加厚层（2），所述加厚层（2）外周侧设置有绝缘层（3），所述绝缘层（3）上构造有形变腔，所述形变腔内安装有多个支撑条（4），所述绝缘层（3）外周侧上套设有耐磨层（5），其中：

所述加厚层（2）的组成成分与重量份至少包括：丁腈橡胶：40-45份，增韧剂：10-12份，抗老化剂：3-5份；

所述绝缘层（3）的组成成分与重量份至少包括：三元乙丙橡胶：50-52份，硫化剂：0.2-5份，促进剂：9-13份；

所述支撑条（4）为热塑性硫化橡胶；

所述耐磨层（5）的组成成分与重量份至少包括：丁苯橡胶：43-47份，抗老化剂：3-5份；

所述绝缘层（3）上构造有垫块（6），所述垫块（6）与所述加厚层（2）连接，所述垫块（6）的厚度大于所述形变腔侧壁的厚度，所述垫块（6）用于连接所述绝缘层（3）与所述加厚层（2）。

2.根据权利要求1所述的一种复合电缆，其特征在于，所述加厚层（2）的组成成分还包括炭黑，其中，所述丁腈橡胶的重量份为42份，所述增韧剂的重量份为10份，所述炭黑的重量份为3份，所述抗老化剂的重量份为3份。

3.根据权利要求1所述的一种复合电缆，其特征在于，所述绝缘层（3）的外表面与内表面上还涂有聚合物水泥基防水涂料，其中，所述三元乙丙橡胶的重量份为52份，硫化剂的重量份为3份，所述促进剂的重量份为11份。

4.根据权利要求1所述的一种复合电缆，其特征在于，所述热塑性硫化橡胶包括连续相与分散相，分散相为丙烯酸酯橡胶，连续相为聚丙烯，所述热塑性硫化橡胶还包括增塑剂与软化油。

5.根据权利要求1所述的一种复合电缆，其特征在于，所述耐磨层（5）还包括炭黑，其中，所述丁苯橡胶的重量份为45份，所述抗老化剂的重量份为4份，所述炭黑的重量份为5份。

6.一种根据权利要求1-5任一所述的复合电缆的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将铝合金或铜制成导体；

S2、将加厚层的材料按照重量份进行配比熔合，在熔合后形成第一预聚体，当温度降至50℃以下时，将第一预聚体挤压到导体表面对导体进行包裹；

S3、将绝缘层的材料按照重量份进行配比熔合，将熔合后的材料置入模具中进行冷却定型，形成形变腔与垫块，将加厚层与垫块热熔连接，再将聚合物水泥基防水涂料涂在绝缘层的内外表面上；

S4、将支撑条的材料按照重量份进行配比熔合，将熔合后的材料置入模具中进行定型，再将成型后的支撑条与形变腔热熔连接；

S5、将耐磨层的材料按照重量份进行配比熔合，熔合后形成第二预聚体，将第二预聚体浇设在绝缘层的外周侧。

7.根据权利要求6所述的一种复合电缆的制造方法，其特征在于，步骤S4中对支撑条与形变腔进行热熔连接时，热熔的温度不大于60℃。

8.根据权利要求6所述的一种复合电缆的制造方法，其特征在于，步骤S2中先将第一预聚体进行检测，在对第一预聚体进行降温时，控制温度下降的频率为3-4℃/s。

Images