CN1553746A - 自限温加热带及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电热器件技术领域，公开了一种自限温加热带的制造方法，该加热带的加热元件是用两根具有一定间距的平行金属线芯作电极，在其上连续敷设经混炼的复合PTC材料层作为发热体，形成电热元件PTC带芯，然后，经整体化学交联，再包覆一层高分子绝缘护套制备而成，其自限温度分别为65±5℃、85±5℃、105±5℃，带芯的交联度为75－95％，可广泛应用于防冻、保温、伴热保温等工程上。
Description
技术领域：本发明属于电热器件技术领域，更具体地属于自限温加热带及其制造方法。
背景技术：传统电热器的电热原件是用金属电阻材料作为发热体，其电阻率随温度变化较小，在额定电压下，电热功率基本是恒定的，只有通过外加电子控制设备，才能实现功率的自动调节，但技术比较复杂，造价较高，不便维护，1961年F.kohler用低压聚乙烯(HDPE)填充炭黑(CB)制得复合材料，发现其电阻率具有正温度系数(Positve Temperature Coefficint)，简称PTC材料。该材料的电阻率不仅随温度的升高而增大，而且在特定温度区急剧跃增，以至能阻断电流，具有热敏开关特性。使其电阻率跃增的温度定义为PTC材料的开关温度(Ts)，用PTC材料制作的自限温加热器，通电加热时，不仅可以加热，而且能够自动限定最高温度，该温度定义为加热器的自限温度(Tr)。随后，相继有报道称，美国、日本等国，用辐射交联的方法生产了多类自限温加热器。1980年以来，国内开始涉足上述领域，在申请号为87102924专利文献中，公开了一种自限温加热带的制造方法，该方法包括拉制PTC芯带、包覆外套及辐射交联三部工序完成，其产品自限温度为80±5℃，交联度为45-65％，连续工作寿命大于3万小时，间歇工作寿命大于2千次。同时国内也先后用辐射交联法研制出了Tr为65℃、85℃的自限温加热带。由于该加热带具有自动限温、补偿加热的特殊性能，被广泛应用于防冻、保温、伴热保温等工程上，在民用、农用等方面，也得到越来越广泛的开发应用。但是，在现有技术中，该种加热带的制造过程需采用辐射交联法，其设备条件较高，设备投资较大，一般厂家渴望而不可及，使其生产条件和成本都居高不下。本发明试图寻求一种在普通生产条件下就能够生产出性能相同或更好的自限温加热带的方法。
发明内容：本发明的目的是提供一种自限温加热带的制造方法，以化学交联法替换辐射交联法。
本发明的另一目的是提供自限温度Tr为65±5℃、85±5℃、105±5℃的自限温加热带。
本发明是按以下技术方案实现的：
一种自限温加热带，该加热带的加热元件是用两根具有一定间距的平行金属线芯作电极，在其上连续敷设经混炼的复合PTC材料层作为发热体，形成电热元件PTC带芯，然后，经整体化学交联，再包覆一层高分子绝缘护套制备而成；具体工艺步骤如下：
(1)、混炼PTC材料：将炼胶机升温至85-90℃，并恒温30-45分钟，将各种原材料按以下重量比：聚乙烯100份、氟橡胶40-45份、炭黑55-65份、交联剂8-12份、抗氧剂0.5-1份，放入炼胶机中混炼，混炼时间为30分钟，温度控制在前15分钟为85-90℃，后15分钟为90-98℃，将混炼后的PTC材料破碎，搅拌均匀，然后包装待用；
(2)、拉制带芯：预热单螺杆挤出机，保持机头温度128-135℃，机身温度125-130℃，机尾温度80-105℃，模具温度130-135℃，将包装待用的PTC材料从机尾的料斗装入，用两根等间距导电线芯作为电极，平行穿过机头的挤出机模具，同时牵引该线芯匀速运动，其线速度稳定在2-2.6米/分，随着线芯的位移，挤出机连续地将粘流态PTC材料由机头模具挤出，并均匀地敷设在两根导电线芯上，形成具有PTC材料层，且两侧有两根平行电极的带型电热元件；
(3)、化学交联：将上述的带型电热原件，既PTC带芯在牵引机的作用下，连续通过常压下的热空气箱体，其热空气加热源为电热、油热等，热空气温度控制在165-185℃，进行化学交联，交联时间控制在25-35分钟，经过化学交联的带芯，冷却后即成为自限温加热带的半成品，其交联度在75-95％范围内；
(4)、包覆绝缘护套：外套材料选用高分子聚烯烃类或氟塑料类电缆护套材料，用上述同型挤出机，保持该挤出机的机头温度205-225℃，机身温度200-220℃，机尾温度170-200℃，模具温度210-230℃，将上述交联后的PTC带芯穿过机头外套模具，该模具的出口形状与带芯模具截面一致，尺寸稍大，穿过外套模具PTC带芯，其牵引速度控制在2.6-3.0米/分，随着带芯的拉出，挤出机中的粘流态护套料经外套模具连续均匀地挤包在PTC带芯上，形成热态外套，在牵引机的作用下，使之进入水槽冷却，即得到自限温加热带成品；
上述步骤中所述的交联剂选用DCP，抗氧剂选自1010或300#。
上述步骤制造的自限温加热带，是由两侧有两根电极的PTC带芯和外套构成，该加热带的自限温度分别为65±5℃、85±5℃、105±5℃，加热带自重53-65克/米，适用常规交、直流电源，工作电压为220V、110V、36V，其输出功率可随温度自动调节，该加热带连续工作寿命大于4万小时，间歇工作寿命大于3千次，可广泛用于工业、民用、国防等部门的防冻、伴热保温工程，根据需要，还可做成其它形状的加热保温器件，以适应各种特殊用途。
本发明具有以下积极效果：
1、本发明公开的自限温加热带的制造方法，由于采用化学交联法，不需特殊设备，生产条件较低，可大幅度降低生产成本。
2、本发明提供的自限温加热带，其交联度较高，其使用寿命比现有技术制造的加热带提高30％以上。
附图说明：下面以附图说明进一步对本发明技术方案加以说明：
图1为自限温加热带的基本结构，包括电极(1)、PTC带芯(2)、绝缘外套(3)；
图2为PTC带芯截面图，包括电极(1)、PTC材料层(2)；
图3为自限温加热带电热功率P(w/m)随温度T(℃)变化的关系。
具体实施方式：
实施例1：1、将炼胶机升温85-90℃，并恒温30-45分钟，将各种原材料按以下重量比：聚乙烯100份、氟橡胶40-45份、炭黑55-65份、交联剂8-12份、抗氧剂0.5-1份，放入炼胶机中混炼，混炼时间为30分钟，温度控制在前15分钟为85-90℃，后15分钟为90-98℃，将混炼后的PTC材料破碎，搅拌均匀，然后包装待用；
2、预热单螺杆挤出机，保持机头温度130℃，机身温度126℃，机尾温度102℃，模具温度132℃；将包装待用的PTC材料从机尾的料斗装入，用两根等间距7股镀锡圆铜线的正规绞合线线芯，每股圆铜线φ＝0.49毫米，平行穿过机头的挤出模具；然后牵引该线芯做匀速运动，其线速度稳定在2-2.6米/分，随着线芯的位移，挤出机连续地将粘流态PTC材料由机头模具挤出，并均匀地敷设在两根线芯上，形成具有PTC材料层和两侧有两根平行电极(即线芯)的带型电热元件；
3、将上述的带型电热原件，既PTC带芯在牵引机的作用下，连续通过常压下的热空气箱体，热空气温度控制在175-180℃，进行化学交联，交联时间控制在30分钟，交联的带芯冷却后即成为自限温加热带的半成品，其交联度在80％以上；
4、外套材料选用(PE-HG)高密聚乙烯光纤护套料，用上述同型挤出机，保持该挤出机的机头温度225℃，机身温度210℃，机尾温度200℃，模具温度215℃，将上述交联后的PTC带芯穿过机头外套模具，该模具的出口形状与带芯模具截面一致，尺寸稍大，穿过外套模具PTC带芯，其牵引速度控制在2.6-3.0米/分，随着带芯的拉出，挤出机中的粘流态护套料经外套模具连续均匀地挤包在PTC带芯上，形成热态外套，在牵引机的作用下，使之进入水槽冷却，即得到自限温加热带成品，其自限温度为85±5℃。
用同样的方法还能够制造出自限温度为65±5℃、105±5℃、的自限温加热带。
Claims (8)
1、一种自限温加热带的制造方法，其特征在于该方法是用化学交联法，对电加热带的带芯在常压、热空气条件下进行整体化学交联的，其具体包括：混炼PTC材料、拉制带芯、化学交联、包覆绝缘护套工艺过程。
2、根据权利要求1所述的一种自限温加热带的制造方法，其中所述的混炼PTC材料过程是将炼胶机升温至85-90℃，并恒温30-45分钟；将各种原材料按以下重量比：聚乙烯100份、氟橡胶40-45份、炭黑55-65份、交联剂8-12份、抗氧剂0.5-1份，放入炼胶机中混炼，混炼时间为30分钟，温度控制在前15分钟为85-90℃，后15分钟为90-98℃；将混炼后的PTC材料破碎，搅拌均匀，然后包装待用。
3、根据权利要求1所述的一种自限温加热带的制造方法，其中所述的拉制带芯过程是预热单螺杆挤出机，保持机头温度128-135℃，机身温度125-130℃，机尾温度80-105℃，模具温度130-135℃；将包装待用的PTC材料从机尾的料斗装入，用两根等间距导电线芯作为电极，平行穿过机头的挤出模具，同时牵引该线芯匀速运动，其线速度稳定在2-2.6米/分，随着线芯的位移，挤出机连续地将粘流态PTC材料由机头模具挤出，并均匀地敷设在两根线芯上，形成具有PTC材料层和两侧有两根平行电极的PTC带芯。
4、根据权利要求1所述的一种自限温加热带的制造方法，其中所述的化学交联过程是将上述的PTC带芯在牵引机的作用下，连续通过常压下的热空气箱体，其热空气温度控制在165-185℃，进行化学交联，交联时间控制在25-35分钟，经过化学交联的带芯，冷却后即成为自限温加热带的半成品，其交联度在75-95％范围内；
5、根据权利要求1所述的一种自限温加热带的制造方法，其中所述的包覆绝缘护套过程是绝缘护套材料用聚烯烃类或氟塑料类电缆护套材料，用上述同型挤出机，保持该挤出机的机头温度205-225℃，机身温度200-220℃，机尾温度170-200℃，模具温度210-230℃，将上述交联后的PTC带芯穿过机头外套模具，该模具的出口形状与带芯模具截面一致，尺寸稍大，穿过外套模具PTC带芯，其牵引速度控制在2.6-3.0米/分，随着带芯的拉出，挤出机中的粘流态护套料经外套模具连续均匀地挤包在PTC带芯上，形成热态外套，在牵引机的作用下，使之进入水槽冷却，即得到自限温加热带成品。
6、根据权利要求1或2所述的一种自限温加热带的制造方法，其中所述的交联剂是DCP。
7、根据权利要求1或2所述的一种自限温加热带的制造方法，其中所述的抗氧剂是1010或300。
8、用权利要求1所述的一种自限温加热带的制造方法制造的自限温加热带，该自限温加热带自限温度分别为65±5℃、85±5℃、105±5℃，带芯的交联度为75-95％。
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