CN202601278U - 一种感磁变色线缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及线缆安全技术领域，具体地说，是一种感磁变色线缆。它包括至少一金属导线和包覆在所有所述金属导线外层的包覆层，所述包覆层的基材中混合有感磁色粉晶粒，所述感磁色粉晶粒的尺寸范围是1nm～100nm。本实用新型不仅可以实现用户更加安全地使用线缆，而且对线缆的维护和检修提供了极大的便捷。此外，本实用新型很好地起到对周围磁场的强弱辨别作用，在防御强磁场对人体危害方面有着积极的效果。

Description

一种感磁变色线缆

技术领域

本实用新型涉及线缆安全技术领域，尤其涉及一种感磁变色线缆。

背景技术

在线缆、电子、家电和建筑行业都会用到线缆，传统线缆在外观上基本保持单一或混合色彩，在制造和使用过程中是不会变色的，尤其是当流经线缆的电流过大时，线缆无法进行预警提示，用户无法及时了解情况。此外，线缆受强磁场环境的影响，造成相应设备或仪器测量时易产生误差，导致设备与仪器测量结果的不准确。

目前在制造可感磁变色的线缆的工艺过程中，采用油墨涂敷在线材表面。因为在一般情况下，感磁色粉直接添加时无法充分分散，故采用溶剂将感磁色粉融于溶剂中，制成涂料印刷在线材表面。但由于油墨是可擦除的，若线材表面受刮磨或是去薄皮，其感磁变色效果就不存在，牢固性变差。由于油墨涂敷是很薄的一层，所以耐久性也不是很长，参考图1（油墨涂敷感磁线材去薄皮无感磁效果示意图）所示。此外，油墨涂敷的感磁线缆不具有耐弯折性，弯折后表面龟裂造成无感磁效果。

为了使终端用户更加安全使用线缆、以及对线缆的维护与检修提供便利性，需要对现有的线缆进行改进。

实用新型内容

本实用新型目的在于解决上述问题，提供一种感磁变色线缆。它不仅可以实现用户更加安全地使用线缆，而且对线缆的维护和检修提供了极大的便捷。此外，它很好地起到对周围磁场的强弱辨别作用，在防御磁场对人体危害方面也有着积极的效果。

为实现上述的目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种感磁变色线缆，包括至少一金属导线和包覆在所有所述金属导线外层的包覆层，所述包覆层的基材中混合有感磁色粉晶粒，所述感磁色粉晶粒的尺寸范围是1nm～100nm。

进一步，所述感磁色粉晶粒的尺寸进一步为10nm。

进一步，感磁色粉晶粒的材料为锶铁氧晶体。

进一步，所述基材的材料为聚氯乙烯树脂、聚乙烯、热塑性聚氨酯弹性体塑胶、热塑性弹性体、聚烯烃热塑性弹性体、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物和聚苯乙烯塑料中任意一种。

本实用新型的优点在于：

（1） 当所述感磁变色线缆受到周围磁场的影响，所述包覆层内的感磁色粉的分子结构发生改变，在光照下达到变色效果；这种直观可视的感磁变色效果，使得安全隐患可视化，起到警示作用；

（2） 可以提醒用户避免强磁场环境对相应设备或仪器测量时产生的误差，保证设备或仪器测量结果的准确性；

（3） 所述感磁变色线缆不仅具有可加工性强的特点，而且具有耐磨性、耐弯折性、耐持久性以及保持线缆特性的优点；与传统线缆完美结合，增加成本比率也比较低；

（4） 本实用新型所述感磁变色线缆的包覆层会根据磁场强度等级的变化显示相应的提示颜色，对线缆的维护与检修提供了极大的便利性。

附图说明

图1是油墨涂敷感磁线材去薄皮无感磁效果示意图；

图2是本实用新型所述感磁变色线缆示意图；

图3是本实用新型所述感磁变色线缆去薄皮仍有感磁效果示意图；

图4是本实用新型所述感磁变色线缆的制造方法的步骤示意图；

图5是本实用新型所述着色粒的示意图；

其中，图中的标注分别为：

21、金属导线；22、基材；23、感磁色粉晶粒。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型感磁变色线缆的具体实施方式做详细说明。

本实用新型是以线缆安全使用为基础，由于当通过线缆的大电流产生的强磁场或者线缆受到周围磁场的影响，所述包覆层内的感磁色粉的分子结构发生改变，从而在光照下引起线缆变色，起到了警示作用。

参见图2是本实用新型所述感磁变色线缆的示意图。

一种感磁变色线缆，包括至少一金属导线21和包覆在所有所述金属导线外层的包覆层，所述包覆层包括基材22和感磁色粉晶粒23，所述感磁色粉晶粒23混合在所述基材22中，所述感磁色粉晶粒23的颜色随磁场强度的变化而改变，所述包覆层的颜色也会随之发生变化。所述至少一金属导线21均为用于传输信号或传输电力的导电体。在本实用新型具体实施例中，所述金属导线21为两根漆包绞线。在其他具体实施例中，所述金属导线21也可以为镀锡铜线或其他金属材质的导线。

所述包覆层为包覆在所有所述金属导线上的外被层，用以保护所有所述金属导线以及使所有所述金属导线电绝缘。所述包覆层包括基材22和感磁色粉晶粒23。所述感磁色粉晶粒23混合在所述基材22中。所述包覆层预定设有磁场强度范围，当本实用新型所述感磁变色线缆受到的磁场强度超过预定设有磁场强度范围时，也就说当磁场强度发生变化，导致感磁色粉晶粒23中原本相等的原子核内的质子数和原子核外的电子数不相等，即原子核外电子缺失，缺失的核外电子数量是根据磁场强度变化而变化，而原子核外电子缺失后使原来的中性原子带电，类似于离子团，而此时外界的光通过结构不一样的感磁色粉晶粒23，使感磁色粉晶粒23吸收和反射的光波不同，发生变色，从而感磁色粉晶粒23改变为预定颜色，包覆层也改变为相应的颜色。在某一磁场强度下，所述感磁变色线缆不仅能够显示出相应的预定颜色，容易地直观地检验出线缆受到磁场强度状态；而且可以在整条线缆上确定局部线缆的磁场强度状态。当流过感磁变色线缆的大电流产生强磁场或者感磁变色线缆受周围磁场的影响，所述包覆层内的感磁色粉晶粒23的分子结构发生改变，在光照下线缆显示的颜色也发生变化。

所述感磁色粉晶粒23采用纳米级高灵敏度的感磁色粉作为主要材料，所述感磁色粉晶粒23为锶铁氧晶体。（所述锶铁氧晶体为复合型磁性塑料，复合型磁性塑料主要由树脂及磁粉构成，树脂起粘接作用，磁粉是磁性的来源，用于填充的磁粉主要是铁氧体磁粉和稀土永磁粉）。

所述感磁色粉晶粒23的尺寸达到纳米级，为1nm～100nm，最佳尺寸为10nm。感磁色粉晶粒23的尺寸大小与比例可以按照客户的要求进行调配，主要影响到感磁过程中颜色变化的深浅。

所述基材22的材料包括PVC（Poly Vinyl Chloride，聚氯乙烯树脂）、PE（Poly Ethylene，聚乙烯，是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂）、TPU（Thermoplastic Poly Urethanes，热塑性聚氨酯弹性体塑胶）、TPE（Thermoplastic Elastomer，热塑性弹性体）、TPO（Thermoplastic Polyolefin，聚烯烃热塑性弹性体）、ABS（Acrylonitrile Butadiene Styrene，丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物）和PS（Poly Styrene，聚苯乙烯塑料）。所述基材22的材料为上述材料中的任意一种。

所述包覆层具有多种磁场强度等级的变化，磁场强度从10毫高斯(磁场单位)至3000高斯有对应的颜色变化（由浅至深）。所述包覆层包括至少两种颜色变化。例如，当磁场强度在某一磁场强度范围以内（10毫高斯~1000高斯）时，颜色为蓝色。颜色随着磁场强度增强（超过1000高斯）而由浅变深地变化（例如，磁场强度从1000高斯变化至2000高斯时，颜色逐渐变深，由蓝色变成黑色）。当磁场强度从2000高斯变化至3000高斯时，所述包覆层会由黑色变为红色；以上颜色变化过程均为可逆过程，当磁场强度恢复为某一预定磁场强度范围内后，包覆层的颜色也恢复成对应的原有颜色。若选用不同的感磁色粉材料，预定磁场强度范围也不同。

利用高聚合工艺，将感磁色粉晶粒23与基材22充分地混合，并经过高温融化后均匀涂敷在所有所述金属导线21的外层。为了增强本实用新型所述感磁变色线缆的牢固性与耐久性，增强感磁变色的效果，可以将感磁色粉晶粒23与基材22充分的混合并经过高温融化，再均匀地涂敷在所有所述金属导线21的外层。由于感磁色粉晶粒23与基材22属于两种物质，故在聚合时需要采用适当的温度，精密的螺杆、精准的模具或冶具的配合才能完成最好的效果，使感磁色粉晶粒23分布均匀在基材22中。一般根据感磁色粉晶粒23的耐温等级不同，与基材22聚合过程中的温度也不同，一般温度控制在150℃-250℃之间，而以160℃为最佳温度。

当流过线缆的大电流产生的强磁场，或者线缆受到磁场强度超过包覆层的预定磁场强度范围时，包覆层就会改变为相应的预定颜色。这样通过感知磁场强度引起颜色的变化使得线缆本身也可当成一个可看得见的安全警示的被动组件，使得安全隐患可视化，从而防止流经线缆的电流过大，同时也可以避免强磁场对相应设备或者仪器测量时产生的误差，保证了设备或仪器测量结果的准确性，此外，用户可以了解该设备及仪器是否适合此场合使用。

当本实用新型所述感磁变色线缆作为家用电源线被使用时，制造厂亦可通过线缆的感磁变色特性，进行入料检验及各类安全电流设定。这样，通过感知磁场强度变化以引起颜色的改变，使得家用电源线本身成为可看得见的安全警示的被动组件。

另外，由于各类线缆有其磁场强度使用限制，若硬性使用时，不仅会导致相应设备或测量仪器产生误差，而且也会造成对人体健康危害（国内规定对人体安全的磁场强度应小于1高斯）。因此通过设置包覆层的预定磁场强度范围，利用线缆的感磁变色特性可作为线缆使用环境正确与否的判断条件。当使用所述包覆层的线缆置于不适宜的磁场环境中，因线缆受到磁场强度超过预定磁场强度范围，线缆的包覆层发生颜色变化，提示操作人员在当前的磁场环境中不适合使用线缆，即由线缆起到安全性提示的作用，从而防止在不当的磁场环境中使用线缆。

本实用新型所述感磁变色线缆采用感磁色粉晶粒23（为纳米材料）直接熔入到所述包覆层的基材22中，因此感磁色粉晶粒23是无法用外力清除的，具有耐磨性特点。即使感磁变色线缆表面受到刮磨，甚至去掉一层或一块薄皮，所述感磁变色线缆的感磁效果仍然存在，参考图3所示（本实用新型所述感磁变色线缆去薄皮仍有感磁效果示意图）。

本实用新型所述感磁变色线缆配合所述基材22的塑化性，具有耐弯折性。由于所述感磁色粉晶粒23是均匀分布在基材22中，因此当感磁变色线缆弯折时，感磁变色线缆表面无变化，仍能够表现出很好的感磁效果。

本实用新型所述感磁变色线缆是将纳米级的感磁色粉晶粒23充分地熔合于包覆层的基材22中，因此与所使用的基材22有相同的使用寿命，具有耐持久性。若原有线缆的使用寿命为20年，则添加感磁变色材料而制成的线缆同样可以使用20年。由于只是在原有的基材中增加纳米级的感磁色粉晶粒23，并不改变传统线缆的外形与结构，因此线缆的相关电气及物理特性均无任何变化。

接下来对图4（本实用新型所述感磁变色线缆的制造方法的步骤示意图）所示的步骤做详细说明。

S41：将感磁色粉和基材混炼制成着色粒。

在制造本实用新型所述感磁变色线缆过程中，所采用的基材与现有的基材一致，加工工艺基本相同。为了使线缆更好的表现出感磁变色，需要将纳米级的感磁色粉晶粒添加至基材中，通过将感磁色粉晶粒和具有塑化性的基材直接充分混炼制粒，从而将感磁色粉晶粒均匀分散到每一粒基材上，制成着色粒。由于感磁色粉晶粒与基材分别属于两种不同物质，根据感磁色粉晶粒的耐温等级不同，聚合温度也不同。在聚合时需要采用适当的高温进行熔融，若温度过高，感磁色粉晶粒会移色消散；若温度过低，无法使感磁色粉晶粒与基材完全熔融。因此一般温度控制在150℃-250℃之间，而以160℃为最佳。一般地，聚合后可以制成呈圆柱状的着色粒，如图5所示，也可以制成呈小米状的着色粒，或者其他形状的着色粒（根据客户需求进行定制）。图5是本实用新型所述着色粒的示意图，图中黑点部分为感磁色粉晶粒，分布均匀。每一着色粒均为包含感磁色粉晶粒的基材，故每一着色粒都具有感磁变色的效果。

S42：所有着色粒通过专业机台，并采用适合的温度将其包覆在所有金属导线的外层。

将混炼好的着色粒，经过专业机台（即专业押出机），采用适合的温度（专业机台升温至所需的温度，如200℃）以及通过精密的螺杆挤出和精准的模具或冶具配合定型，包覆在所有所述金属导线的外层。

S43：通过卷取装置和收线装置进行卷取收线，完成加工。

由于本步骤所涉及的加工工艺与目前绝大部分厂商所采用的加工工艺相似，所采用的卷取装置和收线装置分别为目前市场上常用的卷起机和收线机，因此在此不再赘述。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。    

Claims (3)

1.一种感磁变色线缆，其特征在于，包括至少一金属导线和包覆在所有所述金属导线外层的包覆层，所述包覆层的基材中混合有锶磁氧晶体构成的晶粒，所述晶粒的尺寸范围是1nm～100nm。

2.根据权利要求1所述的感磁变色线缆，其特征在于，所述晶粒的尺寸进一步为10nm。

3.根据权利要求1所述的感磁变色线缆，其特征在于，所述基材的材料为聚氯乙烯树脂、聚乙烯、热塑性聚氨酯弹性体塑胶、热塑性弹性体、聚烯烃热塑性弹性体、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物和聚苯乙烯塑料中任意一种。

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