專利名稱：正溫度系數(shù)高分子半導(dǎo)體溫控伴熱電纜及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電熱器材及制造工藝，尤其是一種雙芯雙層結(jié)構(gòu)的具有正溫度系數(shù)特性的自調(diào)控的溫控伴熱電纜，屬于特種電纜領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)進(jìn)步，自動(dòng)化程度提高，電加熱、伴熱技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，恒功率加熱電纜和自控溫加熱電纜已在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用多年。這種自控溫加熱電纜的結(jié)構(gòu)是在兩根平行的電極導(dǎo)體上包一層PTC發(fā)熱體組成并聯(lián)回路，然后在發(fā)熱體外包一層絕緣制成基本型發(fā)熱元件，PTC發(fā)熱元件為PE/CB組成的單組份單熱峰PTC材料，這種結(jié)構(gòu)的加熱電纜工作一段時(shí)間后，時(shí)常發(fā)生嚴(yán)重的功率衰減，起動(dòng)電流變大，最后燒毀電纜的情況時(shí)有發(fā)生，致使這種加熱電纜質(zhì)量口碑極差，很難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目的本發(fā)明提供了一種正溫度系數(shù)高分子半導(dǎo)體溫控伴熱電纜及其制造方法，其目的是解決現(xiàn)有加熱電纜的發(fā)熱體采用單組份單熱峰PTC材料，直接與導(dǎo)電電極接觸，工作一段時(shí)間后，易發(fā)生嚴(yán)重的功率衰減，使起動(dòng)電流變大，常燒毀電纜等方面存在的問題。
2、技術(shù)方案本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種正溫度系數(shù)高分子半導(dǎo)體溫控伴熱電纜，該伴熱電纜由兩個(gè)平行設(shè)置輸電的金屬導(dǎo)電電極、發(fā)熱體及發(fā)熱體外包覆的絕緣層構(gòu)成；其特征在于每個(gè)金屬導(dǎo)電電極外均預(yù)包低電阻過渡層，兩個(gè)金屬導(dǎo)電電極通過低電阻過渡層與發(fā)熱體緊密接觸構(gòu)成并聯(lián)回路。
金屬導(dǎo)電電極采用預(yù)恒張力正規(guī)結(jié)構(gòu)的絞線。
低電阻過渡層由厚度為0.1～0.2mm的高分子導(dǎo)電樹脂層構(gòu)成。
發(fā)熱體由雙熱峰具有電阻正溫度系數(shù)的高分子半導(dǎo)體材料制成。
一種正溫度系數(shù)高分子半導(dǎo)體溫控伴熱電纜的制造方法，其特征在于它按下述步驟進(jìn)行a、制備金屬導(dǎo)電電極采用束線機(jī)絞制得到正規(guī)結(jié)構(gòu)的絞線作為金屬導(dǎo)電電極；b、樹脂低電阻過渡層選料采用兩根步驟a中制得的絞線作為金屬導(dǎo)電電極，選用高分子樹脂導(dǎo)電材料作為包在每根金屬導(dǎo)電電極上的低電阻電渡層；c、雙芯雙層結(jié)構(gòu)發(fā)熱芯帶擠制將步驟b中制得的繞有兩根金屬導(dǎo)電電極的兩個(gè)放線盤放在擠出生產(chǎn)線的主動(dòng)放線架上，使兩根金屬導(dǎo)電電極線芯同時(shí)放出，經(jīng)張力控制器和加熱裝置加熱后同時(shí)進(jìn)入兩個(gè)塑料擠出機(jī)之間的雙芯、雙層共擠機(jī)頭內(nèi)一次包覆低電阻過渡層和發(fā)熱體材料，并使導(dǎo)電電極的張力保持一致，然后經(jīng)冷卻后，包覆的低電阻過渡層與金屬導(dǎo)電電極和發(fā)熱體緊密接觸成為導(dǎo)電電極的一部分，得到雙芯雙層發(fā)熱芯帶；d、包覆絕緣選擇工作溫度與上述制得的基本型發(fā)熱芯帶的最高表面溫度相同的輻照交聯(lián)型聚烯烴絕緣料在發(fā)熱芯帶外包覆絕緣；絕緣擠出時(shí)抽真空，將發(fā)熱芯帶與絕緣之間的空氣排凈，以防止輻照時(shí)氣脹；e、輻照交聯(lián)采用電子加速器，對(duì)包好絕緣層的發(fā)熱芯帶進(jìn)行整體輻照，輻照劑量控制在20～25Mrad之間，絕緣層熱延伸控制在80～100％之間，PTC發(fā)熱體熱延伸控制在20～50％之間，輻照處理后得到基本型本發(fā)明伴熱電纜。
上述步驟a中采用束線機(jī)制備導(dǎo)電電極按下述步驟進(jìn)行①.采用經(jīng)過改造的雙倍束線機(jī)絞制，采用主動(dòng)或被動(dòng)有張力控制裝置的放線架；絞線通過進(jìn)線主軸導(dǎo)輪后，拐入弓帶時(shí)與主軸中心線的夾角α要小于45°，進(jìn)線主軸導(dǎo)輪是易拆裝的工藝輪，在主軸導(dǎo)輪與絞線接觸的圓弧面上設(shè)有一凹槽，此凹槽為圓弧R，R＝0.5d+0.05mm，R為凹槽半徑，d為絞線計(jì)算外徑；②.將鍍錫銅線的線盤推入放線架的軸中緊好螺帽；將單線通過張力可調(diào)的擺桿上的導(dǎo)輪，依次進(jìn)入分線板、并線模、主軸導(dǎo)輪、弓帶模眼、出線主軸導(dǎo)輪、牽引輪、排線器撥桿、引入收線盤系牢；調(diào)整擺桿彈簧，使每根線的張力基本一致；根據(jù)工藝要求更換節(jié)距輪和主軸導(dǎo)輪，主軸導(dǎo)輪的槽半徑R＝0.5d+0.05mm，調(diào)好絞向；調(diào)好收線盤張力；在弓帶轉(zhuǎn)速500轉(zhuǎn)/分鐘時(shí)用張力測(cè)試儀逐盤調(diào)整放線張力，φ0.32mm銅線張力為450克，φ0.52mm銅線張力為800克，中心線略大15％，斷線或放線盤換盤時(shí)，用冷焊接頭并修磨好接口飛邊。
上述步驟b中發(fā)熱體材料的樹脂為雙組分基料。選取開關(guān)溫度分別為45℃±5℃、65℃±5℃、90℃±5℃、110℃±5℃的EVA/PVDF/CB或LDPE/PVDF/CB或MDPE/PVDF/CB或HDFE/PVDF/CB作為發(fā)熱體材料，經(jīng)雙輥煉膠機(jī)制成易于塑料擠出機(jī)使用的顆料。
在權(quán)利要求5制得的基本型伴熱電纜的外面用鍍錫銅絲編上屏蔽層得到屏蔽型伴熱電纜；在屏蔽型伴熱電纜外面包覆一層護(hù)套得到屏蔽防護(hù)型伴熱電纜。
3、優(yōu)點(diǎn)及效果通過本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施，能夠很好地解決現(xiàn)有加熱電纜的發(fā)熱體采用單組份單熱峰PTC材料，直接與金屬導(dǎo)電電極接觸，工作一段時(shí)間后，易發(fā)生嚴(yán)重的功率衰減，使起動(dòng)電流變大，常燒毀電纜等方面存在問題。
本發(fā)明在金屬電極與發(fā)熱體之間設(shè)置低電阻過渡層，解決了現(xiàn)有發(fā)熱電纜金屬導(dǎo)電電極直接與發(fā)熱體接觸，使用一段時(shí)間后功率衰減、起動(dòng)電流變大、常燒毀電纜的缺點(diǎn)，并且由于伴熱電纜的低電阻過渡層和PTC發(fā)熱體是在熔融狀態(tài)下同時(shí)擠出，形成溶合一體的結(jié)構(gòu)不會(huì)剝離，使金屬導(dǎo)電電極經(jīng)低電阻過渡層與發(fā)熱體接觸良好，導(dǎo)電性能好，發(fā)熱穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)有單熱峰發(fā)熱材料的發(fā)熱電纜的各種故障，它可以廣泛的應(yīng)用于電熱裝置、石油及化工企業(yè)的管道伴熱，太陽能熱水器輸水管的防凍保溫等。
本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有溫控伴熱電纜發(fā)熱元件的發(fā)熱體配方進(jìn)行了改進(jìn)，采用雙組分基料雙熱峰體系，防止了NTC效應(yīng)，使該種產(chǎn)品的性能顯著提高、更安全、更可靠。NTC效應(yīng)是負(fù)溫度系數(shù)效應(yīng)，隨著溫度升高，電阻變小電流變大，最后燒毀電纜。出現(xiàn)NTC現(xiàn)象的原因是PTC發(fā)熱體溫度達(dá)到樹脂的熔點(diǎn)時(shí)，導(dǎo)電填料發(fā)生了聚集并形成相對(duì)較多的導(dǎo)電通道。在現(xiàn)行產(chǎn)品中雖然用交聯(lián)技術(shù)構(gòu)成了立體三維網(wǎng)，控制了炭的導(dǎo)電逾滲網(wǎng)絡(luò)，但交聯(lián)度只能做到60％～70％，因?yàn)檩椪战宦?lián)的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生裂解。產(chǎn)生NTC效應(yīng)的機(jī)率還是很大。
現(xiàn)有技術(shù)的PTC發(fā)熱配方樹脂是單組分的，只有一個(gè)熱峰。當(dāng)發(fā)熱體溫度高于開關(guān)溫度達(dá)到樹脂的熔融溫度時(shí)，就有可能使導(dǎo)電填料炭黑顆粒發(fā)生聚集并形成新的導(dǎo)電通路，產(chǎn)生大電流，使溫度不斷升高，最終使發(fā)熱體燒毀，而本發(fā)明的發(fā)熱體采用雙熱峰體系，雙熱峰體系中由于采用兩種有一定梯度的不同熔點(diǎn)的半晶聚合物，如EVA/PVDF/CB；LDPE/PVDF/CB；MDPE/PVDF/CB；HDFE/PVDF/CB，可做成不同開關(guān)溫度的伴熱電纜。在雙熱峰體系中，第一個(gè)熱峰是工作開關(guān)溫度，第二個(gè)熱峰是保護(hù)熱峰，限制了炭黑顆粒的活動(dòng)能力，不能形成新的導(dǎo)電逾滲網(wǎng)絡(luò)，杜絕了NTC效應(yīng)。避免了燒毀電纜的問題。
本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)熱元件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)?，F(xiàn)有技術(shù)發(fā)熱元件的結(jié)構(gòu)是直接在兩根平行的金屬導(dǎo)體之間均勻擠包一層PTC發(fā)熱體制成并聯(lián)回路芯帶。由于在伴熱電纜工作的熱歷程中，發(fā)熱元件的金屬電極與聚烯烴發(fā)熱體有熱膨脹差異，相互附著力差。電纜在工作時(shí)由于熱沖擊電流的作用瞬間，光滑的金屬電極表面與發(fā)熱體之間容易脫離，形成間隙，造成接觸電阻增大，造成接觸不良，以至電打火，引發(fā)界面火花，損壞PTC發(fā)熱體，引起PTC材料的電阻變化。為了解決這些問題，在結(jié)構(gòu)上增加了樹脂低電阻過渡層。低電阻過渡層是導(dǎo)體的一部分，使導(dǎo)體與PTC發(fā)熱體接觸良好，減少了熱膨脹差異。本發(fā)明的低電阻過渡層就是包覆在兩根金屬電極導(dǎo)體上含炭量高的導(dǎo)電樹脂。使金屬導(dǎo)體與PTC發(fā)熱體的接觸得到過渡。低電阻過渡層的基礎(chǔ)樹脂材質(zhì)與PTC發(fā)熱體的基礎(chǔ)樹脂材質(zhì)相同，但不含PVDF，只是含炭量高，約占40～50％的重量份。其電阻介于金屬電極與發(fā)熱材料之間。通電時(shí)，得以緩和金屬電極與發(fā)熱體間的溫度梯度，熱膨脹率依次減小。
本發(fā)明提出的雙芯、雙層電纜共擠技術(shù)，使低電阻過渡層和PTC發(fā)熱體同時(shí)在熔融狀態(tài)下同時(shí)擠出定型，接觸面溶合成一體不會(huì)剝離，接觸良好。雙芯、雙層電纜共擠技術(shù)是通過兩臺(tái)擠出機(jī)在一個(gè)共擠機(jī)頭中實(shí)現(xiàn)的。這種共擠機(jī)頭由外機(jī)殼、分流器和三塊定型模具組成。它使在兩根導(dǎo)體上分別包覆上復(fù)合物后再同時(shí)擠包一層復(fù)合物成為可能。雙芯雙層共擠技術(shù)是緊壓超薄自定心共擠?？梢允沟碗娮柽^渡層的厚度控制在0.1～0.2mm。低電阻過渡層和PTC發(fā)熱體由于是在熔融狀態(tài)下同時(shí)擠出，同時(shí)成形溶合一體不會(huì)剝離，接觸良好。
本發(fā)明提出了預(yù)恒張力正規(guī)結(jié)構(gòu)絞線的生產(chǎn)方法及產(chǎn)品，由于雙芯雙層共擠是緊壓超薄自定心共擠，由于是超薄擠出，導(dǎo)體定位模內(nèi)孔與導(dǎo)體外徑間隙小，擠出壓力大，要求導(dǎo)體外徑圓整，而且要求絞線表層每根單線張力一致。不能有松有緊。否則在比其外徑僅大0.03mm的內(nèi)模中快速通過時(shí)，松的一根或緊的一根將被擼出造成斷線。如加大內(nèi)模間隙，將會(huì)造成偏心或倒膠使生產(chǎn)無法進(jìn)行。
本發(fā)明提出用束線機(jī)生產(chǎn)出以前用絞線機(jī)才能生產(chǎn)出來的正規(guī)結(jié)構(gòu)的同心絞線，而且每根單線的張力是用進(jìn)口的張力儀預(yù)先設(shè)定的，均勻一致。這樣的預(yù)恒張力正規(guī)結(jié)構(gòu)絞線，表層每根單線的張力一致，在緊壓或推擠精度要求高的薄絕緣產(chǎn)品內(nèi)模配模橫向間隙小時(shí)，不擼套，不斷線，為生產(chǎn)大長(zhǎng)度，超薄過渡層和PTC發(fā)熱芯帶提供了保證。
四

附圖1為本發(fā)明伴熱電纜結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本發(fā)明伴熱電纜的發(fā)熱芯帶截面結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3為本發(fā)明發(fā)熱體采用HDPE/PVDF/CB的雙熱峰PTC材料的曲線示意圖；附圖4為本發(fā)明制備金屬導(dǎo)電電極束線機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖5為圖4中轉(zhuǎn)輪的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖6為本發(fā)明雙芯雙層擠出生產(chǎn)線示意圖。
五具體實(shí)施例方式本發(fā)明是一種具有正溫度系數(shù)的高分子半導(dǎo)體溫控伴熱電纜和它的制造方法，它可用于電熱毯、太陽能熱水器及石油、化工企業(yè)的管道伴熱等。如圖1、2所示，該伴熱電纜由兩個(gè)導(dǎo)電電極1、低電阻過渡層2和發(fā)熱體3構(gòu)成；兩個(gè)輸電的導(dǎo)電電極1平行設(shè)置在發(fā)熱體3上，每個(gè)導(dǎo)電電極外均預(yù)包低電阻過渡層2，兩個(gè)導(dǎo)電電極通過低電阻過渡層2與發(fā)熱體3緊密接觸構(gòu)成并聯(lián)回路，發(fā)熱體3外設(shè)置絕緣層。這樣制得的電纜為基本型，在基本型的外面用鍍錫銅絲編上屏蔽網(wǎng)得到屏蔽型伴熱電纜；在屏蔽型伴熱電纜外面包覆一層護(hù)套得到屏蔽防護(hù)型伴熱電纜?；拘桶闊犭娎|按下述步驟制備a、制備導(dǎo)電電極采用束線機(jī)絞制出正規(guī)結(jié)構(gòu)的絞線，作為金屬導(dǎo)電電極；b、樹脂低電阻過渡層選料采用兩根步驟a中制得的絞線作為導(dǎo)電電極，選用高分子樹脂導(dǎo)電材料作為包在每根導(dǎo)電電極上的低電阻過渡層；c、雙芯雙層結(jié)構(gòu)發(fā)熱芯帶擠制將步驟b中制得的繞有兩根金屬導(dǎo)電電極的兩個(gè)放線盤12放在擠出生產(chǎn)線的主動(dòng)放線架11上，擠制時(shí)將兩根導(dǎo)電電極線芯同時(shí)放出，經(jīng)張力控制器和加熱裝置加熱后同時(shí)進(jìn)入兩個(gè)塑料擠出機(jī)之間的雙芯、雙層共擠機(jī)頭內(nèi)一次包覆低電阻過渡層和發(fā)熱體材料，并使導(dǎo)電電極的張力保持一致，低電阻過渡層是導(dǎo)體的一部分與金屬導(dǎo)電電極和發(fā)熱體緊密接觸，然后經(jīng)冷卻后，得到雙芯雙層發(fā)熱芯帶；d、包覆絕緣選擇工作溫度與上述制得的基本型發(fā)熱電纜的最高表面溫度相同的輻照交聯(lián)型聚烯烴絕緣料在發(fā)熱芯帶外包覆絕緣；絕緣擠出時(shí)抽真空，將發(fā)熱芯帶與絕緣之間的空氣排凈，以防止輻照時(shí)氣脹；e、輻照交聯(lián)采用電子加速器，對(duì)包好絕緣層的發(fā)熱芯帶進(jìn)行整體輻照，輻照劑量控制在20～25Mrad之間，絕緣層熱延伸控制在80～100％之間，PTC發(fā)熱體熱延伸控制在20～50％之間，輻照處理后得到基本型本發(fā)明伴熱電纜。
本發(fā)明還提出了一種利用束線機(jī)高效制備作為上述的導(dǎo)電電極的正規(guī)結(jié)構(gòu)絞線的方法①.如圖4所示，采用經(jīng)過改造的雙倍束線機(jī)絞制，采用主動(dòng)或被動(dòng)有張力控制裝置的放線架；絞線通過進(jìn)線主軸導(dǎo)輪8后，拐入弓帶時(shí)與主軸中心線的夾角α要小于45°，進(jìn)線主軸導(dǎo)輪8應(yīng)是易拆裝的工藝輪，在主軸導(dǎo)輪8與絞線接觸的圓弧面上設(shè)有一凹槽，如圖5所示，此凹槽為圓弧R，R＝0.5d+0.05mm，R為凹槽半徑，d為絞線計(jì)算外徑；②.將鍍錫銅線的線盤推入放線架的軸中緊好螺帽；將單線通過張力可調(diào)的擺桿9上的導(dǎo)輪，依次進(jìn)入分線板10、并線模7、主軸導(dǎo)輪8、弓帶模眼、出線主軸導(dǎo)輪、牽引輪、排線器撥桿、引入收線盤系牢；調(diào)整擺桿9的彈簧，使每根線的張力基本一致；根據(jù)工藝要求更換節(jié)距輪和主軸導(dǎo)輪8，主軸導(dǎo)輪8凹槽的半徑R＝0.5d+0.05mm，調(diào)好絞向；調(diào)好收線盤張力；在弓帶轉(zhuǎn)速500轉(zhuǎn)/分鐘時(shí)用張力測(cè)試儀逐盤調(diào)整放線張力，φ0.32mm銅線張力為450克，φ0.52mm銅線張力為800克，中心線略大15％，斷線或放線盤換盤時(shí)，用冷焊接頭并修磨好接口飛邊。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明詳細(xì)說明如下，但不因具體實(shí)施例限制本發(fā)明實(shí)施例1一種正溫度系數(shù)高分子半導(dǎo)體溫控伴熱電纜及其制造方法，其發(fā)熱元件為雙芯雙層結(jié)構(gòu)，它是在導(dǎo)體與發(fā)熱體之間預(yù)包高分子低電阻過渡層，其發(fā)熱體為雙組分基材雙熱峰、具有電阻正溫度系數(shù)的高分子半導(dǎo)體材料，其生產(chǎn)步驟為a、制作作為導(dǎo)電電極的預(yù)恒張力正規(guī)結(jié)構(gòu)絞線①.如圖4所示，采用經(jīng)過改造的雙倍束線機(jī)絞制，采用主動(dòng)或被動(dòng)有張力控制裝置的放線架；絞線通過進(jìn)線主軸導(dǎo)輪后，拐入弓帶時(shí)與主軸中心線的夾角α要小于45°，進(jìn)線主軸導(dǎo)輪8應(yīng)是易拆裝的工藝輪，在主軸導(dǎo)輪8與絞線接觸的圓弧面上設(shè)有一凹槽，如圖5所示，此凹槽為圓弧R，R＝0.5d+0.05mm，R為凹槽半徑，d為絞線計(jì)算外徑；②.絞線的生產(chǎn)步驟將鍍錫銅線的線盤推入放線架的軸中緊好螺帽；將單線通過張力可調(diào)的擺桿5上的導(dǎo)輪，依次進(jìn)入分線板6，并線模7、主軸導(dǎo)輪8、弓帶模眼、出線主軸導(dǎo)輪、牽引輪、排線器、撥桿、引入收線盤系牢；調(diào)整擺桿5的彈簧，使每根線的張力基本一致；根據(jù)工藝要求更換節(jié)距輪和主軸導(dǎo)輪8，主軸導(dǎo)輪8上凹槽半徑R＝0.5d+0.05mm，調(diào)好絞向；調(diào)好收線盤張力；在弓帶轉(zhuǎn)速500轉(zhuǎn)/分鐘時(shí)用張力測(cè)試儀逐盤調(diào)整放線張力，φ0.32mm銅線張力為450克，φ0.52mm銅線張力為800克，中心線略大15％，斷線或放線盤換盤時(shí)，用冷焊接頭并修磨好接口飛邊；b、雙組分基材雙熱峰具有正溫度系數(shù)的發(fā)熱體材料及低電阻過渡層導(dǎo)電材料發(fā)熱體材料樹脂基料組分為雙組分，如EVA/PVDF/CB；LDPE/PVDF/CB；MDPE/PVDF/CB；HDFE/PVDF/CB，在雙輥煉膠機(jī)上于150～200℃下混煉，然后下片、切粒，得到雙熱峰PTC材料，其溫度曲線如圖3所示，其開關(guān)溫度分別為45℃±5℃、65℃±5℃、90℃±5℃、110℃±5℃；c、雙芯雙層結(jié)構(gòu)發(fā)熱芯帶擠制①.本發(fā)明溫控伴熱電纜發(fā)熱芯帶的結(jié)構(gòu)是在兩根平行的電極線芯上分別包有0.1～0.2mm厚的樹脂低電阻過渡層，低電阻過渡層是導(dǎo)體的一部分，然后同時(shí)再在兩根平行的包有低電阻過渡層的導(dǎo)體上擠包具有電阻正溫度系數(shù)的電阻發(fā)熱體，做為溫控伴熱電纜的發(fā)熱元件；②.溫控伴熱電纜的發(fā)熱芯帶的結(jié)構(gòu)層中的低電阻過渡層和PTC發(fā)熱體是采用雙芯雙層電纜共擠技術(shù)一次擠出成形的。這種生產(chǎn)工藝如圖6所示，主要是將兩根導(dǎo)電電極的導(dǎo)體，從兩個(gè)主動(dòng)放線架11上的兩個(gè)放線盤12放出，經(jīng)張力控制器13和加熱裝置14加熱后進(jìn)入兩個(gè)塑料擠出機(jī)15、17之間的雙芯、雙層共擠機(jī)頭16內(nèi)一次包覆低電阻過渡層和發(fā)熱體后，再經(jīng)冷卻水槽18冷卻后，被牽引輪21和收線盤20收好，使兩導(dǎo)體的張力應(yīng)保持一致，低電阻過渡層與金屬導(dǎo)體和發(fā)熱體緊密接觸，擠出后得到雙芯雙層芯帶19；d、包覆絕緣①.根據(jù)溫控伴熱電纜的最高表面溫度選擇工作溫度相同的輻照交聯(lián)型聚烯烴絕緣料；
②.絕緣擠出時(shí)要抽真空，將發(fā)熱芯帶與絕緣之間的空氣排凈，以防止輻照時(shí)氣脹。
e、輻照交聯(lián)采用電子加速器，對(duì)包好絕緣層的基帶進(jìn)行整體輻照。輻照劑量控制在20～25Mrad之間，絕緣層熱延伸控制在80～100％之間，PTC發(fā)熱體熱延伸控制在20～50％之間，制得本發(fā)明伴熱電纜。
實(shí)施例1的方法制成伴熱電纜，最高工作溫度90℃±5℃實(shí)施例2按下述比例取各部分材料a、電阻發(fā)熱體配方(1).低密度聚乙烯(LDPE)；北京燕山石化PE-FA-18D00270重量份(2).聚偏氟乙烯(PVDF)擠塑級(jí)上海有機(jī)氟研究所30重量份(3).乙炔炭黑粒徑40-50nm，吸油值，3.0-3.5ml/g比表面積大于70m2/g，PH值6.0浙江淳安化工廠 18重量份(4).三(甲基丙烯酸三羥甲基)丙烷酯0.8重量份(5).4，4′-硫代雙(6-叔丁基-3-甲基苯酚) 0.5重量份(6).硬脂酸鋅0.3重量份b、低電阻過渡層配方低電阻過渡層只有1種基料LDPE取100重量份，乙炔炭黑50重量份；抗氧劑和助交聯(lián)劑與潤(rùn)滑劑與發(fā)熱體組分相同。
用雙輥煉塑機(jī)混料，在輥溫200℃±5℃時(shí)開始下料，時(shí)間控制在25分鐘以內(nèi)，加料順序?yàn)闃渲⒖寡鮿?、炭黑，加炭黑時(shí)輥距調(diào)到1.5mm炭黑吃入后薄通，薄通后輥距調(diào)到2.5mm下片、切粒。
用19根直徑為0.32的鍍錫銅線絞合成的導(dǎo)電線芯用2根做電極、線芯間距為7mm，以低電阻過渡層料和PTC發(fā)熱體料共擠出芯帶，低電阻過渡層厚度為0.1mm。
再在芯帶外擠包0.70mm厚的絕緣層，經(jīng)過20～25Mrad的電子射線輻照后制成基本型溫控伴熱電纜，最高工作溫度65℃±5℃。
實(shí)施例3a、電阻發(fā)熱體配方(1).高密度聚乙烯(HDPE)大慶石化總廠PE-LA-50D01280重量份(2).聚偏氟乙烯(PVDF)擠塑級(jí) 20重量份
(3)、乙炔炭黑粒徑40～50nm，吸油值3.0-3.5ml/g比表面積大于70m2/g浙江淳安化工廠12重量份(4)、三(甲基丙烯酸三羥甲基)丙烷酯 0.6重量份(5).4，4′-硫代雙(6-叔丁基-3-甲基苯酚)0.3重量份(6).硬脂酸鋅 0.2重量份b、低電阻過渡層配方低電阻過渡層只有1種基料HDPE按100重量份，乙炔炭黑45重量份；抗氧化劑和助交聯(lián)劑與潤(rùn)滑劑與發(fā)熱體組分相同。
按實(shí)施例2、3的方法制成伴熱電纜，最高工作溫度110℃±5℃本發(fā)明還提出的預(yù)恒張力正規(guī)結(jié)構(gòu)絞線的生產(chǎn)方法及產(chǎn)品，由于雙芯雙層共擠是緊壓超薄自定心共擠。由于是超薄擠出，導(dǎo)體定位模內(nèi)孔與導(dǎo)體外徑間隙小，擠出壓力大，要求導(dǎo)體外徑圓整，而且要求絞線表層，每根單線張力一致，不能有松有緊。否則在比其外徑僅大0.03mm的內(nèi)模中快速通過時(shí)，松的一根或緊的一根將被擼出造成斷線。如加大內(nèi)模間隙，將會(huì)造成偏心或倒膠使生產(chǎn)無法進(jìn)行。
本發(fā)明提出的是用束線機(jī)生產(chǎn)出以前用絞線機(jī)才能生產(chǎn)出來的正規(guī)結(jié)構(gòu)的同心絞線，而且每根單線的張力是用進(jìn)口的張力儀預(yù)先設(shè)定的，均勻一致。這樣的預(yù)恒張力正規(guī)結(jié)構(gòu)絞線，表層每根單線的張力一致，在緊壓或推擠精度要求高的薄絕緣產(chǎn)品內(nèi)模配模橫向間隙小時(shí)，不擼套，不斷線，為生產(chǎn)大長(zhǎng)度，超薄過渡層和PTC發(fā)熱芯帶提供了保證。
權(quán)利要求
1.一種正溫度系數(shù)高分子半導(dǎo)體溫控伴熱電纜，該伴熱電纜由兩個(gè)平行設(shè)置輸電的金屬導(dǎo)電電極(1)、發(fā)熱體(3)及發(fā)熱體(3)外包覆的絕緣層(4)構(gòu)成；其特征在于每個(gè)金屬導(dǎo)電電極(1)外均預(yù)包低電阻過渡層(2)，兩個(gè)金屬導(dǎo)電電極(1)通過低電阻過渡層(2)與發(fā)熱體(3)緊密接觸構(gòu)成并聯(lián)回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正溫度系數(shù)高分子半導(dǎo)體溫控伴熱電纜，其特征在于金屬導(dǎo)電電極(1)采用預(yù)恒張力正規(guī)結(jié)構(gòu)的絞線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正溫度系數(shù)半導(dǎo)電高分子溫控伴熱電纜，其特征在于低電阻過渡層(2)由厚度為0.1～0.2mm的高分子導(dǎo)電樹脂層構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正溫度系數(shù)高分子半導(dǎo)體溫控伴熱電纜，其特征在于發(fā)熱體(3)由雙熱峰具有電阻正溫度系數(shù)的高分子半導(dǎo)體材料制成。
5.一種正溫度系數(shù)高分子半導(dǎo)體溫控伴熱電纜的制造方法，其特征在于它按下述步驟進(jìn)行a、制備金屬導(dǎo)電電極采用束線機(jī)絞制得到正規(guī)結(jié)構(gòu)的絞線作為金屬導(dǎo)電電極；b、樹脂低電阻過渡層選料采用兩根步驟a中制得的絞線作為金屬導(dǎo)電電極，選用高分子樹脂導(dǎo)電材料作為包在每根金屬導(dǎo)電電極上的低電阻過渡層；c、雙芯雙層結(jié)構(gòu)發(fā)熱芯帶擠制將步驟b中制得的繞有兩根金屬導(dǎo)電電極的兩個(gè)放線盤(12)放在擠出生產(chǎn)線的主動(dòng)放線架(11)上，使兩根金屬導(dǎo)電電極線芯同時(shí)放出，經(jīng)張力控制器(13)和加熱裝置(14)加熱后同時(shí)進(jìn)入兩個(gè)塑料擠出機(jī)(15、17)之間的雙芯、雙層共擠機(jī)頭(16)內(nèi)一次包覆低電阻過渡層和發(fā)熱體材料，并使導(dǎo)電電極的張力保持一致，然后經(jīng)冷卻后，包覆的低電阻過渡層與金屬導(dǎo)電電極和發(fā)熱體緊密接觸成為導(dǎo)電電極的一部分，得到雙芯雙層發(fā)熱芯帶(19)；d、包覆絕緣選擇工作溫度與上述制得的基本型發(fā)熱芯帶的最高表面溫度相同的輻照交聯(lián)型聚烯烴絕緣料在發(fā)熱芯帶外包覆絕緣；絕緣擠出時(shí)抽真空，將發(fā)熱芯帶與絕緣之間的空氣排凈，以防止輻照時(shí)氣脹；e、輻照交聯(lián)采用電子加速器，對(duì)包好絕緣層的發(fā)熱芯帶進(jìn)行整體輻照，輻照劑量控制在20～25Mrad之間，絕緣層熱延伸控制在80～100％之間，PTC發(fā)熱體熱延伸控制在20～50％之間，輻照處理后得到基本型本發(fā)明伴熱電纜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的正溫度系數(shù)高分子半導(dǎo)體溫控伴熱電纜的制造方法，其特征在于上述步驟a中采用束線機(jī)制備導(dǎo)電電極按下述步驟進(jìn)行①.采用經(jīng)過改造的雙倍束線機(jī)絞制，采用主動(dòng)或被動(dòng)有張力控制裝置的放線架；絞線通過進(jìn)線主軸導(dǎo)輪(8)后，拐入弓帶時(shí)與主軸中心線的夾角α要小于45°，進(jìn)線主軸導(dǎo)輪是易拆裝的工藝輪，在主軸導(dǎo)輪(8)與絞線接觸的圓弧面上設(shè)有一凹槽，此凹槽為圓弧R，R＝0.5d+0.05mm，R為凹槽半徑，d為絞線計(jì)算外徑；②.將鍍錫銅線的線盤推入放線架的軸中緊好螺帽；將單線通過張力可調(diào)的擺桿(9)上的導(dǎo)輪，依次進(jìn)入分線板(10)、并線模(7)、主軸導(dǎo)輪(8)、弓帶模眼、出線主軸導(dǎo)輪、牽引輪、排線器撥桿、引入收線盤系牢；調(diào)整擺桿(9)彈簧，使每根線的張力基本一致；根據(jù)工藝要求更換節(jié)距輪和主軸導(dǎo)輪(8)，主軸導(dǎo)輪(8)的槽半徑R＝0.5d+0.05mm，調(diào)好絞向；調(diào)好收線盤張力；在弓帶轉(zhuǎn)速500轉(zhuǎn)/分鐘時(shí)用張力測(cè)試儀逐盤調(diào)整放線張力，φ0.32mm銅線張力為450克，φ0.52mm銅線張力為800克，中心線略大15％，斷線或放線盤換盤時(shí)，用冷焊接頭并修磨好接口飛邊。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的正溫度系數(shù)高分子半導(dǎo)體溫控伴熱電纜的制造方法，其特征在于上述步驟b中發(fā)熱體材料的樹脂為雙組分基料。選取開關(guān)溫度分別為45℃±5℃、65℃±5℃、90℃±5℃、110℃±5℃的EVA/PVDF/CB或LDPE/PVDF/CB或MDPE/PVDF/CB或HDFE/PVDF/CB作為發(fā)熱體材料，經(jīng)雙輥煉膠機(jī)制成易于塑料擠出機(jī)使用的顆料。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的正溫度系數(shù)半導(dǎo)電高分子溫控伴熱電纜的制造方法，其特征在于在權(quán)利要求5制得的基本型伴熱電纜的外面用鍍錫銅絲編上屏蔽層(5)得到屏蔽型伴熱電纜；在屏蔽型伴熱電纜外面包覆一層護(hù)套(6)得到屏蔽防護(hù)型伴熱電纜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種正溫度系數(shù)高分子半導(dǎo)體溫控伴熱電纜及其制造方法，它的結(jié)構(gòu)如下伴熱電纜的兩個(gè)電極是用束線機(jī)絞制的預(yù)恒張力正規(guī)結(jié)構(gòu)絞線，在兩條平行電極導(dǎo)線上預(yù)包高分子低電阻過渡層，在低電阻過渡層外連續(xù)包覆雙基料雙熱峰配方的具有正溫度系數(shù)高分子半導(dǎo)體發(fā)熱體材料，組成伴熱電纜的發(fā)熱元件，再在芯帶外面包覆絕緣層。以基本型發(fā)熱元件可組成屏蔽型、屏蔽防護(hù)型和與電源線組合制成可加長(zhǎng)型組合溫控伴熱電纜。它廣泛應(yīng)用于石油、化工系統(tǒng)及民用室內(nèi)外流體輸送管道防凍、保溫、降粘、防堵等；也可以用于民用電熱毯，開關(guān)溫度45℃±5℃；室內(nèi)采暖和太陽能熱水器防凍化冰、開關(guān)溫度90℃±5℃。
文檔編號(hào)H05K9/00GK1863417SQ20061004689
公開日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2006年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月15日
發(fā)明者王崇 申請(qǐng)人:王崇