專利名稱：一種具有雙層樹脂導體的自限溫伴熱帶及其制造方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于防爆電加熱產(chǎn)品領域，主要涉及一種電熱器材及制造工藝，尤其是涉 及一種雙芯雙層結(jié)構(gòu)的具有雙層樹脂導體的自限溫伴熱帶及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著社會進步自動化程度提高，電加熱電伴熱技術(shù)應用越來越廣泛，恒功率加熱 帶和自限溫伴熱帶已在工業(yè)領域應用多年。這種自限溫伴熱帶的結(jié)構(gòu)是在兩根平行的電極 導體上包覆一層PTC發(fā)熱體組成并聯(lián)回路，然后在發(fā)熱體外再包覆一層絕緣制成基本型發(fā) 熱元件。這種結(jié)構(gòu)的自限溫伴熱帶工作一段時間后，時常發(fā)生嚴重的功率衰減，起動電流變 大，以至最后燒毀伴熱帶的情況時有發(fā)生，致使這種伴熱帶質(zhì)量口碑極差，很難實現(xiàn)工業(yè)化 應用。

發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目的本發(fā)明提供了一種具有雙層導體即樹脂導體層的自限溫伴熱帶及其制造方法，其 目的是為了解決現(xiàn)有自限溫伴熱帶的起動電流大、功率衰減嚴重、性能不穩(wěn)定、能耗高、伴 熱帶常燒毀等方面所存在的問題。2、技術(shù)方案本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的—種具有雙層樹脂導體的自限溫伴熱帶，該伴熱帶包括兩根平行設置的輸電金屬 導電電極，在每根金屬導電電極外均包覆一層樹脂導體層，兩根金屬導電電極通過樹脂導 體層與發(fā)熱體緊密接觸構(gòu)成并聯(lián)回路，在發(fā)熱體外包覆有絕緣層，在絕緣層的外面還有一 層護套，其特征在于所述樹脂導體層由厚度為0. 1 0. 2mm的高分子樹脂導電材料制成， 樹脂導體層配方按重量計如下低密度聚乙烯或高密度聚乙烯100份，PE-EVA三層耐老化 復合棚膜5 10份，乙炔炭黑40 45份，三烯丙基異氰脲酸酯0. 6 0. 8份，(3. 5- 二叔 丁基-4-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯0. 3 0. 5份，硫代二丙酸雙十二烷酯0. 2 0. 5份， 硬脂酸鋅0. 2 0. 3份。所述金屬導電電極采用等張力絞線。所述發(fā)熱體由具有電阻正溫度系數(shù)的高分子樹脂導電材料制成，發(fā)熱體配方按重 量計如下低密度聚乙烯或高密度聚乙烯100份，PE-EVA三層耐老化復合棚膜10 20份， 乙炔炭黑12 18份，三烯丙基異氰脲酸酯0.6 0.8份，(3. 5-二叔丁基-4-羥基苯基) 丙酸十八碳醇酯0. 3 0. 5份，硫代二丙酸雙十二烷酯0. 2 0. 5份，硬脂酸鋅0. 2 0. 3 份。所述絕緣層的厚度為0. 5 0. 7mm，在絕緣層與護套之間設有屏蔽層，屏蔽層采用 鍍錫銅絲或者鋁鎂合金絲編制而成。一種如上所述的具有雙層樹脂導體的自限溫伴熱帶的制備方法，其特征在于該
4方法按下述步驟進行A、制備金屬導電電極采用束線機絞制等張力絞線作為金屬導電電極；B、樹脂導體層選料、制備按下述比例取各原料備用低密度聚乙烯或高密度聚 乙烯100份，PE-EVA三層耐老化復合棚膜5 12份，乙炔炭黑40 45份，三烯丙基異氰 脲酸酯0. 6 0. 8份，(3. 5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯0. 3 0. 5份，硫代 二丙酸雙十二烷酯0. 2 0. 5份，硬脂酸鋅0. 2 0. 3份；將低密度聚乙烯或高密度聚乙烯在60 80 0C的條件下烘干2 6小時后，置于容 器中加入三烯丙基異氰脲酸酯充分攪拌3 10分鐘，再加入PE-EVA三層耐老化復合棚膜， 密封2 4小時后待用，采用雙輥煉塑機混料，在輥溫170 180°C時開始下料，經(jīng)下片、切 粒后將制得的高分子樹脂導電材料作為包覆在金屬導電電極上的樹脂導體層；切粒機轉(zhuǎn)速 為 150 250rpm ；C、雙芯雙層發(fā)熱芯帶擠制將步驟A中制得的金屬導電電極的兩個放線盤放在共 擠生產(chǎn)線的主動放線架上，使兩根金屬導電電極絞線同時放出，經(jīng)張力控制器和加熱裝置 加熱至210°C后同時進入兩個塑料擠出機之間的雙芯、雙層共擠機頭內(nèi)，擠出速度控制在 lOOm/min，一次包覆樹脂導體層和發(fā)熱體材料，并使導電電極的張力保持一致；冷卻后，包 覆的樹脂導體層與金屬導電電極和發(fā)熱體緊密接觸成為導電電極的一部分，得到雙芯雙層 的發(fā)熱芯帶；D、包覆絕緣選擇工作溫度與上述制得的發(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；絕緣擠出時抽真空將發(fā)熱芯帶與絕緣之間的空 氣排凈，真空壓力范圍為1. 33 X ΙΟ"1 1. 33 X 10-6pa ；，以防止輻照時氣脹；E、輻照交聯(lián)將包覆絕緣層的發(fā)熱芯帶均勻地通過高能電子加速器的輻照掃描窗 口進行整體輻照以完成交聯(lián)過程，輻照劑量控制在12 ISMrad之間，絕緣層熱延伸控制在 80 100%之間，發(fā)熱體熱延伸控制在60 70%之間，輻照處理后得到基本型的具有雙層 樹脂導體的自限溫伴熱帶；在上述步驟A中采用束線機制備金屬導電電極步驟如下(1)采用經(jīng)過改造的雙倍束線機絞制，采用有張力控制裝置的放線架；(2)將鍍錫銅線的線盤推入放線架的軸中緊固螺帽；將單線通過張力可調(diào)的擺桿 上的導輪，依次進入分線板、并線模、主軸導輪、弓帶模眼、出線主軸導輪、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 和主軸導輪，主軸導輪的槽半徑R = O. 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)/分鐘時用張力測試儀逐盤調(diào)整放線張力，# 0. 32mm銅線張力為450克，φ 052mm銅 線張力為800克，中心線略大15%，斷線或放線盤換盤時，用冷焊接頭并修磨好接口飛邊。在上述步驟B中用雙輥煉塑機混料時加料的先后順序為所述的密封后待用的混 合物、(3. 5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯、硫代二丙酸雙十二烷酯、硬脂酸鋅、 乙炔炭黑。上述步驟B中樹脂導體層2的基料與發(fā)熱體3材料的基料為同溫度等級，發(fā)熱體 材料制備過程與樹脂導體層相同。3、優(yōu)點及效果本發(fā)明提出的一種具有雙層樹脂導體的自限溫伴熱帶及其制備方法，具有如下優(yōu)
5占.(1)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新在產(chǎn)品的電極與發(fā)熱體之間增加樹脂導體層，改善了界面接觸電 阻，延長了產(chǎn)品壽命；(2)工藝創(chuàng)新采用雙芯雙層共擠工藝方法，保證樹脂導體層與PTC發(fā)熱體在熔融 狀態(tài)下同時成型粘在一起，接觸良好，減少了膨脹差異；采用等張力正規(guī)結(jié)構(gòu)絞線的制造方 法，使絞合導體制造精度提高，保證樹脂導體層超薄大長度擠出的需要；(3)產(chǎn)品性能創(chuàng)新采用本發(fā)明方法制造的伴熱帶起動電流Is和穩(wěn)態(tài)工作電流Ie 的比值(Is/Ie)已經(jīng)達到3以內(nèi)，芯帶的制造長度可以達到單根1萬米以上，生產(chǎn)效率提高 6倍，大幅度提高了帶動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，同時降低了材料消耗。本發(fā)明采取以下技術(shù)措施來提高伴熱帶的性能(1)分析起動電流大的主要原因是導體與電阻體接觸界面電阻問題。普通的自限溫伴熱帶是在兩根并行的導體上擠包上半導電電阻體.導體為金屬 體.電阻體為半導電高分子材料，這個接觸面處于不穩(wěn)定狀態(tài)，界面滑移，造成接觸電阻 大，另外由于金屬導體在伴熱帶工作的熱歷程中與發(fā)熱體半導電樹脂的熱膨脹差異造成兩 者脫離，產(chǎn)生接觸不良，以至電打火，損壞PTC層.進一步造成界面粗糙，界面電阻不斷變 大，接觸不良，起動電流變大，惡性循環(huán)造成伴熱帶損壞燒毀。自限溫伴熱帶的發(fā)熱元件結(jié)構(gòu)，是在兩根平行的金屬導體之間均勻擠包一層PTC 樹脂發(fā)熱體制成的芯帶。電流從一根導體經(jīng)PTC層到另一根導體形成回路。這種并聯(lián)回路 形成無限多個PTC并聯(lián)單元。由于電極導體是金屬的，PTC發(fā)熱體是樹脂的，這個接觸面處 于不穩(wěn)定狀態(tài)，界面滑移，造成接觸電阻大；另外由于金屬導體在伴熱帶工作的熱歷程中由 于熱膨脹差異會使導體和發(fā)熱體造成脫離接觸不良，以至電打火損壞PTC層；也會造成界 面電阻變大，接觸不良，起動電流變大，惡性循環(huán)將造成伴熱帶損壞燒毀。(2)采取措施使導體和PTC電阻體接觸電阻降到最小針對上述金屬導體與樹脂半導體的界面接觸電阻問題，本發(fā)明提出增加樹脂導體 層的辦法解決，樹脂導體層就是包覆在兩根導體上含炭量高的導電樹脂，是導體的一部分， 它與PTC發(fā)熱體的基礎材質(zhì)相同，使金屬導體與PTC發(fā)熱電阻體的接觸實現(xiàn)了接觸過渡，并 且沒有了膨脹差異，使發(fā)熱體與導體接觸良好，改善了界面接觸電阻，降低了起動電流，延 長了產(chǎn)品壽命。本發(fā)明采用等張力的絞線制備金屬導電電極，并且在金屬導電電極與發(fā)熱體之 間設置樹脂導體層，該樹脂導體層與發(fā)熱體的基材一樣均是采用如LDPE/CB ；MDPE/CB ； HDFE/CB等高分子樹脂導體材料制成，具有電阻正溫度系數(shù)的特性，從而實現(xiàn)了本發(fā)明自限 溫伴熱帶的雙層樹脂導體的結(jié)構(gòu)；但加入的PE-EVA三層耐老化復合棚膜與炭黑的含量卻 不相同，樹脂導體層含碳量高，加入的PE-EVA三層耐老化復合棚膜量少，發(fā)熱體則剛好相 反含碳量比樹脂導體層低，加入的PE-EVA三層耐老化復合棚膜量多；由于伴熱帶用雙芯雙 層共擠技術(shù)將樹脂導體層和發(fā)熱體在熔融狀態(tài)下同時擠出形成溶合一體的結(jié)構(gòu)，因此接觸 良好，不會剝離，降低了熱膨脹差異，樹脂導體層的電阻介于金屬導電電極與發(fā)熱體之間， 通電時，發(fā)熱穩(wěn)定，故障率降低，可以廣泛的應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領域。本發(fā)明對樹脂導體層和發(fā)熱體的配方都做了改進，采用具有電阻正溫度系數(shù)的高分子樹脂導體材料制成，普通伴熱帶大都采用低密度聚乙烯為原料，而本發(fā)明則是低密度 聚乙烯或高密度聚乙烯均可以使用，不再添加聚偏氟乙烯，而是以不同比例添加PE-EVA三 層耐老化復合棚膜，以三烯丙基異氰脲酸酯為助交聯(lián)劑，用(3. 5- 二叔丁基-4-羥基苯基) 丙酸十八碳醇酯和硫代二丙酸雙十二烷酯作為抗氧化劑，硬脂酸鋅作為潤滑劑和熱穩(wěn)定 劑，使伴熱帶的耐老化及耐熱性能得到了顯著地提高，使得發(fā)熱體的安全性能也得到了顯 著地提高；通過本發(fā)明技術(shù)方案的實施，極大地提高伴熱帶的性能，具有起動電流小，伴熱帶 溫度高的優(yōu)點，能夠很好地解決現(xiàn)有伴熱帶的發(fā)熱體與金屬導電電極直接與接觸，工作一 段時間后，功率衰減嚴重，起動電流變大，常燒毀伴熱帶的問題；以及使用雙熱峰PTC材料 時，第二個熱峰限制了炭黑顆粒的活動能力不能形成新的導電逾滲網(wǎng)絡，導致伴熱帶不能 一直維持較高的伴熱溫度，性能不穩(wěn)定的問題。雙芯、雙層共擠技術(shù)是通過兩臺擠出機在一個共擠機頭中實現(xiàn)的。這種共擠機頭 由外殼、分流器和三塊定型模具組成。它使在兩根導體上分別包覆上復合物后再同時擠包 一層復合物成為可能。兩次擠出，就是先在導電體上擠包一層低電阻層，然后再把兩根擠包 完低電阻層的兩根線平行放出，通過擠出機頭再擠包上PTC發(fā)熱體.第二次擠包發(fā)熱體時， 第一次包覆在導體上的樹脂導體層很容易被刮傷，造成內(nèi)傷，很容易被污染，且樹脂導體層 與發(fā)熱體接觸不緊密，嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量。而且由于包覆的樹脂導體層使伴熱帶的厚度會 有較大增加，影響了原設計尺寸，必須大幅度進行結(jié)構(gòu)變化設計。雙芯雙層共擠技術(shù)是緊壓 超薄自定心共擠，可以使樹脂導體層的厚度控制在0. 1 0. 2mm，共擠機頭為自定心機頭， 加工精度高、定心準確、不偏心、擠出的芯帶尺寸精確、工作電阻穩(wěn)定、可實現(xiàn)10 20km連 續(xù)生產(chǎn)。采用等張力絞線的目的是因為導體定位模內(nèi)孔與導體外徑間隙小，擠出壓力大， 要求導體外徑圓整，絞線表層每根單線張力一致，不能有松有緊，否則絞線會被擼出造成斷 線，加大內(nèi)模間隙則可能會造成偏心或者倒膠現(xiàn)象。本發(fā)明提出的工藝方法突破老的工藝方法思維模式，采用了等張力以束代絞，用 束線機生產(chǎn)出等張力的正規(guī)結(jié)構(gòu)同心絞線。以束代絞放線架在絞籠外，采用進口的張力儀 測定每根單線的靜態(tài)張力，而且可以在絞制過程中動態(tài)調(diào)整，可以使每根線的張力調(diào)整的 完全一致，即表層每根單線在滿盤時與線盤上線重量減少后張力始終一致，符合擠出時的 要求，不擼套，不斷線，為生產(chǎn)發(fā)熱芯帶提供了保證。
四

圖1為本發(fā)明伴熱帶結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明伴熱帶的發(fā)熱芯帶截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明制備金屬導電電極束線機的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖3中轉(zhuǎn)輪的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明雙芯雙層擠出生產(chǎn)線示意圖。
五具體實施例方式下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明做進一步的說明本發(fā)明使一種具有雙層樹脂導體的自限溫伴熱帶，如圖1、2所示，該伴熱帶包括兩根平行設置的輸電金屬導電電極1，在每根金屬導電電極1外均包覆一層樹脂導體層2， 兩根金屬導電電極1通過樹脂導體層2與發(fā)熱體3緊密接觸構(gòu)成并聯(lián)回路，在發(fā)熱體3外 包覆有絕緣層4，這樣是基本型伴熱帶，在絕緣層4的外面編制屏蔽層5得到屏蔽型伴熱帶， 在絕緣層4的外面直接設置一層護套6得到防護加強型伴熱帶，還可以在絕緣層4與護套6 之間編制屏蔽層5得到屏蔽防護加強型伴熱帶。所述樹脂導體層2由厚度為0. 1 0. 2mm 的高分子樹脂導電材料制成，樹脂導體層2配方按重量計如下低密度聚乙烯或高密度聚 乙烯100份，PE-EVA三層耐老化復合棚膜5 10份，乙炔炭黑40 45份，三烯丙基異氰 脲酸酯0. 6 0. 8份，(3. 5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯0. 3 0. 5份，硫代 二丙酸雙十二烷酯0. 2 0. 5份，硬脂酸鋅0. 2 0. 3份。上述金屬導電電極1采用等張力絞線。上述發(fā)熱體3也是由具有電阻正溫度系數(shù)的高分子樹脂導電材料制成，發(fā)熱體3 的配方按重量計如下低密度聚乙烯或高密度聚乙烯100份，PE-EVA三層耐老化復合棚膜 10 20份，乙炔炭黑12 18份，三烯丙基異氰脲酸酯0. 6 0. 8份，(3. 5- 二叔丁基_4_羥 基苯基)丙酸十八碳醇酯0. 3 0. 5份，硫代二丙酸雙十二烷酯0. 2 0. 5份，硬脂酸鋅 0. 2 0. 3 份。所述絕緣層4的厚度為0. 5 0. 7mm,上述屏蔽防護加強型伴熱帶是在絕緣層4與 護套6之間設有屏蔽層5，屏蔽層5采用鍍錫銅絲或者鋁鎂合金絲編制而成。一種具有雙層樹脂導體的自限溫伴熱帶的制備方法，其特征在于該方法按下述 步驟進行A、制備金屬導電電極采用束線機絞制等張力絞線作為金屬導電電極1 ；B、樹脂導體層選料、制備按下述比例取各原料備用低密度聚乙烯或高密度聚 乙烯100份，PE-EVA三層耐老化復合棚膜5 12份，乙炔炭黑40 45份，三烯丙基異氰 脲酸酯0. 6 0. 8份，(3. 5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯0. 3 0. 5份，硫代 二丙酸雙十二烷酯0. 2 0. 5份，硬脂酸鋅0. 2 0. 3份。將低密度聚乙烯或高密度聚乙烯在60 80°C的條件下烘干2 6小時后，這樣可 以有效防止聚乙烯因受潮等原因含水量過多導致擠出后表面粗糙的問題，改善擠出質(zhì)量， 置于容器中加入三烯丙基異氰脲酸酯充分攪拌3 10分鐘，再加入PE-EVA三層耐老化復 合棚膜，密封2 4小時后待用，采用雙輥煉塑機混料，在輥溫達到170 180°C時開始下 料，經(jīng)下片、切粒后將制得的高分子樹脂導電材料作為包覆在金屬導電電極上的樹脂導體 層2。開關(guān)溫度分別為70°C 士5°C、85°C 士5°C、110°C 士5°C。切粒機轉(zhuǎn)速控制在150 250rpmo采用雙輥煉塑機混料時加料的先后順序為所述的密封后待用的混合物、
(3. 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯、硫代二丙酸雙十二烷酯、硬脂酸鋅、乙炔炭
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T^ O上述樹脂導體層2的基料與發(fā)熱體3材料的基料為同溫度等級，發(fā)熱體材料制備 過程與樹脂導體層相同。C、雙芯雙層發(fā)熱芯帶擠制如圖5所示，將步驟A中制得的金屬導電電極1的兩個 放線盤12放在共擠生產(chǎn)線的主動放線架11上，使兩根金屬導電電極絞線同時放出，經(jīng)張力 控制器13和加熱裝置14加熱至210°C后同時進入兩個塑料擠出機15、17之間的雙芯、雙層共擠機頭16內(nèi)，擠出速度控制在lOOm/min，一次性地包覆樹脂導體層和發(fā)熱體材料，并使 導電電極的張力保持一致；再經(jīng)冷卻水槽18冷卻后，被牽引輪21和收線盤20收好，包覆的 樹脂導體層2與金屬導電電極1和發(fā)熱體3緊密接觸成為導電電極的一部分，得到雙芯雙 層的發(fā)熱芯帶19 ；D、包覆絕緣選擇工作溫度與上述制得的發(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19外包覆絕緣；絕緣擠出時抽真空將發(fā)熱芯帶與絕緣之間 的空氣排凈，真空壓力范圍為1. 33X ΙΟ"1 1. 33X 10_6pa，這樣可以防止輻照時氣脹；E、輻照交聯(lián)將包覆絕緣層的發(fā)熱芯帶均勻地通過高能電子加速器的輻照掃描窗 口進行整體輻照以完成交聯(lián)過程，輻照劑量控制在12 ISMrad之間，絕緣層熱延伸控制在 80 100%之間，發(fā)熱體熱延伸控制在60 70%之間，輻照處理后得到基本型的具有雙層 樹脂導體的自限溫伴熱帶；在上述基本型伴熱帶的絕緣層4外面編制屏蔽層5得到屏蔽型 伴熱帶，在絕緣層4的外面直接設置一層護套6得到防護加強型伴熱帶，還可以在絕緣層4 與護套6之間編制屏蔽層5得到屏蔽防護加強型伴熱帶。在上述步驟A中采用束線機制備金屬導電電極步驟如下(1)采用經(jīng)過改造的如圖3所示的雙倍束線機絞制，采用有張力控制裝置的放線 架；(2)將鍍錫銅線的線盤推入放線架的軸中緊固螺帽；將單線通過張力可調(diào)的擺桿 9上的導輪，依次進入分線板10、并線模7、主軸導輪8、弓帶模眼、出線主軸導輪、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)距輪和主軸導輪8，如圖4所示主軸導輪8的槽半徑R = O. 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)/分鐘時用張力測試儀逐盤調(diào)整放線張力，# 0.32mm銅 線張力為450克，# 052mm銅線張力為800克，中心線略大15%，斷線或放線盤換盤時，用冷 焊接頭并修磨好接口飛邊。下面結(jié)合實施例對本發(fā)明詳細說明如下，但不因具體實施例限制本發(fā)明實施例1 一種具有雙層樹脂導體的自限溫伴熱帶，該伴熱帶包括兩根平行設置的輸電金屬 導電電極1，在每根金屬導電電極1外均包覆一層樹脂導體層2，兩根金屬導電電極1通過 樹脂導體層2與發(fā)熱體3緊密接觸構(gòu)成并聯(lián)回路，在發(fā)熱體3外包覆有絕緣層4，在絕緣層4 的外面還有一層護套6，所述絕緣層4的厚度為0. 5mm,在絕緣層4與護套6之間設有屏蔽層 5，屏蔽層5采用鍍錫銅絲或者鋁鎂合金絲編制而成，所述樹脂導體層2由厚度為0. Imm的 高分子樹脂導電材料制成，樹脂導體層2配方按重量計如下高密度聚乙烯(HDPE) 100份， PE-EVA三層耐老化復合棚膜5份，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) 45份，三烯丙基異氰脲酸酯0. 6份，(3. 5- 二叔丁基_4_羥基苯基) 丙酸十八碳醇酯0. 3份，硫代二丙酸雙十二烷酯0. 2份，硬脂酸鋅0. 2份。所述金屬導電電極1采用等張力絞線。所述發(fā)熱體3由具有電阻正溫度系數(shù)的高分子樹脂導電材料制成，發(fā)熱體3 配方按重量計如下高密度聚乙烯(HDPE) 100份，PE-EVA三層耐老化復合棚膜10份， 乙炔炭黑(粒徑40-50nm，吸油值3. 0-3. 5ml/g,比表面積大于70m2/g，大慶石化總廠 PE-LA-50D012) 12份，三烯丙基異氰脲酸酯0. 6份，(3. 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯0. 3份，硫代二丙酸雙十二烷酯0. 2份，硬脂酸鋅0. 2份。一種如上所述的具有雙層樹脂導體的自限溫伴熱帶的制備方法，其特征在于該 方法按下述步驟進行A、制備金屬導電電極采用束線機絞制等張力絞線作為金屬導電電極(1)采用經(jīng)過改造的雙倍束線機絞制，采用有張力控制裝置的放線架；(2)將鍍錫銅線的線盤推入放線架的軸中緊固螺帽；將單線通過張力可調(diào)的擺桿 上的導輪，依次進入分線板、并線模、主軸導輪、弓帶模眼、出線主軸導輪、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 和主軸導輪，主軸導輪的槽半徑R = O. 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)/分鐘時用張力測試儀逐盤調(diào)整放線張力，# 0. 32mm銅線張力為450克，φ 052mm銅 線張力為800克，中心線略大15%，斷線或放線盤換盤時，用冷焊接頭并修磨好接口飛邊。B、樹脂導體層選料、制備按下述比例取各原料備用高密度聚乙烯100份， PE-EVA三層耐老化復合棚膜5份，乙炔炭黑45份，三烯丙基異氰脲酸酯0. 6份，(3. 5- 二叔 丁基-4-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯0. 3份，硫代二丙酸雙十二烷酯0. 2份，硬脂酸鋅0. 2 份；將高密度聚乙烯在60°C的條件下烘干2小時后，置于容器中加入三烯丙基異氰脲 酸酯充分攪拌3分鐘，再加入PE-EVA三層耐老化復合棚膜，密封2小時后待用，采用雙輥煉 塑機混料，在輥溫170°C時開始下料，經(jīng)下片、切粒后將制得的高分子樹脂導電材料作為包 覆在金屬導電電極上的樹脂導體層；切粒機轉(zhuǎn)速為150rpm;用雙輥煉塑機混料時加料的先 后順序為所述的密封后待用的混合物、(3. 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯、 硫代二丙酸雙十二烷酯、硬脂酸鋅、乙炔炭黑；樹脂導體層2的基料與發(fā)熱體3材料的基料 為同溫度等級，發(fā)熱體材料制備過程與樹脂導體層相同。C、雙芯雙層發(fā)熱芯帶擠制將步驟A中制得的金屬導電電極的兩個放線盤12放 在共擠生產(chǎn)線的主動放線架11上，使兩根金屬導電電極絞線同時放出，經(jīng)張力控制器13和 加熱裝置14加熱至210°C后同時進入兩個塑料擠出機15、17之間的雙芯、雙層共擠機頭16 內(nèi)，擠出速度控制在lOOm/min，一次包覆樹脂導體層和發(fā)熱體材料，并使導電電極的張力保 持一致；冷卻后，包覆的樹脂導體層2與金屬導電電極1和發(fā)熱體3緊密接觸成為導電電極 的一部分，得到雙芯雙層的發(fā)熱芯帶19。D、包覆絕緣選擇工作溫度與上述制得的發(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19外包覆絕緣；絕緣擠出時抽真空將發(fā)熱芯帶與絕緣之間 的空氣排凈，真空壓力范圍為1. 33X KT1pa,以防止輻照時氣脹。E、輻照交聯(lián)將包覆絕緣層的發(fā)熱芯帶均勻地通過高能電子加速器的輻照掃描窗 口進行整體輻照以完成交聯(lián)過程，輻照劑量控制在12Mrad之間，絕緣層熱延伸控制在80% 之間，發(fā)熱體熱延伸控制在60%之間，輻照處理后得到基本型的具有雙層樹脂導體的自限 溫伴熱帶；在上述基本型伴熱帶的絕緣層4外面編制屏蔽層5得到屏蔽型伴熱帶，在絕緣層 4的外面直接設置一層護套6得到防護加強型伴熱帶，還可以在絕緣層4與護套6之間編制 屏蔽層5得到屏蔽防護加強型伴熱帶。制得得具有雙層樹脂導體的自限溫伴熱帶，最高工作溫度為110°C 士5°C。實施例2
一種具有雙層樹脂導體的自限溫伴熱帶，該伴熱帶包括兩根平行設置的輸電金屬 導電電極1，在每根金屬導電電極1外均包覆一層樹脂導體層2，兩根金屬導電電極1通過 樹脂導體層2與發(fā)熱體3緊密接觸構(gòu)成并聯(lián)回路，在發(fā)熱體3外包覆有絕緣層4，在絕緣層4 的外面還有一層護套6，所述絕緣層4的厚度為0. 7mm,在絕緣層4與護套6之間設有屏蔽層 5，屏蔽層5采用鍍錫銅絲或者鋁鎂合金絲編制而成，所述樹脂導體層2由厚度為0. 2mm的 高分子樹脂導電材料制成，樹脂導體層2配方按重量計如下低密度聚乙烯100份，PE-EVA 三層耐老化復合棚膜10份，乙炔炭黑40份，三烯丙基異氰脲酸酯0. 8份，(3. 5- 二叔丁 基-4-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯0. 5份，硫代二丙酸雙十二烷酯0. 5份，硬脂酸鋅0. 3份。所述金屬導電電極采用等張力絞線。所述發(fā)熱體由具有電阻正溫度系數(shù)的高分子樹脂導電材料制成，發(fā)熱體配方 按重量計如下低密度聚乙烯100份，PE-EVA三層耐老化復合棚膜20份，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，北京燕山石化 PE-FA-18D002) 18份，三烯丙基異氰脲酸酯0. 8份，(3. 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八 碳醇酯0. 5份，硫代二丙酸雙十二烷酯0. 5份，硬脂酸鋅0. 3份。一種如上所述的具有雙層樹脂導體的自限溫伴熱帶的制備方法，其特征在于該 方法按下述步驟進行A、制備金屬導電電極采用束線機絞制等張力絞線作為金屬導電電極，步驟與實 施例1相同，可以用19根直徑為0. 32的鍍錫銅線絞合成的絞線用兩根做電極、線芯間距為 7mm ；B、樹脂導體層選料、制備按下述比例取各原料備用低密度聚乙烯100份， PE-EVA三層耐老化復合棚膜10份，乙炔炭黑40份，三烯丙基異氰脲酸酯0. 8份，(3. 5-二叔 丁基-4-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯0. 5份，硫代二丙酸雙十二烷酯0. 5份，硬脂酸鋅0. 3 份；將低密度聚乙烯在80°C的條件下烘干6小時后，置于容器中加入三烯丙基異氰 脲酸酯充分攪拌10分鐘，再加入PE-EVA三層耐老化復合棚膜，密封4小時后待用，采用 雙輥煉塑機混料，在輥溫180°C時開始下料，時間控制在25分鐘以內(nèi)，經(jīng)下片、切粒后將 制得的高分子樹脂導電材料作為包覆在金屬導電電極上的樹脂導體層2 ；切粒機轉(zhuǎn)速為 250rpm ；用雙輥煉塑機混料時加料的先后順序為所述的密封后待用的混合物、(3. 5-二叔 丁基-4-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯、硫代二丙酸雙十二烷酯、硬脂酸鋅、乙炔炭黑，加乙炔 炭黑時輥距調(diào)到1. 5mm待乙炔炭黑吃入后輥距調(diào)到3mm再進行下片、切粒；樹脂導體層2的 基料與發(fā)熱體3材料的基料為同溫度等級，發(fā)熱體材料制備過程與樹脂導體層相同。C、雙芯雙層發(fā)熱芯帶擠制將步驟A中制得的金屬導電電極的兩個放線盤12放 在共擠生產(chǎn)線的主動放線架11上，使兩根金屬導電電極絞線同時放出，經(jīng)張力控制器13和 加熱裝置14加熱至210°C后同時進入兩個塑料擠出機15、17之間的雙芯、雙層共擠機頭16 內(nèi)，擠出速度控制在lOOm/min，一次包覆樹脂導體層和發(fā)熱體材料，并使導電電極的張力保 持一致；冷卻后，包覆的樹脂導體層2與金屬導電電極1和發(fā)熱體3緊密接觸成為導電電極 的一部分，得到雙芯雙層的發(fā)熱芯帶19 ；D、包覆絕緣選擇工作溫度與上述制得的發(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19外包覆絕緣；絕緣擠出時抽真空將發(fā)熱芯帶與絕緣之間
11的空氣排凈，真空壓力范圍為1. 33X 10-6pa,以防止輻照時氣脹；E、輻照交聯(lián)將包覆絕緣層的發(fā)熱芯帶均勻地通過高能電子加速器的輻照掃描 窗口進行整體輻照以完成交聯(lián)過程，輻照劑量控制在ISMrad之間，絕緣層熱延伸控制在 100%之間，發(fā)熱體熱延伸控制在70%之間，輻照處理后得到基本型的具有雙層樹脂導體的 自限溫伴熱帶；在上述基本型伴熱帶的絕緣層4外面編制屏蔽層5得到屏蔽型伴熱帶，在絕 緣層4的外面直接設置一層護套6得到防護加強型伴熱帶，還可以在絕緣層4與護套6之 間編制屏蔽層5得到屏蔽防護加強型伴熱帶。制得得具有雙層樹脂導體的自限溫伴熱帶，最高工作溫度為70°C 士5°C。實施例3 一種具有雙層樹脂導體的自限溫伴熱帶，該伴熱帶包括兩根平行設置的輸電金屬 導電電極1，在每根金屬導電電極1外均包覆一層樹脂導體層2，兩根金屬導電電極1通過 樹脂導體層2與發(fā)熱體3緊密接觸構(gòu)成并聯(lián)回路，在發(fā)熱體3外包覆有絕緣層4，在絕緣 層4的外面還有一層護套6，所述絕緣層4的厚度為0. 6mm，在絕緣層4與護套6之間設有 屏蔽層5，屏蔽層5采用鍍錫銅絲或者鋁鎂合金絲編制而成，所述樹脂導體層2由厚度為 0. 2mm的高分子樹脂導電材料制成，樹脂導體層2配方按重量計如下高密度聚乙烯100 份，PE-EVA三層耐老化復合棚膜8份，乙炔炭黑42份，三烯丙基異氰脲酸酯0. 7份，(3. 5-二 叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯0. 4份，硫代二丙酸雙十二烷酯0. 4份，硬脂酸鋅 0. 25 份。所述金屬導電電極采用等張力絞線。所述發(fā)熱體由具有電阻正溫度系數(shù)的高分子樹脂導電材料制成，發(fā)熱體配方按重 量計如下高密度聚乙烯100份，PE-EVA三層耐老化復合棚膜15份，乙炔炭黑15份，三烯 丙基異氰脲酸酯0. 7份，(3. 5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯0. 4份，硫代二丙 酸雙十二烷酯0. 4份，硬脂酸鋅0. 25份。一種如上所述的具有雙層樹脂導體的自限溫伴熱帶的制備方法，其特征在于該 方法按下述步驟進行A、制備金屬導電電極采用束線機絞制等張力絞線作為金屬導電電極，步驟與實 施例1相同；B、樹脂導體層選料、制備按下述比例取各原料備用高密度聚乙烯100份， PE-EVA三層耐老化復合棚膜8份，乙炔炭黑42份，三烯丙基異氰脲酸酯0. 7份，(3. 5- 二叔 丁基-4-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯0. 4份，硫代二丙酸雙十二烷酯0. 4份，硬脂酸鋅0. 25 份；將高密度聚乙烯在70°C的條件下烘干4小時后，置于容器中加入三烯丙基異氰脲 酸酯充分攪拌5分鐘，再加入PE-EVA三層耐老化復合棚膜，密封4小時后待用，采用雙輥煉 塑機混料，在輥溫175°C時開始下料，經(jīng)下片、切粒后將制得的高分子樹脂導電材料作為包 覆在金屬導電電極上的樹脂導體層2 ；切粒機轉(zhuǎn)速為200rpm ；用雙輥煉塑機混料時加料的 先后順序為所述的密封后待用的混合物、(3. 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八碳醇 酯、硫代二丙酸雙十二烷酯、硬脂酸鋅、乙炔炭黑；樹脂導體層2的基料與發(fā)熱體3材料的基 料為同溫度等級。C、雙芯雙層發(fā)熱芯帶擠制將步驟A中制得的金屬導電電極的兩個放線盤12放
12在共擠生產(chǎn)線的主動放線架11上，使兩根金屬導電電極絞線同時放出，經(jīng)張力控制器13和 加熱裝置14加熱至210°C后同時進入兩個塑料擠出機15、17之間的雙芯、雙層共擠機頭16 內(nèi)，擠出速度控制在lOOm/min，一次包覆樹脂導體層和發(fā)熱體材料，并使導電電極的張力保 持一致；冷卻后，包覆的樹脂導體層2與金屬導電電極1和發(fā)熱體3緊密接觸成為導電電極 的一部分，得到雙芯雙層的發(fā)熱芯帶19 ；D、包覆絕緣選擇工作溫度與上述制得的發(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19外包覆絕緣；絕緣擠出時抽真空將發(fā)熱芯帶與絕緣之間 的空氣排凈，真空壓力范圍為1. 33X 10-3pa,以防止輻照時氣脹；E、輻照交聯(lián)將包覆絕緣層的發(fā)熱芯帶均勻地通過高能電子加速器的輻照掃描窗 口進行整體輻照以完成交聯(lián)過程，輻照劑量控制在15Mrad之間，絕緣層熱延伸控制在90% 之間，發(fā)熱體熱延伸控制在65%之間，輻照處理后得到基本型的具有雙層樹脂導體的自限 溫伴熱帶；在上述基本型伴熱帶的絕緣層4外面編制屏蔽層5得到屏蔽型伴熱帶，在絕緣層 4的外面直接設置一層護套6得到防護加強型伴熱帶，還可以在絕緣層4與護套6之間編制 屏蔽層5得到屏蔽防護加強型伴熱帶。制得得具有雙層樹脂導體的自限溫伴熱帶，最高工作溫度為85°C 士5°C。本發(fā)明提供的這種具有雙層樹脂導體的自限溫伴熱帶及其制備方法，克服了現(xiàn)有 伴熱帶存在的起動電流大、耗能多、易燒毀等缺陷，具有伴熱溫度高、伴熱性能穩(wěn)定等優(yōu)點， 適于大規(guī)模地工業(yè)應用。
1權(quán)利要求
一種具有雙層樹脂導體的自限溫伴熱帶，該伴熱帶包括兩根平行設置的輸電金屬導電電極(1)，在每根金屬導電電極(1)外均包覆一層樹脂導體層(2)，兩根金屬導電電極(1)通過樹脂導體層(2)與發(fā)熱體(3)緊密接觸構(gòu)成并聯(lián)回路，在發(fā)熱體(3)外包覆有絕緣層(4)，在絕緣層(4)的外面還有一層護套(6)，其特征在于所述樹脂導體層(2)由厚度為0.1～0.2mm的高分子樹脂導電材料制成，樹脂導體層(2)配方按重量計如下低密度聚乙烯或高密度聚乙烯100份，PE EVA三層耐老化復合棚膜5～10份，乙炔炭黑40～45份，三烯丙基異氰脲酸酯0.6～0.8份，(3.5 二叔丁基 4 羥基苯基)丙酸十八碳醇酯0.3～0.5份，硫代二丙酸雙十二烷酯0.2～0.5份，硬脂酸鋅0.2～0.3份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有雙層樹脂導體的自限溫伴熱帶，其特征在于所述 金屬導電電極(1)采用等張力絞線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有雙層樹脂導體的自限溫伴熱帶，其特征在于所述 發(fā)熱體(3)由具有電阻正溫度系數(shù)的高分子樹脂導電材料制成，發(fā)熱體(3)配方按重量計 如下低密度聚乙烯或高密度聚乙烯100份，PE-EVA三層耐老化復合棚膜10 20份，乙炔 炭黑12 18份，三烯丙基異氰脲酸酯0. 6 0. 8份，(3. 5- 二叔丁基_4_羥基苯基)丙酸 十八碳醇酯0. 3 0. 5份，硫代二丙酸雙十二烷酯0. 2 0. 5份，硬脂酸鋅0. 2 0. 3份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有雙層樹脂導體的自限溫伴熱帶，其特征在于所述 絕緣層(4)的厚度為0.5 0.7mm，在絕緣層(4)與護套(6)之間設有屏蔽層(5)，屏蔽層(5)采用鍍錫銅絲或者鋁鎂合金絲編制而成。
5.一種如權(quán)利要求1所述的具有雙層樹脂導體的自限溫伴熱帶的制備方法，其特征在 于該方法按下述步驟進行A、制備金屬導電電極采用束線機絞制等張力絞線作為金屬導電電極；B、樹脂導體層選料、制備按下述比例取各原料備用低密度聚乙烯或高密度聚乙烯 100份，PE-EVA三層耐老化復合棚膜5 12份，乙炔炭黑40 45份，三烯丙基異氰脲酸酯 0. 6 0. 8份，(3. 5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯0. 3 0. 5份，硫代二丙酸 雙十二烷酯0. 2 0. 5份，硬脂酸鋅0. 2 0. 3份；將低密度聚乙烯或高密度聚乙烯在60 80°C的條件下烘干2 6小時后，置于容器 中加入三烯丙基異氰脲酸酯充分攪拌3 10分鐘，再加入PE-EVA三層耐老化復合棚膜，密 封2 4小時后待用，采用雙輥煉塑機混料，在輥溫170 180°C時開始下料，經(jīng)下片、切粒 后將制得的高分子樹脂導電材料作為包覆在金屬導電電極上的樹脂導體層(2)；切粒機轉(zhuǎn) 速為 150 250rpm ；C、雙芯雙層發(fā)熱芯帶擠制將步驟A中制得的金屬導電電極(1)的兩個放線盤(12) 放在共擠生產(chǎn)線的主動放線架(11)上，使兩根金屬導電電極絞線同時放出，經(jīng)張力控制器 (13)和加熱裝置(14)加熱至210°C后同時進入兩個塑料擠出機(15、17)之間的雙芯、雙層 共擠機頭(16)內(nèi)，擠出速度控制在lOOm/min，一次包覆樹脂導體層(2)和發(fā)熱體(3)材料， 并使導電電極的張力保持一致；冷卻后，包覆的樹脂導體層(2)與金屬導電電極(1)和發(fā)熱 體(3)緊密接觸成為導電電極的一部分，得到雙芯雙層的發(fā)熱芯帶(19)；D、包覆絕緣選擇工作溫度與上述制得的發(fā)熱芯帶(19)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；絕緣擠出時抽真空將發(fā)熱芯帶與絕緣之間的 空氣排凈，真空壓力范圍為1. 33X ΙΟ"1 1. 33X 10-6pa ；，以防止輻照時氣脹；E、輻照交聯(lián)將包覆絕緣層的發(fā)熱芯帶均勻地通過高能電子加速器的輻照掃描窗口 進行整體輻照以完成交聯(lián)過程，輻照劑量控制在12 ISMrad之間，絕緣層熱延伸控制在 80 100%之間，發(fā)熱體(3)熱延伸控制在60 70%之間，輻照處理后得到基本型的具有 雙層樹脂導體的自限溫伴熱帶；
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種具有雙層樹脂導體的自限溫伴熱帶的制備方法，其特征 在于在步驟A中采用束線機制備金屬導電電極步驟如下(1)采用經(jīng)過改造的雙倍束線機絞制，采用有張力控制裝置的放線架；(2)將鍍錫銅線的線盤推入放線架的軸中緊固螺帽；將單線通過張力可調(diào)的擺桿(9) 上的導輪，依次進入分線板(10)、并線模(7)、主軸導輪(8)、弓帶模眼、出線主軸導輪、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)距輪和主軸導輪(8)，主軸導輪(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)/分鐘時用張力測試儀逐盤調(diào)整放線張力，# 0.32mm銅線 張力為450克，# 052mm銅線張力為800克，中心線略大15%，斷線或放線盤換盤時，用冷焊 接頭并修磨好接口飛邊。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種具有雙層樹脂導體的自限溫伴熱帶的制備方法，其特 征在于在步驟B中用雙輥煉塑機混料時加料的先后順序為所述密封后待用的混合物、(3. 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯、硫代二丙酸雙十二烷酯、硬脂酸鋅、乙炔炭黑。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種具有雙層樹脂導體的自限溫伴熱帶的制備方法，其特征 在于上述步驟B中樹脂導體層⑵的基料與發(fā)熱體(3)材料的基料為同溫度等級，發(fā)熱體 材料制備過程與樹脂導體層相同。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有雙層樹脂導體的自限溫伴熱帶及其制備方法，其特征在于該伴熱帶包括金屬導電電極、樹脂導體層、發(fā)熱體、絕緣層，在絕緣層外還可以設有屏蔽層或護套，本發(fā)明對樹脂導體層和發(fā)熱體的配方均做了改進，通過本發(fā)明技術(shù)方案的實施，能夠很好地解決現(xiàn)有伴熱帶功率衰減嚴重，起動電流變大，伴熱帶經(jīng)常燒毀，以及性能不穩(wěn)定等方面存在的問題，極大地提高伴熱帶的性能，具有起動電流小，伴熱帶溫度高的優(yōu)點，適合工業(yè)應用。
文檔編號H05B3/56GK101977452SQ20101051267
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月20日
發(fā)明者王崇 申請人:王崇