CN105186408A - 一种电缆用铝塑复合管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电缆用铝塑复合管，其由内至外依次包括第一塑料层、粘合层、铝合金层及第二塑料层；所述铝合金层的延伸率大于10％，抗拉强度大于150MPa，硬度为40-50HV。本发明的铝塑复合管可以用作汽车的电缆套管，减轻车身的重量；对于电磁干扰具有一定的屏蔽作用；同时具有很好的耐腐蚀性能及防锈性能，使用寿命长。本发明的铝塑复合管由于在铝合金层级第二塑料层之间没有设置粘合层，在安装时，易于剥去安装端口表面的第二塑料层，从而大大方便了其安装。
Description
技术领域
本发明属于汽车电缆保护领域，具体涉及一种电缆用的铝塑复合管。
背景技术
车身轻量化是新能源汽车的一个重要研究方面，在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，可提高汽车的动力，减少燃料消耗，降低排气污染。这就意味着新能源汽车应最大限度采用轻质材料，如铝、塑料等。主电缆套管是汽车不可或缺的零部件，防止电力线发生断线造成短路事故，保护汽车电缆等不被损坏，且对电磁场干扰也起到一定的屏蔽作用。传统燃油汽车大多使用金属套管，虽然对电缆的保护效果好，抗飞石冲击能力强，对恶劣的环境有较好的抵抗力，但金属管较重，无疑会增加车身重量，且长期使用也会面临金属管的腐蚀问题。
铝塑复合管结合了金属管和塑料管的长处，可任意弯曲且不反弹变形，节省了大量弯头与其它配件，无需进行防腐、防锈处理，而且具有耐高低温、耐压、耐腐蚀、质轻、高强、抗气体渗透等优点。但是现有的铝塑复合管为五层结构，外层塑料与铝层有热熔胶粘接，使用过程中不利于剥离。现有的铝塑复合管外层塑料必须为管材级的聚乙烯，熔体强度较高，在冷热交替过程中如果外层塑料与铝层无热熔胶粘接，导致易离层脱落。另外，现有铝塑复合管，硬度及抗拉强度低，刚性远达不到汽车电缆用护套管的要求。
发明内容
有鉴于此，实有必要提供一种电缆用铝塑复合管。
此外，还有必要提供一种该铝塑复合管的制备方法。
本发明的目的，通过以下技术方案实现：
一种电缆用铝塑复合管，其由内至外依次包括第一塑料层、粘合层、铝合金层及第二塑料层；所述铝合金层的延伸率大于10％，抗拉强度大于150MPa，硬度为40-50HV。
优选地，所述铝合金层经固溶强化处理，其中，将纯铝高温熔化，加入Mn、Mg、Si、Fe、Cu，使其形成铝基固熔体，接着将处理后的合金在350℃高温退火处理4-12h，使其延伸率大于10％，抗拉强度大于150MPa。
优选地，所述第一塑料层及第二塑料层由以下重量份的组分组成：95份低密度交联聚乙烯、5份催化剂、0-5份耐候母粒、15-20份阻燃母粒、3份色母粒。
优选地，所述低密度交联聚乙烯的熔体强度为2-5mN，更优选地为4mN。
优选地，所述粘合层所用的粘合剂为热熔胶。
优选地，所述催化剂为以聚乙烯为载体的有机锡类化合物。
优选地，所述铝合金层包含以下重量分数的组分：0.5-0.8％Mn，0.1-0.3％Mg，0.4-0.7％Si、0.5-0.9％Fe、0.05-0.2％Cu，Al含量大于97％。
一种电缆用铝塑复合管的制备方法，所述方法包括：
将铝合金通过预成型辊，由片状逐渐卷曲，穿过成型辊，包覆在成型辊外面；用超声波焊接机将包覆在成型辊外面的铝合金搭接处焊接成铝合金管，焊机功率为30-50％，焊压为0.6-1.2V；
将低密度交联聚乙烯、催化剂、阻燃母粒、耐候母粒、及色母粒混合，用高速搅拌机充分搅拌10-20min，投入至所述第二塑料层挤出机中，料筒温度为150-180℃；
将热熔胶投入到粘合层挤出机中，加工温度为180-210℃；
将低密度交联聚乙烯、催化剂、阻燃母粒、色母粒混合，用高速搅拌机充分搅拌10-20min，然后投入到第一塑料层挤出机中，料筒温度为150-180℃；
复合模具与第一塑料层挤出机和粘合层挤出机相连接，成型辊与联合模具相连接，第一塑料层塑料熔体和粘结层熔体经联合模具到成型辊，挤出后被压缩空气撑起，紧贴在铝管内壁，成型为第一塑料层和粘合剂层；
铝管穿过第二塑料层模具，经第二塑料层挤出机挤出，成型为第二塑料层；
以上各层为一步成型，最后经冷却定型后，得所述电缆用铝塑复合管。
优选地，所述铝合金层经固溶强化处理，其中，将纯铝高温熔化，加入Mn、Mg、Si、Fe、Cu，使其形成铝基固熔体，接着将处理后的合金在350℃高温退火处理4-12h，使其延伸率大于10％，抗拉强度大于150MPa。
优选地，制得的所述铝合金层的延伸率大于10％，抗拉强度大于150MPa。
优选地，所述低密度交联聚乙烯的熔体强度为2-5mN。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明的铝塑复合管可以用作汽车的电缆套管，减轻车身的重量；对于电磁干扰具有一定的屏蔽作用；同时具有很好的耐腐蚀性能及防锈性能，使用寿命长。
2)本发明的铝塑复合管由于在铝合金层级第二塑料层之间没有设置粘合层，在安装时，易于剥去安装端口表面的第二塑料层，从而大大方便了其安装。
附图说明
图1是本发明较佳实施例的电缆用铝塑复合管的结构示意图。
下面列出本发明各个部件的附图标记：
100—铝塑复合管
10—第一塑料层
30—粘合层
50—铝合金层
70—第二塑料层
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述，但本发明的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
请参见图1，本发明较佳实施例的电缆用铝塑复合管100，其由内至外依次包括第一塑料层10、粘合层30、铝合金层50及第二塑料层70。本发明的铝塑复合管100在所述铝合金层层50及所述第二塑料层70之间没有使用粘合剂，可以很容易就剥掉所述第二塑料层70。安装时，可以轻易就剥去铝塑复合管100端部的第二塑料层70，便于铝塑复合管100的安装。本实施例的铝塑复合管100用于汽车电缆套管，可以减轻车身的重量，对于电磁干扰具有屏蔽作用，具有很好的耐腐蚀性能及防锈性能，使用寿命长。
在本发明的较佳实施例中，所述第一塑料层10及第二塑料层70由以下重量份的组分组成：95份低密度交联聚乙烯、5份催化剂、0-5份耐候母粒、15-20份阻燃母粒、3份色母粒。
优选地，所述低密度交联聚乙烯的熔体强度为2-5mN，更优选地为4mN。本发明通过对低密度交联聚乙烯熔体强度的选择，使得所述铝塑复合管100的所述第二塑料层70与所述铝合金层50在没有粘合剂的情况下，仍然具有很好的粘结性，且使得制得的铝塑复合管100相比金属管具有更好的耐腐蚀性能。
所述催化剂为以聚乙烯为载体的有机锡类化合物。
所述粘合层为热熔胶，更具体地为马来酸酐接枝的聚乙烯。
在本发明的较佳实施例中，所述铝合金层50的延伸率大于10％，抗拉强度大于150MPa。
在本发明的较佳实施例中，所述铝合金层经固溶强化处理，具体地，将纯铝高温熔化，加入Mn、Mg、Si、Fe、Cu等微量元素，形成铝基固熔体，造成晶格畸变，阻碍了位错的运动，起到固溶强化的作用，可使其强度提高。接着将处理后的合金在350℃高温退火处理4-12h，使其延伸率大于10％，抗拉强度大于150MPa。
所述铝合金层50包含以下重量分数的组分：0.5-0.8％Mn，0.1-0.3％Mg，0.4-0.7％Si、0.5-0.9％Fe、0.05-0.2％Cu，Al含量大于97％。该铝合金的硬度为40-50HV。该组分既能保证铝合金具有高的抗拉强度，同时具有一定的延展性，有利于焊接成型。
本发明的实施例选用以下原料进行举例说明，但是本发明的原料不限于此：
交联低密度聚乙烯剂购自上海高分子功能材料研究所，型号为4230，熔体强度(MS)为4.0mN；
催化剂购自上海高分子功能材料研究所，型号为TA2125，主要成分为有机锡类化合物，通过聚乙烯作为载体，加工成母粒。
热熔胶为马来酸酐接枝的聚乙烯，由SK生产，牌号：LE102T，密度为0.91-0.95g/cm3，熔指为1-5g/10min(190℃、2.16kg)。
耐候母粒由兰州兰达生产，型号YH-02，密度范围：0.91-0.93g/cm3，熔指范围：1-3g/10min(190℃、2.16kg)；
阻燃母粒由日本铃裕化学株式会社研制生产，型号为C-510。
色母粒由普立万聚合体(深圳)有限公司生产，型号9689，熔指范围：10-30g/10min(190℃、2.16kg)，挥发份≤0.15％。
实施例1
一种电缆用铝塑复合管的制备方法，所述铝塑复合管材100的外径为20mm，内径为17mm，第一塑料层10及第二塑料层70为橙色，其包括以下步骤(以下份数均为重量份)：
将95份低密度交联聚乙烯、5份催化剂、15份阻燃母粒、5份耐候母粒和份3色母粒混合，用高速搅拌机充分搅拌13min，投入到所述第二塑料层挤出机中，料筒温度为170℃；
将95份低密度交联聚乙烯、5份催化剂、20份阻燃母粒、3份色母粒混合，用高速搅拌机充分搅拌16min，然后投入到所述第一塑料层挤出机中，料筒温度为175℃；
将热熔胶投入到粘合层挤出机中，加工温度为190℃；
铝合金宽度为64mm，厚度为0.37mm，延伸率为12％，抗拉强度为160MPa，联合模具温度为200℃；
所述第二塑料层挤出机螺杆转速为38r/min，所述第一塑料层挤出机螺杆转速为45r/min，粘合层挤出机转速为18r/min，焊机功率为35％，焊压0.7V，铝塑复合管生产速度为8m/min。挤出后，经冷却、定型、打印、卷取得到电缆用铝塑复合管。
该电缆用铝塑复合管与普通的铝塑复合管相比，性能如下：
实施例2
一种电缆用铝塑复合管的制备，所述铝塑复合管材的外径为25mm，内径为21mm，第一塑料层及第二塑料层为橙色，其包括以下步骤(以下份数均为重量份)：
将95份低密度交联聚乙烯、5份催化剂、15份阻燃母粒、5份耐候母粒和份3色母粒混合，用高速搅拌机充分搅拌15min，投入到所述第二塑料层层挤出机中，料筒温度为175℃；
将95份低密度交联聚乙烯、5份催化剂、20份阻燃母粒混合，用高速搅拌机充分搅拌17min，然后投入到所述第一塑料层挤出机中，料筒温度为170℃；
将热熔胶投入到粘合层挤出机中，加工温度为188℃；
铝合金宽度为79mm，厚度为0.35mm，延伸率为15％，抗拉强度为165MPa，联合模具温度为210℃；
所述第二塑料层挤出机螺杆转速为48r/min，所述第一塑料层挤出机螺杆转速为60r/min，粘合层层挤出机转速为23r/min，焊机功率为40％，焊压0.8V，铝塑复合管生产速度为7m/min。挤出后，经冷却、定型、打印、卷取得到电缆用铝塑复合管。
该电缆用铝塑复合管与普通的铝塑复合管相比，性能如下：
实施例3
一种电缆用铝塑复合管的制备，所述铝塑复合管材的外径为25mm，内径为21mm，第一塑料层及第二塑料层为橙色，其包括以下步骤(以下份数均为重量份)：
将95份低密度交联聚乙烯、5份催化剂、15份阻燃母粒、5份耐候母粒和份3色母粒混合，用高速搅拌机充分搅拌10min，投入到所述第二塑料层层挤出机中，料筒温度为150℃；
将95份低密度交联聚乙烯、5份催化剂、20份阻燃母粒混合，用高速搅拌机充分搅拌10min，然后投入到所述第一塑料层挤出机中，料筒温度为150℃；
将热熔胶投入到粘合层挤出机中，加工温度为180℃；
铝合金宽度为79mm，厚度为0.35mm，延伸率为15％，抗拉强度为165MPa，联合模具温度为180℃；
所述第二塑料层挤出机螺杆转速为30r/min，所述第一塑料层挤出机螺杆转速为30r/min，粘合层层挤出机转速为10r/min，焊机功率为30％，焊压0.6V，铝塑复合管生产速度为5m/min。挤出后，经冷却、定型、打印、卷取得到电缆用铝塑复合管。
该电缆用铝塑复合管与普通的铝塑复合管相比，性能如下：
实施例4
一种电缆用铝塑复合管的制备方法，所述铝塑复合管材100的外径为20mm，内径为17mm，第一塑料层10及第二塑料层70为橙色，其包括以下步骤(以下份数均为重量份)：
将95份低密度交联聚乙烯、5份催化剂、15份阻燃母粒、5份耐候母粒和份3色母粒混合，用高速搅拌机充分搅拌20min，投入到所述第二塑料层挤出机中，料筒温度为180℃；
将95份低密度交联聚乙烯、5份催化剂、20份阻燃母粒、3份色母粒混合，用高速搅拌机充分搅拌20min，然后投入到所述第一塑料层挤出机中，料筒温度为180℃；
将热熔胶投入到粘合层挤出机中，加工温度为210℃；
铝合金宽度为64mm，厚度为0.37mm，延伸率为12％，抗拉强度为160MPa，联合模具温度为220℃；
所述第二塑料层挤出机螺杆转速为50r/min，所述第一塑料层挤出机螺杆转速为70r/min，粘合层挤出机转速为30r/min，焊机功率为50％，焊压1.0V，铝塑复合管生产速度为10m/min。挤出后，经冷却、定型、打印、卷取得到电缆用铝塑复合管。
该电缆用铝塑复合管与普通的铝塑复合管相比，性能如下：
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求或等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。
Claims (10)
1.一种电缆用铝塑复合管，其由内至外依次包括第一塑料层、粘合层、铝合金层及第二塑料层；其特征在于：所述铝合金层的延伸率大于10％，抗拉强度大于150MPa，硬度为40-50HV。
2.根据权利要求1所述的铝塑复合管，其特征在于，所述铝合金层经固溶强化处理，其中，将纯铝高温熔化，加入Mn、Mg、Si、Fe、Cu，使其形成铝基固熔体，接着将处理后的合金在350℃高温退火处理4-12h，使其延伸率大于10％，抗拉强度大于150MPa。
3.根据权利要求1所述的铝塑复合管，其特征在于，所述第一塑料层及第二塑料层由以下重量份的组分组成：95份低密度交联聚乙烯、5份催化剂、0-5份耐候母粒、15-20份阻燃母粒、3份色母粒。
4.根据权利要求3所述的铝塑复合管，其特征在于，所述低密度交联聚乙烯的熔体强度为2-5mN。
5.根据权利要求1所述的铝塑复合管，其特征在于，所述粘合层所用的粘合剂为热熔胶。
6.根据权利要求1所述的铝塑复合管，其特征在于，所述催化剂为以聚乙烯为载体的有机锡类化合物。
7.根据权利要求1-6任一项所述的铝塑复合管，其特征在于，所述铝合金层包含以下重量分数的组分：0.5-0.8％Mn，0.1-0.3％Mg，0.4-0.7％Si、0.5-0.9％Fe、0.05-0.2％Cu，Al含量大于97％。
8.一种电缆用铝塑复合管的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
将铝合金通过预成型辊，由片状逐渐卷曲，穿过成型辊，包覆在成型辊外面；用超声波焊接机将包覆在成型辊外面的铝合金搭接处焊接成铝合金管，焊机功率为30-50％，焊压为0.6-1.2V；
将低密度交联聚乙烯、催化剂、阻燃母粒、耐候母粒、及色母粒混合，用高速搅拌机充分搅拌10-20min，投入至所述第二塑料层挤出机中，料筒温度为150-180℃；
将热熔胶投入到粘合层挤出机中，加工温度为180-210℃；
将低密度交联聚乙烯、催化剂、阻燃母粒、色母粒混合，用高速搅拌机充分搅拌10-20min，然后投入到第一塑料层挤出机中，料筒温度为150-180℃；
复合模具与第一塑料层挤出机和粘合层挤出机相连接，成型辊与复合模具相连接，第一塑料层塑料熔体和粘结层熔体经复合模具到成型辊，挤出后被压缩空气撑起，紧贴在铝管内壁，成型为第一塑料层和粘合剂层；
铝管穿过第二塑料层模具，经第二塑料层挤出机挤出，成型为第二塑料层；
以上各层为一步成型，最后经冷却定型后，得所述电缆用铝塑复合管。
9.根据权利要求8所述的铝塑复合管的制备方法，其特征在于：所述铝合金层经固溶强化处理，其中，将纯铝高温熔化，加入Mn、Mg、Si、Fe、Cu，使其形成铝基固熔体，接着将处理后的合金在350℃高温退火处理4-12h，使其延伸率大于10％，抗拉强度大于150MPa。
10.根据权利要求8或9所述的铝塑复合管的制备方法，其特征在于：制得的所述铝合金层的延伸率大于10％，抗拉强度大于150MPa；所述低密度交联聚乙烯的熔体强度为2-5mN。
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