CN108040380A - 一种自控温伴热带及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自控温伴热带及其制造方法，涉及伴热带领域，包括以下步骤：1)制备金属导线电极；2)制备树脂导体层；3)辐照交联；4)发热PTC芯带挤制；5)制备绝缘内护套和加强外部套；6)绝缘挤包；7)二次辐照交联；8)编织金属编织屏蔽层；9)二次绝缘挤包，本发明结构创新，延长了产品寿命，工艺创新，保证树脂导体层与PTC发热体在熔融状态下同时成型粘在一起，减少了膨胀差异；采用等张力正规结构绞线的制造方法；产品性能创新，增加一道辐照交联的步骤，提升产品的耐用性；绝缘挤包增加安全性能；伴热带整体温度均匀，不会过热，安全可靠，安装以及运行费用低，维护渐变，便于自动化管理。

Description

一种自控温伴热带及其制造方法

技术领域

本发明涉及伴热带领域，具体涉及一种自控温伴热带及其制造方法。

背景技术

自限温伴热带(以下简称伴热带)又称自调控电伴热线或温控伴热电缆。它是一种电热功率随***温度自调的带状限温伴热器。伴热带的电热元件，是在两根平行金属母线之间均匀的挤包一层具有正温度系数的导电塑料。导电塑料跨接在两条平行母线上形成并联回路的电阻发热体，能随被加热体系的温度变化自动调节输出功率，调整放出的热量，以达到自动限温的目的，以保证工作体系始终稳定在设定的最佳操作温区正常运行。

伴热带的并联线路结构使它可以在现场随时剪短或在一定范围内接长使用，使施工非常便利。并允许交叉重叠而无过热及烧毁之虑。一般情况下，可不配温度控制器。仅在温度控制精度要求很高的场合才配温控器。

目前市场上主要采用自限温电伴热带和工业恒功率电伴热带这两种类型。自限温电热带主要是由半导体材料组成，常见的如PTC材料，在管道防冻保温时启动电流特别的大，一般启动电流是正常工作电流的3到6陪甚至会更高，因为自限温电热带的工作原理是根据环境温度变化而变化，即温度越低启动的电流越高，温度越低启动的功率也就越高，因此在防冻的工作过程中往往运行不稳定，能耗也较大，并且因为稳定性较差的缘故使其存在着较为严重的安全隐患；另一方面，在制作生产过程中，自限温伴热带的材料有很多种不确定的因素，往往是某一种原材料出现了一点差异，即导致自限温伴热带质量很难控制，因此市场上的自限温伴热带的质量参差不齐，质量很难保证。而后者工业恒功率电伴热带，由于其高额的生产成本限制了在民用领域的推广使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自控温伴热带及其制造方法，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。

一种自控温伴热带，包括PTC芯带，所述PTC芯带内具有两根平行设置的金属导线电极，PTC芯带外依次设有绝缘内护套、金属编织屏蔽层和加强外护套，两根金属导线电极通过树脂导体层与PTC芯带紧密接触并构成并联回路。

一种自控温伴热带的制造方法，包括以下步骤：

1)制备金属导线电极：采用束线机绞制等张力绞线作为金属导线电极，金属导线电极的中心线间距为5-6mm；

2)制备树脂导体层：所述树脂导体层按照下述比例取各原料备用：低密度聚乙烯100份，PE-EVA三层耐老化复合棚膜5-12份，导电炭黑40-45份，氧化剂3-7份，丙酸十八碳醇酯0.3-0.5份，硫代二丙酸双十二烷酯0.2-0.5份，硬脂酸锌0.2-0.3份；

3)辐照交联：将步骤1)中的金属导线电极均匀地通过高能电子加速器的辐照扫描窗口进行整体辐照以完成交联过程；

4)发热PTC芯带挤制：将步骤2)得到的金属导电电极放在两个放线盘上，通过共挤生产线的主动放线架，使得两根金属导线电极绞线同时放出，经过张力控制器以恒定张力经过加热装置预热后，进入双芯四层共挤机头，依次包裹树脂导体层和发热体材料，并使得与金属导电电极的张力保持一致，与金属导电电极一起挤出，经过水冷却和气冷却后包裹的树脂导体层与金属导电电极和发热体紧密接触成为PTC芯带的一部分，经过牵引机快速拉出后绕在收线架的收线盘上，最终得到双芯双层的发热PTC芯带；

5)制备绝缘内护套和加强外部套：所述绝缘内护套和加强外护套均采用可溶性聚四氟乙烯材料制备；

6)绝缘挤包：将步骤4)得到的发热PTC芯带放在一个放线盘上，通过共挤生产线的主动放线架，将发热PTC芯带放出，经过张力控制器经过加热装置预热后，添加步骤5)中的绝缘内护套材料进入共挤机头，包裹绝缘内护套，并使得与发热PTC芯带的张力保持一致，与发热PTC芯带一起挤出，先经过火花试验机进行性能检测，再经过水冷却和气冷却后，经过履带式皮带牵引机快速拉出后绕在收线架的收线盘上，最终得到挤包有绝缘内护套的PTC芯带；

7)二次辐照交联：将步骤6)得到的挤包有绝缘内护套3的PTC芯带均匀地通过高能电子加速器的辐照扫描窗口进行整体辐照以完成交联过程，辐照处理后得到可以使用的带有绝缘层的伴热带；

8)编织金属编织屏蔽层：选用铝镁合金丝，将铝镁合金丝放入并丝机放线架的放线盘上，通过并丝机将8根铝镁合金丝并成1根丝并绕在锭子上，将绕有铝镁合金丝的锭子放入能高速编织机内，同步地将步骤7)得到的带有绝缘层的伴热带放在一个放线盘上，通过收放线机的放线架，将带有绝缘层的伴热带放出，通过高速编织机将铝镁合金丝编制在伴热带上，形成金属编织屏蔽层；

9)二次绝缘挤包：将步骤8)得到带有金属编织屏蔽层4的伴热带以步骤6)的方式再次挤包一层加强外护套，形成最终的自控温伴热带。

优选的，所述步骤2)中树脂导体层的具体制备步骤为：将低密度聚乙烯在60-80℃下和烘干2-6小时后再加入其他原材料混合，密封2-4小时后待用，采用密炼机混料，出料后经过钢丝履带机输送到切粒机中切粒，再经过立式混合机混合均匀。

优选的，所述步骤3)中辐照剂量控制在12-18Mrad之间。

优选的，所述步骤4)中加热装置预热至210℃。

优选的，所述步骤6)和步骤9)中加热装置预热至180℃。

优选的，所述步骤7)中辐照剂量控制在12-18Mrad之间，发热体热延伸控制在60-70％之间。

本发明的优点在于：

1、结构创新：在产品的电极与发热体之间增加树脂导体层，改善了界面接触电阻，延长了产品寿命；

2、工艺创新：采用双芯双层共挤工艺方法，保证树脂导体层与PTC发热体在熔融状态下同时成型粘在一起，接触良好，减少了膨胀差异；采用等张力正规结构绞线的制造方法，使绞合导体制造精度提高，保证树脂导体层超薄大长度挤出的需要；

3、绝缘内护套3挤包通过挤出机在PTC芯带外部表面注塑成型形成外绝缘层，得到绝缘的伴热带，这种伴热带，其运行稳定，安全性能较高，同时生产成本较低，适合民用领域推广应用，通过采用该方法，保证了生产质量及生产效率，从而适用于规模化大批量生产；

4、产品性能创新：增加一道辐照交联的步骤，更加提高温度的稳定性，提升产品的耐用性；

5、通过挤包绝缘内护套和加强外护套，增加了产品的安全性能，这种伴热带运行稳定，同时生产成本也低，而增加了金属编织屏蔽层，提升了伴热带的综合性能；

6、伴热带整体温度均匀，不会过热，安全可靠，安装以及运行费用低，维护渐变，便于自动化管理。

附图说明

图1为本发明自控温伴热带的结构示意图。

其中，1-PTC芯带，2-金属导线电极，21-树脂导体层，3-绝缘内护套，4-金属编织屏蔽层，5-加强外护套。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

一种自控温伴热带，包括PTC芯带1，所述PTC芯带1内具有两根平行设置的金属导线电极2，PTC芯带1外依次设有绝缘内护套3、金属编织屏蔽层4和加强外护套5，两根金属导线电极2通过树脂导体层21与PTC芯带1紧密接触并构成并联回路。

一种根据自控温伴热带的制造方法，包括以下步骤：

1)制备金属导线电极2：采用束线机绞制等张力绞线作为金属导线电极2，金属导线电极2)的中心线间距为5-6mm；

2)制备树脂导体层21：所述树脂导体层21按照下述比例取各原料备用：低密度聚乙烯100份，PE-EVA三层耐老化复合棚膜5-12份，导电炭黑40-45份，氧化剂3-7份，丙酸十八碳醇酯0.3-0.5份，硫代二丙酸双十二烷酯0.2-0.5份，硬脂酸锌0.2-0.3份；

3)辐照交联：将步骤1)中的金属导线电极2均匀地通过高能电子加速器的辐照扫描窗口进行整体辐照以完成交联过程；

4)发热PTC芯带挤制：将步骤2)得到的金属导电电极2放在两个放线盘上，通过共挤生产线的主动放线架，使得两根金属导线电极2绞线同时放出，经过张力控制器以恒定张力经过加热装置预热后，进入双芯四层共挤机头，依次包裹树脂导体层21和发热体材料，并使得与金属导电电极2的张力保持一致，与金属导电电极2一起挤出，经过水冷却和气冷却后包裹的树脂导体层21与金属导电电极2和发热体紧密接触成为PTC芯带1的一部分，经过牵引机快速拉出后绕在收线架的收线盘上，最终得到双芯双层的发热PTC芯带；

5)制备绝缘内护套3)和加强外部套5)：所述绝缘内护套3和加强外护套5)均采用可溶性聚四氟乙烯材料制备；

6)绝缘挤包：将步骤4)得到的发热PTC芯带放在一个放线盘上，通过共挤生产线的主动放线架，将发热PTC芯带放出，经过张力控制器经过加热装置预热后，添加步骤5)中的绝缘内护套3材料进入共挤机头，包裹绝缘内护套3，并使得与发热PTC芯带的张力保持一致，与发热PTC芯带一起挤出，先经过火花试验机进行性能检测，再经过水冷却和气冷却后，经过履带式皮带牵引机快速拉出后绕在收线架的收线盘上，最终得到挤包有绝缘内护套3的PTC芯带1；

7)二次辐照交联：将步骤6)得到的挤包有绝缘内护套层3的PTC芯带1均匀地通过高能电子加速器的辐照扫描窗口进行整体辐照以完成交联过程，辐照处理后得到可以使用的带有绝缘层的伴热带；

8)编织金属编织屏蔽层4：选用铝镁合金丝，将铝镁合金丝放入并丝机放线架的放线盘上，通过并丝机将8根铝镁合金丝并成1根丝并绕在锭子上，将绕有铝镁合金丝的锭子放入能高速编织机内，同步地将步骤7)得到的带有绝缘层的伴热带放在一个放线盘上，通过收放线机的放线架，将带有绝缘层的伴热带放出，通过高速编织机将铝镁合金丝编制在伴热带上，形成金属编织屏蔽层4；

9)二次绝缘挤包：将步骤8)得到带有金属编织屏蔽层4的伴热带以步骤6)的方式再次挤包一层加强外护套5，形成最终的自控温伴热带。

在本实施例中，所述步骤2)中树脂导体层的具体制备步骤为：将低密度聚乙烯在60-80℃下和烘干2-6小时后再加入其他原材料混合，密封2-4小时后待用，采用密炼机混料，出料后经过钢丝履带机输送到切粒机中切粒，再经过立式混合机混合均匀。

在本实施例中，所述步骤3)中辐照剂量控制在12-18Mrad之间。

在本实施例中，所述步骤4)中加热装置预热至210℃。

在本实施例中，所述步骤6)和步骤9)中加热装置预热至180℃。

在本实施例中，所述步骤7)中辐照剂量控制在12-18Mrad之间，发热体热延伸控制在60-70％之间。

基于上述，本发明的优点在于：

1、结构创新：在产品的电极与发热体之间增加树脂导体层21，改善了界面接触电阻，延长了产品寿命；

2、工艺创新：采用双芯双层共挤工艺方法，保证树脂导体层21与PTC发热体在熔融状态下同时成型粘在一起，接触良好，减少了膨胀差异；采用等张力正规结构绞线的制造方法，使绞合导体制造精度提高，保证树脂导体层超薄大长度挤出的需要；

3、绝缘内护套3挤包通过挤出机在PTC芯带1外部表面注塑成型形成外绝缘层，得到绝缘的伴热带，这种伴热带，其运行稳定，安全性能较高，同时生产成本较低，适合民用领域推广应用，通过采用该方法，保证了生产质量及生产效率，从而适用于规模化大批量生产；

4、产品性能创新：增加一道辐照交联的步骤，更加提高温度的稳定性，提升产品的耐用性；

5、通过挤包绝缘内护套3和加强外护套5，增加了产品的安全性能，这种伴热带运行稳定，同时生产成本也低，而增加了金属编织屏蔽层4，提升了伴热带的综合性能；

6、伴热带整体温度均匀，不会过热，安全可靠，安装以及运行费用低，维护渐变，便于自动化管理。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (7)

1.一种自控温伴热带，其特征在于，包括PTC芯带(1)，所述PTC芯带(1)内具有两根平行设置的金属导线电极(2)，PTC芯带(1)外依次设有绝缘内护套(3)、金属编织屏蔽层(4)和加强外护套(5)，两根金属导线电极(2)通过树脂导体层(21)与PTC芯带(1)紧密接触并构成并联回路。

2.一种根据权利要求1所述自控温伴热带的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)制备金属导线电极(2)：采用束线机绞制等张力绞线作为金属导线电极(2)，金属导线电极(2)的中心线间距为5-6mm；

2)制备树脂导体层(21)：所述树脂导体层(21)按照下述比例取各原料备用：低密度聚乙烯100份，PE-EVA三层耐老化复合棚膜5-12份，导电炭黑40-45份，氧化剂3-7份，丙酸十八碳醇酯0.3-0.5份，硫代二丙酸双十二烷酯0.2-0.5份，硬脂酸锌0.2-0.3份；

3)辐照交联：将步骤1)中的金属导线电极(2)均匀地通过高能电子加速器的辐照扫描窗口进行整体辐照以完成交联过程；

4)发热PTC芯带挤制：将步骤2)得到的金属导电电极(2)放在两个放线盘上，通过共挤生产线的主动放线架，使得两根金属导线电极(2)绞线同时放出，经过张力控制器以恒定张力经过加热装置预热后，进入双芯四层共挤机头，依次包裹树脂导体层(21)和发热体材料，并使得与金属导电电极(2)的张力保持一致，与金属导电电极(2)一起挤出，经过水冷却和气冷却后包裹的树脂导体层(21)与金属导电电极(2)和发热体紧密接触成为PTC芯带(1)的一部分，经过牵引机快速拉出后绕在收线架的收线盘上，最终得到双芯双层的发热PTC芯带；

5)制备绝缘内护套(3)和加强外部套(5)：所述绝缘内护套(3)和加强外护套(5)均采用可溶性聚四氟乙烯材料制备；

6)绝缘挤包：将步骤4)得到的发热PTC芯带放在一个放线盘上，通过共挤生产线的主动放线架，将发热PTC芯带放出，经过张力控制器经过加热装置预热后，添加步骤5)中的绝缘内护套(3)材料进入共挤机头，包裹绝缘内护套(3)，并使得与发热PTC芯带的张力保持一致，与发热PTC芯带一起挤出，先经过火花试验机进行性能检测，再经过水冷却和气冷却后，经过履带式皮带牵引机快速拉出后绕在收线架的收线盘上，最终得到挤包有绝缘内护套(3)的PTC芯带(1)；

7)二次辐照交联：将步骤6)得到的挤包有绝缘内护套(3)的PTC芯带(1)均匀地通过高能电子加速器的辐照扫描窗口进行整体辐照以完成交联过程，辐照处理后得到可以使用的带有绝缘层的伴热带；

8)编织金属编织屏蔽层(4)：选用铝镁合金丝，将铝镁合金丝放入并丝机放线架的放线盘上，通过并丝机将8根铝镁合金丝并成1根丝并绕在锭子上，将绕有铝镁合金丝的锭子放入能高速编织机内，同步地将步骤7)得到的带有绝缘层的伴热带放在一个放线盘上，通过收放线机的放线架，将带有绝缘层的伴热带放出，通过高速编织机将铝镁合金丝编制在伴热带上，形成金属编织屏蔽层(4)；

9)二次绝缘挤包：将步骤8)得到带有金属编织屏蔽层(4)的伴热带以步骤6)的方式再次挤包一层加强外护套(5)，形成最终的自控温伴热带。

3.根据权利要求2所述的一种自控温伴热带的制造方法，其特征在于：所述步骤2)中树脂导体层的具体制备步骤为：将低密度聚乙烯在60-80℃下和烘干2-6小时后再加入其他原材料混合，密封2-4小时后待用，采用密炼机混料，出料后经过钢丝履带机输送到切粒机中切粒，再经过立式混合机混合均匀。

4.根据权利要求2所述的一种自控温伴热带的制造方法，其特征在于：所述步骤3)中辐照剂量控制在12-18Mrad之间。

5.根据权利要求2所述的一种自控温伴热带的制造方法，其特征在于：所述步骤4)中加热装置预热至210℃。

6.根据权利要求2所述的一种自控温伴热带的制造方法，其特征在于：所述步骤6)和步骤9)中加热装置预热至180℃。

7.根据权利要求2所述的一种自控温伴热带的制造方法，其特征在于：所述步骤7)中辐照剂量控制在12-18Mrad之间，发热体热延伸控制在60-70％之间。