一種利用3d打印技術(shù)的電力工程用耐高溫電纜的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用3D打印技術(shù)的電力工程用耐高溫電纜的制造方法，屬于電力材料技術(shù)領(lǐng)域。步驟：在導(dǎo)線芯材的外表面包覆屏蔽層；使用移動測定裝置在屏蔽層的表面沿著電纜軸向方向移動，所述的移動測定裝置上包括有表面凹陷程度測定器以及位移記錄器，所述的表面凹陷程度測定器用于測定移動測定裝置所處位置處的屏蔽層的表面形貌，所述的位移記錄器用于記錄移動測定裝置所處的位置，得到沿著電纜軸向的屏蔽層的表面形貌數(shù)據(jù)；根據(jù)測定得到的表面形貌數(shù)據(jù)設(shè)計出填補(bǔ)層，填補(bǔ)層的一面與表面凹陷相配合，另一面為平面，再通過3D打印機(jī)打印與出填補(bǔ)層；將填補(bǔ)層固定于屏蔽層表面；再在填補(bǔ)層的表面包覆絕緣護(hù)套。
【專利說明】
一種利用3D打印技術(shù)的電力工程用耐高溫電纜的制造方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及一種利用3D打印技術(shù)的電力工程用耐高溫電纜的制造方法，屬于電力 材料技術(shù)領(lǐng)域。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004] 般的電線電纜是以塑料和橡膠為絕緣護(hù)套，這些材料都是常規(guī)工程材料，具有豐 富的來源，能夠滿足大規(guī)模生產(chǎn)，而且成本相對較低。但對于一些特殊行業(yè)如石油化工、鋼 鐵、航空航天、造船、軍工、制藥、食品、塑料機(jī)械、鍋爐等與熱與高溫有關(guān)的行業(yè)，都需要能 夠耐一定較高溫度的電線電纜，普通的電線電纜顯然不能使用，需能耐高溫的電線電纜才 能保證其電力和信號的安全運(yùn)行。隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，特種行業(yè)對高溫電纜的需求已 顯高速增長階斷，耐熱和高溫電纜每年以20%的速度增長，高溫電纜作為特種電纜的重要組 成部分，具有極強(qiáng)的生命力，供不應(yīng)求。
[0005] CN103886975A公開一種石油平臺用綜合電纜，包括動力線芯以及包裹于動力線芯 上的橡膠護(hù)套，動力線芯包括導(dǎo)體、包裹于導(dǎo)體上的絕緣套，導(dǎo)體由若干股鍍錫銅絲以及均 勻分布在鍍錫銅絲中、帶有二氧化硅涂層的碳纖維構(gòu)成，所述絕緣套與導(dǎo)體間填充有聚醚 醚酮，所述絕緣套內(nèi)表面涂覆有薄膜聚酯層;在橡膠護(hù)套的內(nèi)層還設(shè)置有屏蔽層，其作用是 產(chǎn)生電磁屏蔽。
[0006] 這種導(dǎo)線的制造過程是在內(nèi)層的芯線上包覆了屏蔽層之后，再在其外部包覆橡膠 護(hù)套層;但是由于屏蔽層的表面常常出現(xiàn)不平整，導(dǎo)致了屏蔽層與橡膠護(hù)套層之間容易出 現(xiàn)氣泡，導(dǎo)致在高溫下工作時，空氣氣泡容易發(fā)生膨脹，最終會導(dǎo)致電纜在高溫工作下屏蔽 層與橡膠護(hù)套層的連接強(qiáng)度下降，最終導(dǎo)致電纜的壽命下降。
[0007] 3D打印是"增材制造 "（Additive Manufacturing)的主要實(shí)現(xiàn)形式。"增材制造"的 理念區(qū)別于傳統(tǒng)的"去除型"制造。傳統(tǒng)數(shù)控制造一般是在原材料基礎(chǔ)上，使用切割、磨削、 腐蝕、熔融等辦法，去除多余部分，得到零部件，再以拼裝、焊接等方法組合成最終產(chǎn)品。而 "增材制造"與之截然不同，無需原胚和模具，就能直接根據(jù)計算機(jī)圖形數(shù)據(jù)，通過疊加材料 的方法生成任何形狀的物體，簡化產(chǎn)品的制造程序，縮短產(chǎn)品的研制周期，提高效率并降低 成本。
[0008]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的是:解決目前的一些內(nèi)部設(shè)有屏蔽層的電纜在高溫下的壽命不長的 問題，采用的是通過3D打印的方式消除屏蔽層與外部的橡膠層的間隙空氣的方式去解決。
[0010] 技術(shù)方案是： 一種利用3D打印技術(shù)的電力工程用耐高溫電纜的制造方法，包括如下步驟： 第1步，在導(dǎo)線芯材的外表面包覆屏蔽層； 第2步，使用移動測定裝置在屏蔽層的表面沿著電纜軸向方向移動，所述的移動測定裝 置上包括有表面凹陷程度測定器以及位移記錄器，所述的表面凹陷程度測定器用于測定移 動測定裝置所處位置處的屏蔽層的表面形貌，所述的位移記錄器用于記錄移動測定裝置所 處的位置，得到沿著電纜軸向的屏蔽層的表面形貌數(shù)據(jù)； 第3步，根據(jù)測定得到的表面形貌數(shù)據(jù)設(shè)計出填補(bǔ)層，填補(bǔ)層的一面與表面凹陷相配 合，另一面為平面，再通過3D打印機(jī)打印與出填補(bǔ)層； 第4步，將填補(bǔ)層固定于屏蔽層表面； 第5步，再在填補(bǔ)層的表面包覆絕緣護(hù)套。
[0011 ]所述的導(dǎo)線芯材的根數(shù)在3根以上。
[0012]所述的表面凹陷程度測定器的測定精度在小于Ο.?μπι。
[0013]所述的填補(bǔ)層的材料是娃橡膠。
[0014] 所述的娃橡膠為分子量分布在50~80萬的線型聚有機(jī)硅氧烷。
[0015]所述的硅橡膠可選擇二甲基硅橡膠、甲基乙烯基硅橡膠、甲基苯基乙烯基硅橡膠、 含氟乙烯基硅橡膠或含腈乙烯基硅橡膠。
[0016] 所述的絕緣護(hù)套的材料是絕緣橡膠。
[0017] 有益效果 本發(fā)明通過3D打印的方式消除屏蔽層與外部的橡膠層的間隙空氣的方式，解決目前的 一些內(nèi)部設(shè)有屏蔽層的電纜在高溫下的壽命不長的問題。
[0018]
【附圖說明】
[0019] 圖1是使用移動測定裝置對屏蔽層進(jìn)行形貌測定的示意圖。
[0020] 圖2是填補(bǔ)層與屏蔽層相配合的示意圖。
[0021 ]圖3是移動測定裝置的模塊裝置圖。
[0022]圖4是電纜結(jié)構(gòu)圖。
[0023] 其中，1、屏蔽層;2、填補(bǔ)層;3、移動測定裝置;4、絕緣護(hù)套;5、導(dǎo)線芯材。
[0024]
【具體實(shí)施方式】
[0025] 實(shí)施例1 本發(fā)明制備得到的電纜的結(jié)構(gòu)如圖4,在導(dǎo)線芯材5的外表面包覆有屏蔽層1，而屏蔽層 1的外面還包覆有絕緣護(hù)套4,由于屏蔽層1與外部的絕緣護(hù)套4的間隙空氣導(dǎo)致電纜在高溫 下的壽命不長。
[0026]利用3D打印技術(shù)的電力工程用耐高溫電纜的制造方法，步驟是： 第1步，如圖4,在導(dǎo)線芯材5的外表面包覆屏蔽層1，導(dǎo)線芯材的根數(shù)在3根以上； 第2步，如圖1，使用移動測定裝置3在屏蔽層1的表面沿著電纜軸向方向移動，所述的移 動測定裝置如圖3所示，包括有表面凹陷程度測定器以及位移記錄器，所述的表面凹陷程度 測定器用于測定移動測定裝置所處位置處的屏蔽層的表面形貌，所述的位移記錄器用于記 錄移動測定裝置所處的位置，當(dāng)移動測定裝置3沿著電纜方向不斷移動并同步測定后，就可 以得到沿著電纜軸向的屏蔽層1的表面形貌數(shù)據(jù)，所述的表面凹陷程度測定器的測定精度 在小于0. Ιμπι; 第3步，如圖2,根據(jù)測定得到的表面形貌數(shù)據(jù)設(shè)計出填補(bǔ)層2,填補(bǔ)層2的一面與表面凹 陷相配合，另一面為平面，再通過3D打印機(jī)打印與出填補(bǔ)層，填補(bǔ)層的材料是硅橡膠(例如： 為分子量分布在50~80萬的線型聚有機(jī)硅氧烷，選擇二甲基硅橡膠、甲基乙烯基硅橡膠、甲 基苯基乙烯基娃橡膠、含氟乙烯基娃橡膠或含腈乙烯基娃橡膠）； 第4步，將填補(bǔ)層固定于屏蔽層表面，這樣就克服了屏蔽層表面的凹陷； 第5步，再在填補(bǔ)層的表面包覆絕緣護(hù)套(材質(zhì)是絕緣橡膠），它可以與屏蔽層丨較好的 貼合，可以克服了屏蔽層1與外部的絕緣護(hù)套4的間隙空氣的存在。
[0027]其中，絕緣橡膠的材質(zhì)可以采用常規(guī)的橡膠三元乙丙橡膠、丁腈橡膠、天然橡膠 等。
[0028]例如可以采用如下方法制備： 樣品1:是由按重量份計的如下材料制備而成:天然橡膠：100份;聚醚改性氨基硅油:4 ~6份;硫化劑:2~3份;促進(jìn)劑：1~1.5份;氧化鋅:4~6份;硬脂酸：2~3份;炭黑：15~25 份;防老劑:3.5~4.5份;軟化劑:5~10份;所述硫化劑為硫磺或其預(yù)分散體;促進(jìn)劑為2-硫 醇基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑中的其中一種或其組合;防老劑為防老劑4010ΝΑ、防老劑 丁或石蠟的一種或其組合，軟化劑為機(jī)油;所述的炭黑是指Ν330炭黑。
[0029] 聚醚改性氨基硅油是通過如下方法制備得到的：S1，在裝有攪拌器、冷凝管、溫度 計的1000ml三口燒瓶中，加入400g八甲基環(huán)四硅氧烷，攪拌，升溫至115°C，加入催化劑四甲 基氫氧化銨〇.24g，保溫半小時左右，加入偶聯(lián)劑Ν-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧硅烷 20.8g，控溫在115 °C左右6小時，得到了氨基硅油；S2，在裝有攪拌器、冷凝管、溫度計的 1000ml三口燒瓶中，加入200g上述合成的氨基硅油，150g聚乙二醇單甲醚，105g異丙醇，在 80~92°C，進(jìn)行回流反應(yīng)，至反應(yīng)物透明后，再繼續(xù)保溫四個小時，最后在0.01 MPa條件下 降溫減壓脫去異丙醇，得到聚醚改性氨基硅油。
[0030] 以上橡膠的制備方法步驟：第1步：在天然橡膠中，加入聚醚改性氨基硅油、氧化 鋅、硬脂酸、炭黑、防老劑、軟化劑通過混煉制得混煉膠;第2步:將混煉膠中再加入硫化劑、 促進(jìn)劑即得膠料;第3步:將上述膠料返煉、預(yù)成型，得到預(yù)成型的膠料;第4步:將上述預(yù)成 型的膠料放入模具，在平板硫化機(jī)或鼓式硫化機(jī)進(jìn)行硫化，即得。
[0031] 樣品2:另外，上述的聚醚改性氨基硅油也可以直接采用氨基硅油。即直接將S1中 得到氨基硅油作為原料替換直接制備橡膠，即：第1步:在天然橡膠中，加入氨基硅油、氧化 鋅、硬脂酸、炭黑、防老劑、軟化劑通過混煉制得混煉膠;第2步:將混煉膠中再加入硫化劑、 促進(jìn)劑即得膠料;第3步:將上述膠料返煉、預(yù)成型，得到預(yù)成型的膠料;第4步:將上述預(yù)成 型的膠料放入模具，在平板硫化機(jī)或鼓式硫化機(jī)進(jìn)行硫化，硫化溫度150 °C，硫化時間 30min，硫化壓力10 MPa，即得。
[0032]這兩種橡膠材料的性質(zhì)如下：

從上述可以看出，這兩種橡膠都具有較好機(jī)械性能和絕緣性能，特別是樣品1中對氨基 硅油進(jìn)行聚醚改性，可以提高橡膠的絕緣性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種利用3D打印技術(shù)的電力工程用耐高溫電纜的制造方法，其特征在于，包括如下 步驟： 第1步，在導(dǎo)線芯材的外表面包覆屏蔽層； 第2步，使用移動測定裝置在屏蔽層的表面沿著電纜軸向方向移動，所述的移動測定裝 置上包括有表面凹陷程度測定器以及位移記錄器，所述的表面凹陷程度測定器用于測定移 動測定裝置所處位置處的屏蔽層的表面形貌，所述的位移記錄器用于記錄移動測定裝置所 處的位置，得到沿著電纜軸向的屏蔽層的表面形貌數(shù)據(jù)； 第3步，根據(jù)測定得到的表面形貌數(shù)據(jù)設(shè)計出填補(bǔ)層，填補(bǔ)層的一面與表面凹陷相配 合，另一面為平面，再通過3D打印機(jī)打印與出填補(bǔ)層； 第4步，將填補(bǔ)層固定于屏蔽層表面； 第5步，再在填補(bǔ)層的表面包覆絕緣護(hù)套。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用3D打印技術(shù)的電力工程用耐高溫電纜的制造方法，其特 征在于，所述的導(dǎo)線芯材的根數(shù)在3根以上。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用3D打印技術(shù)的電力工程用耐高溫電纜的制造方法，其特 征在于，所述的表面凹陷程度測定器的測定精度在小于O.lMi。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用3D打印技術(shù)的電力工程用耐高溫電纜的制造方法，其特 征在于，所述的填補(bǔ)層的材料是硅橡膠。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用3D打印技術(shù)的電力工程用耐高溫電纜的制造方法，其特 征在于，所述的娃橡膠為分子量分布在50~80萬的線型聚有機(jī)硅氧烷。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用3D打印技術(shù)的電力工程用耐高溫電纜的制造方法，其特 征在于，所述的硅橡膠可選擇二甲基硅橡膠、甲基乙烯基硅橡膠、甲基苯基乙烯基硅橡膠、 含氟乙烯基硅橡膠或含腈乙烯基硅橡膠。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用3D打印技術(shù)的電力工程用耐高溫電纜的制造方法，其特 征在于，所述的絕緣護(hù)套的材料是絕緣橡膠。
【文檔編號】H01B13/22GK106024212SQ201610399634
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月8日
【發(fā)明人】羅浩
【申請人】羅浩