[发明专利]抗弯折线缆及其制备方法

说明书

本发明提供一种抗弯折线缆，其包括芯轴和包裹于芯轴外表面的外被层，外被层设置有相互平行的UHMWPE纤维，且在线缆横截面中UHMWPE纤维沿外被层周向均匀分布；该外被层由外被基体层和外被增强层熔接形成，其中外被增强层靠近芯轴且包裹于芯轴外表面，外被基体层为远离芯轴且在熔融或半熔融时包覆于外被增强层表面；在熔接形成前，外被增强层为具有相互平行排列的UHMWPE纤维的UHMWPE纤维定向膜。本发明通过熔接将UHMWPE纤维设置在外被层中，使得UHMWPE纤维作为外被层整体的一部分，可作为外被层的加强筋来提高线缆的抗弯折性能。

技术领域

本发明涉及一种线缆材料，尤其是涉及一种抗弯折线缆，同时涉及其制备方法。

背景技术

线缆可以包括生活中常见的电线、数据线、光缆等，在用户端人们为了方便携带收纳等原因，经常将线缆卷绕起来，特别是数码产品外观小型化是未来发展趋势，正逐步迎合旅游、出差及户外人士的需求，作为此类数码产品的辅助性配件，降低占用空间，方便携带与收纳还要求数据线线径越来越细，这对未来包括数据线在内的线缆材料的抗弯折等性能提出了更高要求。线缆通常包括芯轴和包裹在芯轴外表面的外被层，外被层的材质主要为有机高分子材料，例如PVC、TPE等，其存在疲劳强度，在一定次数的弯折后，外被层即出现开裂破损。以数据线为例，目前数据线线径主流为3.5mm，线径较粗，抗弯折性能摇摆试验(60°5.5万次，90°3万次)，而市面上的3.0mm细线径数据线，抗弯折性能普遍更差，摇摆试验(60°2.5万次，90°6000次)，因此无论粗线径还是细线径数据线，尤其是细线径数据线在使用过程中出现疲劳开裂的情况屡见不鲜，严重影响用户体验和品牌形象。

为了提高线缆的抗疲劳强度，通常采用在线缆外被层中直接添加增强剂，例如直接在外被层中添加耐高温的增强纤维形成复合增强挤出外被层，一般采用玻纤或者碳纤，但是经过业内的实际使用发现，上述复合材料的抗弯折性能无法得到有效提高，且碳纤导电，会影响数据线颜色等。而采用芳纶等高端有机纤维，虽然能够一定程度上提高线缆的抗弯折性能，但是高端有机纤维使用成本高，且纤维和外被基体相的浸润性差，难以大规模生产使用。

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维是一种综合性能优良的有机纤维，是继玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维之后的又一种在纤维领域引起历史性变革的高性能增强纤维。由于其高强度(3.0GPa)、低密度(0.97)、耐腐蚀、耐冲击、自润滑、耐应力开裂、防中子和γ射线等优异的综合性能，而被逐步大量应用于军事和民用设施。UHMWPE纤维由于结晶度和取向度极高，比强度是当今世界上所有纤维之最，相当于优质钢丝的15倍，比普通化学纤维高近10倍，突出的抗冲击性和抗切割性能，优良的综合性能使其成为需要高强度、耐磨、抗疲劳等场合的优选纤维。

但UHMWPE纤维的熔点比较低(135-146℃)，如果采用传统的纤维增强挤出方案，PVC线被的挤出温度在160℃-190℃，TPE线被在210-250℃，此时UHMWPE纤维已经熔化，UHMWPE完全熔融进被增强基体，且由于挤出机的螺杆剪切作用和/或UHMWPE与被增强基体的相容性问题，UHMWPE将变成一个个孤岛悬浮于被增强基体中，这和直接在线被配方中添加UHMWPE的作用一样，只是形成了包含UHMWPE成分的被增强基体，而起不到UHMWPE纤维定向增强的作用。此外如果直接在芯轴中加一束UHMWPE纤维，再包覆外被层，虽然对于提升数据线整体抗拉强度有明显帮助，但无法显著改善数据线外被层的疲劳抗弯折性能，原因是该UHMWPE纤维与外被层缺乏结构上的一体性、融合性，为独立于外被层的结构，因此在线缆弯曲时UHMWPE纤维易发生滑动，难以对外被层形成增强支撑，无法起到提高线缆抗弯折性能的作用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种利用UHMWPE纤维增强的线缆，具有优良的抗弯折性能。

本发明的技术方案提供一种抗弯折线缆，其包括芯轴和包裹于芯轴外表面的外被层，外被层设置有相互平行的UHMWPE纤维，且在线缆横截面中UHMWPE纤维沿外被层周向均匀分布；