[发明专利]导电纤维线芯软电缆及其工艺

说明书

本发明属于电缆领域，涉及一种在绝缘支撑物上有导电层或导电薄膜的若干根线或类似物或编织物构成的可弯曲的软电缆。

人们在日常生活和工作中经常发现：很多电气产品上的拖动电线，在频繁弯折、移动、扭曲、振动的工作场合容易发生电线导电线芯断芯的故障。越细的电线由于弯折半径小，发生故障的概率就更大。这是因为电线一般采用金属铜丝制造，材料具有刚性，在频繁弯折、扭曲的情况下容易废劳折断。将铜丝螺旋形绕包在合成纤维上，构成绕组导电线芯，可以大幅度提高线芯耐废劳弯折性能，但也因其导电电阻与材料消耗均要较一般铜芯线高三倍以上，仅能在有限的几种微电流信号线芯上应用。根据1989年中国发明专利CN89108702，其审定号为CN 1019160B审定公告日92、11、18，名称为《新型导电纤维电缆(线芯)及其工艺》和1985年US 4634805美国专利《导电线芯(纤维)或导电织物》(《CONDUCTIVE CABLE OF FABRIC》专利日期87、01、06，分别采用了1000-3000根的腈纶长丝和聚酰胺长纤维化学镀金属构成导电纤维。这种导电线芯耐废劳弯折性能是极好的。但是上述二份专利所述导电纤维的导电性能是较低的。根据上二份专利提供的数据测算。导电纤维的直流电阻值与金属铜丝按同样长度，同样截面计算分别增大约10倍和15倍。

采用化学镀金属的工艺，对有机高分子材料加工的零件进行表面金属化处理，是目前常用的方法。成其是对具有复杂表面形状的零件施镀，其镀层的均匀性是比较理想的。零件的表面与搅动的镀液之间要保持百分之百的动态接触。但对一束合成纤维施镀，难度比较高，因为一束纤维是由众多长丝构成，且成束聚集在一起，越是位于纤维束中间的长丝，其表面直接接触镀液就越困难，大多数长丝表面只能依赖渗透进去的少量化学成分梯度变化很大的镀液进行，镀层难以均匀。美国US 4634805专利与中国CN 89108702专利均采用了流水线制造导电纤维的生产工艺，由于制造导电纤维流水线很长，合成纤维束中长丝的根数不可能过少，否则因牵引力过大会将纤维束拉断。在牵引力和张力的作用下，纤维束每一根长丝必然处于排列整齐，互相平行的张紧状态，化学镀液的渗透就更加困难，金属镀层的不均匀性也就更严重。合成纤维束化学镀金属的另一个问题是，化学镀过程中会产生大量置换出来的氢气，均会附着在纤维束的内部或外部，难以及时排除干净，使镀层金属中间产生空穴，造成镀层疏松。解决这个问题通常是采用机械或气动的方法搅动镀液，排除镀件表面的气体。这种方法对密集成束的合成纤维镀件效果并不理想。同样的道理，一束纤维的长丝根数越多，金属镀层的不均匀性与镀层疏松的问题就越严重。性能上直接反应出来的问题就是导电纤维电阻值高且不稳定。

本发明的目的在于提供一种导电纤维线芯软电缆及其工艺，具体地说，首先提供一种充分细的导电纤维束，以此为主体复合成多种各有特点的电缆线芯的基本构件及导电织物，进而提供各种不同用途的软电缆及其导电纤维的镀铜工艺。

本发明的目的是这样实现的：导电纤维柔软电缆包括绝缘外护套、导电线芯及视需要设置的屏蔽层及内绝缘材料层；其导电线芯是以导电纤维束为主体或与金属丝合成纤维丝复合组成的多种导电构件经绞合，或编织，或绕包在一起而构成；其屏蔽层是由上述导电构件编织而成的导电纤维织物所构成；所说的导电纤维束是由线细度小于1旦尼尔(denier)的150至500根聚丙烯腈长纤维束组成，其每根聚丙烯腈长纤维表面镀覆有一层均匀致密的导电金属层铜，而其导电纤维的镀铜工艺是在新设计的镀槽中纤维束处于松驰并受到间断挤压状态下进行一次性镀化学制完成。

为阐述方便，先对本专利附图说明如下：

图1为本专利化学镀铜示意图。

图2为一段表面镀铜的聚丙烯腈纤维7的结构示意图。

图3为一束导电纤维束8的示意图。

图4为一根导电纤维捻线9示意图。

图5为一根导电纤维绕线11结构示意图。

图6为一根以导电纤维捻线为芯的捻绕组线13的结构示意图。

图7为另一根以导电纤维绕线为芯的绕绕组线14的结构示意图。

图8为一根中心补强的导电纤维捻线结构示意图。

图9为一根并列补强的导电纤维捻线结构示意图。

图10为由多根导电纤维束与补强纤维束绞合构成的电缆的结构示意图。

图11为一根导电纤维绕线为线芯构成的电缆的结构示意图。

图12为由一根捻绕组线为线芯构成的电缆的结构示意图。

图13为由一根绕绕组线为线芯构成的电缆的结构示意图。