一种高性能纤维编织数据线的制作方法

本发明属于数据线领域，具体地说，涉及一种高性能纤维编织数据线。

背景技术：

超高分子量聚乙烯(uhmw-pe)纤维是当今世界上第三代特种纤维，强度高达30.8cn/dtex,比强度是化纤中最高的，又具有较好的耐磨、耐冲击、耐腐蚀、耐光等优良性能。它可直接制成绳索、缆绳、渔网和各种织物：防弹背心和衣服、防切割手套等，其中防弹衣的防弹效果优于芳纶。国际上已将超高分子量聚乙烯(uhmw-pe)纤维织成不同纤度的绳索，取代了传统的钢缆绳和合成纤维绳等。超高分子量聚乙烯(uhmw-pe)纤维的复合材料在军事上已用作装甲兵器的壳体、雷达的防护外壳罩、头盔等；体育用品上已制成弓弦、雪橇和滑水板等。

专利cn201621246175提供了一种导电线材，包括线芯及多根铜线及绝缘皮层，所述多根铜线沿着所述线芯的长度延伸方向设置在所述线芯的圆周面上且呈环形排布，所述绝缘皮层包裹在所述多根铜线形成的铜线层的外表面上，所述线芯包括芯轴，所述芯轴由超高分子量聚乙烯纤维制成。本发明的导电线材的线芯的芯轴由超高分子量聚乙烯纤维制成，超高分子量聚乙烯纤维具有超强的拉力，超高分子量聚乙烯纤维的强度比芳纶纤维高出约40％，比碳纤维高两倍，是目前世界上强度最高的纤维，使得本发明的导电线材在使用过程中不容易因为弯折或者拉伸而断，一种具有该导电线材的数据线。该专利中通过将超高分子量聚乙烯纤维作为芯轴，使导电线材在使用过程中不容易因为弯折或拉伸而断。

目前，数据线技术领域多采用上面的夹杂在其中或者将导线缠绕在超高分子量聚乙烯纤维上，增强数据线的抗拉强度。

虽然上述方式能够在一定程度上增强数据线的抗拉强度，但是，由于超高分子量聚乙烯纤维位于数据线内部，由于其强度大大高于其周围的线性结构(如铜线等)，很容易在与铜线的接触部位造成铜线磨损，使其断裂，即使包裹上金属箔，由于其强度大，金属箔也很容易损坏，造成传输线路损坏。

由于超高分子量聚乙烯(uhmw-pe)熔融状态的粘度高达108pa*s，流动性极差，其熔体指数几乎为零，所以很难用一般的机械加工方法进行加工，如果挤出可包裹在导线外的膜，至少需要加入润滑剂，如，高级脂肪酸、复合脂、有机硅树脂、石腊及其它低分子量树脂，或者施加相当大的挤出压力或拉力，成本加高，因此，目前，超高分子量聚乙烯在导体外表面的应用受到严重限制。

有鉴于此特提出本发明。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种高性能纤维编织数据线，将高性能纤维编织在最外层，使数据线具有高强度的抗拉伸性能，韧性好，并且耐弯折，抗污性能好，手感好！

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

一种高性能纤维编织数据线，包括传输导线和包覆在传输导线外的编织层，所述编织层由高性能纤维编织而成，所述高性能纤维包括超高分子量聚乙烯纤维和/或芳纶纤维。

高性能纤维编织数据线的断裂强力为1000n-1200n；

优选地，高性能纤维编织数据线的断裂强力为1023n-1102n。

在二维编织机上，以传输导线作为芯层，采用二维编织的方式将高性能纤维编织在传输导线外，形成编织层；

优选地，传输导线位于中心，所述高性能纤维分为两组，每组高性能纤维分为多根，每一根高性能纤维与二维编织机上的锭子连接，其中一组所述的高性能纤维根都在二维编织机的八字形轨道盘上同时沿同一方向做s形运动，另一组所述的高性能纤维根运动方向与其相反，形成两组纱线的交织，将高性能纤维编织在传输导线的外部。

高性能纤维的线密度为100d-1000d；

优选地，高性能纤维的线密度为600d-800d；

优选地，高性能纤维的线密度为400d。

编织层中编织花结长度为10-21个/25.4mm；

优选地，编织花结长度为21个/25.4mm。

编织层中高性能纤维的数量为8-64根；

优选地，高性能纤维的数量为8-32根；

优选地，高性能纤维的数量为16根。

还包括tpe保护套，所述tpe保护套设置在传输导线和编织层之间；

优选地，tpe保护套为由灰白色tpe颗粒制备的tpe灰白外层保护绝缘套。

还包括屏蔽层，所述屏蔽层包覆在传输导线外，并位于编织层内侧；

优选地，所述屏蔽层位于tpe保护套和传输导线之间。

所述屏蔽层包括铝箔屏蔽层和/或金属编织屏蔽层；

更优选地，所述铝箔屏蔽层和金属编织屏蔽层由内而外依次包覆在传输导线外。

传输导线包括一根充电线，一根为地线，两根数据传输导线。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：该数据线具有高强度的抗拉伸性能，韧性好，并且耐弯折，抗污性能好，手感好！该数据线外部的编织层采用超高分子量聚乙烯(简称uhmwpe)纤维，uhmwpe结构致密,具有很强的化学惰性，强酸碱溶液及有机溶剂对其强度没有任何影响,吸水率很低，抗污性能很好，但是受其流动性差等原因，无法将其应用于导线、数据线等外层，本申请通过二维编织的编织方式将其应用在数据线的表层，使得数据线耐脏，可以对数据线上的污点进行清洗，不影响数据线的使用性能，具有极好的耐气候老化性，抗紫外线，经过日晒1500小时后，纤维强度保持率仍然高达80％，对放射线具有优良的遮蔽效果，耐磨耐弯曲性能、张力疲劳性能也是现有高性能纤维中最强的，增加了数据线的使用寿命，还具有优良的电气绝缘性能。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1是本发明高性能纤维编织数据线的结构示意图；

图2是本发明二维编织工艺中限位运动轨迹图。

图中：100、充电线101、数据传输导线102、地线103、铝箔屏蔽层104、金属编织屏蔽层105、tpe保护套106、编织层107、传输导线108、高性能纤维。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例一

一种高性能纤维编织数据线，包括传输导线107和包覆在传输导线107外的编织层106，所述编制层由高性能纤维108编织而成，所述高性能纤维108为超高分子量聚乙烯纤维。

具体的编制过程为：

在二维编织机上设置一编织轨道面板，该编织轨道面板上相对该编织轨道面板的中轴线对称设置四个八字形轨道，该八字形轨道贯穿该编织轨道面板并依次相连通；

该编织轨道面板上可移动地设置十六个锭子，锭子分为两组，每组锭子为八个，按照如图2所述的排列方式排列，其中黑色点为一组，浅色点为另一组；

高性能纤维108分为两组，每组分为八根，每一根对应一个锭子连接；

传输导线107作为线芯，使其位于中心，其中一组所述的高性能纤维108根都在二维编织机的八字形轨道盘上同时沿同一方向做s形运动，另一组所述的高性能纤维108根运动方向与其相反，形成两组纱线的交织，将高性能纤维108编织在传输导线107的外部，形成编织层106。

由于超高分子量聚乙烯(uhmw-pe)熔融状态的粘度高达108pa*s，流动性极差，其熔体指数几乎为零，所以很难用一般的机械加工方法进行加工，如果采用挤出方式，挤出可包裹在导线外的膜，至少需要加入润滑剂，如，高级脂肪酸、复合脂、有机硅树脂、石腊及其它低分子量树脂，或者施加相当大的挤出压力或拉力，成本加高，基于以上原因，目前没有将超高分子量聚乙烯应用于导体外表面。

由于，超高分子量聚乙烯纤维(简称uhmwpe)是世界上最坚韧的纤维。其“轻薄如纸、坚硬如钢”，强度是钢铁的15倍，比碳纤维和芳纶1414(凯夫拉纤维)还要高2倍。目前，超高分子量聚乙烯纤维制备传输线时，通常将其与传输导线107(如铜导线)并行包裹在传输线外皮内，利用其强度高的性质，增加导线的抗拉强度，但是，高性能纤维108硬度大，在传输线扭转、弯曲时，钢性接触的高性能纤维108和铜导线很容易造成高性能纤维108对与铜导线的磨损，加之耳机、数据线等需要经常使用/收起，缠绕和扭转的概率更高，采用这种结构时，耳机和数据线使用寿命大大降低。虽然可以通过在超高分子量聚乙烯纤维外包裹金属箔，但是，使用寿命并未有明显提高。本申请通过编织工艺，将超高分子量聚乙烯纤维编制在数据表面，一方面，使高性能纤维108与传输导线107不直接接触，减少高性能纤维108对传输导线107的损坏；另一方面，通过编织的方式，将高性能纤维108编织在传输导线107外，编织方式不仅保留了高性能纤维108本身抗拉强度好、硬度高的性质，同时，使编织层106具有了一定的柔韧性，并且耐弯折，抗污性能好，手感好。由高性能纤维108制成的编织层106，与采用超高分子量聚乙烯挤压成的外皮相比，柔韧性更好，化学惰性强、耐腐蚀、抗紫外线等性能被充分发挥。

二维编织的编织方式既能满足将传输导线107包覆效果，又是最为简单和省线的编织方式，因此采用二维编织的最为节约成本。

芳纶纤维作为高性能纤维108得到的数据及效果与超高分子量聚乙烯纤维得到的数据及效果相似。

高性能纤维108编织数据线的断裂强力为1000n-1200n；

用户在使用数据线时，数据线一般无需承受太大的拉力，只要满足日常生活能够接受的外力即可，通常选用的高性能纤维108及二维编制工艺，使制备的高性能纤维108编织数据线的断裂强力为1000n-1200n，正好可以满足数据线的使用需求。

最好是，高性能纤维108编织数据线的断裂强力为1023n-1102n。

进一步地，超高分子量聚乙烯纤维的线密度为100d-1000d；

超高分子量聚乙烯纤维的线密度越大，其抗拉强度越好，越不易弯折，但是不利于编织，二维编织机的负荷较大容易损坏，因此通常控制超高分子量聚乙烯纤维的线密度为100d-1000d。

最好是，高性能纤维108的线密度为600d-800d；最优是，高性能纤维108的线密度为400d。

进一步地，编织层106中编织花结长度为10-21个/25.4mm。通过调整编织花结的长度，当编织层106中编织花结长度为10-21个/25.4mm，其既能满足将传输导线107覆盖，满足抗污能力，又能满足断裂强力需求还能满足数据线的使用要求，同时还能具有一定的柔韧性，耐弯折，抗污性能好，手感好。

最好是，编织花结长度为21个/25.4mm。

进一步地，编织层106中高性能纤维108根的数量为8-64根。

当高性能纤维108的数量为8-64根时，形成的编织花结更加美观，而且，编织速度快，经济效益更高。

最好是，高性能纤维108的数量为8-32根。

更优选地，高性能纤维108的数量为16根。

其中，传输导线107包括一根充电线100，两根数据传输导线101，一根地线102。

传输导线107外径为2.6mm-3.0mm。

目前，高性能纤维108一般设置在数据线内提高抗拉伸性能，韧性好，并且耐弯折的作用，而纤维的其他功能如，耐强酸碱溶液及有机溶剂,吸水率很低，抗污性能好，手感好等优点却无法得到发挥；而通过挤压的方式制备的外皮，由于超高分子量聚乙烯的流动性差，配方中需要加入润滑剂助流，增加成本，而且，即使增加了润滑剂，其制备压力也很高，而且，制备过程中温度也很高，如果与超高分子量聚乙烯外皮相接处的内层温度不能过高，则无法制得。

由于超高分子量聚乙烯纤维的制备方式一般采用凝胶纺丝法，该制备工艺相对于直接在外层挤压成外皮的制备工艺，工艺条件要求更低，制备更加简单，能耗小，成本降低。因此，将超高分子量聚乙烯制成纤维再通过编织方式编织在传输导线外形成具有编织层的数据线，整个工艺路线的总体能耗更低，成本更低，市场竞争力更好，而将超高分子量聚乙烯挤压成外皮包裹在传输导线外得到的数据线，整个工艺路线的总体能耗更高，成本更高，市场竞争力更差，而且采用本发明的上述编织方式使编织层106抗拉伸性能、韧性好、耐弯折性能以及耐酸碱和抗污性能等得到充分发挥，而且即使内层对热敏感，编织方式也不会影响其性能。

实施例二

在实施例一的基础上，在传输导线107和编织层106之间设置tpe保护套105。

利用tpe保护套105具有良好的屏蔽静电的作用，有效的屏蔽信号干扰，提高通话和听过效果，而且由于tpe保护套105具有弹性，使传输导线107柔软服帖。但是，tpe保护套105具有摩擦力大，耐热性能差、耐磨性能差等原因，如果作为外层很容易磨损或者受热变脆，减少数据线的使用寿命，如果在外侧增加保护层，该保护层在制备时不能过热，压力不能过大，因此一般的挤压方法制备的外层，会使tpe保护套105损坏。通过在tpe保护套105外侧设置由超高分子量聚乙烯纤维编织的编织层106，既能解决上述问题，又能利用超高分子量聚乙烯纤维编织的编织层106的高强度的抗拉伸性能，韧性好，并且耐弯折，抗污性能好，手感好等优点，加强数据线的使用寿命和手感，另外，由于由超高分子量聚乙烯纤维编织的编织层106，二维编织方式，使编织层106具有弹性和较大的表面摩擦力，容易使二者刚好贴合，同时，利用tpe保护套105的高弹性能和编织层106的高强度性能的结合，即使在耳机收到较大的外力拉拽时，编织层106的高强度限制过度拉伸，tpe保护套105的高弹性能产生形变缓解过度拉伸，同时减少内部传输导线107与tpe保护套105的相对位移，使数据线的抗拉伸效果更好，损坏率更低。

进一步地，tpe保护套105为tpe灰白外层保护绝缘套，tpe灰白外层保护绝缘套由灰白色tpe颗粒制备的tpe灰白外层保护绝缘套。

通过在tpe灰白外层保护绝缘套外采用高性能纤维108编织成编织层106，一方面编织过程会不产生温度变化，另一方面还能通过调整锭子的速度等参数，调整编织层106的紧度，使编织成与tpe灰白外层保护绝缘套之间的力刚好适中，可控性更好，既实现了保护tpe灰白外层保护绝缘套，有提高了数据线的强度。

实施例三

在实施例一和实施例二的基础上，所述的高性能纤维108编织信号传输导线107还包括屏蔽层，所述屏蔽层包覆在传输导线107外，并位于编织层106内侧。

所述屏蔽层位于tpe保护套105和传输导线107之间。

进一步地，所述屏蔽层包括铝箔屏蔽层103和/或金属编织屏蔽层104。

更优选地，所述铝箔屏蔽层103和金属编织屏蔽层104由内而外依次包覆在传输导线107外。

优选地，铝箔屏蔽层103、金属编织屏蔽层104、tpe保护套105、编织层106依次包覆在传输导线107外。

进一步地，传输导线107包括一根充电线100，一根为地线102，两根数据传输导线101。

下面进行具体解释，采用上述二维编织机进行编织，超高分子量聚乙烯纤维的线密度不同，得到高性能纤维108编织数据线。

下面以传输导线107为四芯传输数据线为例进行解释。

以下测试均采用测试标准：fz/t65002

方案一，一种高性能纤维108编织数据线，传输导线107选用外径为2.6mm的四芯传输数据线，其中包括一根充电线100，两根数据传输导线101，一根地线102，铝箔屏蔽层103将传输数据线包裹在内，金属编织屏蔽层104以及tpe灰白外层保护绝缘套自内而外依次包裹，此时，检测产品的拉伸断裂强力平均值219n。

再在tpe灰白外层保护绝缘套外通过上述二维编织的编织方式，将超高分子量聚乙烯纤维编织在最外层，得到具有超高分子量聚乙烯纤维编织层106的数据线。超高分子量聚乙烯纤维编织层106选用400d的超高分子量聚乙烯纤维、16根超高分子量聚乙烯纤维进行二维编织。16根超高分子量聚乙烯纤维均在8字型轨道盘上同时运动，其中8根超高分子量聚乙烯纤维在8字型轨道盘上顺时针运动，另外8根超高分子量聚乙烯纤维在8字型轨道盘上逆时针运动。编织花结长度为21个/25.4mm，编织后得到的具有超高分子量聚乙烯纤维编织层106的数据线的断裂强力为1102n，编织完成后数据线的外径为3.0mm。编织完成后，数据线不易缠绕，抗弯折能力好，手感好，耐脏！

方案二，一种高性能纤维108编织数据线，数据线选用外径为2.6mm的四芯传输数据线，其中包括一根充电线100，两根数据传输导线101，一根地线102，铝箔屏蔽层103将传输数据线包裹在内，tpe灰白外层保护绝缘套包裹在铝箔屏蔽层103外，此时，检测产品的拉伸断裂强力平均值215n。

tpe灰白外层保护绝缘套外包裹超高分子量聚乙烯纤维编织层106，选用400d的超高分子量聚乙烯纤维、16根超高分子量聚乙烯纤维进行二维编织。16根超高分子量聚乙烯纤维均在8字型轨道盘上同时运动，其中8根超高分子量聚乙烯纤维在8字型轨道盘上顺时针运动，另外8根超高分子量聚乙烯纤维在8字型轨道盘上逆时针运动。编织花结长度为21个/25.4mm，编织完成后得到的具有超高分子量聚乙烯纤维编织层106的数据线的断裂强力为1000n，外径为3.0mm。编织完成后，数据线不易缠绕，抗弯折能力好，手感好，耐脏！

方案三，一种高性能纤维108编织数据线，数据线选用外径为3.0mm的四芯传输数据线，其中包括一根充电线100，两根数据传输导线101，一根地线102，铝箔屏蔽层103将传输数据线包裹在内，金属编织屏蔽层104以及tpe灰白外层保护绝缘套自内而外依次包裹，此时，检测产品的拉伸断裂强力平均值210n。

再在tpe灰白外层保护绝缘套外通过上述二维编织的编织方式，将超高分子量聚乙烯纤维编织在最外层，得到具有超高分子量聚乙烯纤维编织层106的数据线，选用400d的超高分子量聚乙烯纤维、16根超高分子量聚乙烯纤维进行二维编织。16根超高分子量聚乙烯纤维均在8字型轨道盘上同时运动，其中8根超高分子量聚乙烯纤维在8字型轨道盘上顺时针运动，另外8根超高分子量聚乙烯纤维在8字型轨道盘上逆时针运动。编织花结长度为21个/25.4mm，编织后得到的具有超高分子量聚乙烯纤维编织层106的数据线的断裂强力为1023n，外径为3.4mm。编织完成后，数据线不易缠绕，抗弯折能力好，手感好，耐脏！

方案四，一种高性能纤维108编织数据线，数据线选用外径为3.0mm的四芯传输数据线，其中包括一根充电线100，两根数据传输导线101、一根地线102，铝箔屏蔽层103将传输数据线包裹在内，tpe灰白外层保护绝缘套包裹在铝箔屏蔽层103外，此时，检测产品的拉伸断裂强力平均值225n。

tpe灰白外层保护绝缘套外包裹超高分子量聚乙烯纤维编织层106，超高分子量聚乙烯纤维编织层106选用800d的超高分子量聚乙烯纤维、16根超高分子量聚乙烯纤维进行二维编织。12根超高分子量聚乙烯纤维均在8字型轨道盘上同时运动，其中6根超高分子量聚乙烯纤维在8字型轨道盘上顺时针运动，另外6根超高分子量聚乙烯纤维在8字型轨道盘上逆时针运动。编织花结长度为18个/25.4mm，编织完成后得到的具有超高分子量聚乙烯纤维编织层106的数据线的断裂强力为1150n，外径为3.4mm。编织完成后，数据线不易缠绕，抗弯折能力好，手感好，耐脏！

采用芳纶纤维得到的结果与上述结果相似。

方案五，一种高性能纤维108编织数据线，数据线选用外径为3.0mm的四芯传输数据线，其中包括一根充电线100，两根数据传输导线101、一根地线102，铝箔屏蔽层103将传输数据线包裹在内，金属编织屏蔽层104、tpe灰白外层保护绝缘套自内而外依次包裹在铝箔屏蔽层103外，此时，检测产品的拉伸断裂强力平均值218n。

tpe灰白外层保护绝缘套外包裹高性能纤维108编制而成的编织层106，高性能纤维108选用600d的芳纶纤维、16根进行二维编织。16根芳纶纤维均在8字型轨道盘上同时运动，其中8根芳纶纤维在8字型轨道盘上顺时针运动，另外8根芳纶纤维在8字型轨道盘上逆时针运动。编织花结长度为18个/25.4mm，编织完成后得到的具有芳纶纤维的数据线的断裂强力为1054n，外径为3.2mm。编织完成后，数据线不易缠绕，抗弯折能力好，手感好，耐脏！

方案六，一种高性能纤维108编织数据线，数据线选用外径为3.0mm的四芯传输数据线，其中包括一根充电线100，两根数据传输导线101、一根地线102，铝箔屏蔽层103将传输数据线包裹在内，金属编织屏蔽层104、tpe灰白外层保护绝缘套自内而外依次包裹在铝箔屏蔽层103外，此时，检测产品的拉伸断裂强力平均值218n。

tpe灰白外层保护绝缘套外包裹高性能纤维108编制而成的编织层106，选用600d的芳纶纤维和600d的超高分子量聚乙烯纤维，共计16根进行二维编织。

16根高性能纤维108均在8字型轨道盘上同时运动，其中，16根高性能纤维中芳纶纤维和超高分子量聚乙烯纤维108的根数组成可以是任意组合，只要保证和为16根就可以。

例如,16根高性能纤维由8根超高分子量聚乙烯纤维和8根芳纶纤维组成，8根超高分子量聚乙烯纤维在8字型轨道盘上顺时针运动，另外8根芳纶纤维在8字型轨道盘上逆时针运动。

编织花结长度为18个/25.4mm，编织完成后得到的具有高性能纤维108的编织层106的数据线的断裂强力为1045n，外径为3.3mm。编织完成后，数据线不易缠绕，抗弯折能力好，手感好，耐脏！

编织层106中高性能纤维108根的数量为8-64根，均可得到上述性能的数据线。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。