一种提高芳纶与聚氨酯护套粘接力的在线工艺技术的制作方法

本发明属于电缆生产方法，尤其涉及一种提高芳纶与聚氨酯护套粘接力的在线工艺技术。

背景技术：

1、一般的，大多数特种电缆，其从内到外的必要组成结构都是：铜芯线、抗拉芯线，以及护套。其中，常见抗拉芯线的材质一般为芳纶，其具有高模量、抗拉强度大的优点，而常见护套的材质一般为各类耐候性能突出的树脂，其中就包括聚氨酯。

2、而在此类特种电缆的生产工艺中，一般先是将多股抗拉芯线绞合在铜芯线上，形成电缆芯线，最后再挤出包覆护套，制得完整的特种电缆产品。

3、例如，专利公开号为cn108231256a、公开日为2018.06.29的中国发明专利，就公开了一种承重光电复合缆及其制造工艺，其结构包括：两根电源线、一个不锈钢铠装光单元和一根引流线，电源线绝缘外绕包有一层铜塑复合薄膜，起屏蔽电磁场作用，光单元外编织有一层承力芳纶，起保护光单元作用，以上芯线综合成缆后，在缆芯外挤包一层高强度的聚烯烃材料作为内护套，对内部芯线起分散压力、保护的作用，在内护套外编织一层高强度耐磨芳纶，最后挤包一层高强度聚氨酯护套。

4、该发明专利中的光电复合缆，其优点如下：重量轻、外径小、耐水压、耐反复收放、抗拉强度大、可靠性高，可用于水下设备及海洋探测吊放、拖曳系统的信号传输及电能传输。

5、但是，该电缆在实际的频繁拉动使用过程中，则至少还存在以下这个不足之处，同时也为本发明所要解决的技术问题，即：

6、其聚氨酯护套与耐磨芳纶之间，缺少足够的粘接强度，仅仅是依靠聚氨酯本身的粘性来粘住芳纶，这是远远不够的，尤其是在拉动操作频繁的使用环境中。

7、而当聚氨酯护套与耐磨芳纶之间发生明显的相对移位时，危害包括：第一、护套和芳纶自身容易被磨损；第二、芳纶的抗拉效果大打折扣。

8、所以综上所述，现在急需一种在芳纶芯线与聚氨酯护套之间具有粘接力强化功能的新型电缆产品，及其配套的高效在线式生产工艺。

技术实现思路

1、本发明提供一种提高芳纶与聚氨酯护套粘接力的在线工艺技术，其步骤依次包括：粘接胶水制备、电缆芯线预处理、粘接胶水喷涂、粘接胶水预烘干，以及聚氨酯护套挤出包覆，使得：芳纶芯线与聚氨酯护套之间具有较强的粘接力，保证该电缆在长期、频繁拉动过程中，芳纶芯线与聚氨酯护套之间始终不易分离，芳纶芯线长期具有稳定、高强的抗拉效果，避免铜芯线断裂。

2、本发明解决上述问题采用的技术方案是：一种提高芳纶与聚氨酯护套粘接力的在线工艺技术，依次包括以下步骤，

3、s1、粘接胶水制备：所述粘接胶水的原料组成包括氰酸酯树脂、乙酸丁酯、磷酸酯偶联剂、多硫乙烯基树脂、四氢呋喃，以及丙酮溶剂；

4、s2、电缆芯线预处理：使用至少3台等离子处理装置，对组成所述电缆芯线的外层芳纶芯线进行全截面活化；

5、s3、粘接胶水喷涂：在筒状喷涂机中，对所述外层芳纶芯线进行粘接胶水喷涂操作；

6、s4、粘接胶水预烘干：在筒状加热机中，对所述粘接胶水进行烘干去除溶剂操作；

7、s5、聚氨酯护套挤出包覆：通过螺杆挤出机，在所述外层芳纶芯线上挤出熔融的聚氨酯，作为电缆的包覆层。

8、由常理可知，芳纶虽然强度大、耐化学性好，但同时其缺点也十分突出，就是表面活性低。因此，聚氨酯如果直接与其粘接，则粘接强度相对较差，芳纶只有在表面充分活化之后，才可能具有足够的粘接强度。

9、因此在本发明中，所述粘接胶水中的氰酸酯树脂、乙酸丁酯和多硫乙烯基树脂，则用于提供基础的粘接强度，而所述磷酸酯偶联剂的作用则是通过“偶联”这一化学改性法，来活化芳纶。

10、此外，四氢呋喃的主要作用也是通过化学改性法来活化芳纶，但是其原理是“接枝”，最终保证聚氨酯护套与充分活化的芳纶芯线之间得以高强度地粘接。

11、而在s2中，则通过“等离子”这一方法，对芳纶芯线进行物理活化，此时芳纶纤维上的芳香基团和酰胺基团在获得足够的能量之后，得以充分活化，同时改善芳纶纤维的润湿性，最终保证所述粘接胶水得以在活化的芳纶芯线和聚氨酯护套之间充分粘接。

12、在s4中，原本用于溶解所有溶质的所述丙酮溶剂，在胶水粘接过程中反而有害了，会延缓粘接程度的提高，因此在所述聚氨酯护套挤出包覆之前，就必须去除绝大部分的丙酮溶剂，保证后续芳纶芯线与聚氨酯护套之间可以快速地获得足够的粘接强度。

13、进一步优选的技术方案在于s1中，所述粘接胶水的原料组成包括按重量计的以下各组分：

14、氰酸酯树脂30-33%、

15、乙酸丁酯19-25%、

16、磷酸酯偶联剂10-15%、

17、多硫乙烯基树脂22-25%、

18、四氢呋喃1-4%、

19、丙酮溶剂10-12%。

20、进一步优选的技术方案在于：s2中，所述等离子处理装置的数量为3台，有效等离子处理区域的形状为圆柱形，3个所述圆柱形之间的夹角为120°，所述电缆芯线通过有效等离子处理区间的时间为3.5-5.0s。

21、在本发明中，所述等离子处理装置为现有常见的活化设备，其等离子处理口的形状也为常见的圆形，因此可以获得3个圆柱形的有效等离子处理区域。

22、其中，上述3个有效等离子处理区域左右对齐、环向上均匀间隔120°，最终保证所述芳纶芯线上完整的一圈位置处都能被有效地活化处理，即上述“全截面活化”的含义。

23、此外，所述有效等离子处理区间的长度，即为上述圆形等离子处理口的直径。

24、进一步优选的技术方案在于：s3中，所述筒状喷涂机内设有3-5个喷头，所有所述喷头横向对齐，且在环向上均匀间隔设置。

25、在本发明中，所述喷头的排列方式与所述等离子处理装置一致，所述喷头的排列密度相对较大，最终保证粘接胶水得以全面覆盖在所述芳纶芯线上。

26、其中，所述粘接胶水的喷涂厚度为1.4-1.5mm，而其充分固化后的厚度为1.0-1.2mm，此时所述粘接胶水具有单位粘接强度相对较大的优点。

27、进一步优选的技术方案在于：s4中，所述筒状加热机的横向有效加热长度为20-35cm，所述横向有效加热区域中部、电缆芯线外侧1.5cm处的加热温度为75-95℃，所述电缆芯线通过所述筒状加热机的时间为1.0-1.5s。

28、在本发明中，所述筒状加热机的横向筒体长度为40-50cm，其横向有效加热区域在所述横向筒体内居中设置。

29、此外，当上述加热温度高于95℃时，所述粘接胶水会出现显著的分解、气泡现象，会大大降低最终的粘接胶水层的粘接力，这是需要避免的。

30、而当上述加热温度低于75℃时，粘接胶水中的溶剂不能快速、足够地去除，也会降低最后的粘接胶水层的平均粘接力，因此最终确定了上述加热温度范围和加热时间范围。

31、进一步优选的技术方案在于：s4中，所述筒状加热机的加热方式为红外线加热或超声波加热。

32、在本发明中，上述红外线加热和超声波加热方式，相较于最常见的电热丝加热方式，都存在成本相对较高的缺点。但关键是红外线照射和超声波照射方式又都可以通过“高能物理法”，最后补充、强化在先的芳纶芯线活化效果。

33、进一步保证所述粘接胶水得以充分地、大幅地粘接芳纶芯线。当然，聚氨酯与芳纶相比，前者活性相对较高，无需活化即可高强度地连接所述粘接胶水。

34、进一步优选的技术方案在于：s4中，所述粘接胶水的丙酮溶剂去除率为80-95%。

35、在本发明中，如果丙酮溶剂的去除率相对较低，则会在最终的粘接胶水层中留存较多的气泡，会大大降低其粘接强度，而如果丙酮溶剂的此时去除率相对较高，则此时所述粘接胶水就容易发生初凝、掉落的有害现象。

36、尤其是在后续s5中，聚氨酯护套在挤出固化的过程中，会进一步将初凝的粘接胶水挤下、掉落。因此，最终确定了上述的丙酮溶剂去除率范围。

37、进一步优选的技术方案在于：s5中，所述螺杆挤出机的机头温度为170-195℃。

38、进一步优选的技术方案在于：还包括以下步骤：s6、粘接胶水&聚氨酯护套固化。

39、进一步优选的技术方案在于：s6中，所述固化操作采用风冷方式进行，风冷速度为10-25m/s，风冷温度为15-20℃。

40、在本发明中，上述风冷操作可以缩短粘接胶水层达到80%的最终粘接强度的时间，保证该电缆产品在后续的搬运过程中不易发生芳纶芯线和聚氨酯护套的相对位移现象。