本發(fā)明涉及電纜線材，更具體地，涉及一種優(yōu)化線材阻燃的設(shè)計及制造方法。

背景技術(shù)：

1、當前電線電纜行業(yè)面臨的一大挑戰(zhàn)是如何在確保安全性和環(huán)境友好性的前提下，生產(chǎn)出既符合國際和地區(qū)阻燃標準，又具備高性價比的線材產(chǎn)品。傳統(tǒng)線材往往側(cè)重單一性能的提升，忽視了綜合性能的均衡發(fā)展，尤其是在阻燃性能方面，常存在阻燃效率不高、成本高昂或?qū)Νh(huán)境不友好的問題。此外，缺乏高效的研發(fā)與優(yōu)化流程，導致新產(chǎn)品的開發(fā)周期長、資源消耗大,本發(fā)明通過一套系統(tǒng)化、精細化的方法，有效解決了電線電纜行業(yè)在提升線材阻燃性能同時，面臨的成本控制、環(huán)境保護及生產(chǎn)效率等多維度挑戰(zhàn)，推動了行業(yè)的技術(shù)進步與可持續(xù)發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、一種優(yōu)化線材阻燃的設(shè)計及制造方法，包括以下步驟；

2、s1.需求分析與目標設(shè)定：明確應用領(lǐng)域，確定線材將用于的特定環(huán)境（如建筑、交通、電力傳輸?shù)龋?，了解該領(lǐng)域?qū)ψ枞夹阅艿木唧w要求，研究并確定適用的國際或地區(qū)阻燃標準（如ul,?iec,?gb等），確保設(shè)計滿足相關(guān)安全規(guī)定；

3、s2.?材料研究與選擇：基礎(chǔ)聚合物篩選，選擇具有良好電絕緣性、熱穩(wěn)定性和低煙無鹵特性的基材，如lszh、fr-pe或特殊氟塑料，根據(jù)需要的阻燃等級，選擇合適的阻燃劑（如ath、mdh、磷系或氮系）、抑煙劑和抗滴落劑；

4、s3.?配方設(shè)計與優(yōu)化：通過小規(guī)模實驗，調(diào)整阻燃劑、基材和其他添加劑的比例，以達到最佳的阻燃效果和物理性能平衡，對初步配方進行基本的物理、電氣和阻燃性能測試，收集不同材料、添加劑的理化性質(zhì)、成本信息及實驗數(shù)據(jù)，利用人工智能算法建立配方優(yōu)化模型，輸入為各種成分比例，輸出為預測的阻燃性能、成本及其它關(guān)鍵性能指標，其中線材的阻燃性能的預測公式為，其中k?表示阻燃系數(shù)，阻燃系數(shù)越大，表示材料的阻燃效果越好，??表示材料的燃燒速度，表示線材的燃燒速率，表示熱釋放速率，是指單位時間內(nèi)材料燃燒所釋放的熱量，表示線材的拉伸強度，表示線材的韌性，并通過算法自動調(diào)整各成分比例，尋找最優(yōu)配方組合，實現(xiàn)阻燃性能與經(jīng)濟性的最佳平衡；

5、s4.?生產(chǎn)工藝開發(fā)：設(shè)計精密擠出流程，包括溫度控制、螺桿轉(zhuǎn)速、冷卻方式等，確保材料均勻混合且結(jié)構(gòu)致密，開發(fā)多層結(jié)構(gòu)設(shè)計，如采用阻燃層與絕緣層結(jié)合，提高整體阻燃性能和耐用性，研究適合的表面涂層或處理技術(shù)，以增強阻燃效果和耐候性；

6、s5.?原型制作與測試：制作不同配方和結(jié)構(gòu)的線材樣品，在實驗室環(huán)境中，依據(jù)相關(guān)標準進行全面測試，包括物理性能測試、阻燃性測試、煙密度測試、毒性測試、電氣性能測試、耐候性測試，根據(jù)測試結(jié)果反饋，調(diào)整配方或生產(chǎn)工藝，進行多次迭代，直至滿足或超越既定目標；

7、s6.?規(guī)?；a(chǎn)準備：確定最終生產(chǎn)工藝參數(shù)，制定詳細的操作規(guī)程，選擇適合大規(guī)模生產(chǎn)的設(shè)備，進行設(shè)備安裝與調(diào)試，確保生產(chǎn)線的穩(wěn)定性和一致性，建立嚴格的質(zhì)量管理體系，包括原材料檢驗、在線監(jiān)控、成品檢驗等環(huán)節(jié)，確保產(chǎn)品質(zhì)量。

8、進一步的，一種優(yōu)化線材阻燃的設(shè)計及制造方法，

9、步驟s3中收集不同材料、添加劑的理化性質(zhì)、成本信息及實驗數(shù)據(jù)，利用機器學習或人工智能算法建立配方優(yōu)化模型，輸入為各種成分比例，輸出為預測的阻燃性能、成本及其它關(guān)鍵性能指標，通過算法自動調(diào)整各成分比例，尋找最優(yōu)配方組合，具體步驟為：

10、s31.?數(shù)據(jù)收集與預處理：收集數(shù)據(jù)，從文獻、供應商資料、內(nèi)部實驗記錄等多渠道收集不同材料、添加劑的基本理化性質(zhì)（如熔點、密度、熱穩(wěn)定性、電性能等）、成本信息以及過往實驗中的性能測試數(shù)據(jù)（阻燃性、力學性能、熱性能等），數(shù)據(jù)預處理，清洗數(shù)據(jù)，處理缺失值和異常值，標準化或歸一化數(shù)據(jù)，以便于算法處理，對于非數(shù)值數(shù)據(jù)（如材料類別），可能需要進行編碼轉(zhuǎn)換；

11、s32.?特征工程：識別影響阻燃性能和成本的關(guān)鍵因素，這些因素將成為算法的輸入特征；可能包括但不限于材料種類、添加劑比例、加工條件，需要基于專業(yè)知識構(gòu)造新的特征，特定添加劑之間的交互效應、成本與性能的權(quán)衡指標；

12、s33.?模型選擇與訓練：根據(jù)問題特性選擇合適的機器學習模型，隨機森林，將收集的數(shù)據(jù)集劃分為訓練集和測試集，確保模型的泛化能力，使用訓練集對選定模型進行訓練，并通過交叉驗證、網(wǎng)格搜索等方法調(diào)整模型參數(shù)，找到最優(yōu)參數(shù)組合；

13、s34.?配方優(yōu)化與預測：應用優(yōu)化算法與機器學習模型結(jié)合，以阻燃性能、成本為目標函數(shù)，自動調(diào)整材料和添加劑的比例，尋找全局最優(yōu)解，輸出最優(yōu)配方組合，包括各成分的具體比例、預測的阻燃性能指標、成本以及其他關(guān)鍵性能參數(shù)，其中預測公式為，其中k?表示阻燃系數(shù)，阻燃系數(shù)越大，表示材料的阻燃效果越好，??表示材料的燃燒速度，表示線材的燃燒速率，表示熱釋放速率，是指單位時間內(nèi)材料燃燒所釋放的熱量，表示線材的拉伸強度，表示線材的韌性；

14、s35.?驗證與反饋：選取部分預測的最佳配方進行實際制備和性能測試，驗證模型預測的準確性，模型迭代，根據(jù)實驗結(jié)果反饋，調(diào)整模型參數(shù)，收集更多數(shù)據(jù)重新訓練模型，形成迭代優(yōu)化的閉環(huán)。

15、進一步的，一種優(yōu)化線材阻燃的設(shè)計及制造方法，

16、步驟s4中設(shè)計精密擠出流程，包括溫度控制、螺桿轉(zhuǎn)速、冷卻方式，確保材料均勻混合且結(jié)構(gòu)致密，開發(fā)多層結(jié)構(gòu)設(shè)計，具體如下：

17、s41：信號線芯制備與絕緣層包覆：通過精密絞合技術(shù)制備信號線芯，確保信號傳輸?shù)募儍舳?，然后利用押出技術(shù)包覆絕緣層，不僅提供了必要的電氣隔離，還通過顏色區(qū)分不同的信號線，便于識別和安裝；

18、s42：電源線芯制備與絕緣層包覆：類似地，通過高密度絞合得到電源線芯，提高電流傳導效率，再包覆不同特性的tpee絕緣層，增強了電纜的機械強度和絕緣性能，且通過顏色（紅色和本色）區(qū)分不同功能的電源線；

19、s43：地線導線制備：制備兩種規(guī)格的地線，以增強電纜的接地可靠性和整體的電氣安全性能；

20、s44：總絞與屏蔽層制備：將上述獨立組件總絞在一起，并加入nylon纖維以增強機械強度和柔韌性，外加雙面導電鋁箔屏蔽層，有效防止電磁干擾，保證信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性；

21、s45：護套層擠出與質(zhì)量檢測：最后一步是擠出tpe護套，為電纜提供額外的物理保護和環(huán)境適應性。在這一過程中，采用先進的檢測設(shè)備（如非接觸式鐳射測徑儀、凹凸測試儀、火花測試儀）來實時監(jiān)控和確保成品的質(zhì)量，包括尺寸精度、表面平滑度和護套完整性。

22、進一步的，一種優(yōu)化線材阻燃的設(shè)計及制造方法，

23、步驟s5中制作不同配方和結(jié)構(gòu)的線材樣品，在實驗室環(huán)境中，依據(jù)相關(guān)標準進行全面測試，包括物理性能測試、阻燃性測試、煙密度測試、毒性測試、電氣性能測試、耐候性測試，具體如下：

24、樣品制備：根據(jù)設(shè)計的配方和結(jié)構(gòu)，實驗室將制備一系列線材樣品，這包括按照優(yōu)化后的比例精確稱量各種原料，通過精密擠出機等設(shè)備加工成形，得到具有不同阻燃劑含量、基材類型、添加劑組合及結(jié)構(gòu)設(shè)計（如多層結(jié)構(gòu)）的線材樣品；

25、物理性能測試：這包括但不限于測量線材的機械強度（如拉伸強度、彎曲性能）、尺寸穩(wěn)定性、硬度和耐磨性，這些測試有助于評估線材在實際應用中的耐用程度和加工性能；

26、電氣性能測試：線材作為電氣傳輸?shù)闹匾浇椋潆姎庑阅苤陵P(guān)重要，測試項目包括絕緣電阻、介電強度、導電性能和信號傳輸質(zhì)量等，確保線材在電力或信號傳輸中的安全與效率；

27、阻燃性能測試：依據(jù)國際和地區(qū)標準（如ul?94、iec?60332等），進行阻燃性測試，評估線材在遇火情況下的燃燒速度、自熄性、滴落情況等，確保達到預定的阻燃等級；

28、煙密度與毒性測試：在模擬火災條件下，測量線材燃燒產(chǎn)生的煙霧密度和毒性氣體釋放量，以評估其在緊急情況下的安全影響，特別是對于人員疏散和消防救援的影響；

29、耐候性測試：對于某些應用環(huán)境，還需評估線材在長期暴露于戶外環(huán)境（如紫外線、濕度、溫度循環(huán)變化）下的性能變化，確保其長期使用中的可靠性和穩(wěn)定性；

30、數(shù)據(jù)分析與反饋：對所有測試數(shù)據(jù)進行匯總分析，比較不同配方和結(jié)構(gòu)線材的性能差異，識別最優(yōu)方案；根據(jù)測試結(jié)果，可能需要對配方、結(jié)構(gòu)或生產(chǎn)工藝進行微調(diào)，然后再次制樣和測試，通過多次迭代，直至所有關(guān)鍵性能指標均達到或超過預期目標。

31、本發(fā)明的有益效果：通過精心挑選的阻燃材料與優(yōu)化的配方設(shè)計，線材能夠更有效地延遲或阻止火焰蔓延，提高火災安全性。增強綜合性能平衡，在確保阻燃性的同時，保持良好的電絕緣性、熱穩(wěn)定性和機械強度，使線材適用于更廣泛的使用環(huán)境和條件。成本效益優(yōu)化，利用人工智能算法的配方優(yōu)化模型，能夠在眾多材料組合中快速找到成本與性能的最佳平衡點，降低生產(chǎn)成本而不犧牲產(chǎn)品品質(zhì)。多層結(jié)構(gòu)設(shè)計和表面處理技術(shù)的應用，增強了線材的耐候性和使用壽命，減少了更換頻率，長遠降低了用戶的維護成本。通過智能化、數(shù)據(jù)驅(qū)動的開發(fā)流程，縮短了從研發(fā)到市場的時間，提高了市場響應速度和競爭力。