CN100411061C - 辐照交联改性乙烯-四氟乙烯绝缘电线电缆及其制造方法 - Google Patents

辐照交联改性乙烯-四氟乙烯绝缘电线电缆及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种辐照交联改性乙烯-四氟乙烯聚合物(X-ETFE)绝缘电线电缆。产品采用薄绝缘结构设计，还可包覆金属屏蔽层和护套层。绝缘层厚度0.10～0.25mm，重量轻尺寸小；通过辐照交联改性提高绝缘电线耐温等级、机械性能及耐老化性能等，提高产品的可靠性；金属屏蔽层采用扁铜线编织设计，以减小电线总尺寸和重量，更符合航空航天要求；印刷的字符具有耐高温，耐擦拭不脱落性能。产品可满足航空航天电线的小型化、轻量化、高机械强度、高可靠性、耐高温、耐各种航空航天用油的极端复杂的各类恶劣环境下使用要求；其各项技术性能指标可达到美国军用标准MIL-W-22759E的要求，适用于航空航天等领域。

Description

辐照交联改性乙烯-四氟乙烯绝缘电线电缆及其制造方法
技术领域
本发明属于一种绝缘电线电缆，特别涉及航空航天用的辐照交联改性乙烯-四氟乙烯(X-ETFE)绝缘电线电缆及其制造方法。
背景技术
目前，现有技术的航空航天用绝缘电线，多采用乙烯-四氟乙烯聚合物作绝缘层，由于生产工艺技术条件不够合理，其产品存在着绝缘层厚、成品外径大，不能满足航空航天电线要求尺寸小、重量轻、高机械强度、高可靠性、耐高温、耐各种航空航天用油的极端复杂的各类恶劣环境下使用等的不足。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，提出一种辐照交联改性乙烯-四氟乙烯聚合物(X-ETFE)绝缘电线电缆及其制造方法。
本发明的辐照交联改性乙烯-四氟乙烯绝缘电线电缆，包括导体、绝缘层、编织屏蔽层、护套层，其特征在于：其辐照交联改性乙烯-四氟乙烯聚合物绝缘层厚度在0.10～0.25mm范围，单层设计绝缘标称厚度在0.1-0.15mm范围，双层设计绝缘标称总厚度为0.20～0.25mm范围；编织屏蔽层采用扁铜线编织，减小电线总体尺寸、减轻成品重量；护套层采用辐照交联改性乙烯-四氟乙烯聚合物，厚度为0.15～0.24mm。由于采用上述结构和材料，使产品具有体积小、重量轻、机械强度高、安全可靠、耐辐射等特点，满足航空航天的要求。
本发明的辐照交联改性乙烯-四氟乙烯绝缘电线电缆，其生产包括，导体绞合→绝缘挤出→(成缆→铜线编织屏蔽→护套挤出→)→辐照前处理→辐照交联改性→辐照后处理→印字或不印字→产品的生产过程；其特征在于；辐照剂量在6-15M范围，优选辐照剂量在10-15M范围。
本发明的辐照交联改性乙烯-四氟乙烯绝缘电线电缆，其生产过程及工艺优化设计详叙如下：
工艺流程：
导体绞合→绝缘挤出→(成缆→铜线编织屏蔽→护套挤出→)→辐照前处理→辐照交联改性→辐照后处理→印字或不印字→产品
工艺条件：
导体绞合：导体为镀银铜导体、镀锡铜导体、镀镍铜导体、高强度铜合金导体等；导线按节径比小于20进行绞合。
绝缘挤出：绝缘材料为交联乙烯-四氟乙烯聚合物；单层或双层薄绝缘结构设计，在专用的高温挤出机上进行绝缘挤出；绝缘挤出温度在280-345℃范围内，优化设计为等差递增，引取速度30-50m/min；拉伸比为8-12之间；绝缘标称厚度单层应控制在0.1～0.15mm范围内；双层应控制在0.2～0.25mm范围内。成缆：在630盘式成缆机进行绞合；节径比为11-14。编织：采用16锭或24锭编织机进行编织，编织单线为圆形或扁形镀银铜线或镀锡铜线或镀镍铜线。护套挤出：护套材料为交联乙烯-四氟乙烯聚合物；在专用的高温挤出机上进行护套挤出；护套挤出温度在280-345℃范围内，优化设计为等差递增，引取速度30-50m/min；拉伸比为8-12之间。
辐照工序：
是通过电子加速器对绝缘材料进行辐照改性，辐照交联后使其分子结构产生变化，形成特有的三维网状结构。从而提高产品的耐温等级、机械强度及耐老化性能等。辐照工序分辐照前处理、辐照交联改性处理和辐照后处理三个过程。
辐照前处理：对电线进行充分冷却，去除表面水分，保持电线表面温度控制在20±3℃内，并提前做好地线连接，此过程非常重要，是保证辐照质量的关键；
辐照交联改性处理：辐照剂量的多或少直接影响电线的机械性能与物理性能，根据电线尺寸的大小以及长期大量的科学试验和统计分析，我们最终确定辐照剂量需在6-15M才能达到最佳的效果，此过程的关键除辐照剂量外还有走线速度，走线速度根据不同规格的线材应控制在30-50m/min范围内；
辐照后处理：本过程主要的作用是对辐照后线材进行再处理，目的是通过200±2℃高温去除在辐照过程中产生的氟化氢(HF)，避免线材表面的氟化氢在空气中放置产生化学变化影响绝缘的抗拉强度与断裂伸长率和线材的颜色以及表面的光滑程度。
上述成品根据需要可印字或不印字，本方法发明的产品，所印刷的字符具有耐高温，耐擦拭不脱落性能。
本发明与现有技术相比具有以下的优点和效果：
1、本发明的辐照交联改性乙烯-四氟乙烯绝缘电线制造方法，具有工艺过程不复杂，易于控制等优点。
2、通过辐照交联改性提高电线绝缘的耐温等级、机械强度及耐老化性能等，使所得产品可满足航空航天电线的高机械强度、耐高温、耐各种航空航天用油的极端复杂的各类恶劣环境下使用要求；其各项技术性能指标可达到美国军用标准MIL-W-22759E的要求。
3、超薄绝缘层设计，其绝缘标称厚度为0.10～0.15mm，具有体积小、重量轻的特点，满足航空航天用产品小型化、轻量化的要求。
4、双层薄绝缘结构设计，双层总厚度为0.20～0.25mm，具有耐温等级高、耐磨损、机械性能好的特点，能够满足在航空航天各类极其复杂环境下使用的要求。
5、扁线编织屏蔽：具有体积小、重量轻的特点，能够满足航空航天用产品高性能、小型化、轻量化的要求。
6、所得产品，具有印刷适应性高，所印刷的字符具有耐高温，耐擦拭不脱落性能。
具体的实施方式：
下面结合实施例对本发明进一步说明，但本发明不限于此。
实施例一
20AWG镀银铜导体单层X-ETFE绝缘电线生产示例，单层结构设计，绝缘标称厚度为0.11～0.15mm范围。
工艺流程：
导体绞合→绝缘挤出→辐照前处理→辐照交联改性→辐照后处理→印字→产品
导体绞合：选用退火后的镀银铜线按标准要求的节径比小于20进行绞合；
绝缘挤出：选用特殊的进口X-ETFE材料，在专用的高温挤出机上进行。高温机各区温度在280-345℃范围内，等差递增；引取速度为30m/min，拉伸比为8。
辐照前处理：在通风室适当通风去除电线表面水分，并转移至冷却室将线材温度控制在20±3℃范围内；
辐照交联改性：辐照剂量10-11M，出线速度为35m/min；
辐照后处理：通过200±2℃高温去除在辐照过程中产生的氟化氢(HF)。
印字→产品
实施例二
22AWG镀镍铜导体双层X-ETFE绝缘电线生产示例；双层结构设计，绝缘标称厚度为0.20～0.25mm范围。
工艺流程：
导体绞合→绝缘挤出→辐照前处理→辐照交联改性→辐照后处理→印字→产品
导体绞合：选用退火后的镀镍铜线按标准要求的节径比小于20进行绞合；
绝缘挤出：
内层绝缘挤出：选用特殊的进口X-ETFE材料，在专用的高温挤出机上进行。高温机各区温度在280-345℃范围内，等差递增；引取速度为30m/min，拉伸比为9；
外层绝缘挤出：选用特殊的进口X-ETFE材料，在专用的高温挤出机上进行。高温机各区温度在280-345℃范围内，等差递增；引取速度为35m/min，拉伸比为10；
辐照前处理：在通风室适当通风去除电线表面水分，并转移至冷却室将线材温度控制在20±3℃范围内；
辐照交联改性：辐照剂量8-9M，出线速度为50m/min；
辐照后处理：通过200±2℃高温去除在辐照过程中产生的氟化氢(HF)。
印字→产品
实施例三
20AWG镀银铜导体单层X-ETFE绝缘镀银扁铜线编织X-ETFE护套电缆生产示例；绝缘材料为交联乙烯-四氟乙烯聚合物；单层结构设计，绝缘标称厚度为0.10～0.15mm范围。：
工艺流程：
导体绞合→绝缘挤出→扁铜线编织屏蔽→护套挤出→辐照前处理→辐照交联改性→辐照后处理→印字→产品
导体绞合：选用退火后的镀银铜线按标准要求的节径比小于20进行绞合；
绝缘挤出：选用特殊的进口X-ETFE材料，在专用的高温挤出机上进行。高温机各区温度在280-345℃范围内，等差递增；引取速度为30m/min；拉伸比为8。编织：16锭编织机，16×1×(厚0.04mm×宽0.34mm)镀银扁铜线编织结构。护套挤出：护套材料为：交联乙烯-四氟乙烯聚合物；在专用的高温挤出机上进行护套挤出；护套挤出温度在280-345℃范围内，优化设计为等差递增，引取速度30-50m/min；拉伸比为8-12之间。
辐照前处理：在通风室适当通风去除电线表面水分，并转移至冷却室将线材温度控制在20±3℃范围内；
辐照交联改性：辐照剂量10-15M，出线速度为35m/min；
辐照后处理：通过200±2℃高温去除在辐照过程中产生的氟化氢(HF)。
印字→产品
实施例四
两芯22AWG镀锡铜导体单层X-ETFE绝缘镀锡圆铜线编织X-ETFE护套电缆生产示例；绝缘材料为交联乙烯-四氟乙烯聚合物；单层结构设计，绝缘标称厚度为0.10～0.15mm范围。：
工艺流程：
导体绞合→绝缘挤出→成缆→编织→护套挤出→辐照前处理→辐照交联改性→辐照后处理→印字→产品
导体绞合：选用退火后的镀锡铜线按标准要求的节径比小于20进行绞合；
绝缘挤出：选用特殊的进口X-ETFE材料，在专用的高温挤出机上进行。高温机各区温度在280-345℃范围内，等差递增；引取速度为30m/min；拉伸比为9；成缆：节径比为13进行绞合；编织：16锭编织机，16×3×0.1镀锡圆铜线编织结构。护套挤出：护套材料为：交联乙烯-四氟乙烯聚合物；在专用的高温挤出机上进行护套挤出；护套挤出温度在280-345℃范围内，优化设计为等差递增，引取速度30-50m/min；拉伸比为8-12之间。
辐照前处理：在通风室适当通风去除电线表面水分，并转移至冷却室将线材温度控制在20±3℃范围内；
辐照交联改性：辐照剂量10-15M，出线速度为35m/min；辐照后处理：通过200±2℃高温去除在辐照过程中产生的氟化氢(HF)。
印字→产品
产品检测：
对上述实施例产品取样检验，其各项技术性能指标结果如下：
1.主要性能达到或超过美国军用标准MIL-W-22759E的要求。
2.单层超薄绝缘结构设计，标称厚度为0.10～0.15mm。
3.双层薄绝缘结构设计，标称厚度为0.20～0.25mm。
4.扁线编织屏蔽设计，扁线厚度0.03～0.05mm，扁线宽度0.30～0.88mm。
5.绝缘电阻≥1500MΩ·km。
6.绝缘抗张强度≥34.5Mpa。
7.绝缘断裂伸长率≥75％。
8.耐高低温性：-65℃～200℃。
9.交联程度试验(300℃，7h)：卷绕不开裂，浸水电压试验不击穿。
10.耐老化试验(230℃，500h)：卷绕不开裂，浸水电压试验不击穿。
11.高温卷绕试验(313℃，2h)：不开裂。
12.阻燃性能：延燃时间≤3～30秒，燃烧长度≤76mm。

Claims (6)

1. 一种辐照交联改性乙烯-四氟乙烯绝缘电线电缆，结构包括导体、绝缘层、编织屏蔽层、护套层，其特征在于：其辐照交联改性乙烯-四氟乙烯聚合物绝缘层厚度在0.10～0.25mm范围，单层设计绝缘标称厚度在0.1-0.15mm范围，双层设计绝缘标称总厚度为0.20～0.25mm范围；编织屏蔽层采用扁铜线编织，扁线厚度0.03～0.05mm，扁线宽度0.30～0.88mm；护套层采用辐照交联改性乙烯-四氟乙烯聚合物，厚度为0.15～0.24mm。
2. 根据权利要求1所述的辐照交联改性乙烯-四氟乙烯绝缘电线电缆，其特征在于：辐照交联改性乙烯-四氟乙烯聚合物单层设计绝缘标称厚度为0.11～0.12mm范围。
3. 一种辐照交联改性乙烯-四氟乙烯绝缘电线电缆的制造方法，包括电缆导体绞合→绝缘挤出→成缆→铜线编织屏蔽→护套挤出→辐照前处理→辐照交联改性→辐照后处理→印字或不印字→成品的生产过程，其特征在于：辐照交联改性的辐照剂量在6-15M，辐照交联改性处理走线速度在30-50m/min范围，辐照后处理温度为200±2℃。
4. 根据权利要求3所述的辐照交联改性乙烯-四氟乙烯绝缘电线电缆的制造方法，其特征在于：辐照交联改性的辐照剂量在10-15M。
5. 根据权利要求3所述的辐照交联改性乙烯-四氟乙烯绝缘电线电缆的制造方法，其特征在于：辐照交联改性的辐照剂量在10-11M。
6. 根据权利要求3所述的辐照交联改性乙烯-四氟乙烯绝缘电线电缆的制造方法，其特征在于：辐照交联改性的辐照剂量在8-9M。
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