CN103345964A - 一种工业耐热防火仪表电缆及其制备工艺 - Google Patents

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本发明公开了一种工业耐热防火仪表电缆，其特征是：导体采用多根镀锡铜丝绞合而成，在导体上挤包防火层，在防火层上挤包绝缘层构成绝缘线芯，两根绝缘线芯构成对绞组，在对绞组外表绕包聚酯带，在聚酯带外表设置由镀锡铜丝编织成的屏蔽层构成对绞单元；由多个对绞单元绞合构成缆芯；在缆芯的外表由内向外依次设置聚酯带绕包层、纵向引流线、镀锡铜丝编织总屏蔽层、铜箔绕包层和挤包形成的外护套层；绝缘层和外护套层是以氟树脂为材质。本发明电缆具有优良的防火性能、耐高温性能，以及具有优良的电气性能和弯曲性能，电缆结构轻巧，符合苛刻高温环境下作为电气仪表连接线的要求。

Description

一种工业耐热防火仪表电缆及其制备工艺
技术领域
本发明涉及一种电气装备仪表电缆及其制备工艺，尤其涉及一种工业耐热防火仪表电缆及其制备工艺，属于电线电缆技术领域。
背景技术
电气装备用仪表电缆主要用于工业配电网络中的仪表、电器及相关自动化控制装置之间的连接线，可以传输控制信号、信息传递，还可以作为传输电能的作用。在某些场合，该类电缆还需要具有阻燃、耐火的性能要求。由于该类电缆的传输频率在1MHz到100MHz之间，如果采用传统的耐火结构，由于绝缘层厚度过大，介电常数较大，而造成信号衰减、畸变从而导致信号传输失真或失常。
该类电缆由于应用领域的特殊性，也要求轻量化、紧凑化，因此对电缆提出了除了满足电气、机械性能要求外，还要满足轻量和细径的要求。
传统耐火电缆实现耐火功能所采用矿物绝缘，或者采用云母带及无机物与云母复合带绕包在导体上，或者采用普通类硅橡胶挤包后绕包玻纤带作为耐火层。但是采用矿物绝缘或云母带之类作耐火层，由于结构尺寸较大，已影响到该类电缆的电气性能指标，得不到设计的要求；而采用普通类硅橡胶作为耐火层，由于普通硅橡胶在燃烧过程中成为粉状物，失去了绝缘性能，使电缆的耐火性能不稳定。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种工业耐热防火仪表电缆及其制备工艺，使其具有优良的防火性能、耐高温性能，而且具有优良的电气性能和弯曲性能，电缆结构轻巧，适合电缆在苛刻的高温环境下作为电气仪表连接线的要求。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
本发明工业耐热防火仪表电缆的特点是：导体采用多根镀锡铜丝绞合而成，在所述导体上挤包防火层，在所述防火层上挤包绝缘层构成绝缘线芯，两根绝缘线芯构成对绞组，在所述对绞组外表绕包聚酯带，在所述聚酯带外表设置由镀锡铜丝编织成的屏蔽层构成对绞单元；由多个对绞单元绞合构成缆芯；在所述缆芯的外表由内向外依次设置聚酯带绕包层、纵向引流线、镀锡铜丝编织总屏蔽层、铜箔绕包层和挤包形成的外护套层；所述绝缘层和外护套层是以氟树脂为材质。
本发明工业耐热防火仪表电缆的特点也在于：
所述导体的截面面积为0.5mm2、0.75mm2、1.0mm2或1.5mm2；所述导体为七根或十九根镀锡铜丝经正规绞合而成。
所述防火层是以陶瓷化型硅橡胶为材质挤包而成，所述防火层的挤包厚度为0.15-0.25mm。
所述防火层的材质按重量份的原料构成为：热固化气相混炼硅橡胶HTV为6份；瓷化粉3.5份；硅油0.5份。
所述绝缘层是以发泡型可融性聚四氟乙烯树脂或发泡型聚全氟乙丙烯为材质挤包成型，绝缘层的发泡度为40-60%，厚度为0.4～0.6mm。
所述防火层和绝缘层采用共挤工艺一次性挤出成型。
所述外护套层是以可融性聚四氟乙烯树脂或聚全氟乙丙烯为材质挤包成型，厚度为0.45～0.70mm。
本发明工业耐热防火仪表电缆的制备工艺的特点是按如下步骤进行：
步骤1：采用型号为TU1、直径为8.0-9.0mm铜杆，经过铜拉丝机拉制成直径为0.2mm-0.7mm的铜丝，经380℃-550℃隔氧退火，再经热镀锡工艺制成镀锡铜丝；
步骤2：
取镀锡铜丝七根，按照“1+6”排列方式进行绞合，所述“1+6”的排列方式是指中间一根、周边六根同心正规绞合；
或取镀锡铜丝十九根，按照“1+6+12”的排列方式进行绞合，所述“1+6+12”的排列方式是指：中间为一根、次外层为六根和外层为十二根同心正规绞合，绞合中最外层为左向，相邻层绞合方向相反；
步骤3：将热固化气相混炼硅橡胶HTV、瓷化粉和硅油按6∶3.5∶0.5的重量份配比后倒入密炼机，在110-140℃的温度下搅拌混合10-15分钟后停止搅拌并开始冷却；冷却为常温时按重量份加入0.5份的交联剂，再次由密炼机混炼均匀得防火层陶瓷化型硅橡胶备用料，所述交联剂为过氧化苯甲酰或过氧化二异丙苯；将绝缘层氟树脂料和外护套层氟树脂料在70-90℃下烘烤2小时分别得绝缘层氟树脂备用料和外护套层氟树脂备用料；
步骤4：将步骤3所得防火层陶瓷化型硅橡胶备用料和绝缘层氟树脂备用料利用挤出机挤制得防火层在内、绝缘层在外的绝缘线芯；所述挤出机采用挤管式模具；
步骤5：将步骤4制得的绝缘线芯以两根对绞构成对绞组，所述对绞组的节径比为8～10，同一缆芯中各对绞单元的节径比数值各不相同；
步骤6：将各对绞单元经绞合构成缆芯，所述缆芯的节径比为11～13；将所述缆芯与引流线平行设置，并在外层采用镀锡铜丝编织形成总屏蔽层，所述总屏蔽层的编织密度不小于85%；
步骤7：将外护套层氟树脂备用料注入单螺杆挤出机完成外护套层的挤包，在所述单螺杆挤出机中采用拉管式模具。
本发明制备工艺的特点也在于：
所述步骤4中防火层陶瓷化型硅橡胶备用料挤出机自进料口至出料机头的各区温度分别设置为：一区为50±5℃、二区为60±5℃、三区为65±5℃：机头为70±5℃；所述绝缘层氟树脂备用料的挤出机自进料口至出料机头的各区温度分别设置为：一区为280-285℃；二区为320-325℃、三区为340-345℃、四区为360-370℃、五区为380-390℃、机头为400-410℃。
所述步骤7中外护套层氟树脂备用料的挤出机自进料口至出料机头的各区温度分别设置为：一区为280-285℃；二区为320-325℃、三区为340-345℃、四区为360-370℃、五区为380-390℃、机头为400-410℃。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明工业耐热防火仪表电缆结构尺寸小、耐高温、耐水蒸汽、阻燃、耐酸、碱化学试剂、耐火，具有优良的电气性能和机械性能，适于在苛刻的高温环境下作为电气仪表连接线的要求；
2、本发明中的防火层采用陶瓷化型硅橡胶挤包，不但起到防火作用，而且完全满意高频传输场合下的电气性能要求，与传统防火电缆采用云母带绕包的结构设计相比，大大提高了电缆的电气传输品质；
3、本发明中的电缆绝缘层采用发泡型氟树脂材料，材料选择科学、合理，该类材料经发泡后，降低了绝缘层的电容、阻抗，提高了电缆的电气性能，通过控制绝缘层的发泡度，在确保电气性能的基础上，控制了绝缘层的机械强度；此类材料具有耐高温、腐蚀、阻燃、防火性能，满足电线电缆绝缘和护套材料的要求，另一方面该类材料比较符合制成薄绝缘和护套，能满足本发明的技术要求，制成的产品能满足相关技术要求，而其它类材料难以实现；
4、本发明中的电缆的防火层和绝缘层双层采用共挤工艺技术与分层挤包而言，通过双层共挤，减少了外界对防火层、绝缘的损伤机率，对防火层质量的稳定性得到了保障，从而确保了电缆的质量品质；
5、本发明中的对绞单元节径比控制在8～10，缆芯节径比为11～13，有利于电缆成缆结构的稳定，可以省去包扎带和填充层，大大减小了电缆的结构尺寸和重量，有利于电缆的轻型化。
附图说明
图1为本发明工业耐热防火仪表电缆及其制备工艺流程图；
图2为本发明七对芯工业耐热防火仪表电缆及其制备工艺结构示意图；
图中标号：1导体，2防火层，3绝缘层，4对绞组，5聚酯带，6对绞屏蔽层，7缆芯，8聚酯带绕包层，9引流线，10编织总屏蔽层，11铜箔绕包层，12外护套。
具体实施方式
参见图2，本实施例中工业耐热防火仪表电缆的结构形式是其特征是：导体1采用多根镀锡铜丝绞合而成，在导体1上挤包防火层2，在防火层2上挤包绝缘层3构成绝缘线芯，两根绝缘线芯构成对绞组4，在对绞组4外表绕包聚酯带5，在聚酯带5外表设置由镀锡铜丝编织成的屏蔽层6构成对绞单元；由多个对绞单元绞合构成缆芯7；在缆芯7的外表由内向外依次设置聚酯带绕包层8、纵向引流线9、镀锡铜丝编织总屏蔽层10、铜箔绕包层11和挤包形成的外护套层12；绝缘层3和外护套层12是以氟树脂为材质。
具体实施中，导体1的截面面积为0.5mm2、0.75mm2、1.0mm2或1.5mm2；导体1为七根或十九根镀锡铜丝经正规绞合而成；防火层2是以陶瓷化型硅橡胶为材质挤包而成，防火层2的挤包厚度为0.15-0.25mm；防火层2的材质按重量份的原料构成为：热固化气相混炼硅橡胶HTV为6份；瓷化粉3.5份；硅油0.5份；绝缘层3是以发泡型可融性聚四氟乙烯树脂或发泡型聚全氟乙丙烯为材质挤包成型，绝缘层3的发泡度为40-60%，厚度为0.4～0.6mm；防火层2和绝缘层3采用共挤工艺一次性挤出成型；外护套层12是以可融性聚四氟乙烯树脂或聚全氟乙丙烯为材质挤包成型，厚度为0.45～0.70mm。
如图1和图2所示，本实施例中工业耐热防火仪表电缆的制备工艺按如下步骤进行：
步骤1：采用型号为TU1、直径为8.0-9.0mm铜杆，经过铜拉丝机拉制成直径为0.2mm-0.7mm的铜丝，经380℃-550℃隔氧退火，再经热镀锡工艺制成镀锡铜丝。
步骤2：取镀锡铜丝七根，按照“1+6”排列方式进行绞合，“1+6”的排列方式是指中间一根、周边六根同心正规绞合。
或取镀锡铜丝十九根，按照“1+6+12”的排列方式进行绞合，“1+6+12”的排列方式是指：中间为一根、次外层为六根和外层为十二根同心正规绞合，绞合中最外层为左向，相邻层绞合方向相反。
步骤3：将热固化气相混炼硅橡胶HTV、瓷化粉和硅油按6∶3.5∶0.5的重量份配比后倒入密炼机，在110-140℃的温度下搅拌混合10-15分钟后停止搅拌并开始冷却；冷却为常温时按重量份加入0.5份的交联剂，再次由密炼机混炼均匀得防火层陶瓷化型硅橡胶备用料，交联剂为过氧化苯甲酰或过氧化二异丙苯；将绝缘层氟树脂料和外护套层氟树脂料在70-90℃下烘烤2小时分别得绝缘层氟树脂备用料和外护套层氟树脂备用料。
步骤4：将步骤3所得防火层陶瓷化型硅橡胶备用料和绝缘层氟树脂备用料利用挤出机挤制得防火层在内、绝缘层在外的绝缘线芯；挤出机采用挤管式模具；防火层陶瓷化型硅橡胶备用料挤出机自进料口至出料机头的各区温度分别设置为：一区为50±5℃、二区为60±5℃、三区为65±5℃：机头为70±5℃；绝缘层氟树脂备用料的挤出机自进料口至出料机头的各区温度分别设置为：一区为280-285℃；二区为320-325℃、三区为340-345℃、四区为360-370℃、五区为380-390℃、机头为400-410℃。
步骤5：将步骤4制得的绝缘线芯以两根对绞构成对绞组4，对绞组4的节径比为8～10，同一缆芯中各对绞单元的节径比数值各不相同。
步骤6：将各对绞单元经绞合构成缆芯7，缆芯7的节径比为11～13；将缆芯7与引流线9平行设置，并在外层采用镀锡铜丝编织形成总屏蔽层10，总屏蔽层10的编织密度不小于85%；
步骤7：将外护套层氟树脂备用料注入单螺杆挤出机完成外护套层12的挤包，在单螺杆挤出机中采用拉管式模具；外护套层氟树脂备用料的挤出机自进料口至出料机头的各区温度分别设置为：一区为280-285℃；二区为320-325℃、三区为340-345℃、四区为360-370℃、五区为380-390℃、机头为400-410℃。
本发明电缆结构及性能指标如表1所示。
表1本发明性能指标
Figure BDA00003440664200061

Claims (9)

1.一种工业耐热防火仪表电缆，其特征是：导体(1)采用多根镀锡铜丝绞合而成，在所述导体(1)上挤包防火层(2)，在所述防火层(2)上挤包绝缘层(3)构成绝缘线芯，两根绝缘线芯构成对绞组(4)，在所述对绞组(4)外表绕包聚酯带(5)，在所述聚酯带(5)外表设置由镀锡铜丝编织成的屏蔽层(6)构成对绞单元；由多个对绞单元绞合构成缆芯(7)；在所述缆芯(7)的外表由内向外依次设置聚酯带绕包层(8)、纵向引流线(9)、镀锡铜丝编织总屏蔽层(10)、铜箔绕包层(11)和挤包形成的外护套层(12)；所述绝缘层(3)和外护套层(12)是以氟树脂为材质。
2.根据权利要求1所述的工业耐热防火仪表电缆，其特征是：所述导体(1)的截面面积为0.5mm2、0.75mm2、1.0mm2或1.5mm2；所述导体(1)为七根或十九根镀锡铜丝经正规绞合而成。
3.根据权利要求1所述的工业耐热防火仪表电缆，其特征是：所述防火层(2)是以陶瓷化型硅橡胶为材质挤包而成，所述防火层(2)的挤包厚度为0.15-0.25mm。
4.根据权利要求1或3所述的工业耐热防火仪表电缆，其特征是：所述防火层(2)的材质按重量份的原料构成为：热固化气相混炼硅橡胶HTV为6份；瓷化粉3.5份；硅油0.5份。
5.根据权利要求1所述的工业耐热防火仪表电缆，其特征是：所述绝缘层(3)是以发泡型可融性聚四氟乙烯树脂或发泡型聚全氟乙丙烯为材质挤包成型，绝缘层(3)的发泡度为40-60％，厚度为0.4～0.6mm。
6.根据权利要求1、4或5所述的工业耐热防火仪表电缆，其特征是：所述防火层(2)和绝缘层(3)采用共挤工艺一次性挤出成型。
7.根据权利要求1所述的工业耐热防火仪表电缆，其特征是：所述外护套层(12)是以可融性聚四氟乙烯树脂或聚全氟乙丙烯为材质挤包成型，厚度为0.45～0.70mm。
8.一种权利要求1所述的工业耐热防火仪表电缆的制备工艺，其特征是按如下步骤进行：
步骤1：采用型号为TU1、直径为8.0-9.0mm铜杆，经过铜拉丝机拉制成直径为0.2mm-0.7mm的铜丝，经380℃-550℃隔氧退火，再经热镀锡工艺制成镀锡铜丝；
步骤2：取镀锡铜丝七根，按照“1+6”排列方式进行绞合，所述“1+6”的排列方式是指中间一根、周边六根同心正规绞合；
或取镀锡铜丝十九根，按照“1+6+12”的排列方式进行绞合，所述“1+6+12”的排列方式是指：中间为一根、次外层为六根和外层为十二根同心正规绞合，绞合中最外层为左向，相邻层绞合方向相反；
步骤3：将热固化气相混炼硅橡胶HTV、瓷化粉和硅油按6∶3.5∶0.5的重量份配比后倒入密炼机，在110-140℃的温度下搅拌混合10-15分钟后停止搅拌并开始冷却；冷却为常温时按重量份加入0.5份的交联剂，再次由密炼机混炼均匀得防火层陶瓷化型硅橡胶备用料，所述交联剂为过氧化苯甲酰或过氧化二异丙苯；将绝缘层氟树脂料和外护套层氟树脂料在70-90℃下烘烤2小时分别得绝缘层氟树脂备用料和外护套层氟树脂备用料；
步骤4：将步骤3所得防火层陶瓷化型硅橡胶备用料和绝缘层氟树脂备用料利用挤出机挤制得防火层在内、绝缘层在外的绝缘线芯；所述挤出机采用挤管式模具；
步骤5：将步骤4制得的绝缘线芯以两根对绞构成对绞组(4)，所述对绞组(4)的节径比为8～10，同一缆芯中各对绞单元的节径比数值各不相同；
步骤6：将各对绞单元经绞合构成缆芯(7)，所述缆芯(7)的节径比为11～13；将所述缆芯(7)与引流线(9)平行设置，并在外层采用镀锡铜丝编织形成总屏蔽层(10)，所述总屏蔽层(10)的编织密度不小于85％；
步骤7：将外护套层氟树脂备用料注入单螺杆挤出机完成外护套层(12)的挤包，在所述单螺杆挤出机中采用拉管式模具。
9.根据权利要求8所述的制备工艺，其特征是：
所述步骤4中防火层陶瓷化型硅橡胶备用料挤出机自进料口至出料机头的各区温度分别设置为：一区为50±5℃、二区为60±5℃、三区为65±5℃：机头为70±5℃；所述绝缘层氟树脂备用料的挤出机自进料口至出料机头的各区温度分别设置为：一区为280-285℃；二区为320-325℃、三区为340-345℃、四区为360-370℃、五区为380-390℃、机头为400-410℃；
所述步骤7中外护套层氟树脂备用料的挤出机自进料口至出料机头的各区温度分别设置为：一区为280-285℃；二区为320-325℃、三区为340-345℃、四区为360-370℃、五区为380-390℃、机头为400-410℃。
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