CN103413598B - 航空航天用耐火电缆及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

航空航天用耐火电缆及其生产工艺，属于电缆技术领域。包括缆芯、缆芯上设置的护层，其特征是，所述缆芯由镀银铜导体或镀镍铜导体上绕包绝缘用复合带构成，缆芯外挤包交联型ETFE护层；所述绝缘用复合带由陶瓷化硫化硅橡胶生胶均匀地粘接在聚四氟乙烯带之间后经连续的挤出、粗辗压、精辗压构成。本发明将双面涂覆热熔封氟塑料的陶瓷化耐火硅橡胶带绕包层充当电缆的绝缘层与耐火层，外挤包ETFE层并辐照交联作为护层的新型航空航天用耐火电缆，当火灾发生时复合带绕包层形成坚硬的陶瓷保护层，从而起到隔绝火焰、防火的作用，能够保证电缆短时的传输功能，实现了飞机可靠的消防救援响应。

Description

航空航天用耐火电缆及其生产工艺

技术领域

本发明涉及一种耐火电缆及其生产工艺，尤其是一种航空航天用耐火电缆及其生产工艺，属于电缆技术领域。

背景技术

科学技术的发展，促进了电线电缆的发展，电线电缆的发展，推动并保证了科学技术的发展，周而复始，永无止境。以航空航天线缆为代表的特种电缆产品促成了我国电缆工业从民用到军用，从地面到空中的飞跃。航空航天工业一直寻求一种在恶劣环境中也能保证高度可靠性、重量轻、尺寸小、柔软和低毒的线缆产品,随着空间技术的发展，特别是随着对外空间环境研究的深入，逐步发现原有电缆材料、结构及生产工艺的不足。作为电线电缆的研究者、生产者，就是要提出新的设想，设法克服这些不足，满足新的要求，提供更为完善、更为可靠的新型电缆品种，把我国的航空航天用电线电缆从满足一般军用标准，发展到满足宇航标准的要求。

飞机是现代最先进的交通运输工具，集现代科技于一身，由于飞机具有快速、机动、舒适等特点，在国民经济建设和政治、文化等社会活动中发挥了重要的不可替代的作用，特别是改革开放以后，民航发展尤为迅速。随着航空运输事业的高速发展，对飞机的消防安全也提出了更高的要求，这无论对保证乘客的生命安全，还是对保护昂贵的飞机价值本身，或是应付突发的劫机事件，概而言之，对于促进航空事业的发展，保障我国的经济建设都具有十分重要的意义。

根据不同的需要，整架飞机的机身夹层内布满了各种电缆（线）线路，这些飞机用线除了发动机区域部分电缆外基本以含氟聚合物为绝缘和护套材料，这些电缆虽然具有一定的阻燃和低烟特性，但并不能保证电缆在火灾条件下具有可靠的完整性。作为最高端的运输设备，由于各种不可预见因素的存在，飞机的着火点可存在于控制室、起落架、舱门等场合，一旦飞机火灾发生，这些部位的消防安全直接关系到飞机的紧急迫降、人员安全撤离等应急响应，然而普通的航空航天线缆由于结构和性能的不足并不能保证上述安全功能得以发挥，这将最终导致机毁人亡事故的发生。

另一方面，普通耐火电缆多采用在火焰条件下具有一定绝缘性能的带材作为耐火元件，该类结构电缆在生产中需多层缠绕，由于工艺条件的限制往往造成接缝出现缺陷，烧蚀后发脆易脱落，耐火性能的可靠性差，很难保障通讯、电力线路在火灾情况下安全畅通。因此，迫切需要提供一种航空航天用耐火电缆。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种隔绝火焰、防火，保证飞机可靠的消防救援响应的航空航天用耐火电缆及其生产工艺。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：航空航天用耐火电缆，包括缆芯、缆芯上设置的护层，其特征是，所述缆芯由镀银铜导体或镀镍铜导体上绕包绝缘用复合带构成，缆芯外挤包交联型ETFE护层。

所述绝缘用复合带由陶瓷化硫化硅橡胶生胶均匀地粘接在聚四氟乙烯带之间后经连续的挤出、粗辗压、精辗压构成。

航空航天用耐火电缆的生产工艺，其特征是，包括以下步骤：

1）将固化了陶瓷化硅橡胶材料流动状态的陶瓷化硫化硅橡胶生胶均匀地粘接到聚四氟乙烯带之间，然后将聚四氟乙烯带连续的挤出、粗辗压、精辗压，制得粘接力强并且尺寸均匀的绝缘用复合带；

2）在绕包机上将绝缘用复合带绕包在镀银铜导体或镀镍铜导体上，使绕包的整个过程均能保证张力恒定，制得缆芯，将缆芯进行硫化、熔封；

3）在缆芯外挤包交联型ETFE护层后进行辐照、工艺固化，并进行完工电缆热空气处理，减少甚至消除因辐照带来的电荷残留，最终制得航空航天用耐火电缆。

所述的硫化、熔封的温度为280-350℃。

本发明将双面涂覆热熔封氟塑料的陶瓷化耐火硅橡胶带绕包层充当电缆的绝缘层与耐火层，外挤包ETFE层并辐照交联作为护层的新型航空航天用耐火电缆，当火灾发生时复合带绕包层形成坚硬的陶瓷保护层，从而起到隔绝火焰、防火的作用，能够保证电缆短时的传输功能，实现了飞机可靠的消防救援响应。

硅橡胶绝缘电缆的柔软性较氟塑料优异，但存在机械强度不足和抗撕裂性能差等现象，为了弥补这一缺陷，本发明精选性能优异且尺寸均匀的“车削”聚四氟乙烯带，并通过特殊的涂覆工艺，即在硅橡胶混炼时通过配方优化调整硅橡胶生料的流动状态，制成绕包绝缘用复合带材，由于聚四氟乙烯的“补强”规避了单一陶瓷化耐火硅橡胶绝缘机械性能的不足，并由于后续的硫化、熔封，绝缘的耐温等级也得到了一定的提升（可由180℃提高至200℃）。

另一方面，由于聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯等材料耐辐照性能较差，绝缘层在外空间高能射线的轰击下易产生分子链的断裂（聚四氟乙烯在几个Mrad的剂量照射下便会迅速分解），然而ETFE材料的密度为工艺可用的氟塑料最低，本发明以交联型ETFE作为电缆的护层，提高了电缆的耐真空逸气性和耐原子氧化性，并且大幅度减少了电缆的重量。

绝缘用复合带材的可靠性和尺寸的均匀性是保证成品电缆结构和性能满足飞机用线的最重要环节之一，通过大量的工艺验证，固化了陶瓷化硅橡胶材料的流动状态，将陶瓷化硫化硅橡胶生胶均匀地粘接到聚四氟乙烯带之间，并通过连续的挤出、粗辗压、精辗压工艺最终制作出粘接力强并且尺寸均匀的绝缘用复合带。

绝缘用复合带材的绕包工艺更是成品电缆性能保证的关键，这主要是因为一丝的绕包张力波动都要会产生绝缘层尺寸不均或不能完好熔封等缺陷，本发明通过对绕包机的包带盘传动系统进行改进，通过电气反馈线路将绕包过程中带材量减少的信息转化为带盘动力电机的速度变化，使得绕包的整个过程均能保证张力恒定。

虽然陶瓷化耐火硅橡胶的硫化温度（280℃～360℃）与聚四氟乙烯的熔封温度（240℃～350℃）接近，但必须找到一个更为合适的工艺温度“交合点”，本发明分别对单一的两种材料带材绕包线进行了多次的硫化验证和熔封试验，最终在保证产品质量的基础上最大限度地提高了生产效率。

ETFE护层挤出后必须通过充分但不过量的辐照，辐照剂量的选择便成为工艺的关键，这主要是因为：如果剂量过小，材料优异的性能，如耐高温、高强度、耐化学液体、耐辐照等不能充分显现出来，电缆不能通过“交联度验证”试验；如果剂量过大，电缆残留电荷较多，电缆电气绝缘性能不佳，而且护层的抗老化性能不能满足标准要求，内层绝缘的完整性也将受到严重破坏。本发明设计了如下的验证方案：试验了一根电缆样品，其绝缘采用抗辐照性能较差的塑料如聚氯乙烯，测试并记录其老化前后的机械物理性能及绝缘电阻，外层挤出ETFE（内、外层尺寸完全按定型的产品执行），按照外层材料推荐的剂量对截成的一段电缆样品施加，并逐渐提高辐照剂量，完成后测试多段电缆样品内层线芯老化前后机械性能及绝缘电阻，并分别与先前数值进行比较，选择性能突变的辐照剂量点进行工艺固化。为了减少甚至消除因辐照带来的电荷残留，制定了合适的“完工电缆热空气处理”的优化工艺。

本发明为航空航天工业一直寻求的在恶劣环境中也能保证高度可靠性、重量轻、尺寸小、柔软和低毒的线缆产品。

附图说明

图1为本发明制得的航空航天用耐火电缆的结构示意图；

图中：1导体、2绝缘用复合带、3护层。

具体实施方式

航空航天用耐火电缆，包括缆芯、缆芯上设置的护层。缆芯由镀银铜导体或镀镍铜导体1上绕包绝缘用复合带2构成，缆芯外挤包交联型ETFE护层3。绝缘用复合带由陶瓷化硫化硅橡胶生胶均匀地粘接在聚四氟乙烯带之间后经连续的挤出、粗辗压、精辗压构成。

航空航天用耐火电缆的生产工艺，包括以下步骤：

1）将固化了陶瓷化硅橡胶材料流动状态的陶瓷化硫化硅橡胶生胶均匀地粘接到聚四氟乙烯带之间，然后将聚四氟乙烯带连续的挤出、粗辗压、精辗压，制得粘接力强并且尺寸均匀的绝缘用复合带；

2）在绕包机上将绝缘用复合带绕包在镀银铜导体或镀镍铜导体上，使绕包的整个过程均能保证张力恒定，制得缆芯，将缆芯进行硫化、熔封；硫化、熔封的温度为280-350℃；

3）在缆芯外挤包交联型ETFE护层后进行辐照、工艺固化，并进行完工电缆热空气处理，减少甚至消除因辐照带来的电荷残留，最终制得航空航天用耐火电缆。

本发明将陶瓷化耐火硅橡胶与聚四氟乙烯复合带结合，将绝缘层绕包陶瓷化耐火硅橡胶与聚四氟乙烯复合带、护层挤出ETFE并进行辐照交联的航空航天用耐火电缆，通过将绕包过程中带材量减少的信息转化为带盘动力电机速度变化的方法，提高绕包层质量的设备改进方案。本发明先设计一根样品电缆（内层为耐辐照性能差的材料，外层为目标产品材料，尺寸完全按目标产品执行），从最低辐照剂量点开始并逐渐提高，测试截成的多段电缆样品内层线芯老化前后机械性能及绝缘电阻，并分别与原始数值进行比较，固化最优的电缆外层辐照剂量的工艺验证方案。通过对“完工电缆”进行热空气处理，减少甚至消除因辐照带来的电缆电荷残留的现象。

Claims (3)

1.一种航空航天用耐火电缆，包括缆芯、缆芯上设置的护层，所述缆芯由镀银铜导体或镀镍铜导体上绕包绝缘用复合带构成，缆芯外挤包交联型ETFE护层，其特征是，所述绝缘用复合带由陶瓷化硫化硅橡胶生胶均匀地粘接在聚四氟乙烯带之间后经连续的挤出、粗辗压、精辗压构成，所述交联型ETFE护层为辐照交联型ETFE护层。

2.一种航空航天用耐火电缆的生产工艺，其特征是，包括以下步骤：

1)将固化了陶瓷化硅橡胶材料流动状态的陶瓷化硫化硅橡胶生胶均匀地粘接到聚四氟乙烯带之间，然后将聚四氟乙烯带连续的挤出、粗辗压、精辗压，制得粘接力强并且尺寸均匀的绝缘用复合带；

2)在绕包机上将绝缘用复合带绕包在镀银铜导体或镀镍铜导体上，使绕包的整个过程均能保证张力恒定，制得缆芯，将缆芯进行硫化、熔封；

3)在缆芯外挤包交联型ETFE护层后进行辐照、工艺固化，并进行完工电缆热空气处理，减少甚至消除因辐照带来的电荷残留，最终制得航空航天用耐火电缆。

3.根据权利要求2所述的航空航天用耐火电缆的生产工艺，其特征是，所述的硫化、熔封的温度为280-350℃。