CN103871579B - 一种抗碾压电缆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抗碾压电缆，其包括三根线芯及包覆该三根线芯的外护套。定义该三根线芯分别为火线、零线及地线，所述地线仅包括导体、所述火线及零线均包括导体及依次包覆该导体的聚氯乙烯绝缘层及尼龙护套。所述外护套为抗碾压护套，所述抗碾压护套是以高聚度聚氯乙烯树脂为主要原料，按比例添加了耐磨材料硅酮粉及癸二酸二辛酯、偏苯三酸三辛酯、纳米碳酸钙、超细改性碳酸钙、钙锌复合稳定剂、三氧化二锑等助剂制成。

Description

一种抗碾压电缆

技术领域

本发明涉及电线电缆领域，具体涉及一种结构与制作都较为简单的抗碾压电缆。

背景技术

电缆(electric cable；power cable)是由一根或多根相互绝缘的导体和外包绝缘外护套制成，将电力或信息从一处传输到另一处的导线，用来连接电器或电路。在电缆的使用过程中，尤其是在建筑行业中，经常会受到各种碾压，导致电缆寿命减短甚至造成安全隐患。由于传统的电缆一般采用由聚氯乙烯(polyvinylchloride)材料作为电缆的护套料，抗碾压性较差。为保护电缆，常用的方法是在电缆外面再设置一个抗碾压槽，使用非常不方便。为克服上述困难，专利申请号为201310417724.1号专利申请揭示了一种耐车辆快速碾压的柔性电缆，该柔性电缆包括电缆外护套层、编织材料层、非N顿流体层、钢带铠装层、电缆内护层和电缆内芯。通过非N顿流体层和钢带铠装层等结构来达到抗碾压的作用。然而，这种电缆结构和制作工艺都过于复杂，成本较高，不能从根本上解决外护套的抗碾压问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种结构与制作工艺都较为简单的抗碾压电缆。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：提供一种抗碾压电缆，其包括三根线芯及包覆该三根线芯的外护套。定义该三根线芯分别为火线、零线及地线，所述地线仅包括导体、所述火线及零线均包括导体及依次包覆该导体的聚氯乙烯绝缘层及尼龙护套。所述外护套为抗碾压护套，所述抗碾压护套是以高聚度聚氯乙烯树脂为主要原料，按比例添加了耐磨材料硅酮粉及癸二酸二辛酯、偏苯三酸三辛酯、纳米碳酸钙、超细改性碳酸钙、钙锌复合稳定剂、三氧化二锑等助剂制成。

所述火线、零线及地线的轴向中心线设置在同一平面上，且所述地线设置在所述火线与零线之间。

所述线芯与外护套之间填充有阻燃且绝缘的弹性填充材料。

所述尼龙护套的厚度为0.05毫米～0.2毫米，且所述尼龙护套的厚度与聚氯乙烯绝缘层的厚度之和为0.31毫米～0.91毫米。

所述尼龙护套的厚度为0.12毫米，所述尼龙护套的厚度与聚氯乙烯绝缘层的厚度之和为0.76毫米。

所述导体为铜丝。

所述抗碾压护套通过如下方法制备而成：

按照重量份数将15～20份纳米碳酸钙、10～15份超细改性碳酸钙、2～5份硅酮粉、5～6份钙锌复合稳定剂、0.5～0.6份润滑剂及2～3份三氧化二锑投入搅拌机中混合搅拌，然后再加入20～30份癸二酸二辛酯、30～35份偏苯三酸三辛酯，最后加入100份高聚度聚氯乙烯树脂；

低速搅拌3-5分钟至高速混合，直到温度达到80-90摄氏度时；

当温度达到80-90摄氏度时，再搅拌15-20分钟后打开搅拌机的气门，将混合好的料挤出；

用切粒机将挤出的料进行切粒得到抗碾压护套料；

将所述抗碾压护套料挤包即可得到所述抗碾压护套。

本发明所提供的抗碾压电缆通过采用特殊的结构设计及采用由抗碾压护套，使得其能承受普通电缆四倍的碾压力，从而使得所述抗碾压电缆无需设计复杂的结构即可达到抗碾压的目的，且结构与制备工艺都较为简单，成本较低，能从根本上解决电缆的抗碾压问题。

附图说明

图1是本发明实施例的抗碾压电缆的横截面结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参考图1，本发明实施例提供一种抗碾压电缆100，其包括三根线芯及包覆该三根线芯的外护套10。所述三根线芯的轴向中心线设置在同一平面上，定义该三根线芯分别为火线20、零线30及地线40。所述地线40设置在所述火线20与零线30之间。所述火线20包括导线21及依次包覆该导线21的聚氯乙烯绝缘层22及尼龙护套23；所述零线30包括导线31及依次包覆该导线31的聚氯乙烯绝缘层33及尼龙护套32。

所述导线21、31、41的材质与结构不行不限，所述导线21、31、41的材质可为铜线，也可以为铜包铝镁线；所述导线21、31、41的横截面可以为圆形，也可以为扁形。在本实施例中，本发明提供的导线21、31、41为扁形铜线。

所述聚氯乙烯(PVC)绝缘层22、32用于阻燃和绝缘，通常，所述聚氯乙烯绝缘层22、32的厚度为0.26毫米～0.69毫米；在本实施例中，所述聚氯乙烯绝缘层22、32的厚度为0.64毫米。所述尼龙护套的厚度为0.05毫米～0.2毫米，且所述尼龙护套23、33的厚度与PVC绝缘层22、32的厚度之和为0.5毫米。在本实施例中，基于成本和机械性能综合考量，所述尼龙护套23、33的厚度为0.12毫米。相对聚氯乙烯材料，尼龙材料强度较高，抗碾压。因此通过在聚氯乙烯绝缘层22、32外再包覆所述尼龙护套23、33，能提高抗碾压电缆100的抗碾压性能。

所述外护套为聚氯乙烯外护套10，通过在所述线芯外包覆所述聚氯乙烯外护套10，除了进一步提高抗碾压电缆100的阻燃、绝缘和碾压性能外，还可以防止尼龙护套23、33直接与外界接触而延缓尼龙护套23、33的老化速度，进一步提高抗碾压电缆100的使用寿命。所述PVC外护套10的厚度为0.31毫米～0.91毫米。在本实施例中，基于成本和机械性能综合考量，所述PVC外护套10的厚度为0.76毫米。

为了进一步保护地线40及提供所述抗碾压电缆100的抗碾压性能、阻燃和绝缘性能，所述线芯与聚氯乙烯外护套10之间填充有既绝缘又阻燃的弹性填充材料。

可以理解，本发明所提供的抗碾压电缆100通过在零线与火线的聚氯乙烯绝缘层外在包覆一层尼龙护套，可提高抗碾压电缆的抗碾压性能和使用寿命。所述地线仅包括导线，能降低成本，且通过将三个缆芯的合理布局，利用地线与火线及零线的高度差，从而使地线承受较小的碾压力，保护地线。同时由于三个缆芯的轴向中心线设置在同一平面，在承受外界压力时能减小单根缆芯的承受压强，进一步提高抗碾压电缆100的抗碾压性能。

所述外护套10为抗碾压护套，所述抗碾压护套是以高聚度聚氯乙烯树脂为主要原料，按比例添加了耐磨材料硅酮粉及癸二酸二辛酯、偏苯三酸三辛酯、纳米碳酸钙、超细改性碳酸钙、钙锌复合稳定剂、三氧化二锑等助剂制成。具体地，所述外护套10包括：

聚氯乙烯(PVC)树脂的选择：通用型聚氯乙烯树脂是由氯乙烯单体在引发剂的作用下聚合形成的；而高聚合度聚氯乙烯树脂是指在氯乙烯单体聚合体系中加入链增长剂聚合而成的树脂。普通的电缆护套料其树脂大多选择由通用型聚氯乙烯树脂制成，根据本发明产品的使用环境，为使本发明的抗碾压护套料具有耐寒、抗压碾、高阻燃等特点，本发明选择高聚合度聚氯乙烯树脂。与通用型聚氯乙烯树脂相比，采用高聚合度聚氯乙烯树脂，不仅能提高树脂的物理性能，还能提高树脂与粉体材料的溶解度，进而能在树脂中填充更多的固体材料与树脂相容，从而提高抗碾压护套料的机械强度，增强抗碾压护套料的抗碾压性能。

增塑剂的选择：为使本抗碾压护套料同时具有耐寒性和耐高温性，要求其增塑剂不仅凝固点低、耐寒性能好，还须耐热性高、挥发性小。根据上述要求，本发明选择挥发性小、耐热性好且能提高抗碾压护套料的抗拉强度的偏苯三酸三辛酯作为主增塑剂，选择耐寒性好且发挥性小的癸二酸二辛酯作为辅助增塑剂。

耐磨剂的选择：为使本发明抗碾压护套料具有较高的抗压碾性能，改善高聚度聚氯乙烯树脂的柔软性能；本发明利用先进的最佳的粉体溶解体系原理，根据高聚度聚氯乙烯树脂的填充能力，采用纳米及超细硅酮粉作为填充料，完全填充高聚度聚氯乙烯树脂分子之间的间隙，使填充料在高聚度聚氯乙烯树脂中达到溶解饱和状态。避免有填充料分布在高聚度聚氯乙烯树脂外，使高聚度聚氯乙烯树脂分子间基本无空隙。从而使抗碾压护套料达到最佳的抗外力冲击性能，达到使抗碾压护套料具有耐磨和抗压碾性能的目的。因此选择了硅酮粉作为耐磨剂能显著改善本抗碾压护套料的抗压碾性能。

填充剂的选择：选择纳米碳酸钙及超细改性碳酸钙，能够进一步填充高聚度聚氯乙烯树脂中的空隙。所述超细改性碳酸钙，其粒径为2000目，相较于纳米碳酸钙，其粒径更小，吸油值低、分散性好、能补强，属于改性过的，活性碳酸钙，与纳米碳酸钙配合，可填充高聚度聚氯乙烯树脂中不同孔径的空隙。

润滑剂的选择：选择润滑剂主要是为了防止抗碾压外护套不脱皮或与与之接触的绝缘层产生粘连现象，其选材不限，只要能满足上述功能即可。

阻燃体系的选择：高聚度聚氯乙烯树脂主链上含有氯原子，本身具有一定的阻燃性。在抗碾压护套料中加入阻燃剂三氧化二锑，能够进一步提高其阻燃性能。本抗碾压护套料中采用高纯度超细的三氧化二锑，可以减少用量，同时更加易嵌入高聚度聚氯乙烯树脂分子结构中，增加分布均匀度，达到更有效的阻燃效果。

与现有技术相比，本发明的外护套10以高聚度聚氯乙烯树脂为主要原料，加入少量的硅酮粉提高电缆的耐磨抗压碾的性能。通过相应的助剂配合，并采用先进的最佳的粉体溶解体系原理，根据高聚度聚氯乙烯树脂填充能力，采用纳米及超细填充料，基本完全填充高聚度聚氯乙烯树脂分子之间的间隙。使填充料在高聚度聚氯乙烯树脂中达到溶解饱和状态，无多余的填充料分布高聚度聚氯乙烯树脂分子外，使高聚度聚氯乙烯树脂分子间基本无空隙，从而使抗碾压护套料能达到最佳的抗外力冲击性能，达到耐磨和抗压碾的目的，保持最佳的力学性能。适合于抗震性、抗压碾、寒冷等恶劣环境，可用于载流量较大的，额定电压600V以下的建筑物内或地下输配电路。与传统的聚氯乙烯外护套相比具有高性能、低成本、生产效益高的特点。

所述外护套10的制备方法包括如下步骤：

步骤一：按照重量份数将15～20份纳米碳酸钙、10～15份超细改性碳酸钙、2～5份硅酮粉、5～6份钙锌复合稳定剂、0.5～0.6份润滑剂及2～3份三氧化二锑投入搅拌机中混合搅拌，然后再加入20～30份癸二酸二辛酯、30～35份偏苯三酸三辛酯，最后加入100份高聚度聚氯乙烯树脂。

步骤二：低速搅拌3-5分钟至高速混合，直到温度达到80-90摄氏度时。

步骤三：当温度达到80-90摄氏度时，再搅拌15-20分钟后打开搅拌机的气门，将混合好的料挤出。

步骤四：用切粒机将挤出的料进行切粒得到该抗碾压护套料。

步骤五：将所述抗碾压护套料挤包即可得到所述抗碾压护套。

将所得的抗碾压护套在高温老化炉内进行耐空气老化性能测试，老化前抗碾压护套料的伸长率为100％，抗张强度10.3Mpa(15000lbf/in2)。经过10天老化后，伸长率最小变化率为65％(若采用哑铃刀切片，最小变化率为45％)，抗张强度最小变化率为70％。

将传统的电缆及本实施例中的抗碾压电缆100分别进行测试，测试结果如下：

从以上实施例1及对比例1的测试数据可以看出，本发明抗碾压电缆100能承受普通电缆四倍的碾压力，从而使得由该抗碾压电缆100无需设计复杂的结构即可达到抗碾压的目的，且结构与制备工艺都较为简单，成本较低，能从根本上解决电缆的抗碾压问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种抗碾压电缆，其包括三根线芯及包覆该三根线芯的外护套，其特征在于，定义该三根线芯分别为火线、零线及地线，所述地线仅包括导体、所述火线及零线均包括导体及依次包覆该导体的聚氯乙烯绝缘层及尼龙护套；所述外护套为抗碾压护套，所述抗碾压护套是以高聚度聚氯乙烯树脂为主要原料，按比例添加了耐磨材料硅酮粉及癸二酸二辛酯、偏苯三酸三辛酯、纳米碳酸钙、超细改性碳酸钙、钙锌复合稳定剂、三氧化二锑等助剂制成；所述抗碾压护套通过如下方法制备而成：按照重量份数将15～20份纳米碳酸钙、10～15份超细改性碳酸钙、2～5份硅酮粉、5～6份钙锌复合稳定剂、0.5～0.6份润滑剂及2～3份三氧化二锑投入搅拌机中混合搅拌，然后再加入20～30份癸二酸二辛酯、30～35份偏苯三酸三辛酯，最后加入100份高聚度聚氯乙烯树脂；低速搅拌3-5分钟至高速混合，直到温度达到80-90摄氏度时；当温度达到80-90摄氏度时，再搅拌15-20分钟后打开搅拌机的气门，将混合好的料挤出；用切粒机将挤出的料进行切粒得到抗碾压护套料；将所述抗碾压护套料挤包即可得到所述抗碾压护套。

2.一种如权利要求1所述的抗碾压电缆，其特征在于，所述火线、零线及地线的轴向中心线设置在同一平面上，且所述地线设置在所述火线与零线之间。

3.一种如权利要求1所述的抗碾压电缆，其特征在于，所述线芯与外护套之间填充有阻燃且绝缘的弹性填充材料。

4.一种如权利要求1所述的抗碾压电缆，其特征在于，所述尼龙护套的厚度为0.05毫米～0.2毫米，且所述尼龙护套的厚度与聚氯乙烯绝缘层的厚度之和为0.5毫米。

5.一种如权利要求4所述的抗碾压电缆，其特征在于，所述尼龙护套的厚度为0.12毫米，所述聚氯乙烯绝缘层的厚度为0.38毫米。

6.一种如权利要求1所述的抗碾压电缆，其特征在于，所述抗碾压护套 的厚度为0.31毫米～0.91毫米。

7.一种如权利要求6所述的抗碾压电缆，其特征在于，所述抗碾压护套的厚度为0.76毫米。

8.一种如权利要求1所述的抗碾压电缆，其特征在于，所述导体为扁形铜丝或圆形铜丝。