CN104200902A - 一种环保节能防火铜铝合金电线电缆及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型环保节能防火铜铝合金电线电缆及其制造方法。当火灾发生时，电线电缆很容易被烧穿而造成短路起火，而且现有的电线电缆成本偏高。本发明由绝缘层(2)、导电芯线(1)包覆而成，其特征在于所述导电芯线(1)为铜和铝两种不同的金属材料包覆组成，所述的绝缘层(2)为防火云母带，所述绝缘层(2)外还设置防火护套。本发明的铜包铝防火电线电缆安全可靠，发生意外处于燃烧环境时发烟量少，具有较好的防火性，无有害气体及腐蚀性气体，可有效降低意外损失，便于对材料进行回收，降低生产成本。

Description

一种环保节能防火铜铝合金电线电缆及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种新型环保节能的铜铝合金电线电缆，尤其是在铜铝合金性能方面得到极大提高和极大降低铜导体电线成本的电线电缆及其制造方法。

背景技术

建筑装修的蓬勃发展对电线电缆的要求也越来越高，过去的几十年来由于电线电缆老化原因引起的火灾频繁发，当火灾发生时，电线电缆很容易被烧穿而造成短路起火，从而造成更大的损失甚至悲剧发生。当前有色金属铜的价格居高不下，铜导体成本占电缆原材料总成本的90％以上。为了既能保证满足电缆铜导体的技术指标，又可以大幅度降低电缆成本，用新型铜铝合金材料取代铜原料制造出的具有防火功能又具有极高性价比的铜铝合金电线电缆具有广阔的市场前景。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种环保节能的铜铝合金电线电缆，改善铝芯导体与纯铜开关、插座接触熔点问题，防止产品氧化、短路，提高其安全性，降低意外线损，同时可有效降低材料成本。

为此，本发明采取如下的技术方案：铜铝合金防火电线电缆，由绝缘层、导电芯线包覆而成，所述导电芯线为铜和铝两层不同的金属材料包覆组成，为一种高科技纳米技术新型铜铝合金材料；导体外设置耐高温云母带防火层，防火层外设置低烟无卤耐高温防火绝缘屏蔽层。绝缘层为所述绝缘层外包覆有防火护套。

所述的绝缘屏蔽层为无烟防火的纳米改性聚稀烃聚合物绝缘材料，且通过电子辐照加速器的对绝缘屏蔽层辐照。

所述的铜为铜带或铜套，所述的铝为铝芯线。所述导电芯线为铜包铝组成。“铜导体的导电性能大大的优于铝导体，于是以“包覆焊接拉制法”将铜带(以一定的铜层体积比)同心的包覆在铝芯的外层，系一种物理方式，而当中铝导体在接触空气后立即产生一层致密的纳米氧化膜来防止导体氧化。铜包铝作为导体，与铜、铝一样，可应用在很多场合，同时铜包铝导体使导体总截面放大，根据集肤效应的原理，单根导线的表面，其单位面积通过的电流比导线的圆心单位面积通过的电流要大，也就是说，大截面导体的圆心在相同导体组成的圆面积内，圆心比圆周通过的电流要小，所以圆心导体用铝材料，圆周导体用铜材料组成是最合理经济的。在导体直流电阻与纯铜导体直流电阻相同的条件下，它的交流电阻比铜小，载流量比铜导体大2％-5％(截面积越大效果越明显)。其电缆的线损、温升、高次谐波等技术指标比铜导体电缆要好。

作为优选和改进，所述的铜由至少一根纯铜线绞合而成，所述的铝由至少一根纯铝线绞合而成。该结构的电线电缆便于对铜铝材料进行回收，降低成产成本减少环境污染。

所述铝芯线层与铜层之间还设置了石墨介质层。设置石墨介质层，具有较强的抗氧化性，提高导电性能。

所述铝芯线层的截面积占导电芯线的40-80％，所述石墨介质层的截面积占导电芯线的1-10％，所述的铜层占导电芯线10-30％。成本低，产品性能相对较佳。

绝缘层和阻燃护套是由纳米改性聚稀烃聚合物、纳米防火剂、纳米消烟剂和填加剂混合制成。

本发明的铜包铝防火电线电缆安全可靠，发生意外处于燃烧环境时发烟量少，具有较好的防火性，无有害气体及腐蚀性气体，可有效降低意外损失，便于对材料进行回收，降低生产成本。

附图说明

图1是本发明双层金属包芯电线电缆实施例截面结构示意图。

图中：1-铜包铝导电芯线、2-绝缘层防火云母带、3-防火护套、4-铜、5-铝芯线。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述铜包铝合金防火电线电缆，由绝缘层防火云母带2包覆铜包铝导电芯线1，外加交联绝缘防火护套3组成，图中所示的导电芯线1为铜4包覆铝芯线5组成。

绝缘层防火云母带2和防火护套3是由纳米改性聚稀烃聚合物、纳米防火剂、纳米消烟剂和填加剂混合制成。作为优选和改进，在铝芯线层与铜层之间还设置了石墨介质层。设置石墨介质层，具有较强的抗氧化性，提高导电性能。为了便于回收原材料降低成本，使铜由至少一根纯铜线绞合而成，铝由至少一根纯铝线绞合而成，降低成产成本并减少环境污染。作为优选，铝芯线层的截面积占导电芯线的40-80％，石墨介质层的截面积占导电芯线的1-10％，铜层占导电芯线10-30％。成本低，产品性能相对较佳。

本发明的生产工艺是将经过清洗的铜带经多道轧辊逐步形成管状包覆在清洗过的铝芯线周围，采用氩弧焊将铜管的纵缝焊接起来形成线坯，经拉拔并通过拉丝模热处理使两金属界面紧密结合，经过多道拉丝模制成尺寸要求的线材，使铜铝两种金属界面结合更紧密。铜包铝线的退火，拉拔后的铜包铝线加热时组织和性能的变化，将加工硬化的铜包铝线加热到较高温度，保温一定时间，组织结构将逐渐恢复原状，其力学性能随之发生变化。退火过程中，铜和铝原子向对方金属中扩散，形成“冶金结合”。

本发明具有如下特点：

电线电缆材料中不含有氯、溴、氟等卤素，在紧急状态下(如电气事故、火灾)，不产生有害气体及腐蚀性气体；

采用铜铝合金导体可满足目前持续多年的电线电缆在产品选型、设计、使用、安装等方面的习惯，还对电缆的接线端子紧压、锡焊接有利。燃烧时发烟量少，具有较好的防火性；

降低交流电阻：交流电阻是电流载流量的主要依据，根据集肤效应的原理，单根导线的表面，其单位面积通过的电流比导线的圆心单位面积通过的电流要大，也就是说，大截面导体的圆心在相同导体相成的圆面积内，圆心比圆周通过的电流要小，所以把圆心导体与圆周导体用不同的金属组成是最合理、最经济的。

影响交流电阻指标除直流电阻、集肤效应外，还有邻近效应，与相同直流电阻的铜导体相比，采用铜铝合金导体后，单根导体内，铝在圆心，铜在外缘；在绞合导体内，内层是铜包铝，外层是纯铜，而铝对集肤效应和邻近效应都没有铜敏感，同时铜复合导体会使导体总截面增加一部份，因此也增加了导体的表面积，改善了电缆的散热条件，增加了散热面积，而铝的导热系数与铜相近，在同等的材料成本条件下，交流电阻的指标要经济得多

具有良好的耐腐蚀性：铝比铜易腐蚀，但由于铜铝合金材料已经完全冶金化，铝完全被铜所覆，不会被水、空气接触，完全达到与铜一样的性能。铜铝合金导体还更利于避免电缆在长期使用过程中由于腐蚀、碰伤或因紧压、锡焊接不好使导体与接线端子接触不良、发热引起铜层脱落和铜铝两种金属之间形成电势差，加速电化腐蚀，避免造成电缆端部烧毁的隐患。

成本低重量轻：与相同技术指标的铜芯电缆相比，铜铝合金导体电缆可节约成本20％以上。铜包铝线的比重仅为纯铜线的37％-40％。在线径、重量相等的情况下，其长度是纯铜线的2.5倍。

良好的焊接性：铜包铝线由于其表面同心包覆了一层纯铜，因此具有跟纯铜线一样的可焊性，方便生产。

提高了防火、安全效果，不会蔓延、燃烧及产生卤化氢有害气体，达到环保型安全电缆的设计要求。电缆寿命长，防火功效好和节能省电，设计原理为：使用特殊的防火材料及工艺，特殊电缆护套材料及生产工艺，可以防止电缆老化而引起能源损耗，防止各种因素的起火，以达到防火节能的功能。

利用电子辐照加速器对电线电缆绝缘层及保护层进行辐照，使塑性体原相对独立的链状结构变成同层相联、层层相联的三维网状结构，从而极大地提高了电线电缆产品的机械物理性能，耐热性和使用寿命。

不含有能对环境造成有害影响的铅、镉等重金属，不含环境激素，不污染土壤；

电线废弃后可回收再生利用，或掩埋、焚烧时不对环境产生危害。

Claims (10)

1.一种环保节能防火铜铝合金电线电缆，由绝缘层(2)、导电芯线(1)包覆而成，其特征在于所述导电芯线(1)为铜和铝两种不同的金属材料包覆组成，所述的绝缘层(2)为防火云母带，所述绝缘层(2)外还设置防火护套。 

2.根据权利要求1所述的环保节能防火铜铝合金电线电缆，其特征在于所述导电芯线(1)为铜包铝芯线组成。 

3.根据权利要求2所述的环保节能防火铜铝合金电线电缆，其特征在于所述的铜为铜带或铜套，所述的铝为铝芯线。 

4.根据权利要求2所述的环保节能防火铜铝合金电线电缆，其特征在于所述的铜由至少一根纯铜线绞合而成，所述的铝由至少一根纯铝线绞合而成。 

5.根据权利要求3所述的环保节能防火铜铝合金电线电缆，其特征在于铝芯线层与铜层之间还设置了石墨介质层。 

6.根据权利要求5所述的环保节能防火铜铝合金电线电缆，其特征在于铝芯线层的截面积占导电芯线的40-80％，所述石墨介质层的截面积占导电芯线的1-10％，所述的铜层占导电芯线10-30％。 

7.根据权利要求1所述的环保节能防火铜铝合金电线电缆，其特征在于所述的绝缘层为纳米改性聚稀烃聚合物绝缘材料 。

8.如权利要求1所述的环保节能防火铜铝合金电线电缆，其特征在于所述的缘层和防火护套是由纳米改性聚稀烃聚合物、纳米防火剂、纳米消烟剂和填加剂混合制成。 

9.按权利要求3所述的环保节能防火铜铝合金电线电缆的制造方法，其特征在于将经过清洗的铜带经多道轧辊逐步形成管状包覆在清洗过的铝芯线周围，采用氩弧焊将铜管的纵缝焊接起来形成线坯，经拉拔并通过拉丝模热处理使两金属界面紧密结合，经过多道拉丝模制成尺寸要求的线材，之后对铜包铝线进行退火，将加工硬化的铜包铝线加热到400-500度，保温30-60分钟，退火过程中，铜和铝原子向对方金属中扩散，形成“冶金结合”。 

10.按权利要求9所述的环保节能防火铜铝合金电线电缆的制造方法，其特征在于利用电子辐照加速器的高能电子束流对绝缘层及防火护套进行辐照。