CN104751943B - 一种耐磨耐压电缆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了提供一种耐磨耐压电缆及其制备方法，包括电缆内芯，及由内到外依次包覆在所述电缆内芯外、用于提高所述电缆耐磨性和柔韧性的屏蔽层和护套层，所述电缆内芯由多根绝缘芯线绞合而成；每一所述绝缘芯线包括导体，及包覆在所述导体外的绝缘层；其中，所述护套层和所述绝缘层由丁腈聚氯乙烯复合材料或丁腈聚乙烯复合材料制得。本发明的有益效果：提高了电缆的抗老化性和耐磨性，且改善了电缆的拉伸强度，增强了电缆的整体柔韧性，能够更好的保护绝缘层内的导体。
Description
技术领域
本发明涉及电力电缆技术领域，更具体地说，涉及一种耐磨耐压电缆及其制备方法。
背景技术
随着电气自动化程度的提高，设备单元需要来回移动的场合也越来越多，为防止电缆纠缠、磨损、拉脱、折断，常把电缆放入电缆拖链中，对电缆形成保护。实际使用中，拖链系统电线电缆还常常随拖链进行往返弯折，这对拖链系统电线电缆的抗弯折、抗撕裂和耐磨能力提出了很高要求。
现有电缆，通常由导体、挤塑成型在导体外周的聚氯乙烯绝缘层组成，其使用寿命、抗弯折和抗撕裂能力都十分有限；使用过程中，电缆的绝缘层容易受到磨损和断裂从而破坏电缆的绝缘性，进而影响电缆的物理和电气性能，存在较大的安全隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中电缆容易纠缠、磨损和折断等缺陷，提供一种高柔性耐磨的耐磨耐压电缆及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种耐磨耐压电缆，包括电缆内芯，及由内到外依次包覆在所述电缆内芯外、用于提高所述电缆耐磨性和柔韧性的屏蔽层和护套层，所述电缆内芯由多根绝缘芯线绞合而成；每一所述绝缘芯线包括导体，及包覆在所述导体外的绝缘层；其中，所述护套层和所述绝缘层由丁腈聚氯乙烯复合材料或丁腈聚乙烯复合材料制得。
在本发明所述的耐磨耐压电缆中，所述丁腈聚氯乙烯复合材料按质量份数包括：丁腈橡胶10～30份、聚氯乙烯80～100份、氧化锌2～8份、防老剂RD1～2份、硬脂酸1～3份、陶土20～40份和邻苯二甲酸二辛脂10～40份。
在本发明所述的耐磨耐压电缆中，所述丁腈聚乙烯复合材料按质量份数包括：丁腈橡胶10～30份、聚乙烯90～100份、环氧大豆油2～3份、硬脂酸1～3份、邻苯二甲酸二辛脂10～20份。
在本发明所述的耐磨耐压电缆中，所述护套层的厚度为0.6mm～1mm。
在本发明所述的耐磨耐压电缆中，所述绝缘层的厚度为0.3mm～0.8mm。
在本发明所述的耐磨耐压电缆中，多根所述绝缘芯线之间的绞合空隙处具有填充层。
在本发明所述的耐磨耐压电缆中，所述填充层采用柔性涤棉纤维绳或柔性加强筋绞合形成。
在本发明所述的耐磨耐压电缆中，所述屏蔽层采用柔性镀锌铜丝编织或铝箔绕包屏蔽。
在本发明所述的耐磨耐压电缆中，所述导体为退火无氧铜丝绞合制得。
本发明还提供一种耐磨耐压电缆的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
S1、导体制备：将导体材料经拉丝、绞合后，得到导体；
S2、挤包绝缘层：采用挤压式模具在所述导体外包覆绝缘层得到绝缘芯线；
S3、添加填充层：将多根所述绝缘芯线绞合得到电缆内芯，并在多根所述绝缘芯线之间的绞合空隙中添加填充层；
S4、绕包屏蔽层：将屏蔽层绕包在所述电缆内芯外；
S5、挤包护套层：采用挤压的方式将护套层均匀包覆在所述屏蔽层外。
实施本发明的耐磨耐压电缆及其制备方法，具有以下有益效果：通过采用丁腈聚氯乙烯复合材料或丁腈聚乙烯复合材料制成电缆的保护层和绝缘层，极大的提高了电缆的抗老化性和耐磨性，且改善了电缆的拉伸强度，增强了电缆的整体柔韧性；此外，采用柔性镀锌铜丝编织或铝箔绕包形成的屏蔽层也能增强电缆在使用中的耐磨性和柔韧性，更好的保护绝缘层内的导体，避免电缆在来回移动的过程中保护层和绝缘层磨损或折断而破坏电缆的绝缘性，造成安全隐患。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明较佳实施例提供的耐磨耐压电缆的结构示意图。
具体实施方式
针对现有技术中电缆容易纠缠、磨损和折断等缺陷，本发明采用丁腈聚氯乙烯复合材料或丁腈聚乙烯复合材料制成电缆的保护层和绝缘层，极大的提高了电缆的抗老化性和耐磨性，且改善了电缆的拉伸强度，增强了电缆的整体柔韧性，能够更好的保护绝缘层内的导体，避免电缆在来回移动的过程中保护层和绝缘层磨损或折断而破坏电缆的绝缘性，造成安全隐患。
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。
如图1所示，本发明较佳实施例提供的耐磨耐压电缆，包括电缆内芯3，及由内到外依次包覆在电缆内芯3外、用于提高电缆耐磨性和柔韧性的屏蔽层2和护套层1，电缆内芯3由多根绝缘芯线4绞合而成；每一绝缘芯线4包括导体5，及包覆在导体5外的绝缘层6；其中，护套层1和绝缘层6由丁腈聚氯乙烯复合材料或丁腈聚乙烯复合材料制得。
具体的，导体5由多跟细软的铜丝（图上未标示）束绞而成，每一所述细软铜丝均为退火无氧铜丝，所述退火无氧铜丝为不含氧也不含任何脱氧剂残留物的纯铜，其电气机械性能极为优良，且所述无氧铜丝的单丝伸长率超过30%，单丝伸长率高说明铜丝软、延展性强，抗弯折能力强。
不同于现有技术中的粗铜丝，本发明所使用的细软铜丝的单丝直径均小于0.18mm，由于本发明中细软铜丝的单丝直径小，使得制成同样外径的导体5所需的细软铜丝的数量远大于现有技术中所述使用的粗铜丝的数量，这样能有效均匀分散电缆所受的外力，因此，本发明导体5的导电性能强，无氢脆现象不容易断裂，具有极强的抗弯折能力，在经过超过数百万次往返弯折运动后不会断裂，进而确保电缆的物理和电气性能不受影响。
此外，将多根细软铜丝采用甲胄绞合方式束绞制成导体5，并采用柔性高档涤棉纤维丝填充绞合缝隙。其中，为了确保制得的导体5具有较强的强度和折弯能力，绞合时绞合节距为导体5外径的8～12倍，绞合方向采用“Z”向。
进一步的，采用挤压式模具在导体5外包覆绝缘层6，从而得到绝缘芯线4。绝缘层6采用丁腈聚氯乙烯复合材料或丁腈聚乙烯复合材料制得，以满足电缆的强耐压和强耐磨性能。
其中，丁腈聚氯乙烯复合材料由以下重量份数的原料制成：丁腈橡胶10～30份、聚氯乙烯80～100份、氧化锌2～8份、防老剂RD1～2份、硬脂酸1～3份、陶土20～40份和邻苯二甲酸二辛脂10～40份，其中防老剂RD为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体或2，2，4-三甲基-1，2-二氢喹啉聚合物，陶土为紫砂；丁腈聚乙烯复合材料由以下重量份数的原料制成：丁腈橡胶10～30份、聚乙烯90～100份、环氧大豆油2～3份、硬脂酸1～3份、邻苯二甲酸二辛脂10～20份。
本发明采用的绝缘层6不同于传统电缆的聚氯乙烯绝缘层，丁腈聚氯乙烯复合材料或丁腈聚乙烯复合材料极大提高了电缆的抗老化性，且改善了拉伸强度，增强了电缆的整体柔韧性，使得绝缘层6能够更好的保护里导体5，避免因绝缘层6磨损从而破坏电缆的绝缘性，造成安全隐患。
此外，本发明绝缘层6的厚度为0.3mm～0.8mm，由于丁腈聚氯乙烯复合材料或丁腈聚乙烯复合材料制成的绝缘层6具有较强的柔韧性和耐磨性，使得传统的聚氯乙烯绝缘层的厚度需达到本发明所述绝缘层6厚度的一倍以上，才能具有与本发明绝缘层6相同的保护效果。因此，与传统绝缘层相比，其厚度减少了一半，在降低电缆质量的同时不影响电缆的使用性能。本实施例中，绝缘层6的厚度为0.5mm。
进一步的，在导体5外包覆绝缘层6从而得到了绝缘芯线4，再将多根所述绝缘芯线4采用甲胄式的扭绞方式进行绞合得到电缆内芯3。其中，绞合的方向由外层向内依次为“S”-“Z”-“S”等向，并在多根绝缘芯线4之间的绞合空隙中添加填充层7，所述填充层7采用采用柔性高档涤棉纤维绳或柔性加强筋绞合形成，所述柔性加强筋为导电性能低的金属材料或非金属材料制成。通过在绞合空隙中添加填充层7不仅能对绝缘芯线4起到保护作用，避免绝缘芯线4破损而破坏电缆的绝缘性，而且能增强整个电缆的延展性和抗弯折能力。
进一步的，在电缆内芯3外紧紧绕包一屏蔽层2，所述屏蔽层2采用柔性镀锌铜丝编织或铝箔绕包屏蔽，且屏蔽密度保证在80%以上。通过所述屏蔽层2，可以保证电缆线芯3不会松动，及电缆线芯3的绞合节距、绞合外径等不会因为松动而发生较大变化。此外，采用柔性镀锌铜丝编织或铝箔制成的屏蔽层具有良好的柔韧性，使得整个电缆具有极强的抗弯折能力，从而确保整个电缆的物理和电气性能不受数百万次往返弯折运动的影响。
进一步的，在屏蔽层2外包覆一护套层1，护套层1是电缆最重要的组成部分，其主要用于保护内部的电缆内芯3和屏蔽层2不被损坏。在设备单元来回移动的过程中，护套层1与外界直接接触并发生摩擦。因此，护套层1的延展性和抗撕裂性直接影响了整个电缆的耐磨性能和柔韧性。本发明中，护套层1通过挤压的方式均匀包覆在屏蔽层2外，其采用丁腈聚氯乙烯复合材料或丁腈聚乙烯复合材料制成，由于丁腈聚氯乙烯复合材料或丁腈聚乙烯复合材料的原料组成与绝缘层6相同，其原料组成部分不再赘述。
采用该原料组成部分制成的丁腈聚氯乙烯复合材料，可以以丁腈橡胶为主要成分，在丁腈橡胶中添加聚氯乙烯或聚乙烯，以改善丁腈橡胶的耐候性及耐磨性，从而使得整个电缆在具有强大柔韧性的同时也具有较强的耐磨性；或者以聚氯乙烯或聚乙烯为主要成分，在聚氯乙烯或聚乙烯中添加丁腈橡胶，以增强聚氯乙烯或聚乙烯的耐冲击性，从而使得整个电缆在具有强大耐磨性的同时也具有较强的柔韧性。
因此，采用丁腈聚氯乙烯复合材料或丁腈聚乙烯复合材料制成的护套层1，可以使电缆的机械性能、耐磨性能和柔韧性能等达到最佳，对于环境恶劣的场所更加适合。采用该护套层1，电缆在发生摩擦或力学冲击后能够有效保护内部的导体5不受损坏，从而延长电缆的使用寿命、并保证设备单元正常的输电。优选地，本实施例中，护套层1的厚度为0.6mm～1mm。
本发明还提供了一种电缆的制备方法，由于电缆制备过程中的工艺控制条件为现有技术，在此不再赘述。其中，所述制备方法包括以下步骤：
S1、导体制备：将导体材料经拉丝、绞合后，得到导体5。
具体的，导体制备包括三个子步骤：选料、拉丝和绞合。选料：根据制备不同电缆的要求选择使用的导体材料，如选用电工圆铜杆作为导体材料；拉丝：将导体材料进行拉丝、退火处理得到退火无氧铜丝；绞合：将拉丝得到的退火无氧铜丝采用甲胄绞合方式束绞制成导体5，并采用柔性高档涤棉纤维丝填充绞合缝隙。
S2、挤包绝缘层：采用挤压式模具在所述导体5外包覆绝缘层6得到绝缘芯线4；其中，绝缘层6采用丁腈聚氯乙烯复合材料或丁腈聚乙烯复合材料制得。
具体的，配置包含有丁腈聚氯乙烯复合材料或丁腈聚乙烯复合材料的原料。
S3、添加填充层：将多根绝缘芯线4绞合得到电缆内芯3，并在多根绝缘芯线4之间的绞合空隙中添加填充层7。
具体的，多根所述绝缘芯线4采用甲胄式的扭绞方式进行绞合得到电缆内芯3。其中，绞合的方向由外层向内依次为“S”-“Z”-“S”…向，且所述填充层7采用柔性高档涤棉纤维绳或柔性加强筋绞合形成，所述柔性加强筋为导电性能低的金属材料或非金属材料制成。
S4、绕包屏蔽层：将屏蔽层2绕包在所述电缆内芯3外；其中，屏蔽层2采用柔性镀锌铜丝编织或铝箔绕包屏蔽，且屏蔽密度保证在80%以上。
S5、挤包护套层：采用挤压的方式将护套层1均匀包覆在屏蔽层2外。具体的，护套层1采用配置好的丁腈聚氯乙烯复合材料或丁腈聚乙烯复合材料。
实施例1
S1、导体制备：将导体材料经拉丝、绞合后，得到导体5；
S2、挤包绝缘层：采用挤压式模具在所述导体5外包覆由丁腈聚氯乙烯复合材料制得的绝缘层6得到绝缘芯线4；
其中，丁腈聚氯乙烯复合材料按质量份数包括：丁腈橡胶10份、聚氯乙烯100份、氧化锌2份、防老剂RD1份、硬脂酸3份、陶土30份和邻苯二甲酸二辛脂20份；
S3、添加填充层：将多根所述绝缘芯线4绞合得到电缆内芯3，并在多根所述绝缘芯线4之间的绞合空隙中添加填充层7；
S4、绕包屏蔽层：将屏蔽层2绕包在所述电缆内芯3外；
S5、挤包护套层：采用挤压的方式将由丁腈聚氯乙烯复合材料制得的护套层1均匀包覆在所述屏蔽层2外；
其中，丁腈聚氯乙烯复合材料中各配方的质量份数与步骤S2相同。
实施例2
S1、导体制备：将导体材料经拉丝、绞合后，得到导体5；
S2、挤包绝缘层：采用挤压式模具在所述导体5外包覆由丁腈聚乙烯复合材料制得的绝缘层6得到绝缘芯线4；
其中，丁腈聚乙烯复合材料按质量份数包括：丁腈橡胶30份、聚乙烯90份、环氧大豆油2份、硬脂酸3份、邻苯二甲酸二辛脂10份；
S3、添加填充层：将多根所述绝缘芯线4绞合得到电缆内芯3，并在多根所述绝缘芯线4之间的绞合空隙中添加填充层7；
S4、绕包屏蔽层：将屏蔽层2绕包在所述电缆内芯3外；
S5、挤包护套层：采用挤压的方式将由丁腈聚乙烯复合材料制得的护套层1均匀包覆在所述屏蔽层2外；
其中，丁腈聚乙烯复合材料中各配方的质量份数与步骤S2相同。
实施例3
S1、导体制备：将导体材料经拉丝、绞合后，得到导体5；
S2、挤包绝缘层：采用挤压式模具在所述导体5外包覆由丁腈聚氯乙烯复合材料制得的绝缘层6得到绝缘芯线4；
其中，丁腈聚氯乙烯复合材料按质量份数包括：丁腈橡胶30份、聚氯乙烯80份、氧化锌5份、防老剂RD1份、硬脂酸3份、陶土40份和邻苯二甲酸二辛脂30份；
S3、添加填充层：将多根所述绝缘芯线4绞合得到电缆内芯3，并在多根所述绝缘芯线4之间的绞合空隙中添加填充层7；
S4、绕包屏蔽层：将屏蔽层2绕包在所述电缆内芯3外；
S5、挤包护套层：采用挤压的方式将由丁腈聚氯乙烯复合材料制得的护套层1均匀包覆在所述屏蔽层2外；
其中，丁腈聚氯乙烯复合材料中各配方的质量份数与步骤S2相同。
实施例4
S1、导体制备：将导体材料经拉丝、绞合后，得到导体5；
S2、挤包绝缘层：采用挤压式模具在所述导体5外包覆由丁腈聚乙烯复合材料制得的绝缘层6得到绝缘芯线4；
其中，丁腈聚乙烯复合材料按质量份数包括：丁腈橡胶10份、聚乙烯100份、环氧大豆油2份、硬脂酸3份、邻苯二甲酸二辛脂20份；
S3、添加填充层：将多根所述绝缘芯线4绞合得到电缆内芯3，并在多根所述绝缘芯线4之间的绞合空隙中添加填充层7；
S4、绕包屏蔽层：将屏蔽层2绕包在所述电缆内芯3外；
S5、挤包护套层：采用挤压的方式将由丁腈聚乙烯复合材料制得的护套层1均匀包覆在所述屏蔽层2外；
其中，丁腈聚乙烯复合材料中各配方的质量份数与步骤S2相同。
实施例5
S1、导体制备：将导体材料经拉丝、绞合后，得到导体5；
S2、挤包绝缘层：采用挤压式模具在所述导体5外包覆由丁腈聚氯乙烯复合材料制得的绝缘层6得到绝缘芯线4；
其中，丁腈聚氯乙烯复合材料按质量份数包括：丁腈橡胶20份、聚氯乙烯90份、氧化锌2份、防老剂RD2份、硬脂酸3份、陶土40份和邻苯二甲酸二辛脂20份；
S3、添加填充层：将多根所述绝缘芯线4绞合得到电缆内芯3，并在多根所述绝缘芯线4之间的绞合空隙中添加填充层7；
S4、绕包屏蔽层：将屏蔽层2绕包在所述电缆内芯3外；
S5、挤包护套层：采用挤压的方式将由丁腈聚氯乙烯复合材料制得的护套层1均匀包覆在所述屏蔽层2外；
其中，丁腈聚氯乙烯复合材料中各配方的质量份数与步骤S2相同。
实施例6
S1、导体制备：将导体材料经拉丝、绞合后，得到导体5；
S2、挤包绝缘层：采用挤压式模具在所述导体5外包覆由丁腈聚乙烯复合材料制得的绝缘层6得到绝缘芯线4；
其中，丁腈聚乙烯复合材料按质量份数包括：丁腈橡胶20份、聚乙烯95份、环氧大豆油2份、硬脂酸3份、邻苯二甲酸二辛脂20份；
S3、添加填充层：将多根所述绝缘芯线4绞合得到电缆内芯3，并在多根所述绝缘芯线4之间的绞合空隙中添加填充层7；
S4、绕包屏蔽层：将屏蔽层2绕包在所述电缆内芯3外；
S5、挤包护套层：采用挤压的方式将由丁腈聚乙烯复合材料制得的护套层1均匀包覆在所述屏蔽层2外；
其中，丁腈聚乙烯复合材料中各配方的质量份数与步骤S2相同。
综上所述，本发明采用丁腈聚氯乙烯复合材料或丁腈聚乙烯复合材料制成电缆的保护层和绝缘层，极大的提高了电缆的抗老化性和耐磨性，且改善了电缆的拉伸强度，增强了电缆的整体柔韧性；此外，采用柔性镀锌铜丝编织或铝箔绕包形成的屏蔽层也能增强电缆在使用中的耐磨性和柔韧性，更好的保护绝缘层内的导体，避免电缆在来回移动的过程中保护层和绝缘层磨损或折断而破坏电缆的绝缘性，造成安全隐患。
虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或材料，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。
Claims (1)
1.一种耐磨耐压电缆，其特征在于，包括电缆内芯(3)，及由内到外依次包覆在所述电缆内芯(3)外、用于提高所述电缆耐磨性和柔韧性的屏蔽层(2)和护套层(1)，所述电缆内芯(3)由多根绝缘芯线(4)绞合而成；每一所述绝缘芯线(4)包括导体(5)及包覆在所述导体(5)外的绝缘层(6)；其中，所述护套层(1)和所述绝缘层(6)由丁腈聚氯乙烯复合材料或丁腈聚乙烯复合材料制得；
所述丁腈聚氯乙烯复合材料按质量份数包括：丁腈橡胶10～30份、聚氯乙烯80～100份、氧化锌2～8份、防老剂RD1～2份、硬脂酸1～3份、陶土20～40份和邻苯二甲酸二辛脂10～40份；或，所述丁腈聚乙烯复合材料按质量份数包括：丁腈橡胶10～30份、聚乙烯90～100份、环氧大豆油2～3份、硬脂酸1～3份、邻苯二甲酸二辛脂10～20份；
所述护套层(1)的厚度为0.6mm～1mm；
所述屏蔽层(2)采用屏蔽密度在80％以上的柔性镀锌铜丝编织或铝箔绕包；
多根所述绝缘芯线(4)之间的绞合空隙处具有填充层；且所述填充层(7)采用柔性涤棉纤维绳绞合形成；
所述导体(5)为退火无氧铜丝绞合制得，所述退火无氧铜丝的单丝伸长率超过30％，且单丝直径小于0.18mm；
所述绝缘层(6)的厚度为0.3mm～0.8mm；
并且所述电缆的制备方法包括以下步骤：
S1、导体制备：将导体材料经拉丝、绞合后，得到导体(5)；
S2、挤包绝缘层：采用挤压式模具在所述导体(5)外包覆由丁腈聚氯乙烯复合材料或丁腈聚乙烯复合材料制得的绝缘层(6)得到绝缘芯线(4)；
S3、添加填充层：将多根所述绝缘芯线(4)绞合得到电缆内芯(3)，并在多根所述绝缘芯线(4)之间的绞合空隙中添加填充层(7)；
S4、绕包屏蔽层：将屏蔽层(2)编织或绕包在所述电缆内芯(3)外；
S5、挤包护套层：采用挤压的方式将由丁腈聚氯乙烯复合材料或丁腈聚乙烯复合材料制得的护套层(1)均匀包覆在所述屏蔽层(2)外。
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