CN104795178B - 一种轨道交通车辆电缆的制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轨道交通车辆电缆用电缆技术领域，具体指一种辐照乙丙橡胶绝缘轨道交通车辆电缆的制备工艺，包括导体拉制工序、导体绞制工序、双层挤出工艺、辐照交联工序；本发明不仅精简工艺流程，使得生产效率翻倍，还极大的降低了人工成本；另外，本发明不仅极大的提高了产品结构的一致性，而且生产过程中的可控性很高。

Description

一种轨道交通车辆电缆的制备工艺

技术领域

本发明涉及轨道交通车辆电缆用电缆技术领域，具体指一种轨道交通车辆电缆的制备工艺。

背景技术

21世纪，我国已经成为轨道交通车辆技术主要输出国，作为主要配件之一的轨道交通车辆用电缆也完全实现了自主化；作为轨道车辆电气系统中不可或缺的传输纽带，对电缆可靠性和耐用性的要求在轨道交通不断提速的技术更新趋势下而变得越来越高；相比聚烯烃材料，乙丙橡胶具有更优异的电绝缘性能、耐候性能以及耐臭氧性能，而且还具备柔软特性，是作为电缆绝缘的理想材料之一。

弹性体材料，如TPV、TPE、TPU等，它既具有橡皮材料的柔软特性，又具有塑料的加工特性，目前已广泛应用于特种线缆行业，尤其是辐照交联技术的融入，提高了弹性体的材料的耐温等级、耐油、耐老化、耐溶剂等特性，使其完全可满足轨道交通车辆电缆的技术要求。

现有的乙丙橡胶绝缘轨道交通电缆采用的是连续蒸气硫化管道生产工艺，不仅流程复杂、能耗高，而且对厂房设计、制造设备等都有很高的要求，投入也较大，尤其对制造人员的技术水平要求极高。由于开机情况下连硫管道是封闭的，无法直观地观察到电缆的外观状况，因此产品质量难以控制，良品率低，制造浪费很大，生产小截面线缆更是难上加难，并且耐温等级只能达到90℃，不利于生产乙丙橡胶绝缘轨道交通车辆电缆。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种轨道交通车辆电缆的制备工艺。

为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：

一种辐照乙丙橡胶绝缘轨道交通车辆电缆的制备工艺，具体步骤如下：

步骤1，导体拉制：首先选取制作导体的基础材料即铜杆，然后通过拉丝机将铜杆拉制成铜丝；

步骤2，导体绞制：取步骤1中的铜丝若干并通过束绞机绞合成电缆导体；

步骤3，挤出工艺：通过双层挤出生产线完成，所述的双层挤出工艺通过双层挤出生产线完成，所述的双层挤出生产线包括有主动放线架、导体预热器、整直台、绝缘层挤出机、第一恒温移动水槽、第一热风吹干装置、第一外径测量仪、过粉机、护套挤出机、第二恒温移动水槽、第二外径测量仪、冷却水槽、储线器、轮式牵引机、第二吹干装置、高速印字机、记米器、工频火花机、履带牵引机和双盘收线机；

绝缘层挤出：电缆导体通过绝缘层挤出机在电缆导体外完成乙丙橡胶绝缘层的挤包并得到绝缘线芯，然后绝缘线芯经过第一恒温移动水槽，绝缘线芯从第一恒温移动水槽出来后通过第一热风吹干装置吹干，吹干后的绝缘线芯通过第一外径测量仪测量其外径，然后测量后的绝缘线芯通过所述的过粉机完成乙丙橡胶绝缘层挤出工艺；

护套挤出：绝缘线芯从过粉机出来之后进入护套挤出机在其外层完成弹性体护套的挤出，外层挤包有弹性体护套的绝缘线芯依次通过第二恒温移动水槽、第二外径测量仪、冷却水槽以及第二吹干装置完成弹性体护套挤出工艺；

喷印标示，绝缘线芯完成弹性体护套挤出后通过高速印字机在弹性体护套的外层完成喷印标示工艺，最终得到半成品电缆；

步骤4，辐照交联：将步骤3中半成品电缆通过辐照后使得乙丙橡胶绝缘层和弹性体护套完成交联，最后得到成品电缆即为辐照交联乙丙橡胶绝缘弹性体护套轨道交通车辆电缆。

所述的绝缘层挤出机、护套挤出机和高速印字机按照前后顺序串联排列，所述的绝缘层挤出机与护套挤出机之间由前到后依次设有所述的第一恒温移动水槽、第一热风吹干装置、第一外径测量仪和过粉机；所述的护套挤出机与高速印字机之间设有第二恒温移动水槽、第二外径测量仪、冷却水槽、轮式牵引机、第二吹干装置；所述的主动放线架、导体预热器、整直台均位于所述的绝缘层挤出机的前方；所述的记米器、工频火花机、履带牵引机和双盘收线机均位于所述的高速印字机的后方，所述的储线器架设于所述高速印字机的上方。

所述的绝缘层挤出机包括有挤压式模具，所述的护套挤出机包括有半挤压式模具。

所述的步骤3中护套挤出机包括加料部、压缩部、均化部和导胶管以及机头，且所述的加料部的温度为80～110℃、压缩部的温度为115～135℃、均化部的温度为135～165℃、导胶管的温度为135～160℃和机头的温度135～165℃。

所述的步骤3中的第一热风吹干装置的温度为40～60℃。

所述的步骤3中的过粉机包括有粉槽，所述的粉槽内设有温度为40～60℃且粒径应不超过75μm的白炭黑或滑石粉。

所述的步骤4中的乙丙橡胶绝缘层的辐照剂量为180kGy～300kGy，弹性体护套的辐照剂量为100kGy～280kGy。

所述的步骤3中的第二恒温移动水槽内水的温度为60～80℃。

所述的步骤3中的储线器的储线长度不小于200m。

所述的步骤4中辐照完成后的乙丙橡胶绝缘层和弹性体护套相对辐照前，其乙丙橡胶绝缘层的热延伸达到30～80%，弹性体护套的热延伸达到10～50%。

有益效果：本发明公开的一种轨道交通车辆电缆的制备工艺与现有的连续蒸汽硫化管道的生产工艺相比，其创新和优势之处有以下几个方面：

1、将辐照交联工艺引入到乙丙橡胶绝缘弹性体护套轨道交通车辆电缆的制造工艺，电缆长期额定耐热等级可以提升到125℃及以上，突破了蒸汽硫化工艺达到最高90℃耐热等级的限制，电缆适配范围更广；同时相同截面导体的电缆允许载流量更大，最高工作温度盈余空间更足，运行更可靠，使用寿命更长。

2、电缆在生产过程中的产品质量可被持续地、经济地得到控制。相比采用连续蒸汽硫化管道的生产工艺，本套生产乙丙橡胶绝缘电缆的制造工艺采用的普通的低压缩比挤出设备，本身能耗很低，且整个生产过程均在可视的环境中完成，出现异常即可停机，排出异常后则可迅速恢复生产，不会出现批量报废甚至遗漏掉的质量隐患。而连续蒸汽硫化管道生产工艺是在全封闭的状态下完成乙丙橡胶挤出、硫化过程，成型后的状态只能在管道出口处才能得到确认，一旦出现异常则要停机、等待冷却后才能去查找原因、排出异常，不仅浪费工时，而且近百米管道中的半成品都会成为废品，最为关键的是又要做大量的准备工作才能恢复生产，更别提在生产暂停过程中的毫无产出价值的蒸汽锅炉能耗，而这些都将在本套工艺方法中得到最大程度地、最经济地控制。

3、精简工艺流程，生产效率翻倍，人工成本降低显著。本套制造工艺将绝缘挤出、护套挤出、标示喷印合并到一道挤出工序，将绝缘和护套的交联工序合并到一道辐照工序，这样将比原本的制造流程减少2道工序，占到整个生产工序的三分之一，另外生产相同规格电缆时挤塑机的挤出速度是挤橡机的2～4倍，保守估计，生产效率至少提高3倍。在人工成本控制方面，本套工艺的挤出工序需配置2人，辐照工序2人，从完成绝缘和护套工序只需4人；而连续蒸汽硫化管道生产工艺需要配置炼胶工、喂胶工、挤橡工、锅炉工、收线工等至少5人，完成绝缘和护套就要10人。相比而言，本套工艺在人工成本上至少降低50%。

4、产品结构特性的一致性更好。对于单芯轨道交通车辆电缆，除了导体工序之外，产品结构参数的一致性主要由绝缘工序和护套工序决定。本套工艺能够提高产品结构特性的一致性，主要有以下三个方面：

其一，将绝缘挤出和护套挤出放在一道挤出工序上完成，创新性地提出了绝缘采用挤压式、护套采用半挤压式的挤出工艺，解决了因导体不规则带来的外观不圆整和外径不均匀等问题，而护套的半挤压式工艺可以增加绝缘线芯与模芯空的配合间隙从而降低调偏心操作的难度，杜绝了绝缘线芯在高速挤出过程中发生轻微抖动而导致的波纹状护套外观现象，而且半挤压还能确保护套容易剥离而不损伤绝缘。

其二，测径仪的应用提高了控制精度，通过验证，该挤出工艺可以将6平方及以下单芯电缆的外径控制0.1mm的偏差之内，不圆度控制5%以内，外径波动度控制5%以内。

其三，将绝缘和护套合并到一道工序完成，可以减少半成品的周转频率，减少不同操作人员之间由于技术水平的差异带来的误差，减少因换盘而须进行的减速、停机、升速等正常操作步骤在不同时间段中的差异而导致的误差，从而使产品结构特性的一致性得到充分的保证。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2是本发明的实施例的挤出方式示意图。

附图标记说明：主动放线架1，导体预热器2，整直台3，绝缘层挤出机4，第一恒温移动水槽5，第一热风吹干装置6，第一外径测量仪7，过粉机8，护套挤出机9，第二恒温移动水槽10，第二外径测量仪11，冷却水槽12，储线器13，轮式牵引机14，第二吹干装置15，高速印字机16，记米器17，工频火花机18，履带牵引机19，双盘收线机20，挤压式模具21，半挤压式模具22，电缆导体23，绝缘层24，护套25。

具体实施方式

下面根据说明书附图详细说明本发明的具体实施例：

参照图1和图2，一种辐照乙丙橡胶绝缘轨道交通车辆电缆的制备工艺，具体步骤如下：

步骤1，导体拉制：首先选取制作导体的基础材料即铜杆，然后通过拉丝机将铜杆拉制成铜丝；

步骤2，导体绞制：取步骤1中的铜丝若干并通过束绞机绞合成电缆导体23；

步骤3，挤出工艺：通过双层挤出生产线完成，所述的双层挤出工艺通过双层挤出生产线完成，所述的双层挤出生产线还包括有主动放线架1、导体预热器2、整直台3、绝缘层24挤出机4、第一恒温移动水槽5、第一热风吹干装置6、第一外径测量仪7、过粉机8、护套25挤出机9、第二恒温移动水槽10、第二外径测量仪11、冷却水槽12、储线器13、轮式牵引机14、第二吹干装置15、高速印字机16、记米器17、工频火花机18、履带牵引机19和双盘收线机20；绝缘层24挤出工艺的具体步骤：电缆导体23通过绝缘层24挤出机4在电缆导体23外完成乙丙橡胶绝缘层24的挤包并得到绝缘线芯，然后绝缘线芯经过第一恒温移动水槽5，绝缘线芯从第一恒温移动水槽5出来后通过第一热风吹干装置6吹干，吹干后的绝缘线芯通过第一外径测量仪7测量其外径，然后测量后的绝缘线芯通过所述的过粉机8完成乙丙橡胶绝缘层24挤出工艺；护套25挤出工艺的具体步骤：绝缘线芯从过粉机8出来之后进入护套25挤出机9在其外层完成弹性体护套25的挤出，外层挤包有弹性体护套25的绝缘线芯依次通过第二恒温移动水槽10、第二外径测量仪11、冷却水槽12以及第二吹干装置15完成弹性体护套25挤出工艺；喷印标示工艺，绝缘线芯完成弹性体护套25挤出后通过高速印字机16在弹性体护套25的外层完成喷印标示工艺，最终得到半成品电缆；

步骤4，辐照交联：将步骤3中半成品电缆通过辐照后使得乙丙橡胶绝缘层24和弹性体护套25完成交联，最后得到成品电缆即为辐照交联乙丙橡胶绝缘弹性体护套25轨道交通车辆电缆。

所述的绝缘层挤出机、护套25挤出机9和高速印字机16按照前后顺序串联排列，所述的绝缘层挤出机与护套25挤出机9之间由前到后依次设有所述的第一恒温移动水槽5、第一热风吹干装置6、第一外径测量仪7和过粉机8；所述的护套25挤出机9与高速印字机16之间设有第二恒温移动水槽10、第二外径测量仪11、冷却水槽12、轮式牵引机14、第二吹干装置15；所述的主动放线架1、导体预热器2、整直台3均位于所述的绝缘层挤出机的前方；所述的记米器17、工频火花机18、履带牵引机19和双盘收线机20均位于所述的高速印字机16的后方，所述的储线器架设于所述高速印字机16的上方。

所述的绝缘层挤出机包括有挤压式模具21，所述的护套25挤出机9包括有半挤压式模具22。

所述的步骤3中护套25挤出机9包括加料部、压缩部、均化部和导胶管以及机头，且所述的加料部的温度为80～110℃、压缩部的温度为115～135℃、均化部的温度为135～165℃、导胶管的温度为130～160℃和机头的温度135～165℃。

所述的步骤3中的第一热风吹干装置6的温度为40～60℃。

所述的步骤3中的过粉机8包括有粉槽，所述的粉槽内设有温度为40～60℃且粒径应不超过75μm的白炭黑或滑石粉。

所述的步骤4中的乙丙橡胶绝缘层24的辐照剂量为180kGy～300kGy，弹性体护套25的辐照剂量为100kGy～280kGy。

所述的步骤3中的第二恒温移动水槽内水的温度为60～80℃。

所述的步骤3中的储线器13的储线长度不小于200m。

所述的步骤4中辐照完成后的乙丙橡胶绝缘层24和弹性体护套25相对辐照前，其乙丙橡胶绝缘层24的热延伸达到30～80%，弹性体护套25的热延伸达到10～50%。

本发明公开的一种轨道交通车辆电缆的制备工艺与现有的连续蒸汽硫化管道的生产工艺相比，其创新和优势之处有以下几个方面：

1、将辐照交联工艺引入到乙丙橡胶绝缘弹性体护套25轨道交通车辆电缆的制造工艺，电缆长期额定耐热等级可以提升到125℃及以上，突破了蒸汽硫化工艺达到最高90℃耐热等级的限制，电缆适配范围更广；同时相同截面导体的电缆允许载流量更大，最高工作温度盈余空间更足，运行更可靠，使用寿命更长。

2、电缆在生产过程中的产品质量可被持续地、经济地得到控制。相比采用连续蒸汽硫化管道的生产工艺，本套生产乙丙橡胶绝缘电缆的制造工艺采用的普通的低压缩比挤出设备，本身能耗很低，且整个生产过程均在可视的环境中完成，出现异常即可停机，排出异常后则可迅速恢复生产，不会出现批量报废甚至遗漏掉的质量隐患。而连续蒸汽硫化管道生产工艺是在全封闭的状态下完成乙丙橡胶挤出、硫化过程，成型后的状态只能在管道出口处才能得到确认，一旦出现异常则要停机、等待冷却后才能去查找原因、排出异常，不仅浪费工时，而且近百米管道中的半成品都会成为废品，最为关键的是又要做大量的准备工作才能恢复生产，更别提在生产暂停过程中的毫无产出价值的蒸汽锅炉能耗，而这些都将在本套工艺方法中得到最大程度地、最经济地控制。

3、精简工艺流程，生产效率翻倍，人工成本降低显著。本套制造工艺将绝缘挤出、护套25挤出、标示喷印合并到一道挤出工序，将绝缘和护套25的交联工序合并到一道辐照工序，这样将比原本的制造流程减少2道工序，占到整个生产工序的三分之一，另外生产相同规格电缆时挤塑机的挤出速度是挤橡机的2～4倍，保守估计，生产效率至少提高3倍。在人工成本控制方面，本套工艺的挤出工序需配置2人，辐照工序2人，从完成绝缘和护套25工序只需4人；而连续蒸汽硫化管道生产工艺需要配置炼胶工、喂胶工、挤橡工、锅炉工、收线工等至少5人，完成绝缘和护套25就要10人。相比而言，本套工艺在人工成本上至少降低50%。

4、产品结构特性的一致性更好。对于单芯轨道交通车辆电缆，除了导体工序之外，产品结构参数的一致性主要由绝缘工序和护套25工序决定。本套工艺能够提高产品结构特性的一致性，主要有以下三个方面：

其一，将绝缘挤出和护套25挤出放在一道挤出工序上完成，创新性地提出了绝缘采用挤压式、护套25采用半挤压式的挤出工艺，解决了因导体不规则带来的外观不圆整和外径不均匀等问题，而护套25的半挤压式工艺可以增加绝缘线芯与模芯空的配合间隙从而降低调偏心操作的难度，杜绝了绝缘线芯在高速挤出过程中发生轻微抖动而导致的波纹状护套25外观现象，而且半挤压还能确保护套25容易剥离而不损伤绝缘。

其二，测径仪的应用提高了控制精度，通过验证，该挤出工艺可以将6平方及以下单芯电缆的外径控制0.1mm的偏差之内，不圆度控制5%以内，外径波动度控制5%以内。

其三，将绝缘和护套25合并到一道工序完成，可以减少半成品的周转频率，减少不同操作人员之间由于技术水平的差异带来的误差，减少因换盘而须进行的减速、停机、升速等正常操作步骤在不同时间段中的差异而导致的误差，从而使产品结构特性的一致性得到充分的保证。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作出任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种辐照乙丙橡胶绝缘轨道交通车辆电缆的制备工艺，其特征在于：具体步骤如下：

步骤1，导体拉制：首先选取制作导体的基础材料即铜杆，然后通过拉丝机将铜杆拉制成铜丝；

步骤2，导体绞制：取步骤1中的铜丝若干并通过束绞机绞合成电缆导体；

步骤3，挤出工艺：通过双层挤出生产线完成，所述的双层挤出工艺通过双层挤出生产线完成，所述的双层挤出生产线包括有主动放线架、导体预热器、整直台、绝缘层挤出机、第一恒温移动水槽、第一热风吹干装置、第一外径测量仪、过粉机、护套挤出机、第二恒温移动水槽、第二外径测量仪、冷却水槽、储线器、轮式牵引机、第二吹干装置、高速印字机、记米器、工频火花机、履带牵引机和双盘收线机；

绝缘层挤出：电缆导体通过绝缘层挤出机在电缆导体外完成乙丙橡胶绝缘层的挤包并得到绝缘线芯，然后绝缘线芯经过第一恒温移动水槽，绝缘线芯从第一恒温移动水槽出来后通过第一热风吹干装置吹干，吹干后的绝缘线芯通过第一外径测量仪测量其外径，然后测量后的绝缘线芯通过所述的过粉机完成乙丙橡胶绝缘层挤出工艺；

护套挤出：绝缘线芯从过粉机出来之后进入护套挤出机在其外层完成弹性体护套的挤出，外层挤包有弹性体护套的绝缘线芯依次通过第二恒温移动水槽、第二外径测量仪、冷却水槽以及第二吹干装置完成弹性体护套挤出工艺；

喷印标示，绝缘线芯完成弹性体护套挤出后通过高速印字机在弹性体护套的外层完成喷印标示工艺，最终得到半成品电缆；

步骤4，辐照交联：将步骤3中半成品电缆通过辐照后使得乙丙橡胶绝缘层和弹性体护套完成交联，最后得到成品电缆即为辐照交联乙丙橡胶绝缘弹性体护套轨道交通车辆电缆。

2.根据权利要求1所述的一种辐照乙丙橡胶绝缘轨道交通车辆电缆的制备工艺，其特征在于：所述的绝缘层挤出机、护套挤出机和高速印字机按照前后顺序串联排列，所述的绝缘层挤出机与护套挤出机之间由前到后依次设有所述的第一恒温移动水槽、第一热风吹干装置、第一外径测量仪和过粉机；所述的护套挤出机与高速印字机之间设有第二恒温移动水槽、第二外径测量仪、冷却水槽、轮式牵引机、第二吹干装置；所述的主动放线架、导体预热器、整直台均位于所述的绝缘层挤出机的前方；所述的记米器、工频火花机、履带牵引机和双盘收线机均位于所述的高速印字机的后方，所述的储线器架设于所述高速印字机的上方。

3.根据权利要求1所述的一种辐照乙丙橡胶绝缘轨道交通车辆电缆的制备工艺，其特征在于：所述的绝缘层挤出机包括有挤压式模具，所述的护套挤出机包括有半挤压式模具。

4.根据权利要求1所述的一种辐照乙丙橡胶绝缘轨道交通车辆电缆的制备工艺，其特征在于：所述的步骤3中护套挤出机包括加料部、压缩部、均化部和导胶管以及机头，且所述的加料部的温度为80～110℃、压缩部的温度为115～135℃、均化部的温度为135～165℃、导胶管的温度为135～160℃和机头的温度135～165℃。

5.根据权利要求1所述的一种辐照乙丙橡胶绝缘轨道交通车辆电缆的制备工艺，其特征在于：所述的步骤3中的第一热风吹干装置的温度为40～60℃。

6.根据权利要求1所述的一种辐照乙丙橡胶绝缘轨道交通车辆电缆的制备工艺，其特征在于：所述的步骤3中的过粉机包括有粉槽，所述的粉槽内设有温度为40～60℃且粒径应不超过75μm的白炭黑或滑石粉。

7.根据权利要求1所述的一种辐照乙丙橡胶绝缘轨道交通车辆电缆的制备工艺，其特征在于：所述的步骤4中的乙丙橡胶绝缘层的辐照剂量为180kGy～300kGy，弹性体护套的辐照剂量为100kGy～280kGy。

8.根据权利要求1所述的一种辐照乙丙橡胶绝缘轨道交通车辆电缆的制备工艺，其特征在于：所述的步骤3中的第二恒温移动水槽内水的温度为60～80℃。

9.根据权利要求1所述的一种辐照乙丙橡胶绝缘轨道交通车辆电缆的制备工艺，其特征在于：所述的步骤3中的储线器的储线长度不小于200m。