CN104916366A - 一种高强度轻型船用电缆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度轻型船用电缆及其制备方法，包括缆芯、包带层、编织层和保护套，缆芯外依次包覆有包带层、编织层和保护套；缆芯由三根传输线芯组成，传输线芯包括镀锡/裸铜软导体和绝缘层；三根传输线芯与包带层之间有填充物进行填充。本发明主要采用芳纶与镀锡铜丝共同编织，替代传统船用电缆的不锈钢丝或者镀锡铜丝编织层，大幅减轻电缆重量的同时提高电缆的抗拉性能。这种编织层镀锡铜丝可消除电缆表面的感应电位，良好的接地保护，起到保护设施及人员安全的作用，芳纶可以起到良好的机械保护作用，在敷设的过程中抗拉，并且保证了电缆的良好弯曲性能，从而保证了产品在反复弯曲或长期最小弯曲半径使用条件下不断裂。

Description

一种高强度轻型船用电缆及其制备方法

技术领域

本发明属于船用电缆领域，具体涉及一种高强度轻型船用电缆及其制备方法，适用于船舶电气装置的电力电缆和通信仪表。

背景技术

水运主要承担大数量、长距离的运输，是在干线运输中起主力作用的运输形式。在内河及沿海，水运也常作为小型运输工具使用，担任补充及衔接大批量干线运输的任务。而水运的主要工具即为船舶，船舶工业是国民经济的重要组成部分，更是国防工业的支柱产业之一。

在运输过程中，需要通过减少船舶自重，而增加船舶运输能力。船用电缆在船舶上起着电力传输、信号控制、通信联络等作用。在船舶行进过程中，电缆需要高强度特性保证正常电力供应、信号传输的作用外，也需减轻自身重量来提高船舶运输能力。

现有电缆采用钢丝或者镀锡铜丝编织铠装时，电缆应有有内衬层/内护套防止钢丝端头刺或者损伤绝缘层而导致电缆出现质量问题，其次采用钢丝或者镀锡铜丝编织铠装造成电缆重量增加，外径增大，成本上升，电缆弯曲性能差，对于船舶中复杂的敷设环境，增加船体空间和船舶的空船重量。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种高强度轻型船用电缆及其制备方法，解决目前船用电缆重量重、外径大、弯曲性能差、成本高的技术问题，所述船用电缆为一种高强度、重量轻、弯曲性能优异、有效节省船体空间和降低船舶的空船重量，提高船舶的载货量的船用电缆。

技术方案：一种高强度轻型船用电缆，包括缆芯、包带层、编织层和保护套，所述缆芯外依次包覆有包带层、编织层和保护套；

所述缆芯由三根传输线芯组成，所述传输线芯包括镀锡/裸铜软导体和绝缘层，所述镀锡/裸铜软导体外包覆有绝缘层；

还设有填充物，所述三根传输线芯与包带层之间有填充物进行填充。

镀锡软导体通过镀锡工艺生产，提高导体抗氧化，耐腐蚀性能。同时导体采用第5种软导体，减小了电缆的弯曲半径。也可以根据使用环境选用裸铜导体。导体符合IEC标准要求。

作为优化：所述绝缘层采用交联聚乙烯或乙丙橡胶。

作为优化：所述包带层采用低烟无卤阻燃包带，保证电缆的低烟、无卤和阻燃性能，提高了电缆的圆整度。

作为优化：所述填充物采用低烟无卤阻燃填充绳，保证电缆的低烟、无卤和阻燃性能，提高了电缆的圆整度。

作为优化：所述编织层采用芳纶与镀锡铜丝混合编织，编织密度达到90％以上，镀锡铜丝可根据产品规格要求达到相应的屏蔽作用，采用不同的单丝直径和根数。

这种编织层镀锡铜丝可消除电缆表面的感应电位，良好的接地保护，起到保护设施及人员安全的作用，芳纶可以起到良好的机械保护作用，在敷设的过程中能抗拉，并且保证了电缆的良好弯曲性能，从而保证了产品在反复弯曲或长期最小弯曲半径使用条件下不断裂。

作为优化：所述保护套采用挤包型低烟无卤阻燃材料，电缆兼具低烟、无卤、阻燃、抗外部腐蚀及老化等性能，将为船舶的运行提供安全保障。

一种根据所述的高强度轻型船用电缆的制备方法，包括如下步骤：拉丝，退火，束丝、复绞及半导电带绕包，绝缘层挤出，线芯成缆，编织铠装层和外护套挤出共7个工序；

拉丝：采用Ф1.2mm的铜杆通过小拉丝机内渐变孔径的拉丝模具最小可生产至Ф0.1mm的单丝；

退火：单丝经过退火炉内580℃～600℃的高温后，单丝内由拉丝引起破碎的晶格得以重新聚集排列，提高了铜单丝的柔韧性；如采用镀锡铜丝作为导体的，则将退火单丝在线通过380℃～400℃的锡炉，经过锡炉末端的眼模定径后，熔化的锡层可均匀涂覆在导体表面，起到抗氧化防腐蚀的作用；对导体单丝提出退火镀锡后断裂伸长率不小于30％的指标要求，提高了导体的加工性能；

束丝、复绞及半导电带绕包：电缆导体由多根镀锡单丝束绞为0.5mm²～16mm²的导体单元后复交为50mm²～630mm²的导体，绞合结构保证了电缆导体的柔软性；导体表面可以绕包一层平整光滑的包带，保证导体的紧密和防止绝缘层嵌入导体间隙内；

绝缘层挤出：采用交联聚乙烯或乙丙橡胶，使用螺杆直径为ψ30mm～ψ120mm，温度精度控制在±3℃、长径比为20～25、压缩比为1.2～1.5的挤塑机进行生产，并经受GB/T 3048.10-2007火花在线检测；

线芯成缆：成缆过程使用可退扭成缆设备，在生产过程中保持每根线芯不受扭力以及张力均匀可控，线芯使用低烟无卤阻燃填充绳填充，成缆包带使用低烟无卤带，保证线芯成缆后圆整密实；

编织铠装层：使用编织机在成缆的线芯外进行编织铠装，使芳纶+镀锡铜丝以一定的比例和规律相互交织并覆盖在电缆的缆芯上，而成为一层紧密的保护、屏蔽层。这种编织层镀锡铜丝可消除电缆表面的感应电位，良好的接地保护，起到保护设施及人员安全的作用，芳纶可以起到良好的机械保护作用，在敷设的过程中抗拉，并且保证了电缆的良好弯曲性能，从而保证了产品在反复弯曲或长期最小弯曲半径使用条件下不断裂；

外护套挤出：外护套工序使用螺杆直径为ψ45mm～ψ150mm、温度精度控制在±3℃、长径比为20～25、压缩比为1.2～1.5的挤塑机进行生产，外护套经受GB/T 3048.10-2007规定的火花在线检测；外护套材料如采用辐照交联材料时，外护套挤出后应采用高能量的电子射线辐照进行交联。

有益效果：本发明改变传统船用电缆的结构，因采用芳纶编织层而不会引起刺穿绝缘等问题，故去除了内护套/内衬层，避免了结构不紧密、外径大的问题，同时减少护套材料的使用，使得电缆的重量得以减轻。

本发明主要采用芳纶与镀锡铜丝共同编织，替代传统船用电缆的不锈钢丝或者镀锡铜丝编织层，大幅减轻电缆重量的同时提高电缆的抗拉性能。这种编织层镀锡铜丝可消除电缆表面的感应电位，良好的接地保护，起到保护设施及人员安全的作用，芳纶可以起到良好的机械保护作用，在敷设的过程中抗拉，并且保证了电缆的良好弯曲性能，从而保证了产品在反复弯曲或长期最小弯曲半径使用条件下不断裂。

本发明去除传统船用电缆的内衬层/内护套的结构，采用芳纶+镀锡铜丝作为编织层减少编织层对绝缘线芯的损伤等问题，故取消了内衬层/内护套，减少了电缆外径、降低电缆外护套以及编织层电缆成本，同时提高了生产效率，减少了电缆的生产工序，同时可起到既有电缆的抗拉强度又有电缆屏蔽作用，并且降低了电缆的弯曲半径，达到电缆重量轻、外径小、弯曲半径小，抗拉和屏蔽效果优异。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中，1、镀锡/裸铜软导体；2、绝缘层；3、包带层；4、填充物；5、编织层；6、保护套。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种高强度轻型船用电缆，包括缆芯、包带层3、编织层5和保护套6，所述缆芯外依次包覆有包带层3、编织层5和保护套6；所述缆芯由三根传输线芯组成，所述传输线芯包括镀锡/裸铜软导体1和绝缘层2，所述镀锡/裸铜软导体1外包覆有绝缘层2；还设有填充物4，所述三根传输线芯与包带层3之间有填充物4进行填充。镀锡软导体通过镀锡工艺生产，提高导体抗氧化，耐腐蚀性能。同时导体采用第5种软导体，减小了电缆的弯曲半径。也可以根据使用环境选用裸铜导体。导体符合IEC标准要求。所述绝缘层2采用交联聚乙烯或乙丙橡胶。所述包带层3采用低烟无卤阻燃包带，保证电缆的低烟、无卤和阻燃性能，提高了电缆的圆整度。所述填充物4采用低烟无卤阻燃填充绳，保证电缆的低烟、无卤和阻燃性能，提高了电缆的圆整度。所述编织层5采用芳纶与镀锡铜丝混合编织，编织密度达到90％以上，镀锡铜丝可根据产品规格要求达到相应的屏蔽作用，采用不同的单丝直径和根数。这种编织层镀锡铜丝可消除电缆表面的感应电位，良好的接地保护，起到保护设施及人员安全的作用，芳纶可以起到良好的机械保护作用，在敷设的过程中能抗拉，并且保证了电缆的良好弯曲性能，从而保证了产品在反复弯曲或长期最小弯曲半径使用条件下不断裂。所述保护套6采用挤包型低烟无卤阻燃材料，电缆兼具低烟、无卤、阻燃、抗外部腐蚀及老化等性能，将为船舶的运行提供安全保障。

具体实施例1

一种根据所述的高强度轻型船用电缆的制备方法，包括如下步骤：拉丝，退火，束丝、复绞及半导电带绕包，绝缘层挤出，线芯成缆，编织铠装层和外护套挤出共7个工序；

拉丝：采用Ф1.2mm的铜杆通过小拉丝机内渐变孔径的拉丝模具最小可生产至Ф0.1mm的单丝；

退火：单丝经过退火炉内580℃的高温后，单丝内由拉丝引起破碎的晶格得以重新聚集排列，提高了铜单丝的柔韧性；如采用镀锡铜丝作为导体的，则将退火单丝在线通过380℃的锡炉，经过锡炉末端的眼模定径后，熔化的锡层可均匀涂覆在导体表面，起到抗氧化防腐蚀的作用；对导体单丝提出退火镀锡后断裂伸长率不小于30％的指标要求，提高了导体的加工性能；

束丝、复绞及半导电带绕包：电缆导体由多根镀锡单丝束绞为0.5mm²的导体单元后复交为50mm²的导体，绞合结构保证了电缆导体的柔软性；导体表面可以绕包一层平整光滑的包带，保证导体的紧密和防止绝缘层嵌入导体间隙内；

绝缘层挤出：采用交联聚乙烯或乙丙橡胶，使用螺杆直径为ψ30mm，温度精度控制在±3℃、长径比为20、压缩比为1.2的挤塑机进行生产，并经受GB/T3048.10-2007火花在线检测；

线芯成缆：成缆过程使用可退扭成缆设备，在生产过程中保持每根线芯不受扭力以及张力均匀可控，线芯使用低烟无卤阻燃填充绳填充，成缆包带使用低烟无卤带，保证线芯成缆后圆整密实；

编织铠装层：使用编织机在成缆的线芯外进行编织铠装，使芳纶+镀锡铜丝以一定的比例和规律相互交织并覆盖在电缆的缆芯上，而成为一层紧密的保护、屏蔽层。这种编织层镀锡铜丝可消除电缆表面的感应电位，良好的接地保护，起到保护设施及人员安全的作用，芳纶可以起到良好的机械保护作用，在敷设的过程中抗拉，并且保证了电缆的良好弯曲性能，从而保证了产品在反复弯曲或长期最小弯曲半径使用条件下不断裂；

外护套挤出：外护套工序使用螺杆直径为ψ45mm、温度精度控制在±3℃、长径比为20、压缩比为1.2的挤塑机进行生产，外护套经受GB/T 3048.10-2007规定的火花在线检测；外护套材料如采用辐照交联材料时，外护套挤出后应采用高能量的电子射线辐照进行交联。

具体实施例2

一种根据所述的高强度轻型船用电缆的制备方法，包括如下步骤：拉丝，退火，束丝、复绞及半导电带绕包，绝缘层挤出，线芯成缆，编织铠装层和外护套挤出共7个工序；

拉丝：采用Ф1.2mm的铜杆通过小拉丝机内渐变孔径的拉丝模具最小可生产至Ф0.1mm的单丝；

退火：单丝经过退火炉内600℃的高温后，单丝内由拉丝引起破碎的晶格得以重新聚集排列，提高了铜单丝的柔韧性；如采用镀锡铜丝作为导体的，则将退火单丝在线通过400℃的锡炉，经过锡炉末端的眼模定径后，熔化的锡层可均匀涂覆在导体表面，起到抗氧化防腐蚀的作用；对导体单丝提出退火镀锡后断裂伸长率不小于30％的指标要求，提高了导体的加工性能；

束丝、复绞及半导电带绕包：电缆导体由多根镀锡单丝束绞为16mm²的导体单元后复交为630mm²的导体，绞合结构保证了电缆导体的柔软性；导体表面可以绕包一层平整光滑的包带，保证导体的紧密和防止绝缘层嵌入导体间隙内；

绝缘层挤出：采用交联聚乙烯或乙丙橡胶，使用螺杆直径为ψ120mm，温度精度控制在±3℃、长径比为25、压缩比为1.5的挤塑机进行生产，并经受GB/T3048.10-2007火花在线检测；

线芯成缆：成缆过程使用可退扭成缆设备，在生产过程中保持每根线芯不受扭力以及张力均匀可控，线芯使用低烟无卤阻燃填充绳填充，成缆包带使用低烟无卤带，保证线芯成缆后圆整密实；

编织铠装层：使用编织机在成缆的线芯外进行编织铠装，使芳纶+镀锡铜丝以一定的比例和规律相互交织并覆盖在电缆的缆芯上，而成为一层紧密的保护、屏蔽层。这种编织层镀锡铜丝可消除电缆表面的感应电位，良好的接地保护，起到保护设施及人员安全的作用，芳纶可以起到良好的机械保护作用，在敷设的过程中抗拉，并且保证了电缆的良好弯曲性能，从而保证了产品在反复弯曲或长期最小弯曲半径使用条件下不断裂；

外护套挤出：外护套工序使用螺杆直径为ψ150mm、温度精度控制在±3℃、长径比为25、压缩比为1.2～1.5的挤塑机进行生产，外护套经受GB/T3048.10-2007规定的火花在线检测；外护套材料如采用辐照交联材料时，外护套挤出后应采用高能量的电子射线辐照进行交联。

具体实施例3

一种根据所述的高强度轻型船用电缆的制备方法，包括如下步骤：拉丝，退火，束丝、复绞及半导电带绕包，绝缘层挤出，线芯成缆，编织铠装层和外护套挤出共7个工序；

拉丝：采用Ф1.2mm的铜杆通过小拉丝机内渐变孔径的拉丝模具最小可生产至Ф0.1mm的单丝；

退火：单丝经过退火炉内590℃的高温后，单丝内由拉丝引起破碎的晶格得以重新聚集排列，提高了铜单丝的柔韧性；如采用镀锡铜丝作为导体的，则将退火单丝在线通过380℃～400℃的锡炉，经过锡炉末端的眼模定径后，熔化的锡层可均匀涂覆在导体表面，起到抗氧化防腐蚀的作用；对导体单丝提出退火镀锡后断裂伸长率不小于30％的指标要求，提高了导体的加工性能；

束丝、复绞及半导电带绕包：电缆导体由多根镀锡单丝束绞为13mm²的导体单元后复交为580mm²的导体，绞合结构保证了电缆导体的柔软性；导体表面可以绕包一层平整光滑的包带，保证导体的紧密和防止绝缘层嵌入导体间隙内；

绝缘层挤出：采用交联聚乙烯或乙丙橡胶，使用螺杆直径为ψ80mm，温度精度控制在±3℃、长径比为23、压缩比为1.4的挤塑机进行生产，并经受GB/T3048.10-2007火花在线检测；

线芯成缆：成缆过程使用可退扭成缆设备，在生产过程中保持每根线芯不受扭力以及张力均匀可控，线芯使用低烟无卤阻燃填充绳填充，成缆包带使用低烟无卤带，保证线芯成缆后圆整密实；

编织铠装层：使用编织机在成缆的线芯外进行编织铠装，使芳纶+镀锡铜丝以一定的比例和规律相互交织并覆盖在电缆的缆芯上，而成为一层紧密的保护、屏蔽层。这种编织层镀锡铜丝可消除电缆表面的感应电位，良好的接地保护，起到保护设施及人员安全的作用，芳纶可以起到良好的机械保护作用，在敷设的过程中抗拉，并且保证了电缆的良好弯曲性能，从而保证了产品在反复弯曲或长期最小弯曲半径使用条件下不断裂；

外护套挤出：外护套工序使用螺杆直径为ψ110mm、温度精度控制在±3℃、长径比为24、压缩比为1.4的挤塑机进行生产，外护套经受GB/T 3048.10-2007规定的火花在线检测；外护套材料如采用辐照交联材料时，外护套挤出后应采用高能量的电子射线辐照进行交联。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高强度轻型船用电缆，其特征在于：包括缆芯、包带层(3)、编织层(5)和保护套(6)，所述缆芯外依次包覆有包带层(3)、编织层(5)和保护套(6)；

所述缆芯由三根传输线芯组成，所述传输线芯包括镀锡/裸铜软导体(1)和绝缘层(2)，所述镀锡/裸铜软导体(1)外包覆有绝缘层(2)；

还设有填充物(4)，所述三根传输线芯与包带层(3)之间有填充物(4)进行填充。

2.根据权利要求1所述的高强度轻型船用电缆，其特征在于：所述绝缘层(2)采用交联聚乙烯或乙丙橡胶。

3.根据权利要求1所述的高强度轻型船用电缆，其特征在于：所述包带层(3)采用低烟无卤阻燃包带。

4.根据权利要求1所述的高强度轻型船用电缆，其特征在于：所述填充物(4)采用低烟无卤阻燃填充绳。

5.根据权利要求1所述的高强度轻型船用电缆，其特征在于：所述编织层(5)采用芳纶与镀锡铜丝混合编织，编织密度达到90％以上。

6.根据权利要求1所述的高强度轻型船用电缆，其特征在于：所述保护套(6)采用挤包型低烟无卤阻燃材料。

7.一种根据权利要求1所述的高强度轻型船用电缆的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：拉丝，退火，束丝、复绞及半导电带绕包，绝缘层挤出，线芯成缆，编织铠装层和外护套挤出共7个工序；

拉丝：采用Ф1.2mm的铜杆通过小拉丝机内渐变孔径的拉丝模具最小可生产至Ф0.1mm的单丝；

退火：单丝经过退火炉内580℃～600℃的高温后，单丝内由拉丝引起破碎的晶格得以重新聚集排列，提高了铜单丝的柔韧性；如采用镀锡铜丝作为导体的，则将退火单丝在线通过380℃～400℃的锡炉，经过锡炉末端的眼模定径后，熔化的锡层可均匀涂覆在导体表面，起到抗氧化防腐蚀的作用；对导体单丝提出退火镀锡后断裂伸长率不小于30％的指标要求，提高了导体的加工性能；

束丝、复绞及半导电带绕包：电缆导体由多根镀锡单丝束绞为0.5mm²～16mm²的导体单元后复交为50mm²～630mm²的导体，绞合结构保证了电缆导体的柔软性；导体表面可以绕包一层平整光滑的包带，保证导体的紧密和防止绝缘层嵌入导体间隙内；

绝缘层挤出：采用交联聚乙烯或乙丙橡胶，使用螺杆直径为ψ30mm～ψ120mm，温度精度控制在±3℃、长径比为20～25、压缩比为1.2～1.5的挤塑机进行生产，并经受GB/T 3048.10-2007火花在线检测；

成缆：成缆过程使用可退扭成缆设备，在生产过程中保持每根线芯不受扭力以及张力均匀可控，线芯使用低烟无卤阻燃填充绳填充，成缆包带使用低烟无卤带，保证线芯成缆后圆整密实；

编织铠装层：使用编织机在成缆的线芯外进行编织铠装，使芳纶+镀锡铜丝以一定的比例和规律相互交织并覆盖在电缆的缆芯上，而成为一层紧密的保护、屏蔽层；这种编织层镀锡铜丝可消除电缆表面的感应电位，良好的接地保护，起到保护设施及人员安全的作用，芳纶可以起到良好的机械保护作用，在敷设的过程中抗拉，并且保证了电缆的良好弯曲性能，从而保证了产品在反复弯曲或长期最小弯曲半径使用条件下不断裂；

外护套挤出：外护套工序使用螺杆直径为ψ45mm～ψ150mm、温度精度控制在±3℃、长径比为20～25、压缩比为1.2～1.5的挤塑机进行生产，外护套经受GB/T 3048.10-2007规定的火花在线检测；外护套材料如采用辐照交联材料时，外护套挤出后应采用高能量的电子射线辐照进行交联。