CN106009191A - 一步法硅烷交联聚乙烯架空绝缘料及生产设备和工艺 - Google Patents

一步法硅烷交联聚乙烯架空绝缘料及生产设备和工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一步法硅烷交联聚乙烯架空绝缘料及生产设备和工艺，绝缘料，配方为：100份低密度聚乙烯LDPE2100TN00，5～10份炭黑母料，1～20份硅烷，0.5～5份复合引发剂，0.5～5份抗氧剂1010，0.5～5份催化剂，0.3～2份抗预交联剂；绝缘料中：0.8≤(复合引发剂/抗氧剂)≤2，20≤(硅烷/复合引发剂)≤35；所述复合引发剂为DCP和过氧化苯甲酸。本发明绝缘料经挤塑机挤出，具有耐气候老化3000h的优异性能，能够极大的延长架空绝缘电缆使用寿命，同时绝缘料配方组成少且独特，工艺简单，各组分料经过精确称量和均匀混合后直接加入挤塑机中挤出，无任何二次加工过程且生产过程稳定，不仅可以大幅降低架空电缆的生产成本，而且电缆绝缘性能优越且稳定。

Description

一步法硅烷交联聚乙烯架空绝缘料及生产设备和工艺
技术领域
本发明涉及一步法硅烷交联聚乙烯架空绝缘料及生产设备和工艺。
背景技术
硅烷交联聚乙烯架空绝缘料一般为两步法料，分为A料和含催化剂的B料，A料和B料必须分别包装，该配方料的加工过程需在两台挤塑机上完成，不仅增加了加工成本，而且增加了原材料的二次运输成本。目前，市场上销售的一步法硅烷交联聚乙烯架空绝缘料实为变相的两步法料，是将A、B料在原材料厂提前混合，为了防止储运期间A料和B料预交联，将A料制成未接枝料，B料在其外部包上一层肠衣，以达到缓释目的，其储存时间一般不超过3个月，且必须采用真空包装，一旦敞口，8小时内必须使用完，直接增加了该配方料的二次加工成本和包装运输成本。为了实现架空绝缘料的耐人工气候老化3000h的性能，市场上必须用A料和含催化剂的母料组成的两步法料，以使得架空绝缘料中的炭黑含量能够达到一定值，同时保证炭黑在架空绝缘料分布均匀，该二步法料加工成本较普通二步法架空料更高，因此开发一种一步法硅烷交联聚乙烯架空绝缘料及其生产设备和生产工艺，以节约材料加工和运输包装成本，也响应了资源节约型和环境友好型的智能制造理念。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种一步法硅烷交联聚乙烯架空绝缘料。
实现本发明目的的技术方案是一种一步法硅烷交联聚乙烯架空绝缘料，配方为：100份低密度聚乙烯LDPE2100TN00，5～10份炭黑母料，1～20份硅烷，0.5～5份复合引发剂，0.5～5份抗氧剂1010，0.5～5份催化剂，0.3～2份抗预交联剂；绝缘料中：0.8≤(复合引发剂/抗氧剂)≤2，20≤(硅烷/复合引发剂)≤35；所述复合引发剂为DCP和过氧化苯甲酸。
本发明的第二个目的是提供一种一步法硅烷交联聚乙烯架空绝缘料的生产设备。
实现本发明目的的技术方案是一步法硅烷交联聚乙烯架空绝缘料的生产设备，包括LDPE粒料料箱、炭黑母料粒料箱、桶装液体混合料、第一重量计量料筒、第二重量计量料筒、第三重量计量料筒、混合料箱、挤塑机、冷却水槽、收线盘、温水交联装置和吸料装置；所述LDPE粒料料箱，炭黑母料粒料箱和桶装液体混合料分别通过吸料装置的出口连通第一重量计量料筒、第二重量计量料筒和第三重量计量料筒；前述计量料筒的出口连通混合料箱；所述混合料箱内设置精确控制混合料箱中混合料的料量上下限的料位计和对混合料箱中混合料进行搅拌的搅拌螺杆；所述混合料箱的出料口连通挤塑机的加料口；所述挤塑机的出料口连通冷却水槽。
第一重量计量料筒、第二重量计量料筒和第三重量计量料筒的出口分别设置第一计量加料机构、第二加料机构和第三加料机构。
所述第一重量计量料筒的第一加料机构和第二重量计量料筒的第二加料机构均为螺杆；所述第三重力计量料筒的第二加料机构为高精度液体泵。
所述混合料箱的出料口设有加料阀门；所述挤塑机内设置挤塑机螺杆；当挤塑机螺杆开始运行时，加料阀门打开进行加料，当混合料箱中料量超过上限时，第一重量计量料筒、第二重量计量料筒和第三重量计量料筒停止加料，当混合料箱中料量低于下限时，第一重量计量料筒、第二重量计量料筒和第三重量计量料筒启动加料
本发明的第三个目的是提供一种一步法硅烷交联聚乙烯架空绝缘料的生产工艺。
实现本发明第三个目的的技术方案是一种一步法硅烷交联聚乙烯架空绝缘料的生产工艺，包括以下步骤：
步骤一：按照配方：100份低密度聚乙烯LDPE2100TN00，5～10份炭黑母料，1～20份硅烷，0.5～5份复合引发剂，0.5～5份抗氧剂1010，0.5～5份催化剂，0.3～2份抗预交联剂；绝缘料中：0.8≤(复合引发剂/抗氧剂)≤2，20≤(硅烷/复合引发剂)≤35；所述复合引发剂为DCP和过氧化苯甲酸进行配料；低密度聚乙烯LDPE2100TN00放入LDPE粒料料箱；炭黑母料放入炭黑母料粒料箱；其余原料放入桶装液体混合料；
步骤二：分别送料至第一重量计量料筒、第二重量计量料筒和第三重量计量料筒；为各重力计量料筒设定料位上限和下限；
步骤三：混料：由混合料箱中的料位计测定混合料箱中混合料量，当料量低于设定的位置时，料位计将信号反馈至第一重量计量料筒、第二重量计量料筒和第三重量计量料筒，各计量料筒启动各自的加料机构，按照设定的比例向混合料箱中加料，当加料量超过设定的上限料位时，混合料箱停止向混合料箱中加料；
步骤四：当挤塑机螺杆各区温度分别达到140±5℃、170±5℃、180±5℃、185±5℃、195±5℃、195±5℃、200±5℃时，开启挤塑机的挤塑机螺杆，打开出料口的加料阀门，依靠混合料的自重向挤塑机中加料，挤出物料按所需绝缘厚度挤包在指定的导体上。
所述步骤二中，当第一重量计量料筒中料量低于设置的料量下限20±0.5kg时，启动吸料装置进行加料，当加料量大于等于第一重力计量料筒设置的料量上限50±0.5kg时，吸料装置停止加料；当第二重量计量料筒中料量低于设置的料量下限5±0.3kg时，启动吸料装置进行加料，当加料量大于等于第二重量计量料筒设置的料量上限20±0.3kg时，吸料装置停止加料；当第三重量计量料筒中料量低于设置的料量下限0.8±0.1kg时，启动吸料装置进行加料，当加料量大于等于第三重量计量料筒设置的料量上限3±0.1kg时，吸料装置停止加料。
所述步骤三中，混合料箱中的混合料量低于10±1kg时，各重量计量料筒向混合料箱加料；混合料箱中的混合料量高于25±1kg时，各重量计量料筒停止向混合料箱加料。
采用了上述技术方案后，本发明具有积极的效果：(1)本发明的生产设备运行时，精确计量各配方料，并且在带有料位控制的混合料箱中充分混合均匀，绝缘料的生产和最终的挤出到导体上的过程一次性完成，提高了电缆性能的稳定性，同时大大降低了电缆制造成本。
(2)本发明采用LDPE2100TN00、炭黑母料、硅烷、复合引发剂(DCP+过氧化苯甲酸)、抗氧剂1010、催化剂、抗预交联剂，以及绝缘料中0.8≤(复合引发剂/抗氧剂)≤2，20≤(硅烷/复合引发剂)≤35，原材料配方简单，配方比例关系经过多次批量生产验证能够按照生产计划量进行物料的供给，同时提高了产品生产效率，改善了架空电缆耐紫外线性能，提高了生产过程和产品性能的稳定性。
(3)本发明的配方，设备和工艺减少了原材料二次加工过程，减少了二次运输成本和包装成本，生产控制过程稳定，提高了生产效率，响应了资源节约型和环境友好型的智能制造理念。
(4)本发明混合料箱中的料位计和在线搅拌装置，能够保证电缆绝缘批量稳定生产，保证各料混合均匀，可提高绝缘材料各性能稳定性，进而改善产品质量。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明的结构示意图。
附图中标号为：
LDPE粒料料箱1、炭黑母料料箱2、桶装液体混合料3、第一重力计量料筒4、第一计量加料机构41、第二重力计量料筒5、第一计量加料机构51、第三重力计量料筒6、第一计量加料机构61、混合料箱7、料位计71、搅拌螺杆72、出料口73、加料阀门731、挤塑机8、加料口81、挤塑机出料口82、挤塑机螺杆83、冷却水槽9、收线盘10、温水交联装置11。
具体实施方式
(实施例1)
本实施例的一种超耐候一步法硅烷交联聚乙烯架空绝缘料配方为：100份低密度聚乙烯LDPE2100TN00，5～10份炭黑母料，1～20份硅烷，0.5～5份复合引发剂，0.5～5份抗氧剂1010，0.5～5份催化剂，0.3～2份抗预交联剂；绝缘料中：0.8≤复合引发剂/抗氧剂≤2，20≤硅烷/复合引发剂≤35；复合引发剂为DCP和过氧化苯甲酸。
见图1，一步法硅烷交联聚乙烯架空绝缘料的生产设备，包括LDPE粒料料箱1、炭黑母料粒料箱2、桶装液体混合料3、第一重量计量料筒4、第二重量计量料筒5、第三重量计量料筒6、混合料箱7、挤塑机8、冷却水槽9、收线盘10、温水交联装置11和吸料装置12；LDPE粒料料箱1，炭黑母料粒料箱2和桶装液体混合料3分别通过吸料装置12的出口连通第一重量计量料筒4、第二重量计量料筒5和第三重量计量料筒6；前述计量料筒的出口连通混合料箱7；混合料箱7内设置精确控制混合料箱7中混合料的料量上下限的料位计71和对混合料箱7中混合料进行搅拌的搅拌螺杆72；混合料箱7的出料口73连通挤塑机8的加料口81；挤塑机8的挤塑机出料口82连通冷却水槽9。第一重量计量料筒4、第二重量计量料筒5和第三重量计量料筒6的出口分别设置第一计量加料机构41、第二加料机构51和第三加料机构61。
第一重量计量料筒4的第一加料机构41和第二重量计量料筒5的第二加料机构51均为螺杆；第三重力计量料筒6的第二加料机构61为高精度液体泵。混合料箱7的出料口73设有加料阀门731；挤塑机8内设置挤塑机螺杆83；当挤塑机螺杆83开始运行时，加料阀门731打开进行加料，当混合料箱7中料量超过上限时，第一重量计量料筒4、第二重量计量料筒5和第三重量计量料筒6停止加料，当混合料箱7中料量低于下限时，第一重量计量料筒4、第二重量计量料筒5和第三重量计量料筒6启动加料。
生产工艺包括以下步骤：
步骤一：按照配方：100份低密度聚乙烯LDPE2100TN00，5～10份炭黑母料，1～20份硅烷，0.5～5份复合引发剂，0.5～5份抗氧剂1010，0.5～5份催化剂，0.3～2份抗预交联剂；绝缘料中：0.8≤复合引发剂/抗氧剂≤2，20≤硅烷/复合引发剂≤35；复合引发剂为DCP和过氧化苯甲酸进行配料；低密度聚乙烯LDPE2100TN00放入LDPE粒料料箱1；炭黑母料放入炭黑母料粒料箱2；其余原料放入桶装液体混合料3；
步骤二：分别送料至第一重量计量料筒4、第二重量计量料筒5和第三重量计量料筒6；为各重力计量料筒设定料位上限和下限；当第一重量计量料筒4中料量低于设置的料量下限20±0.5kg时，启动吸料装置12进行加料，当加料量大于等于第一重力计量料筒4设置的料量上限50±0.5kg时，吸料装置12停止加料；当第二重量计量料筒5中料量低于设置的料量下限5±0.3kg时，启动吸料装置12进行加料，当加料量大于等于第二重量计量料筒5设置的料量上限20±0.3kg时，吸料装置12停止加料；当第三重量计量料筒6中料量低于设置的料量下限0.8±0.1kg时，启动吸料装置12进行加料，当加料量大于等于第三重量计量料筒6设置的料量上限3±0.1kg时，吸料装置12停止加料。
步骤三：混料：由混合料箱7中的料位计71测定混合料箱7中混合料量，当料量低于设定的位置时，料位计71将信号反馈至第一重量计量料筒4、第二重量计量料筒5和第三重量计量料筒6，各计量料筒启动各自的加料机构，按照设定的比例向混合料箱7中加料，当加料量超过设定的上限料位时，混合料箱7停止向混合料箱7中加料；混合料箱7中的混合料量低于10±1kg时，各重量计量料筒向混合料箱7加料；混合料箱7中的混合料量高于25±1kg时，各重量计量料筒停止向混合料箱7加料。
步骤四：当挤塑机螺杆83各区温度分别达到140±5℃、170±5℃、180±5℃、185±5℃、195±5℃、195±5℃、200±5℃时，开启挤塑机8的挤塑机螺杆83，打开出料口73的加料阀门731，依靠混合料的自重向挤塑机8中加料，挤出物料按所需绝缘厚度挤包在指定的导体上。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种一步法硅烷交联聚乙烯架空绝缘料，其特征在于：配方为：100份低密度聚乙烯LDPE2100TN00，5～10份炭黑母料，1～20份硅烷，0.5～5份复合引发剂，0.5～5份抗氧剂1010，0.5～5份催化剂，0.3～2份抗预交联剂；绝缘料中：0.8≤(复合引发剂/抗氧剂)≤2，20≤(硅烷/复合引发剂)≤35；所述复合引发剂为DCP和过氧化苯甲酸。
2.一步法硅烷交联聚乙烯架空绝缘料的生产设备，其特征在于：包括LDPE粒料料箱(1)、炭黑母料粒料箱(2)、桶装液体混合料(3)、第一重量计量料筒(4)、第二重量计量料筒(5)、第三重量计量料筒(6)、混合料箱(7)、挤塑机(8)、冷却水槽(9)、收线盘(10)、温水交联装置(11)和吸料装置(12)；所述LDPE粒料料箱(1)，炭黑母料粒料箱(2)和桶装液体混合料(3)分别通过吸料装置(12)的出口连通第一重量计量料筒(4)、第二重量计量料筒(5)和第三重量计量料筒(6)；前述计量料筒的出口连通混合料箱(7)；所述混合料箱(7)内设置精确控制混合料箱(7)中混合料的料量上下限的料位计(71)和对混合料箱(7)中混合料进行搅拌的搅拌螺杆(72)；所述混合料箱(7)的出料口(73)连通挤塑机(8)的加料口(81)；所述挤塑机(8)的挤塑机出料口(82)连通冷却水槽(9)。
3.根据权利要求2所述的一步法硅烷交联聚乙烯架空绝缘料的生产设备，其特征在于：第一重量计量料筒(4)、第二重量计量料筒(5)和第三重量计量料筒(6)的出口分别设置第一计量加料机构(41)、第二加料机构(51)和第三加料机构(61)。
4.根据权利要求3所述的一步法硅烷交联聚乙烯架空绝缘料的生产设备，其特征在于：所述第一重量计量料筒(4)的第一加料机构(41)和第二重量计量料筒(5)的第二加料机构(51)均为螺杆；所述第三重力计量料筒(6)的第二加料机构(61)为高精度液体泵。
5.根据权利要求4所述的一步法硅烷交联聚乙烯架空绝缘料的生产设备，其特征在于：所述混合料箱(7)的出料口(73)设有加料阀门(731)；所述挤塑机(8)内设置挤塑机螺杆(83)；当挤塑机螺杆(83)开始运行时，加料阀门(731)打开进行加料，当混合料箱(7)中料量超过上限时，第一重量计量料筒(4)、第二重量计量料筒(5)和第三重量计量料筒(6)停止加料，当混合料箱(7)中料量低于下限时，第一重量计量料筒(4)、第二重量计量料筒(5)和第三重量计量料筒(6)启动加料。
6.一种一步法硅烷交联聚乙烯架空绝缘料的生产工艺，其特征在于：采用如权利要求5所述的生产设备；包括以下步骤：
步骤一：按照配方：100份低密度聚乙烯LDPE2100TN00，5～10份炭黑母料，1～20份硅烷，0.5～5份复合引发剂，0.5～5份抗氧剂1010，0.5～5份催化剂，0.3～2份抗预交联剂；绝缘料中：0.8≤(复合引发剂/抗氧剂)≤2，20≤(硅烷/复合引发剂)≤35；所述复合引发剂为DCP和过氧化苯甲酸进行配料；低密度聚乙烯LDPE2100TN00放入LDPE粒料料箱(1)；炭黑母料放入炭黑母料粒料箱(2)；其余原料放入桶装液体混合料(3)；
步骤二：分别送料至第一重量计量料筒(4)、第二重量计量料筒(5)和第三重量计量料筒(6)；为各重力计量料筒设定料位上限和下限；
步骤三：混料：由混合料箱(7)中的料位计(71)测定混合料箱(7)中混合料量，当料量低于设定的位置时，料位计(71)将信号反馈至第一重量计量料筒(4)、第二重量计量料筒(5)和第三重量计量料筒(6)，各计量料筒启动各自的加料机构，按照设定的比例向混合料箱(7)中加料，当加料量超过设定的上限料位时，混合料箱(7)停止向混合料箱(7)中加料；
步骤四：当挤塑机螺杆(83)各区温度分别达到140±5℃、170±5℃、180±5℃、185±5℃、195±5℃、195±5℃、200±5℃时，开启挤塑机(8)的挤塑机螺杆(83)，打开出料口(73)的加料阀门(731)，依靠混合料的自重向挤塑机(8)中加料，挤出物料按所需绝缘厚度挤包在指定的导体上。
7.根据权利要求6所述的一步法硅烷交联聚乙烯架空绝缘料的生产工艺，其特征在于：所述步骤二中，当第一重量计量料筒(4)中料量低于设置的料量下限20±0.5kg时，启动吸料装置(12)进行加料，当加料量大于等于第一重力计量料筒(4)设置的料量上限50±0.5kg时，吸料装置(12)停止加料；当第二重量计量料筒(5)中料量低于设置的料量下限5±0.3kg时，启动吸料装置(12)进行加料，当加料量大于等于第二重量计量料筒(5)设置的料量上限20±0.3kg时，吸料装置(12)停止加料；当第三重量计量料筒(6)中料量低于设置的料量下限0.8±0.1kg时，启动吸料装置(12)进行加料，当加料量大于等于第三重量计量料筒(6)设置的料量上限3±0.1kg时，吸料装置(12)停止加料。
8.根据权利要求7所述的一步法硅烷交联聚乙烯架空绝缘料的生产工艺，其特征在于：所述步骤三中，混合料箱(7)中的混合料量低于10±1kg时，各重量计量料筒向混合料箱(7)加料；混合料箱(7)中的混合料量高于25±1kg时，各重量计量料筒停止向混合料箱(7)加料。
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