CN106024169B

CN106024169B - 一种高阻燃高寿命高负载低烟无卤建筑布电线及制备工艺

Info

Publication number: CN106024169B
Application number: CN201610660114.8A
Authority: CN
Inventors: 顾小刚; 刘凤勤; 梁斌; 石峰; 季咏金
Original assignee: ZHONGTIAN TECHNOLOGY EQUIPMENT CABLE Co Ltd
Current assignee: ZHONGTIAN TECHNOLOGY EQUIPMENT CABLE Co Ltd
Priority date: 2016-08-12
Filing date: 2016-08-12
Publication date: 2017-12-26
Anticipated expiration: 2036-08-12
Also published as: CN106024169A

Abstract

本发明公开了一种高阻燃高寿命高负载低烟无卤建筑布电线及制备工艺,包括铜导体层、导体缠绕层、半导介质涂层、内绝缘层及外绝缘层，单根铜导体外侧包覆若干股由细铜丝缠绕构成的导体缠绕层，导体缠绕层外侧设有内绝缘层，导体缠绕层与内绝缘层之间间隙填充有半导介质涂层，内绝缘层外部表面固定设置有外绝缘层。通过单芯加缠绕结构、半导介质涂层的复合导体，提高电缆导体的载流量。以EVA+PE为基材添加相应组份的助剂，改性了一种辐照交联聚烯烃材料，经过挤出加工、辐照，使布电线电缆具备高寿命性、高阻燃性、高耐寒性。电缆整体全部采用低烟无卤体系进行设计，从而达到良好的耐火阻燃效果，并且不产生有毒气体，避免火灾情况下对人造成危害。

Description

一种高阻燃高寿命高负载低烟无卤建筑布电线及制备工艺

技术领域

本发明涉及电线电缆高分子材料配方和电缆工艺技术领域，具体为一种高阻燃高寿命高负载低烟无卤建筑布电线的制备工艺。

背景技术

布电线应用于家居装饰过程中，与人身和财产安全息息相关，据消防部门统计数据表明，多数建筑火灾是由于电线电缆着火原因引起的。因此，家装布电线的质量在家装过程中显得尤为重要。

电线电缆好像人体的血管和神经相似，在高层建筑、别墅、家庭住宅、宾馆、医院、办公大楼、学校、商场等人员密集场所，担负着供电、信号控制和通信联络的作用，但同时也是“第二次灾害”的罪魁祸首，当发生火灾时，被引燃的一般电缆会释放出大量的有毒气体和浓密的烟雾，不但腐蚀仪器仪表设备，造成设备瘫痪，更会使人因为吸入烟气造成中毒甚至死亡，如果在狭小、封闭的空间中电缆被引燃，则会迅速消耗空间中的氧气，产生毒气使人员即刻缺氧窒息中毒而亡。

现有的GB/T 5023.3标准的BV布电线产品低阻燃、寿命短、载流量低、在-20℃下电缆容易脆化开裂，尤其电缆在燃烧状态下产生大量有害烟气和有毒物质。且传统布线如电话、计算机局域网都是各自独立的，无法集成家装通讯、电能传输、照明等多用途需求的复合型电缆，布线过程复杂、施工成本大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种为高层建筑、别墅、家庭住宅、宾馆、医院、办公大楼、学校、商场等人员密集场所的火灾意外下提供安全逃生保障的电缆。该电缆具有高阻燃、高寿命、高负载、高耐寒、低烟无毒特性；以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高阻燃高寿命高负载低烟无卤建筑布电线,包括铜导体层、导体缠绕层、半导介质涂层、内绝缘层及外绝缘层，所述铜导体层外侧包覆若干股由细铜丝缠绕构成的导体缠绕层，导体缠绕层外侧设有内绝缘层，所述导体缠绕层与内绝缘层之间间隙填充有半导介质涂层，所述内绝缘层外部表面固定设置有外绝缘层。

优选的，铜导体层采用含铜量≥99.99%的纯铜。

优选的，内绝缘层为挤出型辐照聚烯烃绝缘层，由质量组份为100PHR EVA+PE 、10~20PHR热稳定剂、5~9PHR消烟剂、20~50PHR抗老化剂及2~5PHR交联剂经混炼、挤出、造粒制得。

优选的，外绝缘层为挤出型辐照聚烯烃绝缘层，由质量组份为100PHR EVA+PE 、60~100PHR阻燃剂、10~20PHR热稳定剂、5~9PHR消烟剂、20~50PHR抗老化剂、10~25PHR增塑剂、2~5PHR交联剂经混炼、挤出、造粒制得。

该高阻燃高寿命高负载低烟无卤建筑布电线的制备工艺，包括以下步骤：

（1）拉丝：采用Ф2.6mm的铜杆通过中拉丝机内渐变孔径的拉丝模具生产至Ф1.2mm的单丝，进一步的将Ф1.2mm铜线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；

（2）缠绕：分别使用中拉线作为中心导体，小拉线作为缠绕层单丝线，通过调整缠绕机的齿轮设定缠绕节距，节径比控制18~20倍；缠绕层覆盖率95%~98%，生产过程须根据缠绕丝的直径调整张力和松紧度；

（3）热镀：缠绕后导体经过1400~1600℃高温炉熔融状态的半导体液，缠绕层内的间隙填充覆盖后经过钨钢材质出口模，出口模的直径区间：缠绕层外径+1/3倍的缠绕丝直径mm；经过水冷、气冷装置从而形成均匀的半导体涂覆层；

（4）绝缘挤出：采用两根突变形单螺杆、直径分别为ψ50mm+ψ70mm、长径比25/1、压缩比4.2的螺杆设备加工挤出，内绝缘层/外绝缘层厚度比控制1:3；

（5）辐照交联：采用2.5MeV-40mA高频高压型电子加速器，通过高能电子束轰击绝缘，将高分子链打乱后由原来的链状分子结构重新变成三维网状分子结构形成交联。

作为优选，步骤（4）中所述导体通过中频感应预热器设定温度90℃。所使用的设备温度控制100~160℃之间，通过U14双层共挤机头，电线挤包后通过60~70℃的温水逐级冷却方式。

作为优选，步骤（5）得到的绝缘材料在 200℃×15min，20N/cm2负载的条件下，负载下伸长率≤80%；冷却永久变形≤10%，同时满足绝缘层拉伸强度≥10MPa,伸长率≥150%。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

在本发明中绝缘布电线依据GB/T 11026.1标准试验，90℃工作温度下正常使用60~70年，寿命优于普通低烟无卤聚烯烃材料的30年。电缆的导体采用缠绕、半导电介质涂层复合结构，由于金属电流的趋肤效应、半导体良好的热电制冷特性，载流量优于同截面导体的1.2~1.5倍，满足了环保、节能的要求。绝缘布电线能够通过GB/T2951.14标准的-40℃的低温冲击、低温卷绕、低温拉伸试验，优于普通低烟无卤聚烯烃材料低温脆化的特性，更加适用与极寒、高寒地区的使用环境。并且绝缘布电线能够通过GB/T 18380标准最高级别的电缆成束燃烧A类等级。综合布电线的包带使用低烟无卤阻燃包带，填充使用低烟无卤阻燃填充绳，保证了电缆的低烟、无卤和阻燃性能，提高了电缆的圆整度。综合布电线分别集合了电单元、网络线、电话线单元，满足了家居布线的要求，布线方便。同时综合布电线内护套、护套挤包型低烟无卤阻燃聚烯烃材料，这种材料保证了电缆具有低烟、无卤、阻燃、抗腐蚀及老化等性能，为建筑布线提供安全保障，绝缘布电线燃烧后的低烟无卤性能，PH值大于4.3，电导率＜10μS/mm,透光率≥60%，符合GB/T 17650、GB/T17651的标准要求。

附图说明

图1为本发明实施例1结构示意图；

图2为本发明实施例2结构示意图；

图3为本发明实施例3结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种高阻燃高寿命高负载低烟无卤建筑布电线,包括铜导体层1、导体缠绕层2、半导介质涂层3、内绝缘层4及外绝缘层5，所述铜导体层1外侧包覆若干股由细铜丝缠绕构成的导体缠绕层2，导体缠绕层2外侧设有内绝缘层4，导体缠绕层2与内绝缘层4之间间隙填充有半导介质涂层3，内绝缘层4外部表面固定设置有外绝缘层5。

其中的铜导体层1采用含铜量≥99.99%的纯铜。内绝缘层4为挤出型辐照聚烯烃绝缘层，由质量组份为100PHR EVA+PE 、10~20PHR热稳定剂、5~9PHR消烟剂、20~50PHR抗老化剂及2~5PHR交联剂经混炼、挤出、造粒制得。外绝缘层5为挤出型辐照聚烯烃绝缘层，由质量组份为100PHR EVA+PE 、60~100PHR阻燃剂、10~20PHR热稳定剂、5~9PHR消烟剂、20~50PHR抗老化剂、10~25PHR增塑剂、2~5PHR交联剂经混炼、挤出、造粒制得。

其中的步骤（4）中所述单螺杆通过中频感应预热器设定温度90℃。所使用的设备温度控制100~160℃范围，通过U14双层共挤机头，电缆挤出后采用60~70℃的温水水槽逐级冷却方式。步骤（5）得到的绝缘材料在 200℃×15min，20N/cm2负载的条件下，负载下伸长率≤80%；冷却永久变形≤10%，同时满足绝缘层拉伸强度≥10MPa,伸长率≥150%。

实施例2

在实施例1的基础上，应对建筑室内的综合布线需求，将两芯该高阻燃高寿命高负载低烟无卤建筑布电线与网络线缆、电话线进行整合。如图2所示，增加设置网络线单元6，在网络线单元6外部以网络线内护套7进行包裹。网络线内护套7为挤出型辐照型聚烯烃材料，该材料依据GB/T2406试验氧指数可达39，具备高阻燃的先前条件；高阻燃的同时增加适量的增塑剂，保证了良好的加工性能；该材料交联后的使用寿命可达60~70年，比常规的聚烯烃材料寿命延长了50%左右，参照IEC 60216-1：2001进行电缆热老化寿命试验：90℃条件下的耐热寿命为60.5年，绝缘材料的活化能达到124kJ/mol。该材料是以无卤无毒特殊改性聚烯烃为主要原材料加入各种助剂经混炼、挤出、造粒制得；具体组份如下：100PHR EVA+PE、60~100PHR阻燃剂、10~20PHR热稳定剂、5~9PHR消烟剂、20~50PHR抗老化剂、10~25PHR增塑剂、2~5PHR交联剂。

另外增加设置两芯电话线单元8，电话线单元8外部包覆有电话线单元内护套9，该电话线单元内护套9为挤出型辐照聚烯烃绝缘层，该材料具备很高阻燃性能，依据GB/T2406试验氧指数可达39，具备高阻燃的先前条件；高阻燃的同时增加适量的增塑剂，保证了良好的加工性能；该材料交联后的使用寿命可达60~70年，比常规的聚烯烃材料寿命延长了50%左右，参照IEC 60216-1：2001进行电缆热老化寿命试验：90℃条件下的耐热寿命为60.5年，材料的活化能达到124kJ/mol。该材料是以无卤无毒特殊改性聚烯烃为主要原材料加入各种助剂经混炼、挤出、造粒制得；具体组份如下：100PHR EVA+PE 、60~100PHR阻燃剂、10~20PHR热稳定剂、5~9PHR消烟剂、20~50PHR抗老化剂、10~25PHR增塑剂、2~5PHR交联剂。

在形成的整体结构外侧设置无卤阻燃包带11，无卤阻燃包带11与内部缆线之间间隙填充有阻燃填充物10，以保证电缆良好的圆整度、阻燃性。无卤阻燃包带11设有电缆护套12，该电缆护套12挤出型辐照聚烯烃绝缘层，该材料具备很高阻燃性能，依据GB/T2406试验氧指数可达39，具备高阻燃的先前条件；高阻燃的同时增加适量的增塑剂，保证了良好的加工性能；该材料交联后的使用寿命可达60~70年，比常规的聚烯烃材料寿命延长了50%左右，参照IEC 60216-1：2001进行电缆热老化寿命试验：90℃条件下的耐热寿命为60.5年，绝缘材料的活化能达到124kJ/mol。该材料是以无卤无毒特殊改性聚烯烃为主要原材料加入各种助剂经混炼、挤出、造粒制得；具体组份如下：100PHR EVA+PE 、60~100PHR阻燃剂、10~20PHR热稳定剂、5~9PHR消烟剂、20~50PHR抗老化剂、10~25PHR增塑剂、2~5PHR交联剂。

制备工艺包括拉丝、缠绕、热镀、绝缘挤出、绝缘辐照交联、内护挤出、内护辐照交联、成缆、护套挤出、护套辐照交联共10个工序；其中，绝缘挤出工序、内护挤出、护套挤出为关键工序；热镀、绝缘辐照交联、内护辐照交联、护套辐照交联为特殊工序；

（1）拉丝：采用Ф2.6mm的铜杆通过中拉丝机内渐变孔径的拉丝模具最小可生产至Ф1.2mm的单丝，再次Ф1.2mm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。

（2）缠绕：分别使用中拉线作为中心导体，小拉线作为缠绕层单丝线，通过调整缠绕机的齿轮设定缠绕节距，节径比控制18~20倍，绞向左向；缠绕层覆盖率95%~98%，生产过程须根据缠绕丝的直径调整张力和松紧度。

（3）热镀：缠绕后导体经过1400~1600℃高温炉熔融状态的半导体液，缠绕层内的间隙填充覆盖后经过钨钢材质出口模，出口模的直径区间—缠绕层外径+0.002mm；经过水冷、气冷装置从而形成均匀的半导体涂覆层。

（4）绝缘挤出：采用两根突变形单螺杆、直径分别为ψ50mm+ψ70mm、长径比25/1、压缩比4.2的螺杆设备加工挤出；内绝缘层/外绝缘层厚度比控制1:3，1:3比例绝缘结构设计保证了电缆同时具备了高绝缘和高阻燃性能。挤出前导体通过中频感应预热器设定温度90℃，消除导体表面水汽，增加绝缘层与导体的粘结度，保证绝缘具备良好机械性能。挤塑机温度控制100~160℃之间，通过U14双层共挤机头，保证内绝缘层与外绝缘粘结不分离。采用60~70℃的温水水槽逐级冷却方式，保证绝缘与导体具备良好的附着力。

（5）绝缘辐照交联：采用2.5MeV-40mA高频高压型电子加速器，通过高能电子束轰击绝缘，将高分子链打乱后由原来的链状分子结构重新变成三维网状分子结构形成交联。极大提升了绝缘层的温度等级、机械性能，延长了电缆的使用寿命。确保交联后绝缘材料在200℃×15min，20N/cm2负载的条件下，负载下伸长率≤80%；冷却永久变形≤10%，同时满足绝缘层拉伸强度≥10MPa,伸长率≥150%。

（6）内护挤出：采用突变形单螺杆、直径为ψ50mm、长径比25/1、压缩比4.2的螺杆设备加工挤出；采用挤管式模具，模具按照拉伸比1.3左右配比，挤出温度控制100~160℃，使材料均匀性、紧密性挤包在网络线、电话线缆芯外。

（7）内护辐照交联：利用2.5MeV-40mA高频高压型电子加速器，通过高能电子束轰击内护，将高分子链打乱后由原来的链状分子结构重新变成三维网状分子结构形成交联。极大提升了护套层的温度等级、机械性能，延长了电缆的使用寿命。确保交联后材料在 200℃×15min，20N/cm2负载的条件下，负载下伸长率≤80%；冷却永久变形≤10%，同时满足绝缘层拉伸强度≥10MPa,伸长率≥150%。

（8）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，以及放线张力均匀可控，线芯空隙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。生产过程中采用节径比30~40的大节距绞合，从而减小网络线、电话线由于绞入系数过大导致的衰减等电气性能的增大。

（9）护套挤出：采用突变形单螺杆、直径分别为ψ70mm、长径比25/1、压缩比4.2的螺杆设备加工挤出；采用挤管式模具，模具按照拉伸比1.3左右配比，挤出温度控制100~160℃，使材料均匀性、紧密性挤包在成缆缆芯。

（10）护套辐照交联：利用2.5MeV-40mA高频高压型电子加速器，通过高能电子束轰击护套，将高分子链打乱后由原来的链状分子结构重新变成三维网状分子结构形成交联。极大提升了护套层的温度等级、机械性能，延长了电缆的使用寿命。确保交联后材料在 200℃×15min，20N/cm2负载的条件下，负载下伸长率≤80%；冷却永久变形≤10%，同时满足绝缘层拉伸强度≥10MPa,伸长率≥150%。

实施例3

在实施例1的基础上，应对建筑室内的综合布线需求，将三芯该高阻燃高寿命高负载低烟无卤建筑布电线与网络线缆、电话线进行整合。如图3所示，增加设置网络线单元6，在网络线单元6外部以网络线内护套7进行包裹。网络线内护套7为挤出型辐照型聚烯烃材料，该材料依据GB/T2406试验氧指数可达39，具备高阻燃的先前条件；高阻燃的同时增加适量的增塑剂，保证了良好的加工性能；该材料交联后的使用寿命可达60~70年，比常规的聚烯烃材料寿命延长了50%左右，参照IEC 60216-1：2001进行电缆热老化寿命试验：90℃条件下的耐热寿命为60.5年，绝缘材料的活化能达到124kJ/mol。该材料是以无卤无毒特殊改性聚烯烃为主要原材料加入各种助剂经混炼、挤出、造粒制得；具体组份如下：100PHR EVA+PE、60~100PHR阻燃剂、10~20PHR热稳定剂、5~9PHR消烟剂、20~50PHR抗老化剂、10~25PHR增塑剂、2~5PHR交联剂。

（4）绝缘挤出：采用两根突变形单螺杆、直径分别为ψ50mm+ψ70mm、长径比25/1、压缩比4.2的螺杆设备加工挤出；内绝缘层/外绝缘层厚度比控制1:3，1:3比例绝缘结构设计保证了电缆同时具备了高绝缘和高阻燃性能。挤出前导体通过中频感应预热器设定温度90℃，消除导体表面水汽，增加绝缘层与导体的粘结度，保证绝缘具备良好机械性能。挤塑机温度控制100~160℃之间，导体通过U14双层共挤机头，保证内绝缘层与外绝缘粘结不分离。采用60~70℃的温水水槽逐级冷却方式，保证绝缘与导体具备良好的附着力。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种高阻燃高寿命高负载低烟无卤建筑布电线,其特征在于：包括铜导体层、导体缠绕层、半导介质涂层、内绝缘层及外绝缘层，所述铜导体层外侧包覆若干股由细铜丝缠绕构成的导体缠绕层，导体缠绕层外侧设有内绝缘层，所述导体缠绕层与内绝缘层之间间隙填充有半导介质涂层，所述内绝缘层外部表面固定设置有外绝缘层；

所述铜导体层采用含铜量≥99.99％的纯铜；

所述内绝缘层为挤出型辐照聚烯烃绝缘层，由质量组份为100PHREVA+PE、10～20PHR热稳定剂、5～9PHR消烟剂、20～50PHR抗老化剂及2～5PHR交联剂经混炼、挤出、造粒制得；

所述外绝缘层为挤出型辐照聚烯烃绝缘层，由质量组份为100PHREVA+PE、60～100PHR阻燃剂、10～20PHR热稳定剂、5～9PHR消烟剂、20～50PHR抗老化剂、10～25PHR增塑剂、2～5PHR交联剂经混炼、挤出、造粒制得；

所述的高阻燃高寿命高负载低烟无卤建筑布电线的制备工艺，包括以下步骤：

拉丝：采用Ф2.6mm的铜杆通过中拉丝机内渐变孔径的拉丝模具生产至Ф1.2m的单丝，进一步的将Ф1.2mm铜线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；

缠绕：分别使用中拉线作为中心导体，小拉线作为缠绕层单丝线，通过调整缠绕机的齿轮设定缠绕节距，节径比控制18～20倍；缠绕层覆盖率95％～98％，生产过程须根据缠绕丝的直径调整张力和松紧度；

热镀：缠绕后导体经过1400～1600℃高温炉熔融状态的半导体液，缠绕层内的间隙填充覆盖后经过钨钢材质出口模，出口模的直径区间：缠绕层外径+1/3倍的缠绕丝直径；经过水冷、气冷装置从而形成均匀的半导体涂覆层；

绝缘挤出：采用两根突变形单螺杆、直径分别为ψ50mm+ψ70mm、长径比25/1、压缩比4.2的螺杆设备加工挤出，内绝缘层/外绝缘层厚度比控制1:3；所述导体通过中频感应预热器设定温度90℃；挤出温度控制100～160℃之间，电缆通过U14双层共挤机头，电缆挤出后通过水槽60～70℃的温水逐级冷却方式；

辐照交联：采用2.5MeV-40mA高频高压型电子加速器，通过高能电子束轰击绝缘，将高分子链打乱后由原来的链状分子结构重新变成三维网状分子结构形成交联；得到的绝缘材料在200℃×15min，20N/cm²负载的条件下，负载下伸长率≤80％；冷却永久变形≤10％，同时满足绝缘层拉伸强度≥10MPa，伸长率≥150％。