CN108084465A - 一种电线电缆连体一次辐照交联生产工艺及装置 - Google Patents

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李金林
刘世明
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Abstract

本发明公开了一种电线电缆连体一次辐照交联装置，包括具有中空内腔的电子加速器容器，所述电子加速器容器的中空内腔内设置有具有真空内腔的内部容器，所述内部容器外壁与电子加速器容器之间的空间填充有SF6气体，所述内部容器的周沿设置有高压线圈，内部容器的真空内腔内设置有能量分配高压管；配合电线电缆连体一次辐照交联工艺生产，能改变电线的温度、耐溶剂、耐老化、耐开裂等性能，提升了产品质量、提高了生产效率、降低生产成本、减少对环境的污染，所得到聚氯乙烯电线电缆的机械性能，如抗张强度、断裂伸长率等都大大提升，各类性能指标全部符合要求，带来了良好的经济效益。

Description

一种电线电缆连体一次辐照交联生产工艺及装置
技术领域
本发明涉及电线电缆技术领域，特别是一种高能电子加速器辐照交联生产电线电缆的方法及其辐照交联设备。
背景技术
目前，在同行业电线生产过程中，电线聚合物的主要交联方式有过氧化合物交联法、电线电缆辐照交联、硅烷交联法和紫外光交联法，过氧化合物法必须在高温、高压、设备安装面积庞大的硫化管以及配套厂房和生产设备中进行，能耗高，生产效率低，使用硫化交联还容易引起导体氧化，对产品的特性有严重的影响；硅烷交联法存在交联时间长，工艺操作较为复杂，产品耐温、耐压等级不高及绝缘电阻水煮实验偏低等缺陷。
电线电缆连体一次辐照交联是由高能电子加速器产生的高能电子束有效穿透护套层、绝缘层，通过能量转换产生交联反应，因为电子带有很高的能量，而且均匀地穿过护套层、绝缘层，所以形成的交联键结合能量高，稳定性好，电缆的耐溶剂、耐老化、耐热、耐开裂等性能优于化学交联电缆，并且对环境无污染。但由于受加速器能量级以及原料配方的限制，目前辐照交联生产的电线电缆在理化性能方面仍需提高。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种电线电缆连体一次辐照交联生产工艺及装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种电线电缆连体一次辐照交联装置，包括具有中空内腔的电子加速器容器，所述电子加速器容器的中空内腔内设置有具有真空内腔的内部容器，所述内部容器外壁与电子加速器容器之间的空间填充有SF6气体，所述内部容器的周沿设置有高压线圈，内部容器的真空内腔内设置有能量分配高压管，内部容器顶部由上往下依次连接设置有高压整流系统、电子枪和电子加速管，所述电子加速管由内部容器顶部向下延伸进入真空内腔并最终由真空内腔延伸到电子加速器容器的外部空间，所述电子加速管在其延伸出内部容器处设置有聚焦镜系统，电子加速管伸出到电子加速器容器外部的出口处设置有真空泵、闸阀和钛窗，所述钛窗上端设置有第一电子扫描系统和第二电子扫描系统，所述钛窗下端安装有钛箔。
一种电线电缆连体一次辐照交联生产方法，采用了权利要求1所述的电线电缆连体一次辐照交联装置，包括以下步骤，
(1)制备聚烯烃绝缘粒料，将其粒料均匀包覆于导电线芯；
(2)用高能电子加速器辐照交联聚烯烃绝缘粒料，经绞线得到缆芯；
(3)制备聚氯乙烯护套粒料，将聚氯乙烯护套粒料均匀包覆于缆芯；
(4)高能电子加速器辐照交联聚氯乙烯护套粒料，穿透护套、绝缘后，得到电线电缆。
作为一个优选项，所述步骤(1)包括以下步骤：
(1a)将原材料送入密炼机捏合均匀，其密练时间为290～350秒，密练120秒后开始扫料，出料温度控制在120～140℃；
(1b)捏合好的胶料过滤，送入双螺杆挤出机挤出，经过挤出机一段温度90～120℃，二段120～140℃，机头温度为140～160℃的工艺条件下进行切粒，然后经振动筛过筛后，粒料冷却及采用硬脂酸盐或隔离剂进行隔离，最后包装，设计合理，操作简便。广泛应用于电线电缆，得到成品。
(1c)将粒料倒入挤出机的料斗，挤出螺杆的温度为：一区90～120℃，二区120～140℃，机头140～150℃，均匀包覆在导电线芯上。
作为一个优选项，所述步骤(1a)的原材料按照重量份数，包括：28～35份氯化聚乙烯CPE，3～5份促进剂MgO GF1224，3～10份聚烯烃弹性体POE8150，0.3～0.5份氧化锌，8～18份填充剂重钙，1～3份石蜡58#，20～40份填充剂滑石粉，0.2～0.5份润滑剂PE蜡，4～6份增塑剂TOTM，0.3～0.6份抗氧剂1010，0.8～1.4份防老剂，2～5份辐照交联剂PL-400作为一个优选项，所述步骤(1c)的挤出速度为250～300m/min，包覆绝缘层材料的厚度为0.8～1.5mm。
作为一个优选项，所述步骤(2)包括以下步骤：
(2a)将原材料按照各自重量份数计量后送入密炼机捏合均匀，其密练时间为300～360秒，密练120～180秒后开始扫料，出料温度控制在140～150℃；
(2b)捏合好的胶料送入双螺杆挤出机挤出，经过挤出机一段温度90～120℃，二段120～140℃，机头温度为140～160℃的工艺条件下进行切粒，然后经振动筛过筛后，粒料冷却及采用硬脂酸盐或隔离剂进行隔离，最后包装，设计合理，操作简便。广泛应用于电线电缆，得到成品。
(2c)将炼好的粒料喂入挤出机的料斗中，挤出螺杆的温度为：一区90～120℃，二区110～130℃，机头140～150℃，将胶料均匀包覆在缆芯上。
作为一个优选项，所述步骤(2a)的原料按照重量份数，包括:30～48份氯化聚乙烯CPE，7～15份炭黑、30～45份填充剂滑石粉，2～8份阻燃剂氢氧化镁，12～20份增塑剂DOA，2～8份辐照交联剂TAIC，1～3份促进剂氧化镁和3～8份润滑剂PE蜡,6-15份重钙，5～12份PVC树脂粉SH200/TYH2500。
作为一个优选项，所述步骤(2c)的挤出速度为100～130m/min，包覆护套层材料的厚度为0.8～3.0mm。
作为一个优选项，所述步骤(4)中包覆好的电线电缆连体一次辐照交联，束压1.5～2.0mev,束流5～70mA,剂量120～220KGY，速度为5～180m/min。
本发明的有益效果是：配合电线电缆连体一次辐照交联工艺生产，能改变电线的温度、耐溶剂、耐老化、耐开裂等性能，提升了产品质量、提高了生产效率、降低生产成本、减少对环境的污染，所得到聚氯乙烯电线电缆的机械性能，如抗张强度、断裂伸长率等都大大提升，各类性能指标全部符合要求，带来了良好的经济效益。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明高压变压器型电子加速器的整体结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、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。为透彻的理解本发明，在接下来的描述中会涉及一些特定细节。而在没有这些特定细节时，本发明创造仍可实现，即所属领域内的技术人员使用此处的这些描述和陈述向所属领域内的其他技术人员可更有效的介绍他们的工作本质。
参照图1，以下实施例中采用的辐照交联设备是高能电子加速器，其包括具有中空内腔的电子加速器容器1，所述电子加速器容器1的中空内腔内设置有具有真空内腔3的内部容器，所述内部容器外壁与电子加速器容器1之间的空间填充有SF6气体4，所述内部容器的周沿设置有高压线圈18，内部容器的真空内腔3内设置有能量分配高压管19，内部容器顶部由上往下依次连接设置有高压整流系统11、电子枪7和电子加速管2，所述电子加速管2由内部容器顶部向下延伸进入真空内腔3并最终由真空内腔3延伸到电子加速器容器1的外部空间，所述电子加速管2在其延伸出内部容器处设置有聚焦镜系统8，电子加速管2伸出到电子加速器容器1外部的出口处设置有真空泵20、闸阀21和钛窗10，所述钛窗10上端设置有第一电子扫描系统9和第二电子扫描系统23，所述钛窗10下端安装有钛箔22。
高能电子加速器容器1由电压380V/220,50/60赫兹到加速器设备，同时开关的50/400赫兹变频高压整流系统启动11，所产生的电场与高压整流系统11在高压电极座的中心轴上的电子枪7放电的作用下放出高压电流，通过加速管2在中心轴上，由在高压线圈18外环的SF6保护真空系统3的作用下与能量分配高压管19进行高压电流加速。高能电子加速器加速后分散的电流，通过在中心轴上圆形聚焦镜8将分散的电子聚集在加速器的中心轴一个焦点上，再经过维护真空的的真空泵20和闸阀21高压的电子打到第一电子扫描系统9和第二电子扫描系统23的线圈上，第一电子扫描系统9和第二电子扫描系统23的线圈将带电的束流分散到钛窗10穿透冷却后的钛箔22直接将X光射入线体上。
其中以下所称的“实施例”是指可包含于本申请至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
按照以下步骤制造电缆：
根据配方的比重将a、b、c、d、e、f、g、h、j、k、l、m所配好的原材料，按照小料→大料→油料→胶料的顺序投入料斗后将料斗复位，放下上顶栓和防护罩启动设备进密炼，放下防护罩和上顶栓，密炼320±30秒(密炼120秒开始扫料)扫料后继续炼120秒即可出料。密炼时出料温度控制在120～140℃。
捏合好的胶料过滤，送入双螺杆挤出机挤出，经过挤出机一段温度90～120℃，二段120～140℃，机头温度为140～160℃的工艺条件下进行切粒，然后经振动筛过筛后，粒料冷却及采用硬脂酸盐或隔离剂进行隔离，最后包装。
粒料倒入挤出机的料斗中，根据工艺的要求，挤出螺杆的温度一区为：90～120℃，二区：110～130℃机头：130～150℃，将胶均匀的包覆在导体上，并且挤出的速度220～300m/min；所包覆的平均厚度在0.8～1.5mm；将未交联的绝缘线材多芯绞和，对绞线的节距、线材的交向、绞线的外-按照GB/T8735-2016和GB/T5013-2008标准的要求进行绞线；
密炼胶料，按配方要求，将a、b、c、d、e、f、g、h、j先加除油料外的物料，再加入油料炼60秒后进行扫料，扫料后密炼120～180秒，扫料炼130～150秒，总炼胶时间330±30秒，排胶温度140～150℃。
PVC树脂粉可很好地改善电线的抗老化能力。
捏合好的胶料送入双螺杆挤出机挤出，经过挤出机一段温度90～120℃，二段120～140℃，机头温度为140～160℃的工艺条件下进行切粒，然后经振动筛过筛后，粒料冷却及采用硬脂酸盐或隔离剂进行隔离，最后包装。粒料喂入到已预热的挤出机中，根据工艺的要求，挤出螺杆的温度一区为：90～120℃，二区：110～130℃机头：130～150℃，将胶均匀的包覆在缆芯上，并且挤出的速度100～130m/min；所包覆的护套的平均厚度在0.8～3.0mm；
电线电缆连体一次辐照交联工艺生产,将做好的线材在高能电子高能电子加速器辐照设备中进行辐照，束压2.0mev,束流40mA,剂量200KGY，速度为80m/min；在辐照的过程中，首先要所需求辐照的线材表面无油污、杂质、分线梳无磨损、梳齿干净，以免防止所生产的线材表面有污染、刮伤、碰伤，确保产品的质量；将未交联的绝缘线材多芯绞和，对绞线的节距、线材的交向、绞线的外径按照GB/T8735-2016和GB/T5013-2008标准的要求进行，得到电线电缆。
电线电缆的型号是H07RN-F5G1.5mm2，按照产品标准DIN EN 50525-2-21:2012-01/VDE 0285-525-2-21进行全性能检测(标志/单丝/结构/原始性能/老化/空弹/浸油/非污染/耐臭氧/热延伸/低温/导体电阻/耐电压/水中耐电压/护套表面电阻/DZ-1/曲挠)及煮水实验，结果如表1所示：
表1
电线电缆煮水实验表2：
实施例2
按照以下步骤制造电缆：
根据配方的比重将a、b、c、d、e、f、g、h、j、k、l、m所配好的原材料，按照小料→大料→油料→胶料的顺序投入料斗后将料斗复位，放下上顶栓和防护罩启动设备进密炼，放下防护罩和上顶栓，密炼320±30秒(密炼120秒开始扫料)扫料后继续炼120秒即可出料。密炼时出料温度控制在120～140℃。
密捏合好的胶料过滤，送入双螺杆挤出机挤出，经过挤出机一段温度90～120℃，二段120～140℃，机头温度为140～160℃的工艺条件下进行切粒，然后经振动筛过筛后，粒料冷却及采用硬脂酸盐或隔离剂进行隔离，最后包装。
粒料倒入挤出机的料斗中，根据工艺的要求，挤出螺杆的温度一区为：90～120℃，二区：110～130℃机头：130～150℃，将胶均匀的包覆在导体上，并且挤出的速度220～300m/min；所包覆的平均厚度在0.8～1.5mm；
将未交联的绝缘线材多芯绞和，对绞线的节距、线材的交向、绞线的外径按照GB/T8735-2016和GB/T5013-2008标准的要求进行绞线；
密炼胶料，按配方要求，将a、b、c、d、e、f、g、h、j先加除油料外的物料，再加入油料炼60秒后进行扫料，扫料后密炼120～180秒，扫料炼130～150秒，总炼胶时间330±30秒，排胶温度140～150℃。
捏合好的胶料送入双螺杆挤出机挤出，经过挤出机一段温度90～120℃，二段120～140℃，机头温度为140～160℃的工艺条件下进行切粒，然后经振动筛过筛后，粒料冷却及采用硬脂酸盐或隔离剂进行隔离，最后包装。粒料喂入到已预热的挤出机中，根据工艺的要求，挤出螺杆的温度一区为：90～120℃，二区：110～130℃机头：130～150℃，将胶均匀的包覆在缆芯上，并且挤出的速度100～130m/min；所包覆的护套的平均厚度在0.8～3.0mm；
电线电缆连体一次辐照交联工艺生产,将做好的线材在高能电子高能电子加速器辐照设备中进行辐照，束压1.5mev,束流50mA,剂量160KGY，速度为118m/min；在辐照的过程中，首先要所需求辐照的线材表面无油污、杂质、分线梳无磨损、梳齿干净，以免防止所生产的线材表面有污染、刮伤、碰伤，确保产品的质量；将未交联的绝缘线材多芯绞和，对绞线的节距、线材的交向、绞线的外径按照GB/T8735-2016和GB/T5013-2008标准的要求进行，得到电线电缆。
电线电缆的型号是YZW4*1.0mm2，按照产品标准GB/T5013.4-2008进行全性能检测(标志/单丝/结构/原始性能/老化/空弹/浸油/耐臭氧/热延伸/低温/导体电阻/耐电压/水中耐电压/DZ-1/曲挠)，结果如表1所示：
表1
电线电缆煮水实验(表2)：
根据上述原理，本发明还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种电线电缆连体一次辐照交联装置，包括具有中空内腔的电子加速器容器，所述电子加速器容器的中空内腔内设置有具有真空内腔的内部容器，所述内部容器外壁与电子加速器容器之间的空间填充有SF6气体，其特征在于：所述内部容器的周沿设置有高压线圈，内部容器的真空内腔内设置有能量分配高压管，内部容器顶部由上往下依次连接设置有高压整流系统、电子枪和电子加速管，所述电子加速管由内部容器顶部向下延伸进入真空内腔并最终由真空内腔延伸到电子加速器容器的外部空间，所述电子加速管在其延伸出内部容器处设置有聚焦镜系统，电子加速管伸出到电子加速器容器外部的出口处设置有真空泵、闸阀和钛窗，所述钛窗上端设置有第一电子扫描系统和第二电子扫描系统，所述钛窗下端安装有钛箔。
2.一种电线电缆连体一次辐照交联生产方法，其特征在于：采用了权利要求1所述的电线电缆连体一次辐照交联装置，包括以下步骤，
(1)制备聚烯烃绝缘粒料，将其粒料均匀包覆于导电线芯；
(2)用高能电子加速器辐照交联聚烯烃绝缘粒料，经绞线得到缆芯；
(3)制备聚氯乙烯护套粒料，将聚氯乙烯护套粒料均匀包覆于缆芯；
(4)高能电子加速器辐照交联聚氯乙烯护套粒料，穿透护套、绝缘后，得到电线电缆。
3.根据权利要求2所述的一种电线电缆连体一次辐照交联生产方法，其特征在于，所述步骤(1)包括以下步骤：
(1a)将原材料送入密炼机捏合均匀，其密练时间为290～350秒，密练120秒后开始扫料，出料温度控制在120～140℃；
(1b)捏合好的胶料过滤，送入双螺杆挤出机挤出，经过挤出机一段温度90～120℃，二段120～140℃，机头温度为140～160℃的工艺条件下进行切粒，然后经振动筛过筛后，粒料冷却及采用硬脂酸盐或隔离剂进行隔离，最后包装，设计合理，操作简便。广泛应用于电线电缆，得到成品。
(1c)将粒料倒入挤出机的料斗，挤出螺杆的温度为：一区90～120℃，二区120～140℃，机头140～150℃，均匀包覆在导电线芯上。
4.根据权利要求3所述的一种电线电缆连体一次辐照交联生产方法，其特征在于，所述步骤(1a)的原材料按照重量份数，包括：28～35份氯化聚乙烯CPE，3～5份促进剂MgOGF1224，3～10份聚烯烃弹性体POE8150，0.3～0.5份氧化锌，8～18份填充剂重钙，1～3份石蜡58#，20～40份填充剂滑石粉，0.2～0.5份润滑剂PE蜡108，4～6份增塑剂TOTM，0.3～0.6份抗氧剂1010，0.8～1.4份防老剂，2～5份辐照交联剂PL-400。
5.根据权利要求4所述的一种电线电缆连体一次辐照交联生产方法，其特征在于，所述步骤(1c)的挤出速度为250～300m/min，包覆绝缘层材料的厚度为0.8～1.5mm。
6.根据权利要求5所述的一种电线电缆连体一次辐照交联生产方法，其特征在于，所述步骤(2)包括以下步骤：
(2a)将原材料按照各自重量份数计量后送入密炼机捏合均匀，其密练时间为300～360秒，密练120～180秒后开始扫料，出料温度控制在140～150℃；
(2b)捏合好的胶料送入双螺杆挤出机挤出，经过挤出机一段温度90～120℃，二段120～140℃，机头温度为140～160℃的工艺条件下进行切粒，然后经振动筛过筛后，粒料冷却及采用硬脂酸盐或隔离剂进行隔离，最后包装，设计合理，操作简便。广泛应用于电线电缆，得到成品。
(2c)将炼好的粒料喂入挤出机的料斗中，挤出螺杆的温度为：一区90～120℃，二区110～130℃，机头140～150℃，将胶料均匀包覆在缆芯上。
7.根据权利要求6所述的一种电线电缆连体一次辐照交联生产方法，其特征在于，所述步骤(2a)的原料按照重量份数，包括:30～48份氯化聚乙烯CPE，7～15份炭黑、30～45份填充剂滑石粉，2～8份阻燃剂氢氧化镁，12～20份增塑剂DOA，2～8份辐照交联剂TAIC，1～3份促进剂氧化镁和3～8份润滑剂PE蜡,6-15份重钙，5～12份PVC树脂粉SH200/TYH2500。
8.根据权利要求7所述的一种电线电缆连体一次辐照交联生产方法，其特征在于，所述步骤(2c)的挤出速度为100～130m/min，包覆护套层材料的厚度为0.8～3.0mm。
9.根据权利要求8所述的一种电线电缆连体一次辐照交联生产方法，其特征在于，所述步骤(4)中包覆好的电线电缆连体一次辐照交联，束压1.5～2.0mev,束流5～70mA,剂量120～220KGY，速度为5～180m/min。
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