CN108922662A - 一种耐恶劣环境电线及加工方法 - Google Patents

一种耐恶劣环境电线及加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐恶劣环境电线及加工方法，耐恶劣环境电线由软铜导体、防火层、绝缘层和防护层组成，加工方法包括如下步骤：(1)将若干根软圆铜线采用同心式束绞形成软铜导体；(2)将陶瓷化金云母带采用塔式桶装同心式绕包装置绕包在软铜导体上；(3)将绝缘层和防护层采用挤塑机双层共挤在防火层上，绝缘层与防护层在挤塑机的机头汇合而成，使得绝缘层与防护层之间结合紧密且不能分离；(4)最后采用塑料盘进行成卷包装。本发明产品具有较好的耐扭曲性、柔软弯曲性、耐磨性、耐高温性、耐寒性、耐候性、耐油性、耐酸碱性、耐火防火性、阻燃性、防动物啃咬、防机械损伤及环保性能，生产效率高，产品使用过程不易损伤，具有较高的可靠性及寿命。

Description

一种耐恶劣环境电线及加工方法
技术领域
本发明涉及一种电线，具体涉及一种额定电压600/1000V及以下的耐恶劣环境电线及加工方法。
背景技术
低压电线结构简单，一般由导体和绝缘层组成。电线主要用于低压配电线路，电线的柔软性较好，便于移动和安装敷设。然而由于其结构过于简单，绝缘外无任何保护层，如目前市场上使用的功能较全且性能优异的WDZN-RYJ-105450/750V电线，其结构为导体采用第5种软铜导体，绝缘采用105℃辐照阻燃交联聚乙烯绝缘料，成卷100米无盘包装，该电线仍存在以下不足：
1)该电线的弯曲性能较差，虽然电线的导体较软，但绝缘采用105℃辐照阻燃交联聚乙烯绝缘料，由于交联聚乙烯绝缘料为热固性材料，材料较硬，所以电线使用其弯曲半径仍较大。
2)该电线的绝缘由于采用105℃辐照阻燃交联聚乙烯绝缘料，绝缘后需复盘进行辐照加工，辐照加工会延长生产周期，生产成本也有所增加，另外在辐照加工过程中辐照剂量会对电线的结构及绝缘层的机械物理性能产生影响和波动，造成电线的重要质量指标不稳定的现象。
3)该电线具有耐火特性，一旦发生火灾，电线在一定时间内仍能通电工作，电线的绝缘也将破坏，耐火层暴露在空气中一段时间后，耐火层将受潮，其绝缘强度将急剧下降，无法再继续进行通电，必须对已烧电线线路进行更换方可正常使用。
4)该电线的绝缘为单一绝缘且成卷无盘包装，成卷孔径一般在130mm以下，无法做到用一只手进行多卷搬运，成卷电线由于无放线盘在放线时电线发生扭转，电线的绝缘层产生应力并在长期通电发热运行条件下易出现开裂，电线穿管放线时，电线的绝缘易被刮伤破，极易造成绝缘不良并漏电，单一绝缘层也很难在各种恶劣环境正常工作，如耐酸碱、耐油等，加剧了电线的绝缘层老化，大大降低了电线运行的的安全性，也缩短了电线的使用寿命。
发明内容
本发明为了解决上述问题，从而提供一种耐恶劣环境电线及加工方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种耐恶劣环境电线，所述耐恶劣环境电线由软铜导体、防火层、绝缘层和防护层组成，所述防火层由陶瓷化金云母带直接重叠绕包在软铜导体上而成，所述绝缘层由耐高温交联弹性体绝缘料紧密挤包在防火层的外表面上，所述防护层由耐候型无卤低烟阻燃聚氨酯弹性体护套料直接挤包在绝缘层外。
在本发明的一个优选实施例中，所述软铜导体为符合GB/T 3956标准要求的第5种软铜导体。
在本发明的一个优选实施例中，所述防火层由1层陶瓷化金云母带紧密重叠绕包在软铜导体上而成，陶瓷化金云母带包括陶瓷化金云母纸层、陶瓷化玻璃布层和粘接层，陶瓷化玻璃布层通过粘接层固定在陶瓷化金云母纸层上。
在本发明的一个优选实施例中，所述陶瓷化玻璃布层是由陶瓷粉均匀喷涂在玻璃布层上而成。
在本发明的一个优选实施例中，所述绝缘层和防护层结合紧密而不分离，防护层厚度为绝缘层厚度的20％及以下。
一种耐恶劣环境电线的加工方法，所述加工方法包括如下步骤：
(1)将若干根软圆铜线采用同心式束绞形成软铜导体；
(2)将陶瓷化金云母带采用塔式桶装同心式绕包装置绕包在软铜导体上；
(3)将绝缘层和防护层采用挤塑机双层共挤在防火层上，绝缘层与防护层在挤塑机的机头汇合而成，使得绝缘层与防护层之间结合紧密且不能分离,生产过程中连续生产同种规格电线其挤塑机双层共挤不停机；
(4)最后采用塑料盘进行成卷包装。
在本发明的一个优选实施例中，软铜导体由若干根软圆铜线采用高速束丝机一次性束绞而成，并且软圆铜线接续采用冷焊焊接。
在本发明的一个优选实施例中，所述陶瓷化金云母带边缘与软铜导体横断面间的绕包角在45°及以下。
在本发明的一个优选实施例中，所述绝缘层和防护层挤出时采用挤管式+抽真空方式进行生产。
在本发明的一个优选实施例中，所述绝缘层由耐高温交联弹性体本色绝缘料通过挤塑主机生产而成，所述防护层由耐候型无卤低烟阻燃聚氨酯弹性体护套料与色母料均匀混合通过挤塑辅机生产而成。
本发明的有益效果是：
本发明产品具有较好的耐扭曲性、柔软弯曲性、耐磨性、耐高温性、耐寒性、耐候性、耐油性、耐酸碱性、耐火防火性、阻燃性、防动物啃咬、防机械损伤及环保性能，产品生产过程中半成品及成品无接头，挤出停机少，产品各层结构稳定一致性好，生产效率高，产品使用过程不易损伤，具有较高的可靠性及寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1，本发明提供的耐恶劣环境电线，其由软铜导体100、防火层200、绝缘层300和防护层400组成。
软铜导体100具体为符合GB/T 3956标准要求的第5种软铜导体。
防火层200，其设置在软铜导体100外表面，其具体由1层陶瓷化金云母带直接重叠绕包在软铜导体100上而成。
为了提高软铜导体100的耐火防火性能，陶瓷化金云母带包括陶瓷化金云母纸层、陶瓷化玻璃布层和粘接层。
陶瓷化玻璃布层通过粘接层固定在陶瓷化金云母纸层上，这样可提高陶瓷化金云母纸层的强度。
粘接层具体为以有机硅树脂为胶粘剂粘合而成的带状绝缘材料，这样提高了防火层200的绝缘性能及结壳固化性能。
这样通过上述结构构成的防火层200能够使得本申请经过燃烧后成为陶瓷状硬壳仍具有较好的绝缘性能，该陶瓷状硬壳结构稳定致密无气隙，长期暴露在空气中不吸潮，虽电线的绝缘层已被烧坏，但防火层仍具有较好的绝缘性能，电线仍能安全可靠通电运行。
绝缘层300由耐高温交联弹性体绝缘料紧包挤包在防火层200上构成，防护层400由耐候型无卤低烟阻燃聚氨酯弹性体护套料直接挤包在绝缘层300外构成，并且绝缘层300和防护层400结合紧密而不能分离，防护层400厚度为绝缘层厚度的20％及以下，耐高温交联弹性体绝缘料为本色具有较好的机械物理性能及电绝缘性能，耐候型无卤低烟阻燃聚氨酯弹性体护套料具有较好的耐磨性能、耐油性能、耐酸碱性能、阻燃性能、防动物啃咬、防机械损伤及耐候性能。
另外，本申请中的陶瓷化金云母带、耐高温交联弹性体绝缘料及耐候型无卤低烟阻燃聚氨酯弹性体护套料均为无卤低烟材料，具有较好的环保性能。
再者，电线所用的耐高温交联弹性体绝缘料及耐候型无卤低烟阻燃聚氨酯弹性体护套料均为弹性体材料，这样可使得电线具有较好耐扭曲性、柔软弯曲性、耐-40℃低温性能及耐110℃高温性能。
基于上述方法的实施，本申请还公开了一种耐恶劣环境电线的加工方法，其包括如下步骤：
(1)将若干根软圆铜线采用同心式束绞形成软铜导体100；
(2)将陶瓷化金云母带采用塔式桶装同心式绕包装置绕包在软铜导体100上；
(3)将绝缘层300和防护层400采用挤塑机双层共挤在防火层200上，绝缘层300与防护层400在挤塑机的机头汇合而成，使得绝缘层300与防护层400之间结合紧密且不能分离,生产过程中连续生产同种规格电线其挤塑机双层共挤不停机；
(4)最后采用塑料盘进行成卷包装。
步骤(1)中，软铜导体100具体为单股束线导体，其由若干根软圆铜线同心式束绞而成，具体采用高速束丝机一次性束绞而成，并且软圆铜线接续采用冷焊焊接，确保电线的导体具有较好机械强度。
下表是软铜导体100的结构以及性能：
得到上述软铜导体100的结构及性能的公式及参数如下：
其中，Mmin取19，能有效保证股线导体具有较小的导体电阻率，Mmax取23，股线导体中软圆铜单线间紧密而不松散，Rmax为GB/T 3956标准中相应规格导体的20℃时导体电阻最大值。
这样，通过上述公式得到的软铜导体100结构更稳定、柔软且弯曲性更好。
步骤(2)中，防火层200具体由陶瓷化金云母带具体采用塔式桶装同心式绕包装置绕包在软铜导体100，这样能满足大长度耐火层不停机生产，并且陶瓷化金云母带边缘与软铜导体100横断面间的绕包角可在45°及以下，这样使得陶瓷化金云母带在软铜导体100断面方向径向张力大于纵向的力，从而使得防火层200能紧密包覆在软铜导体100上。
下表是本申请对防火层200进行试验，从而得到的防火层200的结构及性能：
得到上述性能及参数的公式如下：
1)hmin＝tgαmin·π(D导+t防)；hmax＝tgαmax·π(D导+t防)；
2)αmin＝arcsin(b·(1-emax)/(π·(D导+t防)))；αmax＝arcsin(b·(1-emin)/(π·(D导+t防)))；
3)D防＝t防×n×3。
步骤(3)中，绝缘层300和防护层400挤出时采用挤管式+抽真空方式进行生产，这样使得绝缘层300和防护层400之间结合更加紧密。
另外，绝缘层300由耐高温交联弹性体本色绝缘料通过挤塑主机生产而成，防护层400由耐候型无卤低烟阻燃聚氨酯弹性体护套料与色母料均匀混合通过挤塑辅机生产而成，并且耐高温交联弹性体绝缘料和耐候型无卤低烟阻燃聚氨酯弹性体护套料挤出工艺温度相接近，这样可使得绝缘层300和防护层400之间界面光滑、界限清晰且紧密度达到最高。
耐候型无卤低烟阻燃聚氨酯弹性体护套料与色母料混合通过在挤塑辅机料斗与进料口加装混色器，然后混色器出色母料量可与挤塑辅机关联并同步，从而实现均匀混合。
另外绝缘层300为耐高温交联弹性体本色绝缘料，该料比重轻，树脂占比大且较纯净，无色母料加入，其绝缘介电强度较高，额定电压可达到600/1000V，防护层400中的色母料为浓缩细小颗粒，与耐候型无卤低烟阻燃聚氨酯弹性体护套料相容性较好且混合均匀，这样使得电线长时间使用并受光照其颜色也不发生褪色。
下表是本申请对绝缘层300和防护层400进行试验，从而得到的绝缘层300和防护层400的结构及性能：
得到上述性能及参数的公式如下：
1)tmin＝(t绝min+t防min)×0.9-0.1；
2)Dmin＝D防+2(t绝min+t防min)；Dmax＝D防+2(t绝max+t防min)。
步骤(3)中，挤塑机为双放线架，每盘放线盘首端接有换盘过渡线用于下一盘放线的过渡，过渡线为被弯曲成一团约20米左右长，通过轻拉过渡线的端头能散开，过渡线的端头能与下盘线芯放线端部能较好的连接并能通过挤塑料机头的模芯，从而做到放线换盘过程中挤出不停机，牵引后收线前带储线装置，可满足收线停机换盘而挤出不停机。
成卷及包装结构如下表：
得到上述性能及参数的公式如下：
1)p＝int((d1-d2)/(2Dmax)),int为对结果取整的函数(即整数值)；
2)n＝int(0.95×l2/Dmax),int为对结果取整的函数(即整数值)；
3)H＝d2+2Dmax×p；
4)L1＝πpn(d2+pDmax)。
步骤(4)中的塑料盘采用注塑成形，塑料盘孔径均为137.9mm便于成卷装置统一标准化,也使得人手能方便的伸入孔中进行人工单手多卷搬运，塑料盘的外径为190mm及228mm平放装入1140mm×1140mm×125mm托盘上，每层可分别放置36个(6×6)、25个(5×5)塑料盘，电线在使用放线时采用塑料盘旋转放线，这样避免了电线发生扭转变形，加上电线的防护层具有耐磨性能，能有效保证电线在放线过程中不被损伤。
塑料盘尺寸如下表：
这样通过上述方法加工而成的电线，使得电线各层结合紧密，弯曲时电线整体受力各层结构稳定，电线弯曲半径可达到4D(D为电线平均直径)，电线具有较好的耐扭曲性能、柔软弯曲性能，易于电线的敷设安装。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种耐恶劣环境电线，其特征在于，所述耐恶劣环境电线由软铜导体、防火层、绝缘层和防护层组成，所述防火层由陶瓷化金云母带直接重叠绕包在软铜导体上而成，所述绝缘层由耐高温交联弹性体绝缘料紧密挤包在防火层的外表面上，所述防护层由耐候型无卤低烟阻燃聚氨酯弹性体护套料直接挤包在绝缘层外。
2.根据权利要求1所述的一种耐恶劣环境电线，其特征在于，所述软铜导体为符合GB/T3956标准要求的第5种软铜导体。
3.根据权利要求1所述的一种耐恶劣环境电线，其特征在于，所述防火层由1层陶瓷化金云母带紧密重叠绕包在软铜导体上而成，陶瓷化金云母带包括陶瓷化金云母纸层、陶瓷化玻璃布层和粘接层，陶瓷化玻璃布层通过粘接层固定在陶瓷化金云母纸层上。
4.根据权利要求3所述的一种耐恶劣环境电线，其特征在于，所述陶瓷化玻璃布层是由陶瓷粉均匀喷涂在玻璃布层上而成。
5.根据权利要求1所述的一种耐恶劣环境电线，其特征在于，所述绝缘层和防护层结合紧密而不分离，防护层厚度为绝缘层厚度的20％及以下。
6.一种耐恶劣环境电线的加工方法，其特征在于，所述加工方法包括如下步骤：
(1)将若干根软圆铜线采用同心式束绞形成软铜导体；
(2)将陶瓷化金云母带采用塔式桶装同心式绕包装置绕包在软铜导体上；
(3)将绝缘层和防护层采用挤塑机双层共挤在防火层上，绝缘层与防护层在挤塑机的机头汇合而成，使得绝缘层与防护层之间结合紧密且不能分离,生产过程中连续生产同种规格电线其挤塑机双层共挤不停机；
(4)最后采用塑料盘进行成卷包装。
7.根据权利要求所述6的一种耐恶劣环境电线的加工方法，其特征在于，软铜导体由若干根软圆铜线采用高速束丝机一次性束绞而成，并且软圆铜线接续采用冷焊焊接。
8.根据权利要求6所述的一种耐恶劣环境电线的加工方法，其特征在于，所述陶瓷化金云母带边缘与软铜导体横断面间的绕包角在45°及以下。
9.根据权利要求6所述的一种耐恶劣环境电线的加工方法，其特征在于，所述绝缘层和防护层挤出时采用挤管式+抽真空方式进行生产。
10.根据权利要求6所述的一种耐恶劣环境电线的加工方法，其特征在于，所述绝缘层由耐高温交联弹性体本色绝缘料通过挤塑主机生产而成，所述防护层由耐候型无卤低烟阻燃聚氨酯弹性体护套料与色母料均匀混合通过挤塑辅机生产而成。
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CN111379220A (zh) * 2018-12-29 2020-07-07 上海浦江缆索股份有限公司 带耐高温防火层的拉索索体及其制造方法

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