CN109473231B - 一种防爆型特种电缆产品的生产工艺方法 - Google Patents

一种防爆型特种电缆产品的生产工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防爆型特种电缆产品及其生产工艺方法，属于机械电子产品中主要涉及防爆型电线电缆产品结构及其制造工艺方法的技术领域。包括工艺步骤的准备，复绞，挤包绝缘，辐照交联，火花、复绕，成缆绕包带层，编织屏蔽层，高温包带层，挤包护套，计米成盘，喷码包装标识，产品入库及最后形成的七层产品结构；本发明可生产具有防弹、抗高强度冲击、抗切割性能、耐腐蚀、防辐射等特性的电缆产品，适用于石油、化工、军工、船舶、机场、地铁、隧道、煤炭等行业中防爆系统和其他防爆装置的输电线缆以及控制连接线的应用领域。

Description

一种防爆型特种电缆产品的生产工艺方法
技术领域
本发明涉及一种防爆型特种电缆产品的生产工艺方法，属于机械电子电线电缆产品结构及其制造工艺方法的技术领域，具体说属于机械电子产品中主要涉及防爆型电线电缆产品结构及其制造工艺方法的技术领域。
背景技术
目前，现有电缆的护套层表面绝缘电阻均大于8.9x109欧姆，易产生静电，在易燃易爆气体及粉尘环境下容易产生静电导致局部产生爆炸、不安全的因素很多。
因此，如何解决上述问题成为本领域人员研究的重点。
发明内容
本发明针对现有技术提供了一种防爆型特种电缆产品的生产工艺方法，以实现电缆在静电，易燃易爆气体及粉尘等不安全因素的环境下使用时能有效避免由于静电导致各种不安全因素出现时杜绝局部产生爆炸等灾害性事件发生的目的。
为达到所述的目的本发明的技术方案和方法是：
一种防爆型特种电缆产品的生产工艺方法，所述的防爆型特种电缆产品按照如下步骤生产：
一.准备阶段‐镀锡圆铜线5类导体束合；防爆电缆导体采用5类多股镀锡细软铜丝绞合，即由多根单线按照同一方向同一节距以螺旋形束合成导体；
二.导体复绞；针对单线截面10平方以上再进行二次复绞；
三.挤包绝缘；复绞成型后采用低烟无卤阻燃绝缘料挤包绝缘形成低烟无卤阻燃绝缘层；
四.辐照交联；挤包绝缘后每根单线进行辐照；
五.火花、复绕；利用火花测试机检测电线电缆绝缘或护套中是否存在针孔、杂质、缺胶等缺陷；
六.成缆绕包带层；通过火花复绕检测后，多芯成缆包带层绕包；
七.军标合金丝编织屏蔽层；绕包后采用军标合金丝编织屏蔽，屏蔽密度大于90％；
八.高温包带层；屏蔽后采用耐高温包带层绕包，再采用高强、高模、超高分子量抗静电特种纤维编织，编织密度大于95％；
九.挤包护套；编织后采用抗静电特殊配方氯丁橡胶护套料挤包护套形成氯丁橡胶混合弹性体护套层；在2130开放式炼胶机打三角包充分混炼均匀，通过辗页机出橡胶页，通过挤橡机挤出；
十.计米成盘；利用由储线式自动涨力控制放线架、计米装置和高速电线成圈主机组成的成圈机组计米成盘；
十一.喷码标识；
十二.包装标识；
十三.产品入库。
该步骤九中氯丁橡胶护套采用氯丁橡胶混合弹性体；
该混合弹性体配料配方其百分比例为氯丁橡胶生料91％‐96％，导电炭黑1％‐3％，铜粉0.5‐1.5％，石墨1％‐3％，氢化镁小料0.5‐1％，氧化锌0.5‐1％；其混炼过程采用二次混炼工艺。
该步骤九中氯丁橡胶护套采用氯丁橡胶混合弹性体；
该混合弹性体配料配方其百分比例为氯丁橡胶生料92％，导电炭黑2.1％，铜粉1.5％，石墨3％，氢化镁小料0.8％，氧化锌0.6％；其混炼过程采用二次混炼工艺。
该二次混炼工艺为：
(1)第一次混炼：氯丁橡胶生料通过密炼机炼胶0.5分钟，温度控制在80℃‐90℃之间；加入氧化镁小料1分钟后；按50％比例相互间隔0.5分钟顺序分别依次加入导电碳黑、铜粉和石墨混炼1.5分钟后；再各按剩余50％比例相互间隔0.5分钟顺序分别依次加入铜粉、导电碳黑和石墨再混炼1.5分钟；
(2)出胶后在10℃‐25℃密闭环境放置24小时；
(3)第二次混炼：通过密炼机在混炼温度达到60℃‐70℃之间加入氧化锌硫化剂混炼1分钟卸料；
(4)卸料后完全冷却，在2130开放式炼胶机打三角包充分混炼均匀，通过辗页机出橡胶页，通过挤橡机挤出。
该二次混炼工艺为：
(1)第一次混炼：氯丁橡胶生料通过密炼机炼胶0.5分钟，温度控制在80℃‐90℃之间；加入氧化镁小料1分钟后；
将导电碳黑、铜粉和石墨在50℃‐70℃之间混合成混合物；
按所述混合物的70％加入混炼1.5分钟后；再加入剩余30％混合物再混炼1.5分钟；
(2)出胶后在10℃‐25℃密闭环境放置24小时；
(3)第二次混炼：通过密炼机在混炼温度达到60℃‐70℃之间加入氧化锌硫化剂混炼1分钟卸料；
(4)卸料后完全冷却，在2130开放式炼胶机打三角包充分混炼均匀，通过辗页机出橡胶页，通过挤橡机挤出。
该步骤八中的纤维编织采用高模、600d‐1200d超高分子量特种纤维编织层，编织密度大于95％，纤维绞合体含φ0.07‐0.21导电金属丝，此类纤维断裂模量大于1200MPA，分子量大于200万克每摩尔。
一种基于如所述防爆型特种电缆产品的生产工艺方法生产的防爆型特种电缆产品，其特征在于该电缆产品结构为七层管状结构，由内向外依次顺序为镀锡软铜导体，低烟无卤阻燃绝缘层，第一包带层，第一编织层，第二包带层，第二编织层，氯丁橡胶混合弹性体护套层；
所述的镀锡软铜导体为复数结构，该单支镀锡软铜导体外包覆所述的低烟无卤阻燃绝缘层；该复数结构的镀锡软铜导体整体呈束结构；
所述的第一包带层为多芯成缆包带层；
所述的第一编织层为军标合金丝编织屏蔽层；
所述的第二包带层为耐高温包带层；
所述的第二编织层为高强、高模、超高分子量抗静电特种纤维编织层；
所述的氯丁橡胶混合弹性体护套层为采用抗静电特殊配方氯丁橡胶护套料挤包护套形成的氯丁橡胶混合弹性体护套层。
该氯丁橡胶混合弹性体护套层的单位厚度为该第二编织层的3倍；该第二编织层的单位厚度为该第一编织层的1.5倍；该第一包带层、该第一编织层和该第二包带层的单位厚度相同；该低烟无卤阻燃绝缘层的单位厚度与该第二编织层的单位厚度相同。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
可完全满足目前各类危险易爆环境范围内电力及信号的输送，此类混合弹性体橡胶绝缘电阻小于8.9*109Ω，有效阻止静电火花产生，杜绝因静电火花产生的爆炸。(此类混合弹性体橡胶已通过国家防爆研究所检验，绝缘电阻为8.9*105Ω‐8.9*106Ω)。而传统氯丁橡胶、乙丙橡胶、硅橡胶及其他橡胶和塑料护套，其绝缘电阻均大于8.9*109Ω，易产生静电火花，发生爆炸。
本发明产品具有防弹、抗高强度冲击、抗切割性能、耐腐蚀、防辐射等特性，其氯丁橡胶混合弹性体护套层送检后测得其表面绝缘电阻小于8.9x109欧姆，能有效防止静电产生、引起的爆炸，适用于石油、化工、军工、船舶、机场、地铁、隧道、煤炭等行业中防爆系统和其他防爆装置的输电线缆以及控制连接线等。
附图说明
图1为本发明产品的生产工艺方法的流程示意图；
图2为本发明产品的结构示意图。
图中标号说明
1.镀锡软铜导体
2.低烟无卤阻燃绝缘层
3.第一包带层
4.第一编织层
5.第二包带层
6.第二编织层
7.氯丁橡胶混合弹性体护套层。
具体实施方式
以下结合附图对本发明产品技术方案和生产工艺方法详细说明如下，以利全面的了解本发明产品技术方案和生产工艺方法的内容。
如图1和图2所示，一种防爆型特种电缆产品的生产工艺方法，所述的防爆型特种电缆产品按照如下步骤生产：
一.准备阶段‐镀锡圆铜线5类导体束合；防爆电缆导体采用5类多股镀锡细软铜丝绞合，即由多根单线按照同一方向同一节距以螺旋形束合成导体；
二.导体复绞；针对单线截面10平方以上再进行二次复绞；
三.挤包绝缘；复绞成型后采用低烟无卤阻燃绝缘料挤包绝缘形成低烟无卤阻燃绝缘层；
四.辐照交联；挤包绝缘后每根单线进行辐照；
辐照交联就是利用电子加速器产生的高能量电子束流，轰击绝缘层及护套，将高分子链打断，被打断的每一个断点成为自由基。自由基不稳定，相互之间要重新组合，重新组合后原来的链状分子结构变成三维网状的分子结构而形成交联。
五.火花、复绕；利用火花测试机检测电线电缆绝缘或护套中是否存在针孔、杂质、缺胶等缺陷；
六.成缆绕包带层；通过火花复绕检测后，多芯成缆包带层绕包；
七.军标合金丝编织屏蔽层；绕包后采用军标合金丝编织屏蔽，屏蔽密度大于90％；军标合金丝为符合军标的金属纤维合金丝；由于金属纤维合金丝独特的化学元素组合使其具有良好的导电性、导热性、高强度、高弹性、柔软性、耐磨防腐性和耐高温性，同时具备屏蔽、防磁、防辐射及不易产生静电效应等特性。
八.高温包带层；屏蔽后采用耐高温包带层绕包，再采用高强、高模、超高分子量抗静电特种纤维编织，编织密度大于95％；纤维绞合体含φ0.07‐0.21导电金属丝，此类纤维断裂模量大于1200MPA，分子量大于200万克每摩尔。
即纤维编织采用高模、600d‐1200d超高分子量特种纤维编织层，编织密度大于95％，纤维绞合体含φ0.07‐0.21导电金属丝，此类纤维断裂模量大于1200MPA，分子量大于200万克每摩尔。
此类金属丝绞合体纤维完全杜绝静电火花产生，有效阻止因静电火花引起的爆炸及其他爆炸产生的瞬间冲击波及高强度机械冲击。而传统高分子量纤维其分子量均小于20万克每摩尔，断裂模量小于300MPA，不具备抗冲击波能力和高强度机械冲击能力，并易产生静电火花，易燃易爆，易受较强冲击波和其他外力破坏。
九.挤包护套；编织后采用抗静电特殊配方氯丁橡胶护套料挤包护套形成氯丁橡胶混合弹性体护套层；在2130开放式炼胶机打三角包充分混炼均匀，通过辗页机出橡胶页，通过挤橡机挤出；
十.计米成盘；利用由储线式自动涨力控制放线架、计米装置和高速电线成圈主机组成的成圈机组计米成盘；
十一.喷码标识；
十二.包装标识；
十三.产品入库。
该步骤九中氯丁橡胶护套(料)采用氯丁橡胶混合弹性体；
该混合弹性体配料配方其百分比例为氯丁橡胶生料91％‐96％，导电炭黑1％‐3％，铜粉0.5‐1.5％，石墨1％‐3％，氢化镁小料0.5‐1％，氧化锌0.5‐1％；其混炼过程采用二次混炼工艺。
较佳的该混合弹性体配料配方其百分比例为氯丁橡胶生料92％，导电炭黑2.1％，铜粉1.5％，石墨3％，氢化镁小料0.8％，氧化锌0.6％；其混炼过程采用二次混炼工艺。
该二次混炼工艺为：
(1)第一次混炼：氯丁橡胶生料通过密炼机炼胶0.5分钟，温度控制在80℃‐90℃之间，较佳温度为86℃；在温度控制范围内加入氧化镁小料1分钟后；按50％比例在温度控制范围内相互间隔0.5分钟顺序分别依次加入导电碳黑、铜粉和石墨混炼1.5分钟后(所谓的顺序分别依次加入导电碳黑、铜粉和石墨为按照先导电碳黑的第一50％，其次铜粉的第一50％，再其次石墨的第一50％的先后次序相互间隔0.5分钟加入)；再各按剩余50％比例相互间隔0.5分钟顺序分别依次加入铜粉、导电碳黑和石墨再混炼1.5分钟(所谓的顺序分别依次加入铜粉、导电碳黑和石墨为按照先铜粉第二50％，其次导电碳黑第二50％，再其次石墨第二50％的先后次序相互间隔1.5分钟加入)；
(2)出胶后在10℃‐25℃密闭环境放置24小时；
(3)第二次混炼：通过密炼机在混炼温度达到60℃‐70℃之间(较佳温度为68℃)加入氧化锌硫化剂混炼1分钟卸料；
(4)卸料后完全冷却，在2130开放式炼胶机打三角包充分混炼均匀，通过辗页机出橡胶页，通过挤橡机挤出。
另一种该二次混炼工艺为：
(1)第一次混炼：氯丁橡胶生料通过密炼机炼胶0.5分钟，温度控制在80℃‐90℃之间，较佳温度为90℃；加入氧化镁小料1分钟后；
将导电碳黑、铜粉和石墨在50℃‐70℃(较佳温度为65℃)之间混合成混合物；
按所述混合物的70％加入混炼1.5分钟后；再加入剩余30％混合物再混炼1.5分钟；
(2)出胶后在10℃‐25℃密闭环境放置24小时；
(3)第二次混炼：通过密炼机在混炼温度达到60℃‐70℃之间(较佳温度为62℃)加入氧化锌硫化剂混炼1分钟卸料；
(4)卸料后完全冷却，在2130开放式炼胶机打三角包充分混炼均匀，通过辗页机出橡胶页，通过挤橡机挤出。
如图2所示，一种基于如上所述防爆型特种电缆产品的生产工艺方法生产的防爆型特种电缆产品，该电缆产品结构为七层管状结构，由内向外依次顺序为镀锡软铜导体1，低烟无卤阻燃绝缘层2，第一包带层3，第一编织层4，第二包带层5，第二编织层6，氯丁橡胶混合弹性体护套层7；
所述的镀锡软铜导体1为复数结构，该单支镀锡软铜导体1外包覆所述的低烟无卤阻燃绝缘层2；该复数结构的镀锡软铜导体1整体呈束结构，即复数个包覆着低烟无卤阻燃绝缘层2的镀锡软铜导体1呈绞合或束合状态(如图2)；
所述的第一包带层3为多芯成缆包带层；
所述的第一编织层4为军标合金丝编织屏蔽层；
所述的第二包带层5为耐高温包带层；
所述的第二编织层6为高强、高模、超高分子量抗静电特种纤维编织层；
所述的氯丁橡胶混合弹性体护套层7为采用抗静电特殊配方氯丁橡胶护套料挤包护套形成的氯丁橡胶混合弹性体护套层。
该氯丁橡胶混合弹性体护套层7的单位厚度为该第二编织层6的3倍；该第二编织层6的单位厚度为该第一编织层4的1.5倍；该第一包带层3、该第一编织层4和该第二包带层5的单位厚度相同；该低烟无卤阻燃绝缘层2的单位厚度与该第二编织层6的单位厚度相同。因为第一包带层3，第一编织层4，第二包带层5，第二编织层6，氯丁橡胶混合弹性体护套层7为由内向外依次环套设置，所谓的单位厚度即为截面的壁厚(下同)。该低烟无卤阻燃绝缘层2的单位厚度与镀锡软铜导体1的截面直径(或直径长度)相同或为其截面直径的1/3。
本发明具备的优点：
1.由于该氯丁橡胶混合弹性体护套层表面电阻小于8.9x109欧姆，所以不容易产生静电，因此本防爆特种电缆能有效杜绝因静电产生电火花而引发爆炸的危险；
2.采用超高分子量的特种纤维，使得本防爆特种电缆具有抗高强度冲击力和耐切割性的性能，将本电缆安装在防爆系统和防爆单元里面作为连接线时，即使由于外界因素引起爆炸(如防爆电器、电器元件质量、电路故障等引发的爆炸)，本防爆特种控制电缆也能承受爆炸带来的冲击，不会造成电缆损坏，电缆依旧可以正常使用，而目前国内外使用的连接电器的电缆均为普通电缆，根本无法达到本防爆特种电缆的自我保护的效果，并且本防爆特种控制电缆还能防紫外线辐射、防核辐射、防中子辐射。

Claims (7)

1.一种防爆型特种电缆产品的生产工艺方法，其特征在于所述的防爆型特种电缆产品按照如下步骤生产：
一.准备阶段-镀锡圆铜线5类导体束合；防爆电缆导体采用5类多股镀锡细软铜丝绞合，即由多根单线按照同一方向同一节距以螺旋形束合成导体；
二.导体复绞；针对单线截面10平方以上再进行二次复绞；
三.挤包绝缘；复绞成型后采用低烟无卤阻燃绝缘料挤包绝缘形成低烟无卤阻燃绝缘层；
四.辐照交联；挤包绝缘后每根单线进行辐照；
五.火花、复绕；利用火花测试机检测电线电缆绝缘或护套中是否存在针孔、杂质、缺胶缺陷；
六.成缆绕包带层；通过火花复绕检测后，多芯成缆包带层绕包；
七.军标合金丝编织屏蔽层；绕包后采用军标合金丝编织屏蔽，屏蔽密度大于90％；
八.高温包带层；屏蔽后采用耐高温包带层绕包，再采用高强、高模、超高分子量抗静电特种纤维编织，编织密度大于95％；
九.挤包护套；编织后采用抗静电特殊配方氯丁橡胶护套料挤包护套形成氯丁橡胶混合弹性体护套层；在2130开放式炼胶机打三角包充分混炼均匀，通过辗页机出橡胶页，通过挤橡机挤出；
十.计米成盘；利用由储线式自动涨力控制放线架、计米装置和高速电线成圈主机组成的成圈机组计米成盘；
十一.喷码标识；
十二.包装标识；
十三.产品入库；
该步骤九中氯丁橡胶护套采用氯丁橡胶混合弹性体；
该混合弹性体配料配方其百分比例为氯丁橡胶生料91％-96％，导电炭黑1％-3％，铜粉0.5-1.5％，石墨1％-3％，氢化镁小料0.5-1％，氧化锌0.5-1％；其混炼过程采用二次混炼工艺；
该二次混炼工艺为：
(1)第一次混炼：氯丁橡胶生料通过密炼机炼胶0.5分钟，温度控制在80℃-90℃之间；加入氧化镁小料1分钟后；按第一工艺规则或第二工艺规则进行；
(2)出胶后在10℃-25℃密闭环境放置24小时；
(3)第二次混炼：通过密炼机在混炼温度达到60℃-70℃之间加入氧化锌硫化剂混炼1分钟卸料；
(4)卸料后完全冷却，在2130开放式炼胶机打三角包充分混炼均匀，通过辗页机出橡胶页，通过挤橡机挤出；
该步骤八中的纤维编织采用高模、600d-1200d超高分子量特种纤维编织层，编织密度大于95％，纤维绞合体含φ0.07-0.21导电金属丝，此类纤维断裂模量大于1200MPA，分子量大于200万克每摩尔。
2.如权利要求1所述的生产工艺方法，其特征在于该步骤九中氯丁橡胶护套采用氯丁橡胶混合弹性体；
该混合弹性体配料配方其百分比例为氯丁橡胶生料92％，导电炭黑2.1％，铜粉1.5％，石墨3％，氢化镁小料0.8％，氧化锌0.6％；其混炼过程采用二次混炼工艺。
3.如权利要求1或2任一所述的生产工艺方法，其特征在于该第一工艺规则为：
按50％比例相互间隔0.5分钟顺序分别依次加入导电碳黑、铜粉和石墨混炼1.5分钟后；再各按剩余50％比例相互间隔0.5分钟顺序分别依次加入铜粉、导电碳黑和石墨再混炼1.5分钟。
4.如权利要求1或2任一所述的生产工艺方法，其特征在于该第二工艺规则为：
将导电碳黑、铜粉和石墨在50℃-70℃之间混合成混合物；
按所述混合物的70％加入混炼1.5分钟后；再加入剩余30％混合物再混炼1.5分钟。
5.一种基于如权利要求1所述防爆型特种电缆产品的生产工艺方法生产的防爆型特种电缆产品，其特征在于该电缆产品结构为七层管状结构，由内向外依次顺序为镀锡软铜导体(1)，低烟无卤阻燃绝缘层(2)，第一包带层(3)，第一编织层(4)，第二包带层(5)，第二编织层(6)，氯丁橡胶混合弹性体护套层(7)；
所述的镀锡软铜导体(1)为复数结构，该复数结构的单支镀锡软铜导体(1)外包覆所述的低烟无卤阻燃绝缘层(2)；该复数结构的镀锡软铜导体(1)整体呈束结构；
所述的第一包带层(3)为多芯成缆包带层；
所述的第一编织层(4)为军标合金丝编织屏蔽层；
所述的第二包带层(5)为耐高温包带层；
所述的第二编织层(6)为高强、高模、超高分子量抗静电特种纤维编织层；
该纤维编织层的纤维编织采用高模、600d-1200d超高分子量特种纤维编织层，编织密度大于95％，纤维绞合体含φ0.07-0.21导电金属丝，此类纤维断裂模量大于1200MPA，分子量大于200万克每摩尔；
所述的氯丁橡胶混合弹性体护套层(7)为采用抗静电特殊配方氯丁橡胶护套料挤包护套形成的氯丁橡胶混合弹性体护套层；形成该氯丁橡胶混合弹性体护套层表面电阻小于8.9x109欧姆，且具有抗高强度冲击力和耐切割性的性能，即使由于外界因素引起爆炸，电缆也能承受爆炸所带来的冲击，依旧可以正常使用的结构。
6.如权利要求5所述的防爆型特种电缆产品，其特征在于该氯丁橡胶混合弹性体护套层(7)的单位厚度为该第二编织层(6)的3倍；该第二编织层(6)的单位厚度为该第一编织层(4)的1.5倍；该第一包带层(3)、该第一编织层(4)和该第二包带层(5)的单位厚度相同；该低烟无卤阻燃绝缘层(2)的单位厚度与该第二编织层(6)的单位厚度相同。
7.如权利要求5所述的防爆型特种电缆产品，其特征在于该电缆产品用于具有防弹、抗高强度冲击、抗切割、耐腐蚀、防辐射需求的输电电缆。
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