CN110246627A - 一种无卤低烟安全型轨道交通用直流牵引软电缆的制造方法 - Google Patents

一种无卤低烟安全型轨道交通用直流牵引软电缆的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无卤低烟安全型轨道交通用直流牵引软电缆及制造方法，该方法包括以下步骤：拉丝→束绞→复绞→绕包→绝缘→阻水层→隔氧层→防火层→隔热层→挤包外护套→性能检测；本发明型提供一种无卤低烟安全型轨道交通用直流牵引软电缆及制造方法，该电缆柔软，便于安装敷设，具有径向阻水、防鼠防蚁、无卤低烟性能、阻燃耐温和防火性能，该电缆相对于传统的阻燃电缆属于绿色环保安全型电缆，满足消防在实际火灾中对线缆安全性的要求。

Description

一种无卤低烟安全型轨道交通用直流牵引软电缆的制造方法
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，具体的说是一种无卤低烟安全型轨道交通用直流牵引软电缆的制造方法。
背景技术
当今社会，经济持续增长，科技不断进步，作为信息和能源传输纽带的电缆业得到了飞速发展。随着电缆需求量的大幅上升，其使用安全性也受到人们的广泛关注。但是，电缆结构中的护套和绝缘部分一般由塑料及橡胶材料制成。所以在电缆密集敷设的地方，极易引起火灾，电线电缆密集敷设主要集中在人员密集的地方如高层建筑，地铁、大型娱乐场所等和国家大型重点工程如核电站、石油化工、隧道、机场、邮电通信系统、大型工矿企业、地下工程等。这些电缆敷设场合都对电缆的阻燃性能提出了较高的要求。
从2014年开始，欧盟就计划把室内用的电力、通讯、控制电缆纳为建筑法规中，要求电缆的防火性能和有害物质的释放都必须符合欧盟标准。同时，国内公安部四川消防所联合标委会推出了GB 31247-2014，针对电缆及光缆进行燃烧性能分级。该标准与EN50575等同，对于国内市场冲击很大。通过考核火焰蔓延高度、热释放速率峰值、热释放总量、燃烧增长速度指数、产烟速率峰值、产烟总量、烟密度、垂直火焰蔓延高度等指标对电缆的燃烧性能进行综合评价。
国家知识产权局于2019年03月29日，公开了一件公开号为109545466A，名称为“轨道交通用阻燃直流电缆及其生产工艺”的发明型专利，本发明公开了轨道交通用阻燃直流电缆及其生产工艺，轨道交通用阻燃直流电缆包括导体，以及依次包裹在导体外的加强型无纺布绕包带、乙丙橡皮绝缘层、阻水带、铝塑复合带、隔氧层、低烟无卤阻燃带、氟金云母带和低烟无卤阻燃外护套。本发明含有氟金云母带，氟为卤族材料，不满足轨道交通电缆低烟无卤的要求，不符合RoHS标准，不具备环保性能。其次，该电缆不具备防鼠防蚁的性能，不符合轨道交通用直流牵引电缆的使用环境要求。在燃烧性能方面，该电缆所使用的材料燃烧时会释放大量热量，对周围环境有燃烧助燃的影响，不满足消防在实际火灾中对线缆安全性的要求。
发明内容
本发明的目的是在于克服上述技术缺陷，本发明型提供一种无卤低烟安全型轨道交通用直流牵引软电缆制造方法，该电缆柔软，便于安装敷设，具有径向阻水、防鼠防蚁、无卤低烟性能，同时防火等级符合欧盟CPR认证法规EN 50575中的B2ca级要求，该电缆相对于传统的阻燃电缆属于绿色环保安全型电缆，满足消防在实际火灾中对线缆安全性的要求。
为了达到上述的目的，本发明所采用的技术方案是：
一种无卤低烟安全型轨道交通用直流牵引软电缆的制造方法，该方法包括：拉丝→束绞→复绞→绕包→绝缘→阻水层→隔氧层→防火层→隔热层→挤包外护套→性能检测；
所述束绞是指将38-48根0.4mm的电工铜线朝右向进行绞合成股线，绞合直径为2.5-3.2mm，绞合节距为75-96mm；
所述复绞是指将30股或61股束绞完成的股线，朝左向绞合成导体，绞合直径为17.4-28.8mm，绞合节距为244-460mm；
所述绕包是指采用厚度为0.25-1.2mm的加强型轻型无纺布重叠绕包在复绞导体表面；
所述绝缘是指在连硫生产线上将绕包后的导体表面挤压厚度为2.4-2.6mm乙丙橡皮形成绝缘线芯,挤压加工温度65～100℃，交联管道温度160～190℃；
所述阻水层是指采用0.21-0.39mm的阻水带单层重叠绕包在绝缘线芯表面；
所述隔氧层是指用压缩比为1.25：1-1.8:1的螺杆将厚度为1-1.4mm的低烟无卤阻燃聚烯烃材料挤出在阻水层上，加工温度为110-145℃；
所述防火层是指在灌浆设备上通过灌浆的工艺将氢氧化镁、硅酸钠按照3:2-4:3的比例混合，并采用高阻燃玻璃纤维包带重叠绕包作为承载附体制备而成，灌浆厚度为2-4mm；
所述隔热层是指在防火层外重叠绕包两层厚度为0.2-1.2mm高阻燃玻璃纤维包带；
所述挤包外护套是指用压缩比为1.25:1-1.55:1的螺杆将厚度为2.1-2.5mm的防鼠防蚁型低烟无卤阻燃聚烯烃材料挤出在隔热层外，加工温度为110-130℃。
进一步的是，为了保证该电缆的结构性能，所述绕包是指采用厚度为0.25-1.2mm的加强型轻型无纺布重叠绕包在复绞导体表面，搭盖率为15％-20％。
进一步的是，为了保证绝缘的效果，绝缘的挤出速度为5m/min～20m/min，挤出模具的厚度为1.6mm～3.0mm。
进一步的是，为了保证该电缆的隔氧性能，所述隔氧层材料为氧指数OI≥40％的低烟无卤阻燃聚烯烃材料。
进一步的是，为了提高该电缆的防火性能，保护电缆不受火灾的影响，即使在火灾中也能正常使用，所述防火层采用厚度为0.8-1.2mm的高阻燃玻璃纤维包袋重叠绕包作为承载附体制备而成。
进一步的是，为了提高该电缆的隔热性能，降低在火灾时该电缆所受到的温度的影响，所述隔热层是指在防火层外重叠绕包两层厚度为0.2-1.2mm高阻燃玻璃纤维包带，搭盖率为15％-20％。
进一步的是，为了保证该电缆的低烟阻燃性能，所述外护套材料为氧指数OI≥36％的防鼠防蚁型低烟无卤阻燃聚烯烃材料。
进一步的是，所述性能检测步骤是指采用电缆专用检测设备对产品的电性能、机械性能、燃烧热释放性能、无卤性能、低烟性能、防鼠防蚁性能、径向阻水性能进行检测。
本发明的有益效果是：
1、本发明在传统轨道交通直流牵引电缆的结构基础上，通过增加或改变相应的结构或材料，设计出的一种无卤低烟安全型轨道交通用直流牵引软电缆，该电缆相比传统的轨道交通直流牵引电缆具有高阻燃低热释放的安全性能，同时通过绕包、隔氧层、防火层、隔热层和外护套的设置以及对各层的加工厚度或加工温度等的控制，能进一步提高该电缆的阻燃耐温性能，能满足燃烧时火焰蔓延高度FS≤1.5m，热释放速率峰值HRR≤30kW，热释放总量THR1200≤15MJ，燃烧增长速率指数FIGRA≤150W/s，产烟速率峰值SPR≤0.25m2/s，产烟总量TSP1200≤50m2，烟密度It≥60％，垂直火焰蔓延距离H≤425mm。
2、本发明采用灌浆氢氧化镁与硅酸钠的混合物作为防火结构，并采用玻璃纤维包带进行包裹，提高电缆防火性能的同时，也通过玻璃纤维包带提高在火焰作用下电缆的结构稳定性和抗冲击性，电缆在燃烧之后也能保证其结构的稳定，具有较长的使用寿命，该防火结构和玻璃纤维包带将内部绝缘线芯与外界完全隔离，形成一层连续的“密封真空”防火屏障，与线芯外挤包的低烟无卤高阻燃聚烯烃的隔氧层形成“防火双保险”；同时，防火层结构遇火高温燃烧后可形成坚硬的壳体，该壳体能保护线路不受火灾的影响，提升了该电缆的防火性能；并且该电缆通过隔氧层、防火层、隔热层和外护套的结合设置及通过彼此之间的厚度配合，在保证了良好的防火性能的同时，进一步通过隔绝氧气、隔绝热传递提升了该电缆的防火性能，该电缆在火灾中能持续正常使用。
3、本发明采用高阻燃的低烟无卤阻燃聚烯烃作为外护套材料，该材料燃烧热值≤13MJ/kg，绕包采用加强型轻型无纺布重叠，防火层和隔热层上的高阻燃玻璃纤维包带在燃烧后均为绿色少污染的材料，长时间燃烧过程中也不会产生有毒烟雾；产品在燃烧时不会产生可见火焰，减少了有毒气体的排放，减少了燃烧热量的释放，降低了对环境的破坏，因此在火灾发生时对各项系统的启动争夺了时间，保证了人民的人身和财产安全，减少了各种损失；
附图说明
图1为一种无卤低烟安全型轨道交通用直流牵引软电缆的制造流程图
图2为无卤低烟安全型轨道交通用直流牵引软电缆的产品结构图。
图中标记：
1、导体；2、绕包；3、绝缘；4、阻水层；5、隔氧层；6、防火层；7、隔热层；8、外护套。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步阐述。
实施例1
一种无卤低烟安全型轨道交通用直流牵引软电缆及制造方法，该方法包括以下步骤：拉丝→束绞→复绞→绕包→绝缘→阻水层→隔氧层→防火层→隔热层→挤包外护套→性能检测；
所述拉丝步骤是指采用直径为8mm高导电率的电工用圆铜杆在分别经过大拉、中拉、小拉的拉线设备经过多个模具拉制并退火成直径为0.4mm的电工用圆铜线；
所述束绞步骤是指48根0.4mm的电工圆铜线在500型束绞机上进行非正规绞合成股线，绞合方向为右向，绞合直径为3.2mm，绞合节距为96mm；
所述复绞步骤是指61股束绞完成的股线，在630型笼绞机上进行正规绞合成圆形导体1，内层节距25-30倍，外层节距14-16倍，相邻层方向相反，最外层绞合方向为左向，绞合直径为28.8mm，绞合节距为460mm；
所述绕包2步骤是指采用1.2mm的加强型轻型无纺布重叠绕包在复绞导体1表面，绕包搭盖率15％～20％；
所述绝缘3步骤是指在连硫生产线上将绕包后的导体表面挤压乙丙橡皮形成绝缘线芯；挤压加工温度65～100℃，交联管道温度160～190℃，挤出速度7m/min，挤出厚度2.6mm；
所述阻水层4步骤是指采用0.39mm的阻水带单层重叠绕包在绝缘线芯表面，绕包搭盖率15％～20％；
所述隔氧层5步骤是指在挤塑设备上用半挤压式模具，用压缩比为1.8:1的螺杆将隔氧层材料挤出在阻水层4表面，加工温度控制在110～145℃；所述隔氧层材料为氧指数OI≥40％的低烟无卤阻燃聚烯烃材料，挤包厚度1.4mm；
所述防火层6步骤是指在灌浆设备上通过灌浆的工艺将氢氧化镁、硅酸钠按照3:2的比例混合，并采用高阻燃的玻璃纤维包带重叠绕包作为承载附体制备而成，灌浆厚度4mm；
所述隔热层7步骤是指在防火层6外采用厚度为1.2mm的高阻燃的玻璃纤维包带重叠绕包两层，搭盖率15％～20％；
所述挤包外护套8步骤是指在挤塑设备上用半挤压式模具，用压缩比为1.55：1的螺杆将外护套8材料挤出在隔热层7上形成外护套，加工温度控制在110～130℃；所述外护套8材料为氧指数OI≥36％的防鼠防蚁型低烟无卤阻燃聚烯烃材料，挤包厚度2.5mm；该材料提高了电缆的阻燃效果，大大提高了电缆抑制火焰蔓延的能力，保证了其电缆的阻燃性。
实施例1提出的电缆与本领域传统电缆在进行性能检测试验后的对比如下：
①无防火层6的传统电缆：
该传统电缆在20.5kW的火源中燃烧1200s，火焰的蔓延高度为1.2m，热释放速率峰值为36KW，热释放总量为18MJ，燃烧增长速率指数为155W/s，产烟速率峰值为0.55m2/s，产烟总量为75m2，烟密度为62％，垂直火焰蔓延距离为420mm；燃烧结束后发现该电缆的缆芯内部损坏率达到40％；
在进行低烟性能试验时，最小透光率为62％；
在进行径向阻水性能试验中，将3m电缆浸入温度为15～30℃的水中，在浸泡72小时后,去除绝缘层以外的结构,绝缘层外表面层有较少目力可见的水分；
②无防火层6、隔氧层5、隔热层7的传统电缆：
该传统电缆在20.5kW的火源中燃烧1200s，火焰的蔓延高度为2.75m，热释放速率峰值为60KW，热释放总量为32MJ，燃烧增长速率指数为280W/s，产烟速率峰值为1.4m2/s，产烟总量为220m2，烟密度为45％，垂直火焰蔓延距离为466mm；燃烧结束后发现该电缆的缆芯内部损坏率达到70％；
在进行低烟性能试验时，最小透光率为45％；
在进行径向阻水性能试验中，将3m电缆浸入温度为15～30℃的水中，在浸泡72小时后,去除绝缘层以外的结构,绝缘层外表面层有较少目力可见的水分；
③本发明提出的电缆在20.5kW的火源中燃烧1200s，火焰的蔓延高度为0.55m，热释放速率峰值为7.1KW，热释放总量为5.7MJ，燃烧增长速率指数为25.0W/s，产烟速率峰值为0.07m2/s，产烟总量为28m2，烟密度为85％，垂直火焰蔓延距离为111mm；燃烧结束后发现该电缆的缆芯内部损坏率不及20％；；
在进行低烟性能试验时，最小透光率为85％；
在进行径向阻水性能试验中，将3m电缆浸入温度为15～30℃的水中，在浸泡72小时后,去除绝缘层以外的结构,绝缘层外表面层有较少目力可见的水分。
实施例2
一种无卤低烟安全型轨道交通用直流牵引软电缆及制造方法，该方法包括以下步骤：拉丝→束绞→复绞→绕包→绝缘→阻水层→隔氧层→防火层→隔热层→挤包外护套→性能检测；
所述束绞步骤是指38根0.4mm的电工圆铜线在500型束绞机上进行非正规绞合成股线，绞合方向为右向，绞合直径为2.5mm，绞合节距为75mm；
所述复绞步骤是指30股束绞完成的股线，在500型笼绞机上进行正规绞合成圆形导体1，内层节距25-30倍，外层节距14-16倍，相邻层方向相反，最外层绞合方向为左向，绞合直径为17.4mm，绞合节距为244mm；
所述绕包2步骤是指采用厚度为0.25mm的加强型轻型无纺布重叠绕包在复绞导体1表面，绕包搭盖率15％～20％；
所述绝缘3步骤是指在连硫生产线上将绕包后的导体表面挤压乙丙橡皮形成绝缘线芯；挤压加工温度65～100℃，交联管道温度160～190℃，挤出速度12m/min，挤出厚度2.4mm；
所述阻水层4步骤是指采用0.21mm的阻水带单层重叠绕包在绝缘线芯表面，绕包搭盖率15％～20％；
所述隔氧层5步骤是指在挤塑设备上用半挤压式模具，用压缩比为1.25：1的螺杆将隔氧层材料挤出在阻水层4表面，加工温度控制在110～145℃；所述隔氧层材料为氧指数OI≥40％的低烟无卤阻燃聚烯烃材料，挤包厚度1.0mm；
所述防火层6步骤是指在灌浆设备上通过灌浆的工艺将氢氧化镁、硅酸钠按照3:2的比例混合，并采用高阻燃的玻璃纤维包带重叠绕包作为承载附体制备而成，灌浆厚度2mm；
所述隔热层7步骤是指在防火层6外采用厚度为0.2mm的高阻燃的玻璃纤维包带重叠绕包两层，搭盖率15％～20％；
所述挤包外护套8步骤是指在挤塑设备上用半挤压式模具，用压缩比为1.25：1的螺杆将外护套8材料挤出在隔热层7上形成外护套，加工温度控制在110～130℃；所述外护套8材料为氧指数OI≥36％的防鼠防蚁型低烟无卤阻燃聚烯烃材料，挤包厚度2.1mm。
实施例2提出的电缆与本领域传统电缆在进行性能检测试验后的对比如下：
①无防火层6的传统电缆：
该传统电缆在20.5kW的火源中燃烧1200s，火焰的蔓延高度为1.8m，热释放速率峰值为45KW，热释放总量为21MJ，燃烧增长速率指数为170W/s，产烟速率峰值为0.65m2/s，产烟总量为85m2，烟密度为58％，垂直火焰蔓延距离为420mm；燃烧结束后发现该电缆的缆芯内部损坏率达到50％；
在进行低烟性能试验时，最小透光率为58％；
在进行径向阻水性能试验中，将3m电缆浸入温度为15～30℃的水中，在浸泡72小时后,去除绝缘层以外的结构,绝缘层外表面层有较少目力可见的水分；
②无防火层6、隔氧层5、隔热层7的传统电缆：
该传统电缆在20.5kW的火源中燃烧1200s，火焰的蔓延高度为2.5m，热释放速率峰值为58KW，热释放总量为28MJ，燃烧增长速率指数为210W/s，产烟速率峰值为0.8m2/s，产烟总量为120m2，烟密度为51％，垂直火焰蔓延距离为470mm；燃烧结束后发现该电缆的缆芯内部损坏率达到70％；
在进行低烟性能试验时，最小透光率为51％；
在进行径向阻水性能试验中，将3m电缆浸入温度为15～30℃的水中，在浸泡72小时后,去除绝缘层以外的结构,绝缘层外表面层有较少目力可见的水分；
③本发明提出的电缆在20.5kW的火源中燃烧1200s，火焰的蔓延高度为0.48m，热释放速率峰值为6.5KW，热释放总量为7.2MJ，燃烧增长速率指数为31W/s，产烟速率峰值为0.04m2/s，产烟总量为25m2，烟密度为79％，垂直火焰蔓延距离为120mm；燃烧结束后发现该电缆的缆芯内部损坏率不及20％；
在进行低烟性能试验时，最小透光率为79％；
在进行径向阻水性能试验中，将3m电缆浸入温度为15～30℃的水中，在浸泡72小时后,去除绝缘层以外的结构,绝缘层外表面层有较少目力可见的水分。

Claims (8)

1.一种无卤低烟安全型轨道交通用直流牵引软电缆的制造方法，其特征在于：该方法包括：拉丝→束绞→复绞→绕包→绝缘→阻水层→隔氧层→防火层→隔热层→挤包外护套→性能检测；
所述束绞是指将38-48根0.4mm的电工铜线朝右向进行绞合成股线，绞合直径为2.5-3.2mm，绞合节距为75-96mm；
所述复绞是指将30股或61股束绞完成的股线，朝左向绞合成导体，绞合直径为17.4-28.8mm，绞合节距为244-460mm；
所述绕包是指采用厚度为0.25-1.2mm的加强型轻型无纺布重叠绕包在复绞导体表面；
所述绝缘是指在连硫生产线上将绕包后的导体表面挤压厚度为2.4-2.6mm乙丙橡皮形成绝缘线芯,挤压加工温度65～100℃，交联管道温度160～190℃；
所述阻水层是指采用0.21-0.39mm的阻水带单层重叠绕包在绝缘线芯表面；
所述隔氧层是指用压缩比为1.25：1-1.8:1的螺杆将厚度为1-1.4mm的低烟无卤阻燃聚烯烃材料挤出在阻水层上，加工温度为110-145℃；
所述防火层是指在灌浆设备上通过灌浆的工艺将氢氧化镁、硅酸钠按照3:2-4:3的比例混合，并采用高阻燃玻璃纤维包带重叠绕包作为承载附体制备而成，灌浆厚度为2-4mm；
所述隔热层是指在防火层外重叠绕包两层厚度为0.2-1.2mm高阻燃玻璃纤维包带；
所述挤包外护套是指用压缩比为1.25:1-1.55:1的螺杆将厚度为2.1-2.5mm的防鼠防蚁型低烟无卤阻燃聚烯烃材料挤出在隔热层外，加工温度为110-130℃。
2.根据权利要求1所述的无卤低烟安全型轨道交通用直流牵引软电缆的制造方法，其特征在于：所述绕包是指采用厚度为0.25-1.2mm的加强型轻型无纺布重叠绕包在复绞导体表面，搭盖率为15％-20％。
3.根据权利要求2所述的无卤低烟安全型轨道交通用直流牵引软电缆的制造方法，其特征在于：绝缘的挤出速度为7m/min～20m/min，挤出模具的厚度为1.6mm～3.0mm。
4.根据权利要求3所述的无卤低烟安全型轨道交通用直流牵引软电缆的制造方法，其特征在于：所述隔氧层材料为氧指数OI≥40％的低烟无卤阻燃聚烯烃材料。
5.根据权利要求4所述的无卤低烟安全型轨道交通用直流牵引软电缆的制造方法，其特征在于：所述防火层采用厚度为0.8-1.2mm的高阻燃玻璃纤维包袋重叠绕包作为承载附体制备而成。
6.根据权利要求1或5所述的无卤低烟安全型轨道交通用直流牵引软电缆的制造方法，其特征在于：所述隔热层是指在防火层外重叠绕包两层厚度为0.2-1.2mm高阻燃玻璃纤维包带，搭盖率为15％-20％。
7.根据权利要求6所述的无卤低烟安全型轨道交通用直流牵引软电缆的制造方法，其特征在于：所述外护套材料为氧指数OI≥36％的防鼠防蚁型低烟无卤阻燃聚烯烃材料。
8.根据权利要求1所述的无卤低烟安全型轨道交通用直流牵引软电缆的制造方法，其特征在于：所述性能检测步骤是指采用电缆专用检测设备对产品的电性能、机械性能、燃烧热释放性能、无卤性能、低烟性能、防鼠防蚁性能、径向阻水性能进行检测。
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