一种高强度抗冲击阻燃绝缘电缆及其生产工艺
技术领域
本发明属于电缆技术领域,具体的说是一种高强度抗冲击阻燃绝缘电缆及其生产工艺。
背景技术
电缆通常是由一根或多根相互绝缘的导体和外包绝缘保护层制成,将电力或信息从一处传输到另一处的导线。电缆广泛应用于电力、通信传输,随着技术、社会的不断发展,电缆在不同环境下得到广泛应用,需要使用电缆的场所日趋复杂化,多样化。但是,现有的电缆大多性能较为单一,很少兼备耐火、防水、抗干扰、高强度、防撞击等特点;而金属纤维与有机、无机纤维相比,具有高的弹性、高的耐磨性、好的通气性、导电性、导磁性、导热性以及自润滑性和烧结性,应用范围广阔,前景引人瞩目;加入钢纤维的混凝土其抗压强度、拉伸强度、抗弯强度、冲击强度、韧性、冲击韧性等性能均得到较大提高。
同时,现有的电缆在使用时,电工需要使用斜口钳或者剥线钳将金属导线表面的绝缘层剥去,然而对于多股导线的电缆在使用时费时费力,严重影响了电力抢修时的时间;本发明通过提供一种不需要剥金属导线外部的绝缘层的电缆,能够很好的解决该技术问题,且通过一些列的技术手段保证了在该种技术构思的实施过程中保证电缆的安全性。
发明内容
为了弥补现有技术的不足,本发明提出的一种高强度抗冲击阻燃绝缘电缆及其生产工艺。本发明主要用于解决现有的电缆不能同时具有高强度、较好的抗冲击性、阻燃性的问题;同时解决了现有电缆在使用时需要浪费大量的时间剥除金属导线外部的绝缘层的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:本发明提供了一种高强度抗冲击阻燃绝缘电缆,包括外包皮,按重量份数计,所述外包皮的热塑原料包括如下组分:橡胶原料79-86份,金属纤维6-9份,磁粉8-12份;
所述橡胶原料采用乙丙橡胶的原料组分;
所述金属纤维的长度大于所述外包皮最大直径处周长的长度;通过限定金属纤维的长度大于所述外包皮最大直径处周长的长度,才能保证外包皮在圆周方向上具有较高的强度和抗冲击性;同时金属纤维使得电缆具有屏蔽作用,进而提高了电缆的抗干扰能力;
所述磁粉为氧化铁磁粉。
所述金属纤维为不锈钢纤维材质,且所述金属纤维为粗纤维形状;不锈钢纤维具有较高的抗拉强度,能够极大的提高电缆外部的外包皮强度,同时不锈钢纤维具有比有机纤维和无机纤维更好的弹性、挠性、粘合性、耐磨耗性、耐高温性和耐腐蚀性,进而提高电缆抗冲击性和耐磨耐、高温性能;选用粗纤维形状的金属纤维进一步提高电缆的抗冲击性。
所述金属纤维为废弃织物回收后粉碎处理得到;所述废弃织物为不锈钢纤维混编织物;从废弃不锈钢纤维混编织物中回收利用不锈钢纤维,能够将废弃的不锈钢纤维织物进行很好的再利用,同时混编织物中的其他纤维因为不会受到磁粉的磁力作用,进而使得其他纤维纵横交错在不锈钢纤维之间,进而实现不锈钢纤维之间的交错连接,进而整体提高电缆的结构强度。
所述金属纤维为粉碎处理后再进行丝胶蛋白改性处理得到;通过丝胶蛋白改性处理后的混编织物中的其他纤维能够使得其他织物具有更好的弹性,尤其在其他纤维中含有亚麻纤维时,进而通过丝胶蛋白改性处理提高其他纤维的力学性能,进而保证电缆的强度和抗冲击性。
所述氧化铁磁粉的粒度在300-400目之间;氧化铁磁粉的粒度在300-400目之间时,能够保证氧化铁磁粉在外包皮内分散的更加均匀,进而提高电缆质量的均匀性;同时氧化铁磁粉对不锈钢纤维的磁性作用也是均匀的,进而使得不锈钢纤维在外包皮内的分布是均匀的,进而提高电缆整体结构强度的均匀性。
所述氧化铁磁粉表面经过钴化合物处理;通过钴化合物处理后的氧化铁磁粉的矫顽力得以提高,进而保证外包皮在生产过程中其中的磁粉能够有稳定的磁性保证磁粉和不锈钢纤维的分散性;同时经过钴化合物进行处理的氧化铁磁粉能够改善氧化铁磁粉的温度和老化的稳定性,进而提高了电缆的耐高温和抗老化的性能,进而提高电缆的使用寿命。
所述外包皮经过如下工艺步骤制得,所述工艺步骤如下:
A1:将所述橡胶原料、金属纤维和磁粉加入搅拌釜中进行充分混合;通过在未加热前将原料先进行搅拌混合,此时橡胶原料没有粘度,能够更好的与质量较轻的金属纤维与磁粉之间进行充分的混合,进而保证浇注后金属纤维与磁粉分布的均匀程度,进而提高电缆的强度和抗冲击性;同时由于磁粉的存在,通过磁粉将金属纤维磁化,进而通过金属纤维之间的磁力使得金属纤维分布的更加均匀;
A2:将A1中的充分混合的原料送入热塑箱中进行加热,在加热的过程中通过搅拌装置进行单方向缓慢搅拌,搅拌速度为100-150r/min,进而使得所述金属纤维均匀分布在所述橡胶原料中;通过沿单方向缓慢的搅拌形式,使得金属纤维在橡胶原料中沿统一的方向均匀的分布,进而保证浇注后金属纤维与磁粉分布的均匀程度,进而提高电缆的强度和抗冲击性;
A3:将A2中充分加热混合后的原料在交变磁场中注塑到所述绝缘隔档部分包裹的线体外部,进而形成所述外包皮;交变磁场能够使得外包皮原料中的金属纤维发生轻微的弯曲,进而提高金属纤维对橡胶原料的支撑力,进一步提高电缆的强度和抗冲击性。
一种高强度抗冲击阻燃绝缘电缆,还包括金属导线、芯部绝缘体、滑石粉;所述芯部绝缘体包括中部疏松部分和绝缘隔档部分,所述芯部绝缘体是一体成型挤出制得;所述中部疏松部分的内部分布有疏松孔;通过中部疏松部分设置成疏松结构,能够实现电缆在受到正向加压力时通过中部疏松部分的弹性变形减少对金属导线和绝缘隔档部分的挤压,进而防止绝缘隔档部分的破损;所述绝缘隔档部分呈放射状均匀分布在所述中部疏松部分的外表面,所述绝缘隔档部分的截面为条状结构;所述绝缘隔档部分截面长度大于所述金属导线周长一半的长度;所述金属导线分布在相邻的所述绝缘隔档部分之间;通过绝缘隔档部分实现将金属导线直接包裹的方式,能够有效减少电工在使用电缆时需要剥开金属导线表面外皮的时间,进而提高接线效率;至于该电缆在使用时裸露的线头只需通过绝缘套保护即可;通过设置绝缘隔档部分截面长度大于所述金属导线周长一半的长度,保证了绝缘隔档部分能够完全的将金属导线进行包裹,进而保证安全性;所述金属导线与所述绝缘隔档部分之间的间隙中分布有所述滑石粉;滑石粉具有较好的润滑性、抗黏性和助流性,使得金属导线能够很好的保持在相邻的绝缘隔档部分之间,同时使得绝缘隔档部分与外包皮之间不会粘连在一起,进而便于电工剥开金属导线外层的绝缘隔档部分和外包皮;同时,滑石粉还具有耐火性、抗酸性、绝缘性、高熔点和遮盖力良好,进而使得金属导线与绝缘隔档部分之间的滑石粉能够弥补通过绝缘隔档部分将金属导线直接包裹的方式存在的不安全因素,进而提高了电缆使用时的安全性;所述外包皮包裹在所述绝缘隔档部分的外部;所述绝缘隔档部分统一向同一个方向进行包裹所述金属导线;通过绝缘隔档部分向同一个方向进行包裹金属导线,使得金属导线能够有序的被绝缘隔档部分进行包裹,使得每一根金属导线均被绝缘隔档部分进行有效的隔开,进而保证了包裹后的电缆的安全性。
所述芯部绝缘体在挤塑成型的过程中通过向所述中部疏松部分通入惰性气体,使得所述中部疏松部分的内部形成疏松孔;通过在挤塑成型过程中通入惰性气体的形式使得芯部绝缘体的的中部具有一定的柔韧性,进而提高了电缆的抗冲击性,且通入的惰性气体在后期的使用过程中安全性较高。
所述芯部绝缘体在挤塑成型的过程中通过划痕刀具在所述绝缘隔档部分的外表面上形成粗糙面;绝缘隔档部分外表面上形成粗糙面能够储存一定的滑石粉,通过提高金属导线与绝缘隔档部分之间的滑石粉的厚度,利用滑石粉具有的耐火性、绝缘性、高熔点和良好的遮盖力实现弥补通过绝缘隔档部分将金属导线直接包裹的方式存在的不安全因素,进一步提高了电缆使用时的安全性。
一种高强度抗冲击阻燃绝缘电缆的生产工艺,该生产工艺包括如下步骤:
S1、并线:将所述的金属导线放置在相邻的所述绝缘隔档部分之间;
S2、灌注滑石粉:将S1中的并线后的线体穿过装有滑石粉的加热箱,使得所述金属导线与所述绝缘隔档部分之间的间隙中灌注有所述滑石粉;
S3、再加热烘干:将S2中已经灌注了滑石粉的线体穿过再加热烘干箱;所述再加热烘干箱在加热的过程中排出水蒸汽;所述再加热烘干箱连接S2中的所述加热箱和S4中的所述热塑箱;通过加热箱和再烘干加热箱的双重保证滑石粉中不含有水分,因为滑石粉的干燥程度决定了滑石粉起到的绝缘效果,进而决定了电缆的安全性;
S4、包覆:将S3中再加热烘干后的线体穿过热塑箱中旋转动力组件;所述旋转动力组件使得所述绝缘隔档部分沿同一个方向进行包裹所述金属导线;通过在热塑前利用旋转动力组件将绝缘隔档部分包裹在金属导线表面,进而为后序的热塑工序准备;
S5、热塑:S4中包覆完成的线体随后穿过热塑箱中热塑组件;所述热塑组件在包裹完成的线体外部热塑得到外包皮;
S6、水冷:将S5中的热塑了外包皮的线体穿过循环冷却水槽进行冷却。
本发明的有益效果如下:
1.本发明通过绝缘隔档部分实现将金属导线直接包裹的方式,能够有效减少电工在使用电缆时需要剥开金属导线表面外皮的时间,进而提高接线效率;绝缘隔档部分外表面上形成粗糙面能够储存一定的滑石粉,通过提高金属导线与绝缘隔档部分之间的滑石粉的厚度,利用滑石粉具有的耐火性、绝缘性、高熔点和良好的遮盖力实现弥补通过绝缘隔档部分将金属导线直接包裹的方式存在的不安全因素,进一步提高了电缆使用时的安全性。
2.本发明通过沿单方向缓慢的搅拌形式,使得金属纤维在橡胶原料中沿统一的方向均匀的分布,进而保证浇注后金属纤维与磁粉分布的均匀程度,进而提高电缆的强度和抗冲击性。
3.本发明中交变磁场能够使得外包皮原料中的金属纤维发生轻微的弯曲,进而提高金属纤维对橡胶原料的支撑力,进一步提高电缆的强度和抗冲击性。
4.本发明通过加热箱和再烘干加热箱的双重保证滑石粉中不含有水分,因为滑石粉的干燥程度决定了滑石粉起到的绝缘效果,进而决定了电缆的安全性。
5.本发明通过在热塑前利用旋转动力组件将绝缘隔档部分包裹在金属导线表面,进而为后序的热塑工序准备。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明中电缆的整体结构示意图;
图2是本发明中电缆的截面图;
图3是本发明中金属导线与芯部绝缘体未包裹前的结构示意图;
图4是本发明中电缆的生产工艺流程布局图;
图5是抗拉强度和断裂伸长率的测试实验曲线图;
图中:金属导线1、芯部绝缘体2、中部疏松部分21、绝缘隔档部分22、滑石粉3、外包皮4。
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,下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。
实施例一按重量份数选取四组不同外包皮4的原料组分作为四组实验数据,并根据本发明中的生产工艺以及四组实验组数据制得四组实验组电缆;四组实验组的原料组分表(表1)如下:
表1四组实验组的原料组分表(重量份数)
所述橡胶原料采用乙丙橡胶的原料组分;
所述金属纤维的长度大于所述外包皮4最大直径处周长的长度;通过限定金属纤维的长度大于所述外包皮4最大直径处周长的长度,才能保证外包皮4在圆周方向上具有较高的强度和抗冲击性;同时金属纤维使得电缆具有屏蔽作用,进而提高了电缆的抗干扰能力;
所述磁粉为氧化铁磁粉。
所述金属纤维为不锈钢纤维材质,且所述金属纤维为粗纤维形状;不锈钢纤维具有较高的抗拉强度,能够极大的提高电缆外部的外包皮4强度,同时不锈钢纤维具有比有机纤维和无机纤维更好的弹性、挠性、粘合性、耐磨耗性、耐高温性和耐腐蚀性,进而提高电缆抗冲击性和耐磨耐、高温性能;选用粗纤维形状的金属纤维进一步提高电缆的抗冲击性。
所述金属纤维为废弃织物回收后粉碎处理得到;所述废弃织物为不锈钢纤维混编织物;从废弃不锈钢纤维混编织物中回收利用不锈钢纤维,能够将废弃的不锈钢纤维织物进行很好的再利用,同时混编织物中的其他纤维因为不会受到磁粉的磁力作用,进而使得其他纤维纵横交错在不锈钢纤维之间,进而实现不锈钢纤维之间的交错连接,进而整体提高电缆的结构强度。
所述金属纤维为粉碎处理后再进行丝胶蛋白改性处理得到;通过丝胶蛋白改性处理后的混编织物中的其他纤维能够使得其他织物具有更好的弹性,尤其在其他纤维中含有亚麻纤维时,进而通过丝胶蛋白改性处理提高其他纤维的力学性能,进而保证电缆的强度和抗冲击性。
所述氧化铁磁粉的粒度在350目之间;氧化铁磁粉的粒度在350目之间时,能够保证氧化铁磁粉在外包皮4内分散的更加均匀,进而提高电缆质量的均匀性;同时氧化铁磁粉对不锈钢纤维的磁性作用也是均匀的,进而使得不锈钢纤维在外包皮4内的分布是均匀的,进而提高电缆整体结构强度的均匀性。
所述氧化铁磁粉表面经过钴化合物处理;通过钴化合物处理后的氧化铁磁粉的矫顽力得以提高,进而保证外包皮4在生产过程中其中的磁粉能够有稳定的磁性保证磁粉和不锈钢纤维的分散性;同时经过钴化合物进行处理的氧化铁磁粉能够改善氧化铁磁粉的温度和老化的稳定性,进而提高了电缆的耐高温和抗老化的性能,进而提高电缆的使用寿命。
所述外包皮4经过如下工艺步骤制得,所述工艺步骤如下:
A1:将所述橡胶原料、金属纤维和磁粉加入搅拌釜中进行充分混合;通过在未加热前将原料先进行搅拌混合,此时橡胶原料没有粘度,能够更好的与质量较轻的金属纤维与磁粉之间进行充分的混合,进而保证浇注后金属纤维与磁粉分布的均匀程度,进而提高电缆的强度和抗冲击性;同时由于磁粉的存在,通过磁粉将金属纤维磁化,进而通过金属纤维之间的磁力使得金属纤维分布的更加均匀;
A2:将A1中的充分混合的原料送入热塑箱中进行加热,在加热的过程中通过搅拌装置进行单方向缓慢搅拌,搅拌速度为125r/min,进而使得所述金属纤维均匀分布在所述橡胶原料中;通过沿单方向缓慢的搅拌形式,使得金属纤维在橡胶原料中沿统一的方向均匀的分布,进而保证浇注后金属纤维与磁粉分布的均匀程度,进而提高电缆的强度和抗冲击性;
A3:将A2中充分加热混合后的原料在交变磁场中注塑到所述绝缘隔档部分22包裹的线体外部,进而形成所述外包皮4;交变磁场能够使得外包皮4原料中的金属纤维发生轻微的弯曲,进而提高金属纤维对橡胶原料的支撑力,进一步提高电缆的强度和抗冲击性。
如图1至图3所示,一种高强度抗冲击阻燃绝缘电缆,还包括金属导线1、芯部绝缘体2、滑石粉3;所述芯部绝缘体2包括中部疏松部分21和绝缘隔档部分22,所述芯部绝缘体2是一体成型挤出制得;所述中部疏松部分21的内部分布有疏松孔;通过中部疏松部分21设置成疏松结构,能够实现电缆在受到正向加压力时通过中部疏松部分21的弹性变形减少对金属导线1和绝缘隔档部分22的挤压,进而防止绝缘隔档部分22的破损;所述绝缘隔档部分22呈放射状均匀分布在所述中部疏松部分21的外表面,所述绝缘隔档部分22的截面为条状结构;所述绝缘隔档部分22截面长度大于所述金属导线1周长一半的长度;所述金属导线1分布在相邻的所述绝缘隔档部分22之间;通过绝缘隔档部分22实现将金属导线1直接包裹的方式,能够有效减少电工在使用电缆时需要剥开金属导线1表面外皮的时间,进而提高接线效率;至于该电缆在使用时裸露的线头只需通过绝缘套保护即可;通过设置绝缘隔档部分22截面长度大于所述金属导线1周长一半的长度,保证了绝缘隔档部分22能够完全的将金属导线1进行包裹,进而保证安全性;所述金属导线1与所述绝缘隔档部分22之间的间隙中分布有所述滑石粉3;滑石粉3具有较好的润滑性、抗黏性和助流性,使得金属导线1能够很好的保持在相邻的绝缘隔档部分22之间,同时使得绝缘隔档部分22与外包皮4之间不会粘连在一起,进而便于电工剥开金属导线1外层的绝缘隔档部分22和外包皮4;同时,滑石粉3还具有耐火性、抗酸性、绝缘性、高熔点和遮盖力良好,进而使得金属导线1与绝缘隔档部分22之间的滑石粉3能够弥补通过绝缘隔档部分22将金属导线1直接包裹的方式存在的不安全因素,进而提高了电缆使用时的安全性;所述外包皮4包裹在所述绝缘隔档部分22的外部;所述绝缘隔档部分22统一向同一个方向进行包裹所述金属导线1;通过绝缘隔档部分22向同一个方向进行包裹金属导线1,使得金属导线1能够有序的被绝缘隔档部分22进行包裹,使得每一根金属导线1均被绝缘隔档部分22进行有效的隔开,进而保证了包裹后的电缆的安全性。
所述芯部绝缘体2在挤塑成型的过程中通过向所述中部疏松部分21通入惰性气体,使得所述中部疏松部分21的内部形成疏松孔;通过在挤塑成型过程中通入惰性气体的形式使得芯部绝缘体2的的中部具有一定的柔韧性,进而提高了电缆的抗冲击性,且通入的惰性气体在后期的使用过程中安全性较高。
所述芯部绝缘体2在挤塑成型的过程中通过划痕刀具在所述绝缘隔档部分22的外表面上形成粗糙面;绝缘隔档部分22外表面上形成粗糙面能够储存一定的滑石粉3,通过提高金属导线1与绝缘隔档部分22之间的滑石粉3的厚度,利用滑石粉3具有的耐火性、绝缘性、高熔点和良好的遮盖力实现弥补通过绝缘隔档部分22将金属导线1直接包裹的方式存在的不安全因素,进一步提高了电缆使用时的安全性。
如图4所示,一种高强度抗冲击阻燃绝缘电缆的生产工艺,该生产工艺包括如下步骤:
S1、并线:将所述的金属导线1放置在相邻的所述绝缘隔档部分22之间;
S2、灌注滑石粉:将S1中的并线后的线体穿过装有滑石粉3的加热箱,使得所述金属导线1与所述绝缘隔档部分22之间的间隙中灌注有所述滑石粉3;
S3、再加热烘干:将S2中已经灌注了滑石粉3的线体穿过再加热烘干箱;所述再加热烘干箱在加热的过程中排出水蒸汽;所述再加热烘干箱连接S2中的所述加热箱和S4中的所述热塑箱;通过加热箱和再烘干加热箱的双重保证滑石粉3中不含有水分,因为滑石粉3的干燥程度决定了滑石粉3起到的绝缘效果,进而决定了电缆的安全性;
S4、包覆:将S3中再加热烘干后的线体穿过热塑箱中旋转动力组件;所述旋转动力组件使得所述绝缘隔档部分22沿同一个方向进行包裹所述金属导线1;通过在热塑前利用旋转动力组件将绝缘隔档部分22包裹在金属导线1表面,进而为后序的热塑工序准备;
S5、热塑:S4中包覆完成的线体随后穿过热塑箱中热塑组件;所述热塑组件在包裹完成的线体外部热塑得到外包皮4;
S6、水冷:将S5中的热塑了外包皮4的线体穿过循环冷却水槽进行冷却。
实施例二将实施例一中根据本发明中的生产工艺以及四组实验组数据制得四组实验组电缆分别进行拉伸强度、断裂、硬度的性能测试实验,测试实验数据表(表2)如下:
表2拉伸强度、断裂、硬度的性能测试实验数据表
由表2中测试数据可知,本发明中通过在外包皮4中加入金属纤维以及磁粉,并限定金属纤维的长度大于所述外包皮4最大直径处周长的长度,进而保证外包皮4在圆周方向上具有较高的强度和抗冲击性;同时通过沿单方向缓慢的搅拌形式,使得金属纤维在橡胶原料中沿统一的方向均匀的分布,进而保证浇注后金属纤维与磁粉分布的均匀程度;且在热塑过程中通过交变磁场使得外包皮原料中的金属纤维发生轻微的弯曲,进而提高金属纤维对橡胶原料的支撑力,进一步提高电缆的强度和抗冲击性;进而使得本发明中的电缆具有较高的拉伸强度和硬度。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本发明的保护之内。