CN112037984B - 一种智慧能源动车组用耐高温无卤阻燃环保电缆及生产工艺 - Google Patents

一种智慧能源动车组用耐高温无卤阻燃环保电缆及生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种智慧能源动车组用耐高温无卤阻燃环保电缆及生产工艺，由内到外依次为导体、低烟无卤阻燃带、绝缘层、纤维编织加强层、内涂覆层、护套、玻璃纤维编织层和外涂覆层；所述绝缘层为硅橡胶绝缘层；所述护套为硅橡胶护套；所述内涂覆层和外涂覆层均采用铝溶胶涂覆层；绝缘层为内部混合有酚醛树脂空心微球的硅橡胶绝缘材料。本发明的电缆绝缘配方体系中加入酚醛树脂空心微球，有效的增加绝缘电气性能、耐高温性能，减轻电缆自身重量；纤维编织加强层外涂覆铝溶胶溶液，有效增加成品电缆阻燃及耐高温性能，且提高成品电缆强度，耐冲击性能及耐磨性，有效解决了硅橡胶电缆强度低、阻燃性能差的问题。

Description

一种智慧能源动车组用耐高温无卤阻燃环保电缆及生产工艺
技术领域
本发明涉及机车电缆技术领域，尤其是涉及一种智慧能源动车组用耐高温无卤阻燃 环保电缆及生产工艺。
背景技术
动车组列车内电缆的运行和敷设环境复杂，尤其是时速达到350km的高速动车组在 运行中由于机车功率大，高速运行时间长，导致局部温度急剧升高，最高可达150℃。 因此普通的交联聚烯烃材料的机车电缆无法满足运行要求，需要采用硅橡胶材料，但硅 橡胶材料拉伸强度和耐磨性能比较差容易破损；同时动车组列车对环保要求非常高，要 求电缆具有良好的无卤阻燃及高透光性能，所以为了保证同时兼具耐高温性能及无卤阻 燃性能。
现有的耐高温电缆一般通过添加偶联剂对硅橡胶进行改进，提高硅橡胶的拉伸轻度 和耐磨性，但是由于动车组长期处于高温环境，对于偶联剂的质量要求较高，其在高温环境中，偶联剂自身稳定性较差，从而影响电缆的强度和阻燃性，进而影响电缆的使用 寿命。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种耐高温的智慧能源动车组 用耐高温无卤阻燃环保电缆。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种智慧能源动车组用耐高温无卤阻燃环保电缆，由内到外依次为导体、低烟无卤 阻燃带、绝缘层、纤维编织加强层、内涂覆层、护套、玻璃纤维编织层和外涂覆层；所 述绝缘层为硅橡胶绝缘层；所述护套为硅橡胶护套；所述内涂覆层和外涂覆层均采用铝 溶胶涂覆层。
通过采用上述技术方案，在护套的两侧均设置由铝溶胶涂覆层组成的内涂覆层和外 涂覆层，从而有效增加成品电缆的阻燃及耐高温性能，而且能够提高成品电缆强度、耐冲击性能及耐磨性，有效地解决了现有的硅橡胶电缆强度低、阻燃性差的问题。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述铝溶胶涂覆层采用液体铝溶胶，所 述液体铝溶胶主要由铝溶胶(AL-10-4)、酸性硅溶胶(HS-25)和水(H2O)组成，其 中铝溶胶(AL-10-4)：酸性硅溶胶(HS-25)：水(H2O)质量比为1.5:1:10。
通过采用上述技术方案，质量比为1.5:1:10的铝溶胶、酸性硅溶胶和水具有粘性适 中，便于涂覆，均匀程度更高。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述绝缘层为内部混合有酚醛树脂空心 微球的硅橡胶绝缘材料。
通过采用上述技术方案，酚醛树脂空心微球具有质量轻、绝缘电气性能、耐高温性能佳等特点。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述硅橡胶绝缘材料主要由A组分、B组分和酚醛树脂空心微球组成，其中A组分：B组分：酚醛树脂空心微球的重量比为10： 8：1.5，所述A组分为按质量份计：甲基乙烯基硅橡胶100份、补强剂气相法白炭黑10 份，偶联剂6份，羟基硅油2份，所述B组分为按质量份计：甲基乙烯基硅橡胶100份、 阻燃剂20份、阻燃协同剂3份，催化剂4份。
通过采用上述技术方案，该配方组成的绝缘层具有良好的绝缘电气性能、耐高温性 能，抗拉强度小，不具有耐油性，并且质量较低减轻电缆自身重量。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述导体为铜导体，截面积为4mm2，导体根数为231根，丝径为0.145mm，绞合节距不超过导体外径的14倍；所述纤维编织加 强层为16锭聚酰胺纤维编织，每锭9束聚酰胺纤维，每束聚酰胺纤维的外径为0.20mm， 编织节距不大于30mm，编织密度不小于97％；所述玻璃纤维编织层为32锭玻璃纤维 束编织，每锭7束玻璃纤维，每束玻璃纤维的外径为0.15mm，编织节距不大于36mm， 编织密度不小于95％。
通过采用上述技术方案，电缆具有良好的导电性能，而且由耐高温玻璃纤维丝编织 形成的加强层能有效提高绝缘层在电缆因使用不当或处于长期高温、过载等导致绝缘层 老化的情况下，延长电缆的使用寿命。
本发明的另一目的是提供一种耐高温的智慧能源动车组用耐高温无卤阻燃环保电 缆的生产工艺。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种智慧能源动车组用耐高温无卤阻燃环保电缆的生产工艺，其特征在于：包括以 下步骤：
S1：绞合导体；
S2：在所述导体的外部外包低烟无卤阻燃带；
S3：在低烟无卤阻燃带外挤出绝缘层；
S4：在绝缘层外编织纤维编织加强层；
S5：在纤维编织加强层外用液体铝溶胶涂覆形成内涂覆层；
S6：采用挤压式模具在纤维编织加强层外挤包护套；
S7：在护套外编织玻璃纤维编织层；
S8：在玻璃纤维编织层外采用液体铝溶胶涂覆形成外涂覆层。
通过采用上述技术方案，在护套的两侧均设置由铝溶胶涂覆层组成的内涂覆层和外 涂覆层，从而有效增加成品电缆的阻燃及耐高温性能，而且能够提高成品电缆强度、耐冲击性能及耐磨性，有效地解决了现有的硅橡胶电缆强度低、阻燃性差的问题。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述S4和S7中所采用的玻璃纤维均经过液体铝溶胶处理过，所述玻璃纤维的编织节距不大于36mm，编织密度不小于95％。
通过采用上述技术方案，经过液体铝溶液处理过的玻璃纤维组成的玻璃纤维编织层 和纤维编织加强层进一步提高电缆阻燃性能和耐磨性能，提高产品的使用寿命。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述S5中，绝缘材料组份中加入酚醛树脂空心微球，将A组分：B组分：酚醛树脂空心微球的重量比为10：8：1.5制成生 胶，并加入浓度为1.2～1.3％双二五硫化剂，硫化温度240℃，其生产速度为15～20m/s。
通过采用上述技术方案，加工出来的绝缘层具有结构稳定，质量较轻，力学性能和电学性能较好。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述S8中，将铝溶胶(AL-10-4)：酸 性硅溶胶(HS-25)：水(H2O)质量比为1.5:1:10的重量比例进行混合制成铝溶胶涂覆 溶液，并将玻璃纤维编织层(7)以5m/min的速度从涂覆溶液中穿过后进入260℃的管 道中进行固化形成外涂覆层(8)。
通过采用上述技术方案，加工出来的内涂覆层和外涂覆层更为均匀，从而保证产品 的阻燃性能和耐磨性能。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.本发明的电缆在绝缘层和护套之间增加纤维编织加强层，纤维编织加强层有效的 减小了绝缘浸油后的溶胀，在护套外增加玻璃纤维编织层，提高绝缘层在电缆因使用不当或处于长期高温、过载等导致绝缘层老化的情况下，延长电缆的使用寿命；
2.本发明的电缆在护套外增加玻璃纤维编织层，不仅能够增加电缆的抗拉性能和耐 磨性能，且能够有效的拖延火焰进入电缆内层的时间，有效的提高了电缆的阻燃性能和透光率；
3.本发明的电缆在护套的两侧分别设置的内涂覆层和外涂覆层，不仅能够进一步增 加电缆的抗拉性能和耐磨性能，且能够有效的拖延火焰进入电缆内层的时间，从而经一部提高了电缆的阻燃性能和透光率；
4.本发明的电缆在绝缘层的内部添加了酚醛树脂空心微球，能够进一步增强电缆的 绝缘电气性能和耐高温性能，而且能够降低电缆的质量，提高其使用寿命。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本 发明作进一步详细的说明，其中
本发明的电缆结构示意图。
图1是本发明的电缆结构示意图。
1、导体；2、低烟无卤阻燃带；3、绝缘层；4、纤维编织加强层；5、内涂覆层；6、 护套；7、纤维编织加强层；8、外涂覆层。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1，为本发明公开的一种智慧能源动车组用耐高温无卤阻燃环保电缆由内到 外依次包括导体1、低烟无卤阻燃带2、绝缘层3、纤维编织加强层74、内涂覆层5、护 套6、玻璃纤维编织层和外涂覆层8。
在本实施例中，导体1为铜导体1，截面积为4mm2，导体1根数为231根，丝径 为0.145mm，绞合节距不超过导体1外径的14倍，其外部的低烟无卤阻燃带2的厚度 为0.2mm，宽度为10mm，搭盖率为20％～25％；绝缘层3的厚度为2.6mm，其采用内 部加油酚醛树脂空心微球的EI112硅橡胶配方，绝缘材料配方中包含A组分、B组分和 酚醛树脂空心微球，A组分：B组分：酚醛树脂空心微球的重量比为10：8：1.5；所述 A组分为按质量份计：甲基乙烯基硅橡胶100份、补强剂气相法白炭黑10份，偶联剂6 份，羟基硅油2份；所述B组分为按质量份计：甲基乙烯基硅橡胶100份、阻燃剂20 份、阻燃协同剂3份，催化剂4份；纤维编织加强层74为16锭聚酰胺纤维编织，每锭 9束聚酰胺纤维，每束聚酰胺纤维的外径为0.20mm，编织节距不大于30mm，编织密度 不小于97％；内涂覆层5和外涂覆层8的厚度均为0.1mm，其采用为液体铝溶胶涂层涂 覆而成，该液体铝溶胶能够耐超过300°的高温，在液体铝溶胶涂层中，铝溶胶 (AL-10-4)：酸性硅溶胶(HS-25)：水(H2O)质量比为1.5:1:10；护套6的厚度为1.4mm，并采用EM107型硅橡胶护套6。
酚醛树脂空心微球密度小，热稳定性能优异，具有良好的隔热绝缘及耐高温性能，在绝缘材料的配方中加入酚醛树脂空心微球，在有效的减轻产品质量的同时，提升材料 的绝缘性能、力学性能及耐高温性能；
硅橡胶材料本身机械性能及阻燃性能较差，而纤维编织加强层74具有强度高，耐疲劳性能好等特点，铝溶胶具有阻燃耐高温性能且粘接强度大，纤维编织层经过铝溶胶 处理后，可与绝缘层3有效的粘接成一个整体，有效提高绝缘阻燃、耐高温及抗拉强度。
玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，具有优异的绝缘性能、耐磨性能，但玻璃纤维编织层设置在护套6外和硅橡胶护套6无法粘结成一个整体而出现松散滑脱， 本发明采用铝溶胶对玻璃纤维进行处理，可以有效增加硅橡胶与玻璃纤维界面粘结力。 铝溶胶具有耐温等级高、粘结力强和涂覆方便等优点，采用铝溶胶涂覆在玻璃纤维编织 层外，提高护套6强度，增加其耐冲击性能，增大摩擦系数，可以减轻护套6的磨损， 同时可以拖延燃烧火焰进入电缆内层的时间，可以有效提高电缆的阻燃性能。
一种智慧能源动车组用耐高温无卤阻燃环保电缆的生产工艺，包括以下步骤：
S1：绞合导体1，导体1采用铜丝绞合，导体1根数为231根，丝径为0.145mm， 绞合节距不超过导体1外径的14倍；
S2：导体1外绕包一层厚度为0.2mm低烟无卤阻燃带2，低烟无卤阻燃带2搭盖率 为20％～25％；
S3：在低烟无卤阻燃带2外挤出绝缘层3，绝缘层3厚度为2.6mm，绝缘材料组份 中加入酚醛空心球，将A组分：B组分：酚醛树脂空心微球的重量比为10：8：1.5制 成生胶，加入双1.2～1.3％双二五硫化剂，硫化温度240℃，生产速度15～20m/s；
S4：采用液体铝溶胶处理纤维编织材料，在绝缘层3外编织纤维编织加强层74， 采用16锭，每锭9束，每束聚酰胺纤维的外径为0.20mm，编织节距不大于30mm，编 织密度不小于97％，并在室温下将纤维丝浸泡在铝溶胶溶液中90min后取出，烘箱120℃ 烘干2.5h；
S5：在纤维编织加强层74外用液体铝溶胶涂覆形成内涂覆层5；
S6：采用挤压式模具在纤维编织加强层74外挤包护套6，护套6的厚度为1.4mm；
S7：采用液体铝溶胶处理玻璃纤维，然后在护套6外采用经过处理的玻璃纤维编织玻璃纤维编织层，每束玻璃纤维的外径为0.15mm，锭数为32，每锭共7束，编织节距 不大于36mm，编织密度不小于95％，再室温下将纤维丝浸泡在铝溶胶溶液中90min后 取出，烘箱120℃烘干2.5h，；
S8：在玻璃纤维编织层外采用液体铝溶胶涂覆形成外涂覆层8，将编织后电缆以12m/min的速度从涂覆溶液中穿过后进入260℃的管道中进行固化。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细 说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发 明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种智慧能源动车组用耐高温无卤阻燃环保电缆，其特征在于：由内到外依次为导体(1)、低烟无卤阻燃带(2)、绝缘层(3)、纤维编织加强层(4)、内涂覆层(5)、护套(6)、玻璃纤维编织层(7)和外涂覆层(8)；所述绝缘层(3)为硅橡胶绝缘层；所述护套(6)为硅橡胶护套；所述内涂覆层(5)和外涂覆层(8)均采用铝溶胶涂覆层；
所述铝溶胶涂覆层采用液体铝溶胶，所述液体铝溶胶主要由铝溶胶(AL-10-4)、酸性硅溶胶(HS-25)和水(H2O)组成，其中铝溶胶(AL-10-4)：酸性硅溶胶(HS-25)：水(H2O)质量比为1.5:1:10；
所述绝缘层(3)为内部混合有酚醛树脂空心微球的硅橡胶绝缘材料；
所述硅橡胶绝缘材料主要由A组分、B组分和酚醛树脂空心微球组成，其中A组分：B组分：酚醛树脂空心微球的重量比为10：8：1.5，所述A组分为按质量份计：甲基乙烯基硅橡胶100份、补强剂气相法白炭黑10份，偶联剂6份，羟基硅油2份，所述B组分为按质量份计：甲基乙烯基硅橡胶100份、阻燃剂20份、阻燃协同剂3份，催化剂4份。
2.根据权利要求1所述的一种智慧能源动车组用耐高温无卤阻燃环保电缆，其特征在于：所述导体(1)为铜导体，截面积为4mm2，导体根数为231根，丝径为0.145mm，绞合节距不超过导体(1)外径的14倍。
3.根据权利要求1所述的一种智慧能源动车组用耐高温无卤阻燃环保电缆，其特征在于：所述纤维编织加强层(4)为16锭聚酰胺纤维编织，每锭9束聚酰胺纤维，每束聚酰胺纤维的外径为0.20mm，编织节距不大于30mm，编织密度不小于97％；
所述玻璃纤维编织层(7)为32锭玻璃纤维束编织，每锭7束玻璃纤维，每束玻璃纤维的外径为0.15mm，编织节距不大于36mm，编织密度不小于95％。
4.一种智慧能源动车组用耐高温无卤阻燃环保电缆的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1：绞合导体(1)；
S2：在所述导体(1)的外部外包低烟无卤阻燃带(2)；
S3：在低烟无卤阻燃带(2)外挤出绝缘层(3)；
S4：在绝缘层(3)外编织纤维编织加强层(4)；
S5：在纤维编织加强层(4)外用液体铝溶胶涂覆形成内涂覆层(5)；
S6：采用挤压式模具在纤维编织加强层(4)外挤包护套(6)；
S7：在护套(6)外编织玻璃纤维编织层(7)；
S8：在玻璃纤维编织层(7)外采用液体铝溶胶涂覆形成外涂覆层(8)；
所述S5中，绝缘材料组份中加入酚醛树脂空心微球，将A组分：B组分：酚醛树脂空心微球的重量比为10：8：1.5制成生胶，并加入浓度为1.2～1.3％双二五硫化剂，硫化温度240℃，其生产速度为15～20m/s；
所述S8中，将铝溶胶(AL-10-4)：酸性硅溶胶(HS-25)：水(H2O)质量比为1.5:1:10的重量比例进行混合制成铝溶胶涂覆溶液，并将玻璃纤维编织层(7)以5m/min的速度从涂覆溶液中穿过后进入260℃的管道中进行固化形成外涂覆层(8)。
5.根据权利要求4所述的一种智慧能源动车组用耐高温无卤阻燃环保电缆的生产工艺，其特征在于：所述S4和S7中所采用的玻璃纤维均经过液体铝溶胶处理过，所述玻璃纤维的编织节距不大于36mm，编织密度不小于95％。
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