CN113674910A - 一种超高压电缆用铜丝缝边型半导电缓冲阻水带 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超高压电缆用铜丝缝边型半导电缓冲阻水带。包括半导电性蓬松体缓冲棉（1），所述半导电性蓬松体缓冲棉（1）内设置镀锡铜丝（2）；所述半导电性蓬松体缓冲棉（1）上下面分别设置阻水导电胶（3）。本发明的缓冲阻水带用于电压等级110KV、220KV及以上超高压电缆内部包裹（绝缘屏蔽层外部、皱纹铝护套内层），起到绝缘半导电屏蔽层与金属屏蔽层之间，保持电气上良好的接触，具有缓冲和纵向阻水作用。

Description

一种超高压电缆用铜丝缝边型半导电缓冲阻水带

技术领域

本发明涉及一种超高压电缆用铜丝缝边型半导电缓冲阻水带，特别的是本发明的缓冲阻水带用于电压等级110KV、220KV及以上超高压电缆内部包裹（绝缘屏蔽层外部、皱纹铝护套内层），起到绝缘半导电屏蔽层与金属屏蔽层之间，保持电气上良好的接触，具有缓冲和纵向阻水作用。

背景技术

超高压电缆用铜丝缝边型半导电缓冲阻水带，是以镀锡包覆铜丝、导电纤维、高吸水性树脂、丙稀酸乳液为原料，运用碳纳米管复合改性材料制备工艺，纳米材料在高聚物基体中的分散性技术、表面铜丝缝纫技术及先进真空喷涂和烘干技术等制成。具有超强的抗张强度和吸水性能、超高的膨胀速度和膨胀高度及非常优越的半导电性能。经国家电线电缆检测中心测试，该项目产品表面电阻及体积电阻分别小于1×50Ω和1×500Ω.cm，吸水性强，膨胀速度、膨胀高度能达到25mm/min和50mm/3min，耐强酸、强碱、耐电压等级在500KV以上。可广泛运用于国内正大力兴起的110KV、220KV、500KV及以上超高电压电缆的线芯必需绕包，起阻水、缓冲、屏蔽的作用;还可运用到航天航空、光波通讯、电子工业等领域。本项目产品研发成功，将为开发室内防静电、医用及孕妇防辐射衣服的防辐射屏蔽层等提供良好的基础。

该产品是生产超高压电缆必用的一种材料，但500KV及超高压用的高性能材料目前几乎全部依赖进口，该项目的实施攻克了国内同类产品半导电性能、吸水性能差的难题，填补国内空白，目前同类产品有以下缺点：

（1）腐蚀性：

1）由于用水性胶体涂覆烘干制作，含水率高

2）由于国产吸水性树脂具有对Al、Cu有腐蚀性

（2）半导电性差：

由于对纤维表面涂覆导电“C”，在导电“C”与“C”之间有胶体及绝缘级涤纶纤维，导致电阻值大。

（3）阻水性差：

1）由于只有一层阻水层，受吸水粉体材质与量的限制。

2）由于采用水性成分胶体做粘结剂，对吸水粉体已产生轻微膨胀吸附。使吸水粉体的吸水性能下降。

发明内容

本发明针对上述缺陷，目的在于提供一种性能优异的一种超高压电缆用铜丝缝边型半导电缓冲阻水带。

为此本发明采用的技术方案是：一种超高压电缆用铜丝缝边型半导电缓冲阻水带，其特征在于，包括半导电性蓬松体缓冲棉（1），所述半导电性蓬松体缓冲棉（1）内设置镀锡铜丝（2）；

所述半导电性蓬松体缓冲棉（1）上下面分别设置阻水导电胶（3）。

进一步的，所述阻水导电胶（3）由以下物料按质量份制备而成：

乙二醇：丙烯酸丁酯：丙烯酸甲醋：导电碳黑：吸水性树脂：分散剂=（3-4）：（0.3-0.5）：（0.3-0.5）：（0.4-0.5）：（0.5-0.8）：（0.05-0.1）。

进一步的，所述阻水导电胶（3）的制备方法如下：

1）往乙二醇内添加丙烯酸丁酯：丙烯酸甲醋，在500转/分的转速下搅拌30分钟；

2）往上述溶液中添加分散剂、吸水性树脂，在300-500转/分的转速下搅拌10-20分钟；

3）往上述溶液中添加导电碳黑，在1300-1500转/分的转速下搅拌120-150分钟。

进一步的，采用如下工艺将镀锡铜丝（2）设置在所述半导电性蓬松体缓冲棉（1）内：

1）选用Φ0.12-0.2mm镀锡铜丝：经扎机→扁形镀锡铜丝；

2）采用扁形镀锡铜丝，对涤纶长丝紧密性采用包覆机缠绕包覆，产生整体圆形，外部为镀锡铜丝缠绕，内部为涤纶长丝，铜丝间距是0.1-0.5mm；

3）采用缝织上下穿刺工艺：运用包覆镀锡铜丝，对半导电缓冲棉进行缝纫，上下针距在1-4mm，每1cm宽度有3-5排缝纫铜丝线。

进一步的，所述阻水导电胶（3）的喷涂工艺如下：

1）表面喷涂工艺，把金属铜丝缝纫半导电蓬松棉，通过双喷枪对上下面喷涂半导电液阻水胶，每面喷涂量设定在100-200g/m²；

2）烘干工艺，把喷涂后的导电金属棉进入真空烘干工艺，设定温度120-150℃，负压0.5-1个大气压，收卷直径1-1.5米，用表面平行辊收卷机，收卷后真空包装，分切形成。

本发明的优点是：1)本发明采用包覆性镀锡铜丝，按所需密度均匀缝纫于半导电蓬松体内部，半导电性能显著提高，体积电阻、表面电阻是目前产品的1/50和1/10，达到小于1×10²Ω.cm和小于50Ω。

2）本发明采用包覆型镀锡铜丝纵向缝纫，极大提高了纵向抗张强度，达到大于100N/cm，是目前同类产品抗张强度2倍以上，实现高速绕包生产效率提高了40%以上。

3）运用乙二醇配制的导电胶，由于不含水分，具有以下优点：

1）使导体表面不氧化、不腐蚀，克服了目前同类产品均采用水性半导电胶，水份多，易使导体Al、Cu表面氧化、腐蚀，影响电性能传输。

2）涂覆后烘干快，在同等条件下由于醇的挥发快于水的速度，达到节能降耗达40%以上。

4）本发明采用二层阻水层结构，在无水半导电胶体内直接添加吸水性粉体，制作无水成份半导电阻水胶。采用双喷枪工艺上下面喷涂，形成上下面二层阻水层结构，达到膨胀速度＞25mm/min，膨胀高度＞50mm/3min。克服了目前同类产品只有一层阻水层，吸水性能差的缺点（膨胀速度＜16mm/min，膨胀高度＜25mm/3min）。

附图说明

图1为针刺棉无纺布蓬松体生产工艺流程图。

图2为半导电蓬松棉制备工艺流程图。

图3为金属铜丝包覆线制备工艺流程图。

图4为金属丝整经工艺流程图。

图5为半导电蓬松棉缝纫工艺流程图。

图6为阻水导电胶喷涂工艺流程图。

具体实施方式

一种超高压电缆用铜丝缝边型半导电缓冲阻水带，其特征在于，包括半导电性蓬松体缓冲棉1，所述半导电性蓬松体缓冲棉1内设置镀锡铜丝2；

所述半导电性蓬松体缓冲棉1上下面分别设置阻水导电胶3。

进一步的，所述阻水导电胶3由以下物料按质量份制备而成：

乙二醇：丙烯酸丁酯：丙烯酸甲醋：导电碳黑：吸水性树脂：分散剂=（3-4）：（0.3-0.5）：（0.3-0.5）：（0.4-0.5）：（0.5-0.8）：（0.05-0.1）。

进一步的，所述阻水导电胶（3）的制备方法如下：

1）往乙二醇内添加丙烯酸丁酯：丙烯酸甲醋，在500转/分的转速下搅拌30分钟；

2）往上述溶液中添加分散剂、吸水性树脂，在300-500转/分的转速下搅拌10-20分钟；

3）往上述溶液中添加导电碳黑，在1300-1500转/分的转速下搅拌120-150分钟。

进一步的，采用如下工艺将镀锡铜丝2设置在所述半导电性蓬松体缓冲棉1内：

1）选用Φ0.12-0.2mm镀锡铜丝：经扎机→扁形镀锡铜丝；

2）采用扁形镀锡铜丝，对涤纶长丝紧密性采用包覆机缠绕包覆，产生整体圆形，外部为镀锡铜丝缠绕，内部为涤纶长丝，铜丝间距是0.1-0.5mm；

3）采用缝织上下穿刺工艺：运用包覆镀锡铜丝，对半导电缓冲棉进行缝纫，上下针距在1-4mm，每1cm宽度有3-5排缝纫铜丝线。

进一步的，所述阻水导电胶3的喷涂工艺如下：

1）表面喷涂工艺，把金属铜丝缝纫半导电蓬松棉，通过双喷枪对上下面喷涂半导电液阻水胶，每面喷涂量设定在100-200g/m²；

2）烘干工艺，把喷涂后的导电金属棉进入真空烘干工艺，设定温度120-150℃，负压0.5-1个大气压，收卷直径1-1.5米，用表面平行辊收卷机，收卷后真空包装，分切形成。

下面对本发明做进一步说明，以更好了解本发明：

（一）结构创新：

1）将镀锡包覆铜丝（Φ0.12-0.2mm）均匀地缝纫于半导电性蓬松体缓冲棉中，增强其导电性和纵向抗张强度，减少电阻值，达到表面电阻＜50Ω，体积电阻＜5*10²Ω.cm，克服了同类产品体积电阻大（正常在＞4*10⁴Ω.cm），表面电阻大（正常在＞600Ω）的缺点。

2）采用上下面二层阻水层结构，对蓬松体缓冲棉采用两面涂覆阻水导电胶，达到吸水性强、遇水膨胀速度＞25mm/min，膨胀高度＞50mm/3min，克服了目前同类产品一层结构，阻水膨胀速度低（＜20mm/min，膨胀高度＜25mm/3min）的缺点。

3）采用单层蓬松体缓冲棉做基布，实现制作工艺少、成本低、耗能低。克服了目前同类产品因采用半导电无纺布与半导电蓬松棉及内置吸水粉体复合而得，制作工序多、成本高、制作过程中粉体易飘扬、污染环境等缺点。

（二）工艺创新：

1）配胶工艺创新：

采用配制无水性导电阻水性功能胶体技术，本发明选用乙二醇、丙烯酸丁酯和丙烯酸甲醋配制无水成分粘结剂（比例为3：1：1），再与导电碳黑、分散剂相混合高速搅拌而成。取代了目前同类产品用水与丙烯酸乳液、导电碳黑、分散剂相混合做粘结剂（粘结吸水粉体于半导电布表面），由于胶体是水性，经粘结烘干后，由于含水率高、易使Al、Cu表面发生氧化现象。

2）制作吸水性阻水层工艺创新：

A 制胶工艺创新：

本发明采用无水性乙二醇做稀释剂，与丙烯酸丁酯、丙烯酸甲醋配制而成的粘结剂，直接与导电碳黑、分散剂、吸水性粉体树脂相混合制取了半导电性质无水成分阻水胶，此配胶工艺具有导电性、吸水性和抗金属导体表面腐蚀和氧化特性。

B涂覆工艺创新：

制作吸水性阻水层工艺创新，将阻水胶同时涂覆于半导电蓬松缓冲棉两面，经烘干而达到二层吸水性的阻水层，具有吸水性强，膨胀速度＞25mm/min，膨胀高度＞50mm/3min的优点。克服了目前同类产品把吸水性粉体粘结于两层半导电布中间，复合烘干而成。由于半导电粘结剂是水性，对吸水性粉体会产生遇水膨胀，烘干后其吸水性能降低。由于单层吸水层及水性半导电胶体对吸水性树脂粉的性能影响，其吸水性低，膨胀速度＜20mm/min，膨胀高度＜25mm/3min。取代了目前同类产品用水与丙烯酸乳液、导电碳黑、分散剂相混合做粘结剂（粘结吸水粉体于半导电布表面），由于胶体是水性，经粘结烘干后，含水率高，易使Al、Cu表面发生氧化现象。本发明采用无水性乙二醇做稀释剂，与丙烯酸丁酯、丙烯酸甲醋配制而成的粘结剂，直接与导电碳黑、分散剂、吸水性粉体树脂想混合制取了半导电性质的无水成分阻水胶。同时涂覆于半导电蓬松缓冲棉两面，经烘干而达到二层吸水性的阻水层，具有吸水性强、膨胀速度＞25m/min，膨胀高度＞50mm/3min，克服了同类产品用水与水性丙烯酸乳液（固含量30%-55%）、导电碳黑、分散剂制作的导电粘结剂。经涂覆于半导电基材表面，再喷洒吸水性粉体内置半导电基材，中间经复合烘干而成。由于半导电粘结剂是水性，对吸水性粉体具有遇水会膨胀，烘干后其吸水性能降低。由于单层吸水层及水性半导电胶体对吸水性树脂粉的性能影响，其吸水性低、膨胀速度＜20mm/min，膨胀高度＜25mm/3min。

本发明产品与同类产品对比表：

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Claims (5)

1.一种超高压电缆用铜丝缝边型半导电缓冲阻水带，其特征在于，包括半导电性蓬松体缓冲棉（1），所述半导电性蓬松体缓冲棉（1）内设置镀锡铜丝（2）；

所述半导电性蓬松体缓冲棉（1）上下面分别设置阻水导电胶（3）。

2.根据权利要求1所述的一种超高压电缆用铜丝缝边型半导电缓冲阻水带，其特征在于，所述阻水导电胶（3）由以下物料按质量份制备而成：

乙二醇：丙烯酸丁酯：丙烯酸甲醋：导电碳黑：吸水性树脂：分散剂=（3-4）：（0.3-0.5）：（0.3-0.5）：（0.4-0.5）：（0.5-0.8）：（0.05-0.1）。

3.根据权利要求2所述的一种超高压电缆用铜丝缝边型半导电缓冲阻水带，其特征在于，所述阻水导电胶（3）的制备方法如下：

1）往乙二醇内添加丙烯酸丁酯、丙烯酸甲醋，在500转/分的转速下搅拌30分钟；

2）往上述溶液中添加分散剂、吸水性树脂，在300-500转/分的转速下搅拌10-20分钟；

3）往上述溶液中添加导电碳黑，在1300-1500转/分的转速下搅拌120-150分钟。

4.根据权利要求1所述的一种超高压电缆用铜丝缝边型半导电缓冲阻水带，其特征在于，采用如下工艺将镀锡铜丝（2）设置在所述半导电性蓬松体缓冲棉（1）内：

1）选用Φ0.12-0.2mm镀锡铜丝：经扎机→扁形镀锡铜丝；

2）采用扁形镀锡铜丝，对涤纶长丝紧密性采用包覆机缠绕包覆，产生整体圆形，外部为镀锡铜丝缠绕，内部为涤纶长丝，铜丝间距是0.1-0.5mm；

3）采用缝织上下穿刺工艺：运用包覆镀锡铜丝，对半导电缓冲棉进行缝纫，上下针距在1-4mm，每1cm宽度有3-5排缝纫铜丝线。

5.根据权利要求1所述的一种超高压电缆用铜丝缝边型半导电缓冲阻水带，其特征在于，所述阻水导电胶（3）的喷涂工艺如下：

1）表面喷涂工艺，把金属铜丝缝纫半导电蓬松棉，通过双喷枪对上下面喷涂半导电液阻水胶，每面喷涂量设定在100-200g/m²；

2）烘干工艺，把喷涂后的导电金属棉进入真空烘干工艺，设定温度120-150℃，负压0.5-1个大气压，收卷直径1-1.5米，用表面平行辊收卷机，收卷后真空包装，分切形成。

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