CN1137495C - 辐照交联低烟无卤阻燃电线电缆及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电线电缆及其制造方法，具体地说，是用不同的材料配方，以电子辐照的方式制造电线电缆。现有的交联技术没有阻燃问题。当遇到意外还是会有浓烟出现，不利于人身安全和火灾救助。本发明为解决现有技术的不足，提供一种耐温、耐磨、耐开裂、抗老化、阻燃、低烟、无毒使用寿命高的辐照交联低烟无卤阻燃电线电缆及其制造方法。包括芯线，绝缘层和/或者护套，其中绝缘层和/或者护套的配方，包括：聚乙烯，在其中添加低烟无卤阻燃剂Mg(OH)2或AL2(OH)3，碳黑，抗氧剂0.1-0.5份，金属抑制剂和敏化剂。使用交联技术进行辐照。产品能够达到在燃烧时低烟，甚至无烟，无毒保证了现场人员的安全并有利于救助。
Description
技术领域
本发明涉及一种电线电缆及其制造方法，具体地说，是用不同的材料配方，以辐照的方式制造电线电缆。
背景技术
电缆交联的方法分为两类，即化学交联和物理交联。化学交联又分为干法交联和温水交联。干法交联是在温度达300～400℃的高压气体中经过一定的时间使聚乙烯分子链交联。这种交联电缆因无法添加阻燃材料，故不适宜制造低烟无卤阻燃交联电线电缆。
温水交联是将电缆浸于90℃的温水中泡5～7小时，使聚乙烯分子链交联。这种交联方法也不可以使用添加阻燃剂的聚乙烯，因影响电缆的阻燃性和电气性能，故不适于制造低烟无卤阻燃交联电线电缆。
物理交联又称辐照交联。即利用电子加速器发射出的高能量电子束流，轰击电缆绝缘或护套层，将高分子链打断，被打断的每一个点称为自由基。自由基不稳定，相互之间要重新组合，重新组合后由原来的链状分子结构变成三维网状分子结构形成交联。这种交联方法不会影响电缆的阻燃性和电气性能。
目前，国内市场的电线电缆多采用聚氯乙烯辅加一般添加剂作为绝缘或者护套层，电线电缆的耐温等级低(70℃左右)，其机械性能、阻燃性、耐候性、抗老化性不好。实际运行寿命短，在受热、日晒、火烧的情况下会引起降解，产生氯化氢(HCl)气体导致人员中毒身亡，因此，对火灾、过电流等突发事件的预防和处理环节薄弱。中国专利CN175457号公开了一种辐照交联架空电缆的配方，它只考虑了在户外使用时，主要需要耐高温、抗氧化和适应恶劣的自然环境。但是没有阻燃问题。当遇到意外还是会有浓烟出现，不利于人身安全和火灾救助。
发明内容
本发明为解决现有技术的不足，提供一种耐温、耐磨、耐开裂、抗老化、阻燃、无烟、无毒、绝缘使用寿命高的辐照交联低烟无卤阻燃电线电缆及其制造方法。
一种制造低烟无卤阻燃电线电缆绝缘层或护套的材料，其特征在于包括下列重量份的材料：
聚乙烯100份，
低烟无卤阻燃剂Mg(OH)2或AL2(OH)3100-160份，
碳黑2-3份，
抗氧剂0.1-0.5份，
金属抑制剂0.1-0.5份，
敏化剂1-1.5份。
这种制造低烟无卤阻燃电线电缆绝缘层或护套的材料，其中抗氧剂为抗氧剂1010，其具体化学名称为：四[β-(3，5-二叔丁基-4羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，或者抗氧剂300，其具体化学名称为：4，4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)金属抑制剂为双水杨叉替酰膣，金属抑制剂为双水杨叉替酰膣，敏化剂为三烯丙基异腈脲酸脂。
本发明辐照交联低烟无卤阻燃电线电缆的生产方法，包括如下步骤：
1、对制芯金属进行拉丝；
2、将所述拉丝金属退火，并绞制成芯线；
3、配制绝缘层原料，其中用塑料搅拌机将聚乙烯、低烟无卤阻燃剂、碳黑、抗氧剂、金属抑制剂、敏化剂混合在一起在常温下搅拌均匀；(冬季需加温到20-30℃)
4、将所述已配制的绝缘层原料加入到挤出机上，在所述挤出机上将所述绝缘层挤包在所述芯线的表面上；
5、采用辐照交联工艺用电子加速器对挤好绝缘层的电线进行辐照加工。
6、成品包装。
本发明辐照交联低烟无卤阻燃电线电缆的生产方法，其中在上述步骤的第5步中加入：
a、成缆步骤，将所述多根已包绝缘层的电线绞成缆芯；
b、在所述制成的多芯电缆外表面挤包护套；
c、采用辐照交联工艺用电子加速器对挤好护套的电缆进行辐照加工。
本发明辐照交联低烟无卤阻燃电线电缆的生产方法，其中辐照交联的条件为：
电子束流的强度为1～20mA，辐照剂量6-15Mrad，电线或者电缆传动速度在8m/min≤400m/min之间。
本发明辐照交联低烟无卤阻燃电线电缆的生产方法，其中采用DD-2.5/50-980电子加速器。
本发明辐照交联低烟无卤阻燃电线电缆的生产方法，其中辐照交联时走线方式：缆径＜Φ22mm，采用变形“∞”式辐照；缆径≥Φ22mm，采用跑道式或环形辐照。
采用本发明上述方法制成的电线，包括单芯电线。
采用本发明上述方法制成的电力电缆，包括由护套包覆的多芯电线，在缆芯间填充阻燃填充材料。
本发明的优点和积极效果在于，由于在聚乙烯基体中加入氢氧化物，在遇到意外燃烧时，氢氧化物受热分解，吸收周围空气中大量的热量，生成金属氧化物，，这样可降低燃烧现场的温度，同时，反应生成的水分子也吸收大量热量，所生成的金属氧化物结壳，阻止了氧化和与有机物的再一次接触。因此，能够达到在燃烧时低烟，甚至无烟、无毒、阻燃的效果，保证了现场人员的安全并有利于救助。
本发明的其他细节和特点可参照附图通过阅读下文详加描述的实施例即可清楚明了。
附图说明
图1是本发明辐照交联低烟无卤阻燃电线电缆的生产工艺流程的方框图；
图2是本发明辐照一种走线方式的示意图；
图3是图2的侧视图；
图4是采用本发明辐照方法所制成的电线的剖面图；
图5是采用本发明辐照方法所制成的电力电缆的剖面图；
图6是采用本发明辐照方法所制成的控制电缆的剖面图。
具体实施方式
一种制造低烟无卤阻燃电线电缆绝缘层或护套的材料，其特征在于包括下列重量份的材料：
聚乙烯(LDPE)100份，在其中添加低烟无卤阻燃剂Mg(OH)2或AL2(OH)3100-160份，碳黑2-3份，抗氧剂1010或者300 0.1-0.5份，金属抑制剂，即双水杨叉替酰膣0.1-0.5份，敏化剂TALC，即三烯丙基异腈脲酸脂1-1.5份。
其中，抗氧剂1010，其具体化学名称为：四[β-(3，5-二叔丁基-4羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，或者抗氧剂300，其具体化学名称为：4，4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)金属抑制剂为双水杨叉替酰膣，金属抑制剂为双水杨叉替酰膣，
实例1
当在100份聚乙烯(LDPE)中加入低烟无卤阻燃剂Mg(OH)2或AL(OH)3 100-160份和抗氧剂300 0.1-0.5份、敏化剂1-1.5份时，以该绝缘层或者护套配方制成的电缆，可用于室内电线电缆。
实例2
当在100份聚乙烯(LDPE)中加入低烟无卤阻燃剂Mg(OH)2或AL(OH)3100-160份和碳黑2-3份及抗氧剂300 0.1-0.5份时，以该绝缘层或者护套配方制成的电缆，用于室外架空电缆。
如图1所示是本发明辐照交联低烟无卤阻燃电线电缆的生产工艺流程的方框图，根据图1具体说明本发明的制造方法，它包括如下步骤：
本发明辐照交联低烟无卤阻燃电线电缆的生产方法，包括如下步骤：
1.对制芯金属进行拉丝，其中所述金属可以是铜或者铝；
2.将所述拉丝金属退火，绞制成芯线；
3.配制绝缘层原料，其中用塑料搅拌机将聚乙烯、低烟无卤阻燃剂、碳黑、抗氧剂、金属抑制剂、敏化剂按照所述配方混合在一起，在常温下搅拌3-5分钟，达到均匀；
4.将所述已配制的绝缘层原料加入到挤出机上，在所述挤出机上将所述绝缘层挤包在所述芯线的表面上；
5.采用辐照交联工艺用DD-2.5/50-980电子加速器对电线电缆进行辐照加工。辐照剂量由下表1给出，所述剂量根据线缆的直径而定。
6.对所制成的电线成品包装。
如果生产电力电缆或者控制电缆，需要在上述第5步骤后加入如下步骤。
a.成缆步骤，将所述多根已包绝缘层的电线绞成缆芯；
b.在所述制成的多芯电缆外表面挤包所述护套，其中电缆外护套挤塑的挤出温度＜175℃；
c.采用辐照交联工艺用电子加速器对挤好绝缘的电线电缆进行辐照加工。辐照加工条件与上述相同。
本发明辐照交联低烟无卤阻燃电线电缆的生产方法，其中辐照交联时要求将电缆的缆芯接地，辐照均匀度要好，交联度要求达70％以上，不同的缆径辐照的条件为：
表1 辐照交联时的传动速度和辐照剂量
| 缆径 | 传动速度 | 束流强度 | 辐照剂量 |
| ＜Φ3mm | ≤400m/min | 1-20mA | 6-15Mrad |
| Φ3-Φ12mm | ≤150m/min | 1-20mA | 6-15Mrad |
| Φ12-Φ15mm | 8-35m/min | 1-20mA | 6-15Mrad |
如图2，3所示，为本发明辐照交联低烟无卤阻燃电线电缆的生产方法的辐照交联时一种走线方式示意图。其中电子加速器1的一端有一个电子扫描盒2，在其相应侧设有一传动装置3，该传动装置3使其上所传动的电线或者电缆能够经过所述扫描仪的电子束射下口。在所述扫描盒2电子束射出口的相对除设有反射磁铁6。在缆径＜Φ22mm时，采用这种变形“∞”式辐照；在缆径≥Φ22mm时，采用跑道式或环形辐照(图中未示出)。
图4-6是用本发明的配方和方法生产的电线和电缆结构的示意图。如图4所述，是单芯电线的剖视图，其中芯线11由铜或者铝拉丝制成，在其外表面是包覆本发明的绝缘层12，通过辐照交联制成。
图5是三芯电线组成的电力电缆，其中芯线11由铜或者铝拉丝制成，在其外表面是包覆本发明的绝缘层12，通过辐照交联制成。护套13也由本发明所述配方和方法形成。在缆芯间填充阻燃填充材料14。
图6是由本发明配方和方法制成的控制电缆的剖视图，它与图5不同的是护套包覆有多根电线的控制电缆。
表2 电缆绝缘及护套性能对比表
| 序号 | 试验性能及条件 | 单位 | 辐照交联低烟无卤阻燃聚乙烯 | 交联聚乙烯 |
| 1 | 耐温等级 | ℃ | 105℃-135℃ | 90 |
| 2 | 抗张强度 | Mpa | ＞12.5 | 10 |
| 3 | 抗老化处理后性能试验温度试验时间拉强强度变化率热延伸永久变形 | ℃H％％％ | 158168＜±25＜175＜15 | 135168＜+25＜175＜15 |
| 4 | 燃烧性能试验可燃性单根直燃烧试验成束燃烧试验(A娄)烟密度试验透光率 | ％ | 难燃、无焰、不滴流通过通过＞95 | 易燃、有焰、滴流不通过不通过 |
| 5 | 耐磨性磨毛0.46m深 | 15万次 | 5000次 |
Claims (8)
1.一种制造低烟无卤阻燃电线电缆绝缘层或护套的材料，其特征在于包括下列重量份的材料：
聚乙烯100份，
低烟无卤阻燃剂Mg(OH)2或Al2(OH)3100-160份，
碳黑2-3份，
抗氧剂0.1-0.5份，
金属抑制剂0.1-0.5份，
敏化剂1-1.5份。
2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于抗氧剂的型号为抗氧剂1010，其具体化学名称为：四[β-(3，5-二叔丁基-4羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，或者抗氧剂300，其具体化学名称为：4，4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)金属抑制剂为双水杨叉替酰膣，金属抑制剂为双水杨叉替酰膣，敏化剂为三烯丙基异腈脲酸脂。
3.根据权利要求1或2所述的电线的生产方法，包括如下步骤：
①对制芯金属进行拉丝；
②将所述拉丝金属退火，绞制成芯线；
③配制绝缘层原料，其中用塑料搅拌机将上述重量份的聚乙烯、低烟无卤阻燃剂、碳黑、抗氧剂、金属抑制剂、敏化剂混合在一起在常温下搅拌均匀；
④将所述已配制的绝缘层原料加入到挤出机上，在所述挤出机上将所述绝缘层挤包在所述芯线的表面上；
⑤采用辐照交联工艺用电子加速器对挤好绝缘层的电线进行电子辐照加工。
⑥成品包装。
4.根据权利要求3所述的方法，其中在第5步还包括如下步骤：
①成缆步骤，将所述多根已包绝缘层的电线绞成缆芯；
②在所述制成的电缆外表面挤包护套；
③采用辐照交联工艺用电子加速器对挤好护套的电缆进行电子辐照加工。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其中辐照交联的条件为：
电子束流的强度为1～20mA，辐照剂量6-15Mrad，电线或者电缆传动速度在8m/min～400m/min之间。
6.根据权利要求5所述的方法，其中采用电子加速器，辐照交联时走线方式：缆径＜Φ22mm，采用变形“∞”式辐照；缆径≥Φ22mm，采用跑道式或环形辐照。
7.一种用权利要求3～6方法制成的电线，包括单芯电线。
8.一种用权利要求4～6方法制成的电力电缆，包括由护套包覆的多芯电线，在缆芯间填充阻燃填充材料。
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