CN114093557B - 一种三层共挤自交联型阻燃绝缘数据传输电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种三层共挤自交联型阻燃绝缘数据传输电缆,包括从内到外依次设置的缆芯、阻燃绝缘层、屏蔽层以及外护套层;其中缆芯包括多组对绞线芯;每组对绞线芯均由两根绝缘单线绞合而成;每一所述绝缘单线均包括从内到外依次设置的导体以及三层共挤阻燃绝缘层;所述三层共挤阻燃绝缘层从内到外依次包括自交联型聚烯烃绝缘层、自交联型发泡绝缘层以及自交联型无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘层。本发明提供的三层共挤自交联型阻燃绝缘数据传输电缆,通过在导体的外侧依次设置三种材料不同的绝缘层,利用三种不同材料的不同性能,使得该三层共挤自交联型阻燃绝缘数据传输电缆在绝缘电阻性能不下降的情况下,大幅降低了电缆的衰减,降低了电缆热释放量。
Description
技术领域
本发明涉及电缆技术领域,具体而言,涉及一种三层共挤自交联型阻燃绝缘数据传输电缆。
背景技术
电缆井及天花板是高层建筑电缆最密集的地方,一旦发生火灾,后果不堪设想。因此,电缆井及天花板是电缆防火的重点部位;在多次的电缆实体模拟燃烧实验中证实,电缆井内及天花板上的电缆支架或桥架上的电缆,当电缆绝缘层,即可燃体重量超过15kg/m时,燃烧产生的热聚集将引起火焰沿电缆走向延燃;由于电缆的规格型号不一样,电缆外径粗细也不一样,通常每根电缆每米的绝缘层可燃质在0.5kg/m~0.7kg/m之间;试验表明,在30根电缆(可燃体为20.5kg/m)的情况下,如发生电缆引燃事故,在4分钟以内即可形成500℃高温热聚集而导致火焰沿电缆走向延燃。因此,室内用电缆采用阻燃效果好的氟塑料作为绝缘与护套材料,但由于含氟材料燃烧后生产的废气和废液会直接污染环境,而含氟废渣也会成为间接的氟污染源,因此,越来越多的国家和地方禁止室内使用氟塑料绝缘电缆。
现有的阻燃数据传输电缆一般采用非阻燃聚乙烯绝缘和双层无卤低烟阻燃护套的结构,或是利用金属带铠装及阻燃包带来提高电缆的阻燃性能;该结构的成品电缆热释放量大,用于电缆井及天花板等电缆密集的区域存在较大的安全隐患。
发明内容
本发明解决的问题是数据传输电缆的阻燃性能差和热释放量大的问题。
为解决上述问题,本发明提供一种三层共挤自交联型阻燃绝缘数据传输电缆,包括从内到外依次设置的缆芯、阻燃绝缘层、屏蔽层以及外护套层;
其中所述缆芯包括多组对绞线芯;
每组所述对绞线芯均由两根绝缘单线绞合而成;
每一所述绝缘单线均包括从内到外依次设置的导体以及三层共挤阻燃绝缘层;
所述三层共挤阻燃绝缘层从内到外依次包括自交联型聚烯烃绝缘层、自交联型发泡绝缘层以及自交联型无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘层。
可选地,所述自交联型聚烯烃绝缘层、所述自交联型发泡绝缘层、所述自交联型无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘层的厚度比值为1:4:5。
可选地,按照重量份数计,所述自交联型聚烯烃绝缘层的原材料包括:40~60份的线性低密度聚乙烯、8~15份的聚烯烃弹性体、5~10份的改性树脂、8~20份的相容剂、2~10份的石墨烯纳米颗料、1~3份的稀土金属氧化物、1~2份的偶联剂、1.5~2.5份的交联助剂、0.5~2份的润滑剂。
可选地,按照重量份数计,所述自交联型发泡绝缘层的原材料包括:40~60份的高密度聚乙烯、15~30份的聚烯烃弹性体、10~20份的改性树脂、20~30份的相容剂、5~8份的石墨烯纳米颗料、1~3份的稀土金属氧化物、1~2份的偶联剂、3~5份的交联助剂、0.5~2份的润滑剂。
可选地,按照重量份数计,所述自交联型无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘层的原材料包括:30~40份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、10~20份的茂金属线性低密度聚乙烯、20~30份的茂金属乙烯-辛烯共聚物份、30~30份的乙烯-辛烯共聚物、10~20份的马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、100~220份的纳米氢氧化镁、3~10份的微囊红磷阻燃剂、1~3份的稀土金属氧化物、1~2份的偶联剂、2~6份的润滑剂、0.5~2份的耐高温抗氧剂、5~10份的交联助剂、1~5份的着色剂。
可选地,所述改性树脂为含纳米SiC的改性酚醛树脂。
可选地,所述屏蔽层为铜丝编织层。
可选地,按照重量份数计,所述外护套层的原材料包括:30~40份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、30~50份的茂金属乙烯-辛烯共聚物、茂20~30份的金属线性低密度聚乙烯、10~20份的乙烯-辛烯共聚物、8~12份的马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、50~100份的纳米氢氧化铝、80~150份的纳米氢氧化镁、5~8份的微囊红磷阻燃剂、1~3份的稀土金属氧化物、1~2份的偶联剂、3~8份的润滑剂、1~5份的着色剂。
与现有技术相比,本发明提供的三层共挤自交联型阻燃绝缘数据传输电缆具有如下优势:
本发明提供的三层共挤自交联型阻燃绝缘数据传输电缆,通过在导体的外侧依次设置三种材料不同的绝缘层,利用三种不同材料的不同性能,使得该三层共挤自交联型阻燃绝缘数据传输电缆在绝缘电阻性能不下降的情况下,大幅降低了电缆的衰减,使整个电缆无需在外层进行过多的结构设计,即可实现外径与重量的大幅度降低,降低了电缆热释放量,使得绝缘能够通过GB/T 18380.12规定的单根垂直燃烧试验,无需复杂设计即提高了电缆的阻燃性能,成品电缆可满足GB/T 18380规定的A类成束燃烧及GB 32148规定的B1级阻燃的要求。
附图说明
图1为本发明中三层共挤自交联型阻燃绝缘数据传输电缆的结构简图;
图2为本发明中分流器的剖视图。
附图标记说明:
1-缆芯;11-导体;12-三层共挤阻燃绝缘层;121-自交联型聚烯烃绝缘层;122-自交联型发泡绝缘层;123-自交联型无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘层;2-阻燃绝缘层;3-屏蔽层;4-外护套层;5-内绝缘层导流口;6-发泡绝缘层导流口;7-外绝缘层导流口;8-多孔陶瓷化隔热层。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中表示,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制,基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
传统的阻燃通信电缆,成品电缆外径大,重量重,热释放量大,不能满足GB/T18380规定的A类成束燃烧及GB 32148规定的B1级阻燃的要求及电缆室外安装的要求。
为解决电缆热释放量大的问题,本发明提供一种三层共挤自交联型阻燃绝缘数据传输电缆,参见图1所示,该三层共挤自交联型阻燃绝缘数据传输电缆包括从内到外依次设置的缆芯1、阻燃绝缘层2、屏蔽层3以及外护套层4;其中缆芯1包括多组对绞线芯;每组对绞线芯均由两根绝缘单线绞合而成;具体的,本申请优选每组对绞线芯均采用不同颜色的两根绝缘单线,按照不同的节距交合而成,从而保证不同频率点下各线组的电气性能,满足电缆的电气传输性能要求;再对多组对绞线芯共同成缆,以稳定缆芯各线组的结构,有利于提高电缆的串音指标和抗干扰性能。
为降低电缆的热释放量,本申请中每一绝缘单线均包括从内到外依次设置的导体11以及三层共挤阻燃绝缘层12;其中导体11,根据电缆的柔软和传输性能要求,采用多芯绞合软导体;导体11的具体材质可根据实际需求进行选择;三层共挤阻燃绝缘层12从内到外依次包括内绝缘层、发泡绝缘层以及外绝缘层,其中内绝缘层为自交联型聚烯烃绝缘层121,发泡绝缘层为自交联型发泡绝缘层122,外绝缘层为自交联型无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘层123。
本申请通过在导体11的外侧设计三层共挤阻燃绝缘层12,该三层共挤阻燃绝缘层12包括三层材质不同、性能不同的绝缘层;其中自交联型聚烯烃绝缘层121遇高温不变形,提高了绝缘的耐热性能,设置于最内层,与导体11直接接触,保证了绝缘与导体11的剥离强度,绝缘热收缩性能优异,同时有较好的耐化学性能;优选自交联型发泡绝缘层122的总介电常数为1.5~1.6,保证了电缆的数据传输性能稳定;自交联型无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘层123,使绝缘能够通过GB/T 18380.12规定的单根垂直燃烧试验,无需复杂设计即提高了电缆的阻燃性能,降低了电缆外径,成品电缆可满足GB/T 18380规定的A类成束燃烧及GB32148规定的B1级阻燃的要求。
本申请利用三层绝缘层的协同作用,使得该三层共挤自交联电缆在保证数据传输基本性能的基础上,降低了电缆的重量,降低了电缆的热释放量。
同时,该三层共挤阻燃绝缘层12,通过三层共挤技术来进行制备,在保证绝缘性能的基础上,还能够保证三层绝缘之间实现无间隙粘接,避免生产过程中在相邻绝缘层之间引入灰尘等杂质,从而保证成品电缆的质量。
具体的,三层共挤工艺的过程如下:通过挤出机分别挤出自交联型聚烯烃绝缘层121、自交联型发泡绝缘层122以及自交联型无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘层123,在机头处设置有分流器,按照比例分配三层绝缘层的出胶量,控制挤出机的动力,按照比例将三层绝缘层成型挤出。
由于本申请中共挤过程中三层绝缘层的三种材料的基料不同,加工性能、加工温度相差较大,为保证绝缘性能,本申请对共挤工艺中的相关设备进行适应性的改进。
譬如,对螺杆进行改进,根据不同绝缘层性质的不同,分别采用不同类型的螺杆;其中自交联型聚烯烃绝缘层121采用等比不等深螺杆,自交联型发泡绝缘层122采用不等比不等深螺杆,自交联型无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘层123采用等比等深螺杆。
对分流器进行改进,参见图2所示,该分流器包括内绝缘层导流口5、发泡绝缘层导流口6、外绝缘层导流口7;本申请一方面增大外层出料口的直径,增加流动速度,使得流道更加平滑;另一方面,由于三种材料的加工温度相差较大,自交联型聚烯烃绝缘层121的机头温度为180℃,自交联型发泡绝缘层122的机头温度为240℃,自交联型无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘层123的机头温度为150℃,温差最大可达100℃,因此,改变传统特种金属结构,增加一层多孔陶瓷化隔热层8,使三种不同的材料流经分流器时,不因相邻的材料温差出现热传导现象,从而使得三种不同的材料按照工艺规定的不同温度同时挤塑成型,进而保证绝缘层的绝缘性能。
本发明提供的三层共挤自交联型阻燃绝缘数据传输电缆,通过在导体11的外侧依次设置三种材料不同的绝缘层,利用三种不同材料的不同性能,使得该三层共挤自交联电缆在绝缘电阻性能不下降的情况下,大幅降低了电缆的衰减,使整个电缆无需在外层进行过多的结构设计,即可实现外径与重量的大幅度降低,降低了电缆热释放量,使得绝缘能够通过GB/T 18380.12规定的单根垂直燃烧试验,无需复杂设计即提高了电缆的阻燃性能,成品电缆可满足GB/T 18380规定的A类成束燃烧及GB 32148规定的B1级阻燃的要求。
本申请优选自交联型聚烯烃绝缘层121的厚度占三层共挤阻燃绝缘层12厚度的10%,自交联型发泡绝缘层122的厚度占三层共挤阻燃绝缘层12厚度的40%,自交联型无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘层123的厚度占三层共挤阻燃绝缘层12厚度的50%,即,自交联型聚烯烃绝缘层121、自交联型发泡绝缘层122、自交联型无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘层123的厚度比值为1:4:5。
通过对三层材质不同的绝缘层的厚度进行优化,使得绝缘发泡度可达到70%,绝缘重量减少40%,绝缘外径下降20%,绝缘能够通过GB/T 18380.12规定的单根垂直燃烧试验,同时有效地提高电缆的电气性能,使整个电缆无需在外层进行过多的结构设计,使电缆的外径与重量大幅度降低,电缆的热释放量降低50%左右,既提高了绝缘的耐热性能、阻燃性能,同时在绝缘电阻性能不下降的情况下,大幅降低了电缆的衰减,使整个电缆无需在外层进行过多的结构设计,使电缆的外径与重量大幅度降低。
具体的,本申请优选按照重量份数计,自交联型聚烯烃绝缘层121的原材料包括:40~60份的线性低密度聚乙烯、8~15份的聚烯烃弹性体、5~10份的改性树脂、8~20份的相容剂、2~10份的石墨烯纳米颗料、1~3份的稀土金属氧化物、1~2份的偶联剂、1.5~2.5份的交联助剂、0.5~2份的润滑剂。
按照重量份数计,自交联型发泡绝缘层122的原材料包括:40~60份的高密度聚乙烯、15~30份的聚烯烃弹性体、10~20份的改性树脂、20~30份的相容剂、5~8份的石墨烯纳米颗料、1~3份的稀土金属氧化物、1~2份的偶联剂、3~5份的交联助剂、0.5~2份的润滑剂。
其中高密度乙烯具体是指分子量在2万以上的聚乙烯。
按照重量份数计,自交联型无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘层123的原材料包括:30~40份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、10~20份的茂金属线性低密度聚乙烯、20~30份的茂金属乙烯-辛烯共聚物份、30~30份的乙烯-辛烯共聚物、10~20份的马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、100~220份的纳米氢氧化镁、3~10份的微囊红磷阻燃剂、1~3份的稀土金属氧化物、1~2份的偶联剂、2~6份的润滑剂、0.5~2份的耐高温抗氧剂、5~10份的交联助剂、1~5份的着色剂。
本申请优选改性树脂为含纳米SiC的改性酚醛树脂;相容剂为PE-g-MAH;稀土金属氧化物选自氧化镧与氧化钇中的至少一种;偶联剂为A151偶联剂;交联助剂为DCP交联助剂;润滑剂为硬脂酸锌。
本申请优选屏蔽层3为铜丝编织层,采用细铜丝高密度编织屏蔽,具有良好抗干扰性能,良好的弯曲性能,方便各场所敷设,且具备良好的抗机械操作能力。
进一步的,本申请优选,按照重量份数计,外护套层4的原材料包括:30~40份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、30~50份的茂金属乙烯-辛烯共聚物、茂20~30份的金属线性低密度聚乙烯、10~20份的乙烯-辛烯共聚物、8~12份的马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、50~100份的纳米氢氧化铝、80~150份的纳米氢氧化镁、5~8份的微囊红磷阻燃剂、1~3份的稀土金属氧化物、1~2份的偶联剂、3~8份的润滑剂、1~5份的着色剂。
本申请优选稀土金属氧化物选自氧化镧与氧化钇中的至少一种;偶联剂为A151偶联剂;润滑剂为硬脂酸锌。
本申请中的外护套层4,采用自主研发的低热释放低烟无卤阻燃聚烯烃护套料,阻燃效果好,且不含卤元素,燃烧时不会产生有毒的烟雾、热释放量低,具有低烟、低毒、耐化学试剂的特性,在电缆燃烧时护套结壳不剥离,有效的保护线芯,防止火焰继续燃烧。
本申请通过三层共挤阻燃绝缘层12+低热释放低烟无卤阻燃聚烯烃护套料结构,替代了聚乙烯绝缘+双层无卤低烟阻燃护套结构,或是利用金属带铠装及阻燃包带来提高电缆阻燃性能的结构,既保证了电缆的数据传输的基本性能,降低了电缆的重量和外径,又解决了数据传输电缆燃烧特性不佳的难题。
本发明提供的三层共挤自交联型阻燃绝缘数据传输电缆,突破传统思维方式,设计采用新型的低介电常数复合阻燃绝缘、柔软屏蔽、低热释放和无卤低烟阻燃护套结构,该结构抗屏蔽干扰强、电气性能稳定、传输性能优越。
虽然本公开披露如上,但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员,在不脱离本公开的精神和范围的前提下,可进行各种变更与修改,这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种三层共挤自交联型阻燃绝缘数据传输电缆,其特征在于,包括从内到外依次设置的缆芯(1)、阻燃绝缘层(2)、屏蔽层(3)以及外护套层(4);
其中所述缆芯(1)包括多组对绞线芯;
每组所述对绞线芯均由两根绝缘单线绞合而成;
每一所述绝缘单线均包括从内到外依次设置的导体(11)以及三层共挤阻燃绝缘层(12);
所述三层共挤阻燃绝缘层(12)从内到外依次包括自交联型聚烯烃绝缘层(121)、自交联型发泡绝缘层(122)以及自交联型无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘层(123);
按照重量份数计,所述自交联型聚烯烃绝缘层(121)的原材料包括:40~60份的线性低密度聚乙烯、8~15份的聚烯烃弹性体、5~10份的改性树脂、8~20份的相容剂、2~10份的石墨烯纳米颗料、1~3份的稀土金属氧化物、1~2份的偶联剂、1.5~2.5份的交联助剂、0.5~2份的润滑剂;
按照重量份数计,所述自交联型发泡绝缘层(122)的原材料包括:40~60份的高密度聚乙烯、15~30份的聚烯烃弹性体、10~20份的改性树脂、20~30份的相容剂、5~8份的石墨烯纳米颗料、1~3份的稀土金属氧化物、1~2份的偶联剂、3~5份的交联助剂、0.5~2份的润滑剂;
按照重量份数计,所述自交联型无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘层(123)的原材料包括:30~40份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、10~20份的茂金属线性低密度聚乙烯、20~30份的茂金属乙烯-辛烯共聚物份、30~30份的乙烯-辛烯共聚物、10~20份的马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、100~220份的纳米氢氧化镁、3~10份的微囊红磷阻燃剂、1~3份的稀土金属氧化物、1~2份的偶联剂、2~6份的润滑剂、0.5~2份的耐高温抗氧剂、5~10份的交联助剂、1~5份的着色剂。
2.如权利要求1所述的三层共挤自交联型阻燃绝缘数据传输电缆,其特征在于,所述自交联型聚烯烃绝缘层(121)、所述自交联型发泡绝缘层(122)、所述自交联型无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘层(123)的厚度比值为1:4:5。
3.如权利要求1所述的三层共挤自交联型阻燃绝缘数据传输电缆,其特征在于,所述改性树脂为含纳米SiC的改性酚醛树脂。
4.如权利要求1~3任一项所述的三层共挤自交联型阻燃绝缘数据传输电缆,其特征在于,所述屏蔽层(3)为铜丝编织层。
5.如权利要求1~3任一项所述的三层共挤自交联型阻燃绝缘数据传输电缆,其特征在于,按照重量份数计,所述外护套层(4)的原材料包括:30~40份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、30~50份的茂金属乙烯-辛烯共聚物、20~30份的茂金属线性低密度聚乙烯、10~20份的乙烯-辛烯共聚物、8~12份的马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、50~100份的纳米氢氧化铝、80~150份的纳米氢氧化镁、5~8份的微囊红磷阻燃剂、1~3份的稀土金属氧化物、1~2份的偶联剂、3~8份的润滑剂、1~5份的着色剂。
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- 2021-11-02 CN CN202111290064.6A patent/CN114093557B/zh active Active
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