CN1661731A - 纵向水密封电缆/电线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有纵向水密封特性的电缆/电线，属于电线电缆制造领域。其结构包括护套层(1)、缆芯外包带或编织护层阻水层(2)、绝缘芯成缆的间隙阻水层(3)、导体外绝缘层(4)、导体外包带阻水层(5)、绞合导体内间隙阻水层(6)、组成绞合导体的金属单丝(7)；其特点在于：绞合导体内间隙和绝缘芯成缆的间隙是由密封剂填充而形成阻水层，缆芯外包带或编织护层和导体外包带是由密封剂涂敷而成阻水层；所述的密封剂配方组份以重量份数表述包含有：主体胶100份、增粘树脂10～50份、硫化剂1～3份、配合助剂1～5、阻燃剂30～100。

Description

纵向水密封电缆/电线
技术领域
本发明涉及一种具有纵向水密封特性的电缆/电线，属于电线电缆制造领域。
背景技术
随着我国国民经济的快速增长，我国的电工行业得到了快速发展，电线电缆已经从单纯的电力传输向多功能化发展，根据不同用途电线电缆被附加了一些新的特性，例如：阻燃、耐火、低烟无卤、水密封等等。
纵向水密封电缆首先应用于海底电缆、超高压电缆和通信电缆，现今诸如水下航行器、海洋探测器、水利工程、石油平台、隧道、地下工程以及地埋电缆等等均对所用电缆提出水密封性能要求。电缆在使用过程中，由于环境或人为的因素造成电缆外护层的破坏，水便会沿着电缆内部结构空隙在电缆长度方向进行渗透，造成电缆报废，甚至对用电器造成损害。
电缆的纵向水密封性能包含二层涵义，其一为纵向耐水压值；其二为在规定时间内受水压端电缆内部结构部件相对于外护层的位移量应小于6.4mm。
电缆本体结构存在如下三个主要纵向透水渠道，而其中各种包带与缆芯及护层之间的界面2和导体芯与绝缘间的界面5在纵向高水压作用下最容易发生相对位移：
(1)导体铜线绞合形成的空隙6以及导体芯与绝缘间的界面5。
(2)绝缘线芯绞合成缆形成的空隙3，各种包带与缆芯及护层之间的界面2。
(3)金属丝(或其他)编织层形成的空隙。
中国专利公开号CN 1529321A涉及一种塑料绝缘输电用的防水电力电缆，额定电压1kV，用于潮湿或多水地带地埋电力电缆。该电缆结构为三芯，在9和12分别添加由阻水带绕包或纵包而组成的阻水层，其结构部件间界面无粘结力，在水压作用下，位移量大于6.4mm，仅能适用于低水压条件使用。
20世纪70年代我国开发的第一代水密型电缆采用的是溶剂型自硫化密封剂，耐纵向水压达到3.0MPa。其选用的密封材料含卤，不能适用于低烟无卤阻燃要求。
发明内容
为了克服现有技术不能同时满足电缆的低烟无卤、纵向水密封的技术问题，也就是需要一种既能达到承受纵向水压60.MPa及以下的水压作用下，位移量小于6.4mm的技术问题，又能符合低烟无卤阻燃的要求；提供一种具备纵向水密封特性的电缆，该电缆能承受纵向水压6.0MPa及以下，并且在水压作用下，电缆结构位移小于6.4mm，同时该电缆使用的密封剂不含卤，电缆符合低烟无卤阻燃要求。
本发明结构包括护套层1、缆芯外包带或编织护层阻水层2、绝缘芯成缆的间隙阻水层3、导体外绝缘层4、导体外包带阻水层5、绞合导体内间隙阻水层6、组成绞合导体的金属单丝7；其特点在于：绞合导体内间隙和绝缘芯成缆的间隙是由密封剂填充而形成阻水层，缆芯外包带或编织护层和导体外包带是由密封剂涂敷而成阻水层。
所述本发明所采用的密封剂为具备如下特性的至少一种高分子材料混合物：低烟无卤阻燃，对于金属导体、绝缘材料、护层材料等均能产生粘结力，适合涂敷、灌注、挤塑等加工工艺。
所述的绞合导体内间隙阻水层6和绝缘芯成缆的间隙阻水层3均采用灌注或挤塑填充工艺加工成型。
所述的导体外包带5缆芯外包带或编织护层2是由密封剂涂敷加工而成。缆芯外包带或护层2和导体外包带5可以采用玻璃纤维布带或者聚酯纤维非织造布带绕包而成，绕包后经由密封剂涂敷处理，一方面密封间隙，起到防水阻水的作用；另一方面增加界面粘结力，使得在高纵向水压作用下电缆结构组件相对稳定。
所述绝缘芯成缆的间隙3和绞合导体内间隙6在绞合成型同时采用密封剂填充形成阻水层，基于密封剂硫化后具有高弹性，制成的电缆比较柔软，由于一定程度的界面粘结力作用，使得电缆结构稳定，不会因电缆弯曲而造成界面脱层产生空隙。
本发明电缆主要原材料，绝缘材料可采用交联聚乙烯混合物、乙丙橡胶混合物以及热硫化硅橡胶；护套材料可采用无卤低烟阻燃交联聚烯烃混合物、无卤低烟阻燃热塑性弹性体以及合成橡胶混合物；包带可采用玻璃纤维布带、聚酯纤维非织造布带或者多层复合包带；编织层可采用金属丝、人造纤维丝或者无机材料纤维。
本发明中密封剂配方组份以重量份数计，含有主体胶100份、增粘树酯10～50份、硫化剂1～3份、配合助剂1～5份、阻燃剂30～100份，还可加入填料，以重量份数表述为小于50份。
密封剂配制的配制工艺如下，参见表1：
首先将主体高分子材料置于混炼机上，经素炼，待包后辊后，分二至六批加入增粘树脂，均匀混炼，炼至均匀，取下并包装，于室温下存放48小时以上；然后再置于混炼机上混炼，薄通3～10次后，均匀加入硫化剂和配合助剂，下料备用。
表1、密封剂原材料及配比
    序号     原材料     份数
    1     主体胶     100
    2     增粘树酯     10～50
    3     硫化剂     1～3
    4     配合助剂     1～5
    5     阻燃剂     30～100
    6     填料     0～50
附图说明
图1为本发明所涉及的纵向水密封电缆典型结构截面图。
具体说明：1——护套层、2——经密封剂涂敷处理的缆芯外包带或编织护层、3——绝缘芯成缆的间隙经密封剂填充后形成的阻水层、4——导体外绝缘层、5——经密封剂涂敷处理的导体外包带、6——绞合导体内间隙经密封剂填充形成的阻水层、7——组成绞合导体的金属单丝。图2为中国专利公开号CN 1529321A涉及的一种额定电压1kV塑料绝缘输电用的防水电力电缆的截面图。
具体实施方式
实施例
首先配制密封剂，按照表2中配方1至4选择其一作为主体胶准备材料，然后将原材料置于两辊机上，经素炼，待包后辊后，分批加入除硫化剂外其它组分，均匀混炼，取下并包装，于室温下存放48小时；然后再置于两辊机上混炼，薄通5次后，均匀加入硫化剂，下料备用。
表2、填充密封剂原材料及配比(单位：重量份数)
  序号 原材料   配方1   配方2   配方3   配方4   配方5
  1 主体胶   热硫化硅橡胶   100   100
  2   聚丙烯酸酯   100
  3   聚乙烯—醋酸乙烯酯   100
  4   聚氨酯   100
  5 增粘树酯   有机硅树脂   45   30
  6   烷基酚树脂   15   20
  7 硫化剂   过氧化二异丙苯   2   2
  8   双2，4   1.2   1.2
  9   配合助剂   三甲基二氢化喹啉聚合体   1   4   5
10   二叔丁基羟基苯基丙酸季戊四醇酯 2 2
11 阻燃剂   氢氧化铝或氢氧化镁复配无卤阻燃剂 80 80 100 50 40
  12   填料   碳酸钙    0   20   20   50   40
电缆导体采用镀锡铜丝经绞合而成，密封剂置于绞合模前由行进中的金属丝带入绞合模，经绞合整形多余的密封剂被勒去，使得导体内部空隙均被填充，在此过程中，密封剂不断被补充，保证导体制作长度均填充完全。
绝缘材料可直接挤包在经填充的导体表面上，然后绝缘材料和内部填充的密封剂共同硫化，不仅界面粘结良好，而且成型结构圆整。
绝缘线芯绞合成缆工艺与导体绞合工艺雷同，所不同的是为保证结构圆整，应采用玻璃纤维布带或者聚酯纤维非织造布带绕包扎紧，并且在缆芯外表面涂敷密封剂，然后经高温(180℃)硫化成形。
聚烯烃护套挤包在硫化后的缆芯表面，由于挤出模头温度为155℃，并且具备一定压紧力，因此聚烯烃护套与缆芯表面密封剂层界面粘结良好。
经对上述制作的电缆样品性能测试，纵向水压值6.0MPa，试验时间6小时，结果总漏水体积95ml，小于147.5ml的要求值；位移量1.0mm，小于6.4mm要求值，电缆纵向水密封性能完全符合要求，而且电缆结构紧凑，能达到相同规格非水密型电缆总外径指标要求，符合电缆敷设使用要求。

Claims (8)

1、一种纵向水密封电缆/电线，结构包括护套层(1)、缆芯外包带或编织护层阻水层(2)、绝缘芯成缆的间隙阻水层(3)、导体外绝缘层(4)、导体外包带阻水层(5)、绞合导体内间隙阻水层(6)、组成绞合导体的金属单丝(7)；其特征在于：绞合导体内间隙和绝缘芯成缆的间隙是由密封剂填充而形成阻水层，缆芯外包带或编织护层和导体外包带是由密封剂涂敷而成阻水层；
所述的密封剂配方组份以重量份数计，含有主体胶100份、增粘树酯10～50份、硫化剂1～3份、配合助剂1～5份、阻燃剂30～100份。
2、根据权利要求1所述的纵向水密封电缆/电线，其特征在于：所述的主体胶是热硫化硅橡胶、聚丙烯酸酯、聚乙烯—醋酸乙烯酯或聚氨酯。
3、根据权利要求1所述的纵向水密封电缆/电线，其特征在于：所述的增粘树酯是有机硅树脂或烷基酚树脂。
4、根据权利要求1所述的纵向水密封电缆/电线，其特征在于：所述的硫化剂是过氧化二异丙苯或双2，4。
5、根据权利要求1所述的纵向水密封电缆/电线，其特征在于：所述的配合助剂是二叔丁基羟基苯基丙酸季戊四醇酯或三甲基二氢化喹啉聚合体。
6、根据权利要求1所述的纵向水密封电缆/电线，其特征在于：所述的阻燃剂是氢氧化铝或氢氧化镁复配无卤阻燃剂。
7、根据权利要求1～6所述的纵向水密封电缆/电线，其特征在于：所述的密封剂中可含有填料，以重量份数表述为小于50份。
8、根据权利要求7所述的纵向水密封电缆/电线，其特征在于：所述的填料是碳酸钙。
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