CN101335103A - 硅橡胶护套电缆及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种硅橡胶护套电缆及其制造方法，属于电线电缆技术领域。该产品包括由至少一根导体外包履聚烯烃/聚氯乙烯绝缘层构成的绝缘缆芯，以及套在所述绝缘缆芯外的硅橡胶外护套。其中，绝缘缆芯与硅橡胶外护套之间还含有聚烯烃/聚氯乙烯制成的隔热层。制造步骤为将聚烯烃/聚氯乙烯包覆导体制成绝缘缆芯；在绝缘缆芯外包覆聚烯烃/聚氯乙烯制成的隔热层；将未交联的硅橡胶混合胶挤包在包覆了隔热层的绝缘缆芯外，形成护套层，均速通过加热通道，使硅橡胶交联，并在常温水中冷却形成硅橡胶外护套。本发明在保证产品质量的前提下，尽可能降低了制造成本，使硅橡胶护套电缆可以得到切实的推广应用。

Description

硅橡胶护套电缆及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种硅橡胶护套电缆，更准确地说是一种聚烯烃或聚氯乙烯绝缘硅橡胶护套电缆，同时本发明还涉及其制造方法，属于电线电缆技术领域。

背景技术

硅橡胶护套电缆因硅橡胶具有优异的电气性能，以及耐水、耐油、耐酸碱和耐化学腐蚀性能，因此具有日益推广应用的趋势。目前，硅橡胶护套电缆中通常采用硅橡胶、氟塑料等耐高温材料制造外包橡胶护套。虽然电线电缆中常用的聚烯烃或聚氯乙烯绝缘因电气性能和机械物理性优异、价格低廉而被广泛应用。但是，聚烯烃或聚氯乙烯的软化温度在105℃～200℃之间，若直接挤包硅橡胶护套，由于硅橡胶护套交联是在250℃～400℃的高温加热通道中进行，加热时要使硅橡胶护套内测温度瞬时达到130℃200℃才能完成硅橡胶的交联，因此硅橡胶护套交联加热过程中，若不采取隔热措施，高温热能会传递到绝缘缆芯内层结构，导致聚烯烃或聚氯乙烯绝缘层烫伤、软化变形，结果破坏电缆的绝缘性能和机械物理性能。特别是额定电压6kV～15kV交联聚烯烃绝缘硅橡胶外护套电力电缆，因硅橡胶外护套的厚度大，交联温度高、时间长，更易使电缆绝缘性能下降而导致电缆损坏。

据申请人了解，在使用环境存在腐蚀物品、化学物品，必需采用硅橡胶作外护套时，鉴于上述原因，现有技术由于无法采用聚烯烃或聚氯乙烯作为绝缘材料，而不得不采用耐高温、价格昂贵的硅橡胶或氟塑料作为绝缘材料，结果导致硅橡胶护套电缆的制造成本昂贵，因此制约了其推广应用。

检索发现，申请号为03221540.1的中国专利公开了一种耐高温电缆，该耐高温电缆的特征是电缆绝缘层由高温的氟塑料、硅橡胶构成，外护套由PVC构成，绝缘层和外护套间有玻璃纤维编织层。这种电缆只能短时间导体可在200-250℃下工作，且具有较好耐磨性，成本较氟塑料、硅橡胶绝缘及护套电缆可降低30％左右，但显然PVC护套不能直接满足耐酸碱以及化学物品的使用要求。

发明内容

本发明的目首要的是：通过结构改进，提供一种可以确保绝缘性能、并且成本十分经济的聚烯烃或聚氯乙烯绝缘硅橡胶护套电缆，同时给出其制造方法，从而在保证产品质量的前提下，尽可能降低制造成本，使硅橡胶护套电缆可以得到切实的推广应用。

本发明采取以下技术方案实现：一种硅橡胶护套电缆，包括由至少一根导体外包履聚烯烃/聚氯乙烯绝缘层构成的绝缘缆芯，以及套在所述绝缘缆芯外的硅橡胶外护套。其中，所述绝缘缆芯与硅橡胶外护套之间还含有隔热非吸湿性材料、尤其是聚烯烃/聚氯乙烯制成的隔热层。其中的聚烯烃可以是交联或非交联的聚烯烃。

本发明的硅橡胶护套电缆制造方法至少包括以下步骤：

第一步、将作为绝缘层材料的聚烯烃/聚氯乙烯采用常规工艺制成包履在导体外制成绝缘线芯；

对于单芯缆而言，将聚烯烃/聚氯乙烯在挤塑机加热挤包到导体外制成绝缘线芯，由一根绝缘线芯直接构成绝缘缆芯；对于多芯缆而言，在制成绝缘线芯后，将所需根数的绝缘线芯用成缆机绞合后构成绝缘缆芯；对于复合缆而言，将所需根数的绝缘线芯用成缆机绞合成绝缘线组，再将所需数量的绝缘线组用成缆机绞合后构成绝缘缆芯；对于屏蔽缆而言，还应增加相应的屏蔽层；可见上述导体为广义概念，包括各种线芯、线组等。

第二步、在绝缘缆芯外包覆隔热非吸湿性材料、尤其是聚烯烃/聚氯乙烯制成的隔热层，隔热层厚度控制在0.5mm至2mm；

其中的聚烯烃可以是交联或非交联的聚烯烃；包覆的具体方式可以是绕包，即采用绕包带在绝缘缆芯外连续缠绕形成隔热层；也可以是挤包，即在缆芯外挤塑包覆形成隔热层。其中硅烷交联聚烯烃时采用挤包方式，并在温水或蒸汽中交联。

第三步、将硅橡胶混炼胶与硫化剂混炼均匀制成未交联的硅橡胶混合胶，常温下用挤橡机挤包在包覆了隔热层的绝缘缆芯外，形成厚度2mm至5mm的护套层，均速通过250℃～400℃的加热通道，加热3-15min，控制护套层内壁温度在离开加热通道前达到130℃～200℃，并使硅橡胶交联，然后在常温水中冷却形成硅橡胶外护套；

未交联的硅橡胶混合胶较好的组份重量百分比为硅橡胶混炼胶97％～99.5％、硫化剂0.5～2％、色母料0.1～1％。

由于硅橡胶交联需要经过250℃～400℃的高温加热通道，且硅橡胶护套层内壁温度瞬时要达到130℃～200℃才能完成硅橡胶交联，因此当需要在绝缘缆芯和硅橡胶外护套之间设置隔热层时，不会想到采用软化温度在105℃～200℃之间的聚烯烃/聚氯乙烯，常规的思路是采用耐高温材料且隔热性能好、非吸湿性的材料，例如玻璃丝带、氟塑料带、聚酯带等制作隔热层。然而这样一来，不仅势必增加材料成本，而且由于隔热层的制造工艺不同于绝缘层，常常需要添置其它设备，因此制造成本也会增加。

而本发明申请人清醒的认识到：隔热层的本质作用是避免硅橡胶交联时的高温传递到绝缘层后超过其软化温度，而导致绝缘层变形受损，影响绝缘性能。因此，只要隔热层在硅橡胶交联过程中起到了减缓传热的作用即可，即使在此过程中隔热层自身有些损伤并不影响产品质量。为了在保证质量的前提下，最大限度的降低成本，申请人打破常规，大胆采用聚烯烃/聚氯乙烯作为隔热层。反复实验表明，在制造过程中，只要控制好以上制造方法中包括加热温度、时间在内的技术参数，即可使硅橡胶外套内壁达到交联所需的130℃～200℃的瞬时温度，由于最小适当厚度隔热层的阻隔，内部的绝缘层不会达到软化温度，从而确保了产品的绝缘性能不受影响。采用聚烯烃/聚氯乙烯作为隔热层材料，不仅材料成本十分经济，而且由于与绝缘层材料性能一致，因此无需添置其它设备，制造成本低，还有助于强化绝缘性能。

上述本发明的硅橡胶护套电缆对于额定电压6kV～15kV的交联聚烯烃绝缘的电力电缆而言，除采用交联聚烯烃作为绝缘层材料外，导体和绝缘层外还分别设有屏蔽层。对于耐火电缆而言，在导体外先绕包耐火云母带，然后挤包绝缘层。对于各绝缘层(包括绝缘线组和绝缘缆芯)之外还需要屏蔽的电缆则可以增设相应的屏蔽层。

上述以聚烯烃/聚氯乙烯作为隔热材料的硅橡胶护套电缆，隔热层的包覆方式既可以是绕包隔热层或挤包隔热层，也可以是绕包和挤包组合的隔热层。绕包隔热层的绕包层数为一层或多层。其中硅烷交联聚烯烃为隔热层时采用挤包方式，以避免在温水或蒸汽中交联时水份进入电缆。

总之，本发明由于在绝缘缆芯与硅橡胶外护套之间设置了成本经济的隔热层，因此形成了防止硅橡胶外护套在高温加热通道中交联时烫伤绝缘缆芯的内层结构，可以有效防止硅橡胶外护套高温交联时过多热量传递到绝缘缆芯的内层，避免引起结构、材料的变形和损伤。同时，隔热层还可以起到内护套的作用，保护绝缘缆芯，提高了电缆的产品质量和可靠性。本发明产品范围涉及电力电缆、控制电缆、计算机电缆、电气装备用电缆、变频电缆、矿用电缆、探测电缆、通信电缆、信号电缆、数字传输电缆等，可广泛应用于石油、化工、环保、冶金、探测等领域和各类工程建设项目，适用于固定或移动敷设的动力和信号的传输、探测和监控。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明实施例一的结构示意图。

图2为本发明实施例二的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

本实施例为一种交联聚烯烃绝缘硅橡胶护套电力电缆(参见图1)，由内到外依次为：150mm²铜导体1，交联聚烯烃绝缘层2，铜导体1外包履绝缘层2构成一根绝缘线芯，三根绝缘线芯绞合并绕包带后构成绝缘缆芯3，挤包交联聚烯烃隔热层4，挤包硅橡胶外护套5。其中，挤包交联聚烯烃隔热层4夹在绝缘线芯构成的缆芯3与硅橡胶外护套5之间，其具体的制造工艺过程为：

第一步、将作为绝缘层材料的交联聚烯烃采用常规工艺制成包履在铜导体1外的绝缘线芯，将三根绝缘线芯用成缆机绞合后构成绝缘缆芯3；

第二步、在绝缘缆芯外挤包硅烷交联聚烯烃，制成隔热层4，隔热层厚度控制在1mm至2mm，挤包后在温水或蒸汽中保温50℃至100℃，时间2小时至8小时，完成硅烷交联聚烯烃的交联。第三步、将重量百分比为硅橡胶混炼胶97％～99.5％、硫化剂0.5～2％、色母料0.1～1％的各组份混炼均匀制成未交联的硅橡胶混合胶，常温下用挤橡机挤包在包覆了隔热层的绝缘缆芯外，形成厚度3.5mm的护套层，均速通过350℃～400℃的加热通道，加热8min左右，控制护套层内壁温度在离开加热通道前达到160℃～200℃，使硅橡胶交联，并在常温水中冷却形成硅橡胶外护套5。

本实施例由于交联聚烯烃的软化温度高于非交联聚烯烃，可达150℃～200℃，因此控制好第三步可以在保持隔热层完好的情况下形成硅橡胶外护套。

实施例二

本实施例为一种聚烯烃绝缘铜丝编织分屏蔽铜带总屏蔽硅橡胶护套电子计算机电缆。其构成为(参见图2)：1.5mm²铜导体1，聚烯烃绝缘层2，由导体1外包履聚烯烃绝缘层2构成一根绝缘线芯，两根绝缘线芯绞合后绕包非吸湿性绕包带，再外铜丝编织屏蔽层2-1后构成一个绝缘线组。由四个绝缘线组绞合成缆，***先用聚烯烃绕包带形成绕包层3-2，再用铜带绕包总屏蔽层3-1，构成带屏蔽层的绝缘缆芯。绝缘缆芯3外绕包聚氯乙烯绕包带，形成隔热层4，最外层是硅橡胶外护套5。其具体的制造工艺过程为：

第一步、将作为绝缘层材料的聚烯烃挤包在导体1外，制成绝缘线芯2；将两根绝缘线芯绞合后绕包非吸湿性绕包带，再外铜丝编织屏蔽层2-1后，构成一个绝缘线组；将四个绝缘线组绞合成缆，***先用聚烯烃绕包带形成绕包层3-2，再用铜带绕包总屏蔽层3-1，构成带屏蔽层的绝缘缆芯；

第二步、在绝缘缆芯外绕包聚烯烃绕包带制成隔热层4，绕包层数视绕包带的厚度而定，总之使隔热层厚度控制在0.5至1mm；

第三步、将硅橡胶混炼胶与硫化剂混炼均匀制成未交联的硅橡胶混合胶，常温下用挤橡机挤包在包覆了隔热层的绝缘缆芯外，形成厚度2mm的护套层，均速通过250℃～300℃的加热通道，加热5min左右，控制护套层内壁温度在离开加热通道前达到130℃～150℃，使硅橡胶交联，并在常温水中冷却形成硅橡胶外护套5。

本实施例中的聚烯烃替换为聚氯乙烯效果相同。虽然非交联聚烯烃的软化温度通常只有120℃左右，但由于硅橡胶的交联只要瞬时达到交联温度即可，且绝缘层外带有屏蔽层，所以控制好第三步的工艺参数，即可保证带屏蔽层的绝缘缆芯完好无损，此时即使隔热层表面有些软化变形迹象，并不会影响产品的绝缘性能和品质。

实践证明，以上实施例的电缆具有结构设计合理、耐油和耐化学腐蚀性能好、制造工艺简单、尤其是电缆成本低等特点，并且电缆的绝缘性能好、使用寿命长、可靠性高。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。在无卤低烟阻燃使用条件下，采用交联或非交联的聚烯烃作为绝缘材料，同时采用无卤低烟的填充材料、绕包材料、阻燃硅橡胶外护套材料；在防蚁、防鼠、防生物和防霉菌要求的使用条件下，采用防蚁、防鼠、防生物和防霉菌的硅橡胶外护套材料；在环保要求的使用条件下，采用环保型的绝缘、填充与绕包材料、硅橡胶护套材料；通过上述组合，可构成相应特种功能型号的电缆。此外实验证明，工艺参数相应调整变化，例如护套层厚度达4-5mm、通过加热通道的时间10-15min也是可行的。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种硅橡胶护套电缆，包括由至少一根导体外包履聚烯烃/聚氯乙烯绝缘层构成的绝缘缆芯，以及套在所述绝缘缆芯外的硅橡胶外护套，其特征在于：所述绝缘缆芯与硅橡胶外护套之间还含有隔热非吸湿性材料、尤其是聚烯烃/聚氯乙烯制成的隔热层。

2.根据权利要求1所述的硅橡胶护套电缆，其特征在于：所述绝缘缆芯由所需根数的绝缘线芯绞合构成；所述绝缘线芯由作为绝缘层材料的聚烯烃/聚氯乙烯包履在导体外构成。

3.根据权利要求1所述的硅橡胶护套电缆，其特征在于：所述绝缘缆芯由所需组数的绝缘线组绞合构成，所述绝缘线组由所需根数的绝缘线芯绞合构成；所述绝缘线芯由作为绝缘层材料的聚烯烃/聚氯乙烯包履在导体外构成。

4.根据权利要求1、2或3所述的硅橡胶护套电缆，其特征在于：所述绝缘层外包有屏蔽层。

5.根据权利要求4所述的硅橡胶护套电缆，其特征在于：所述聚烯烃是交联或非交联的聚烯烃。

6.一种硅橡胶护套电缆制造方法，至少包括以下步骤：

第一步、将作为绝缘层材料的聚烯烃/聚氯乙烯采用常规工艺制成包履在导体外构成绝缘缆芯；

第二步、在绝缘缆芯外包覆隔热非吸湿性材料、尤其是聚烯烃/聚氯乙烯制成隔热层，隔热层厚度控制在0.5mm至2mm；

第三步、将硅橡胶混炼胶与硫化剂混炼均匀制成未交联的硅橡胶混合胶，常温下挤包在包覆了隔热层的绝缘缆芯外，形成厚度2mm至5mm的护套层，均速通过250℃～400℃的加热通道，加热3-15min，控制护套层内测温度在离开加热通道前达到130℃～200℃，使硅橡胶交联，并在常温水中冷却形成硅橡胶外护套。

7.根据权利要求6所述的硅橡胶护套电缆制造方法，其特征在于：所述隔热层的包覆方式是绕包、挤包或绕包与挤包组合。

8.根据权利要求7所述的硅橡胶护套电缆制造方法，其特征在于：所述包覆隔热层用的聚烯烃为硅烷交联聚烯烃，所述第二步挤包制成隔热层后，在温水或蒸汽中保温50℃至100℃，时间2小时至8小时，完成硅烷交联聚烯烃的交联。

9.根据权利要求8所述的硅橡胶护套电缆制造方法，其特征在于：所述硅橡胶混合胶组份重量百分比为硅橡胶混炼胶97％～99.5％、硫化剂0.5～2％、色母料0.1～1％。

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