CN105390202A - 一种控制柜内电缆及其制造方法 - Google Patents

一种控制柜内电缆及其制造方法 Download PDF

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CN105390202A CN201510927133.8A CN201510927133A CN105390202A CN 105390202 A CN105390202 A CN 105390202A CN 201510927133 A CN201510927133 A CN 201510927133A CN 105390202 A CN105390202 A CN 105390202A
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Abstract

一种控制柜内电缆，其结构为：导体外包裹绝缘层构成线芯，多根线芯绞合构成缆芯，缆芯包裹有绕包层，绕包层外再绕包金属带作为屏蔽层；屏蔽层外包裹护套层；所述绝缘层是采用低烟无卤阻燃聚烯烃材料挤包构成；所述绕包层采用聚酯带，所述屏蔽层采用铜带；所述护套层的材料是高阻燃低烟无卤材料。上述电缆的制造方法，步骤包括：1)制造导体；2)制造线芯；3)制造缆芯；4)包裹屏蔽层；5)挤包护套。在各个步骤中都采用特定的工艺方法，使得本方法制得的电缆其电、机械等性能均能达到或超过检测要求，使高阻燃性能控制柜内电缆同时具备低烟无卤和高阻燃性能，适用于电气控制柜内。

Description

一种控制柜内电缆及其制造方法
技术领域
本技术方案涉及电缆技术领域，尤其涉及控制柜内电缆及其制造方法。
背景技术
现有控制柜内用电缆材料中一般都含有卤素，而且阻燃性能只能满足IEC60332‐3‐25(D类)或IEC60332‐3‐24(C类)阻燃要求。
由于电缆材料含有卤素，在发生火灾的情况下，燃烧的过程中产生HCL等有害气体和大量烟雾，危害人员的身体健康、腐蚀设备。而采用低烟无卤材料的电缆在火灾情况下，不产生HCL等有害气体，燃烧时释放的烟雾很少，降低对人员的危害和对设备的腐蚀。采用高阻燃性能的电缆，降低火焰蔓延速度，为火灾情况下人员逃生提供宝贵的时间。所以使用具有高阻燃性能的低烟无卤控制柜内电缆是大势所趋。
发明内容：
本技术方案提出一种高阻燃性能的低烟无卤控制柜内电缆，其材料全部采用低烟无卤阻燃材料，阻燃性能可以达到IEC60332‐3‐23(B类)阻燃要求。
为了解决低烟无卤问题，以及使该电缆结构符合其它电、机械性能等本技术方案提出一种控制柜内电缆，其结构为：导体外包裹绝缘层构成线芯，多根线芯绞合构成缆芯，缆芯包裹有绕包层，绕包层外再绕包金属带作为屏蔽层；屏蔽层外为护套层；所述绝缘层是采用低烟无卤阻燃聚烯烃材料(可选牌号为FPW505的电缆绝缘料)挤包构成；所述绕包层采用聚酯带，搭盖率不小于15％；所述屏蔽层采用金属屏蔽带(例如铜带)，搭盖率不小于25％。所述护套层的材料是高阻燃低烟无卤材料(可选牌号为HW461‐9A的电缆护套料)。
所述导体采用多根绞合的方式，绞合节径比不大于20。多根线芯绞合构成缆芯的节径比不大于30。护套层厚度控制范围为1.4mm～1.6mm。
上述电缆在实际生产中遇到了问题：由于采用新的结构，采用传统生产工艺，或者是按照经验等在传统生产工艺上进行修正都无法生产出达到理论性能的电缆，甚至无法生产符合常规要求的电缆。为此，本发明提出一种新的制造方法，专用于该电缆，具体如下：
为此，本技术方案提出一种新的针对性的制造方法，步骤包括：
1)制造导体：根据导体线径要求，采用多根软圆铜单丝绞合制成；
所述金属单丝自内而外分为多层；每层金属单丝中的相邻两根金属单丝相互紧密贴合；相邻两层金属单丝中，内、外层金属单丝紧密贴合；最外层金属单丝的绞合方向为左向，相邻两层金属单丝的绞合方向相反；
导体的绞合节径比不大于20；
2)制造线芯：采用挤包方式把绝缘料包裹在导体外，然后对线芯进行分段水冷冷却；
挤包：自进料到出料方向，挤塑机的机身温区为一区120～140℃、二区140～160℃、三区150～170℃、四区160～180℃、机头温度范围160～180℃；其中，一区为入料段，二区和三区为塑化段，四区为均化段。
绝缘挤出时，偏心度不大于20％；
冷却：自挤塑机出料口至冷却结束，分为如下冷却区域：
一区的冷却水的温度范围是40～50℃、二区的冷却水的温度范围是常温；
根据生产过程中线芯的线速度，控制冷却水池的长度和容积，使冷却结束后的线芯的温度与相应冷却水的水温一致；
在冷却结束后，进行干燥处理；
采用本工艺，可以减少线芯绝缘层表面的毛糙、不平等工艺缺陷。
3)制造缆芯：多根线芯绞合制成缆芯，成缆节径比不大于30倍；再在缆芯外绕包聚酯带，搭盖率不小于15％；
所述线芯自内而外分为多层；每层线芯中的相邻两根线芯相互紧密贴合；相邻两层线芯中，内、外层线芯紧密贴合；相邻两层线芯的绞合方向相反；聚酯带的绕包方向与最外层线芯的绞合方向相反；
4)包裹屏蔽层：在聚酯带外绕包金属屏蔽带；金属屏蔽带搭盖率不小于25％；金属屏蔽带的绕包方向与聚酯带的绕包方向相反；
5)挤包护套：采用挤包方式把护套层包裹在缆芯外，构成电缆；护套挤包采用挤压式，冷却方式采用分段水冷冷却；
挤包：自进料到出料方向，挤橡机的机身温区为一区115～125℃、二区125～135℃、三区145～155℃、四区160～170℃、五区165～175℃、机头温度范围165～175℃；其中，一区为入料段，二区和三区为塑化段，四区和五区为均化段。
冷却：自挤塑机出料口至冷却结束，分为如下冷却区域：
一区的冷却水的温度范围是40～60℃、二区的冷却水的温度范围是常温；根据生产过程中线芯的线速度，控制冷却水池的长度和容积，使冷却结束后的线芯的温度与相应冷却水的水温一致；
在冷却结束后，进行干燥处理。采用本工艺，可以减少护套表面的毛糙、断面有气孔等工艺缺陷。
所述步骤2)和步骤5)中的干燥处理都是采用压缩空气吹干。
作为优选1：
所述步骤2)中
挤包：一区120℃、二区140℃、三区150℃、四区160℃、机头160℃；
冷却：一区的冷却水的温度范围是[48，50℃]、二区的冷却水的温度范围是生产现场室温；
所述步骤5)中
挤包：一区115℃、二区135℃、三区145℃、四区160℃、五区175℃、、机头175℃；
冷却：一区的冷却水的温度范围是[50，60℃]、二区的冷却水的温度范围是室温。
作为优选2：
所述步骤2)中
挤包：一区130℃、二区150℃、三区160℃、四区170℃、机头170℃；
冷却：一区的冷却水的温度范围是(43，48℃)、二区的冷却水的温度范围是室温；
所述步骤5)中
挤包：一区120℃、二区130℃、三区150℃、四区、五区及机头均为170℃；
冷却：一区的冷却水的温度范围是[40，43℃]、二区的冷却水的温度范围是室温。
作为优选3：
所述步骤2)中
挤包：一区140℃、二区160℃、三区170℃、四区180℃、机头180℃；
冷却：一区的冷却水的温度范围是[40，43℃]、二区的冷却水的温度范围是室温；
所述步骤5)中
挤包：一区和二区均为125℃、三区155℃、四区、五区及机头均为165℃；
冷却：一区的冷却水的温度范围是(43，50℃)、二区的冷却水的温度范围是室温。
采用本方法，完全可以实现电缆的设计要求，本方法制造电缆的一次合格率达大于98.7％，制得电缆性能完全可以到达或超过检测标准。其中，优选方案1制得的电缆的一次合格率为99.8％，优选方案1和2制得的电缆的一次合格率分别为99.1％和99.5％。
本发明中，为提高电缆的柔软度，导体采用多根绞合的方式。绝缘材料采用低烟无卤阻燃交联聚烯烃材料，绝缘紧密挤包在导体上。多根绝缘线芯绞合构成缆芯，缆芯外绕包金属带作为屏蔽层，护套采用高阻燃性能护套材料。绝缘采用低烟无卤阻燃交联聚烯烃，使线芯具有阻燃性能，从而提高电缆整体阻燃性能。护套采用高阻燃低烟无卤护套料，保证电缆具有高阻燃性能。电缆绝缘和护套材料全部采用低烟无卤阻燃材料，在燃烧过程中，无HCL等有害气体的产生，降低燃烧时烟雾的释放量，同时降低火焰蔓延速度。降低对人员的危害和对设备的腐蚀。本技术方案提出的控制柜内电缆同时具备低烟无卤和高阻燃性能，适用于电气控制柜内。
附图说明
图1是本实施例的电缆径向截面结构示意图。
图中：1、导体，2、绝缘层，3、绕包层，4、屏蔽层，5、护套。
图2是本实施例的电缆的生产工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示的实施例如下：
一种控制柜内电缆，其结构为：导体外包裹绝缘层构成线芯，多根线芯绞合构成缆芯，缆芯包裹有绕包层，绕包层外再绕包金属带作为屏蔽层；屏蔽层外为护套层；所述绝缘层是采用低烟无卤阻燃聚烯烃材料(可选牌号为FPW505的电缆绝缘料)挤包构成；所述绕包层采用聚酯带，搭盖率不小于15％；所述屏蔽层采用铜带，搭盖率不小于25％。所述护套层的材料是高阻燃低烟无卤材料(可选牌号为HW461‐9A的电缆护套料)。所述导体采用多根绞合的方式，绞合节径比不大于20。护套层厚度控制范围为1.4mm～1.6mm。
所述导体采用多根绞合的方式，绞合节径比不大于20。多根线芯绞合构成缆芯的节径比不大于30。护套层厚度控制范围为1.4mm～1.6mm。
1—导体：由软圆铜丝绞合而成的2类或5类导体。
2—绝缘：绝缘采用低烟无卤阻燃交联聚烯烃材料挤包而成。
3—绕包层：绕包层采用聚酯带。
4—屏蔽：屏蔽采用金属带(铜带)绕包屏蔽。
5—护套：护套采用高阻燃低烟无卤材料挤包而成。
导体采用多根软圆铜丝绞合制成，导体外部挤包绝缘层。将各绝缘线芯绞合成缆芯，缆芯外绕包绕包层。绕包层将各绝缘线芯紧紧束缚在一起，对缆芯进行了稳定处理。在绕包层外采用金属带屏蔽，用来屏蔽外部干扰信号。金属带屏蔽外挤包护套，护套采用高阻燃低烟无卤材料，确保电缆的高阻燃性能。
本实施例的电缆，其制造方法如图2，包括步骤：
1)制造导体：根据导体线径要求，采用多根软圆铜丝(如：19根，单根直径0.193mm；或者7根，单根直径为0.23mm)绞合制成；导体的绞合节径比不大于20倍。
2)制造线芯：采用挤包方式把绝缘层包裹在导体外，构成线芯；挤出方式采用挤压式，保证绝缘紧密性。线芯冷却方式采用分段冷却。
3)制造缆芯：多根线芯绞合制成缆芯，成缆节径比不大于30倍；在缆芯外绕包聚酯带，搭盖率不小于15％。
4)包裹屏蔽层：在缆芯外绕包金属屏蔽带；金属带搭盖率不小于25％。
5)挤包护套：屏蔽后的缆芯采用挤包方式把护套层包裹在缆芯外，构成电缆；护套挤包采用挤压式，冷却方式采用分段冷却。
具体的工艺要求为：
1)制造导体：根据导体线径要求，采用多根软圆铜单丝绞合制成；
所述金属单丝自内而外分为多层；每层金属单丝中的相邻两根金属单丝相互紧密贴合；相邻两层金属单丝中，内、外层金属单丝紧密贴合；最外层金属单丝的绞合方向为左向，相邻两层金属单丝的绞合方向相反；
导体的绞合节径比不大于20；
2)制造线芯：采用挤包方式把绝缘料包裹在导体外，然后对线芯进行分段水冷冷却；
挤包：自进料到出料方向，挤塑机的机身温区为一区120～140℃、二区140～160℃、三区150～170℃、四区160～180℃；其中，一区为入料段，二区和三区为塑化段，四区为均化段；机头温度范围160～180℃。
绝缘挤出时，偏心度不大于20％；
冷却：自挤塑机出料口至冷却结束，分为如下冷却区域：
一区的冷却水的温度范围是40～50℃、二区的冷却水的温度范围是常温；
根据生产过程中线芯的线速度，控制冷却水池的长度和容积，使冷却结束后的线芯的温度与相应冷却水的水温一致；
在冷却结束后，进行干燥处理；
采用本工艺，可以减少线芯绝缘层表面的毛糙、不平等工艺缺陷。
3)制造缆芯：多根线芯绞合制成缆芯，成缆节径比不大于30倍；再在缆芯外绕包聚酯带，搭盖率不小于15％；
所述线芯自内而外分为多层；每层线芯中的相邻两根线芯相互紧密贴合；相邻两层线芯中，内、外层线芯紧密贴合；相邻两层线芯的绞合方向相反；聚酯带的绕包方向与最外层线芯的绞合方向相反；
4)包裹屏蔽层：在聚酯带外绕包金属屏蔽带；金属屏蔽带搭盖率不小于25％；金属屏蔽带的绕包方向与聚酯带的绕包方向相反；
5)挤包护套：采用挤包方式把护套层包裹在缆芯外，构成电缆；护套挤包采用挤压式，冷却方式采用分段水冷冷却；
挤包：自进料到出料方向，挤橡机的机身温区为一区115～125℃、二区125～135℃、三区145～155℃、四区160～170℃、五区165～175℃；其中，一区为入料段，二区和三区为塑化段，四区和五区为均化段；机头温度范围165～175℃。
冷却：自挤塑机出料口至冷却结束，分为如下冷却区域：
一区的冷却水的温度范围是40～60℃、二区的冷却水的温度范围是常温；
根据生产过程中线芯的线速度，控制冷却水池的长度和容积，使冷却结束后的线芯的温度与相应冷却水的水温一致；
在冷却结束后，进行干燥处理。采用本工艺，可以减少护套表面的毛糙、断面有气孔等工艺缺陷。
所述步骤2)和步骤5)中的干燥处理都是采用压缩空气吹干。
例1：
所述步骤2)中
挤包：一区120℃、二区140℃、三区150℃、四区160℃；
冷却：一区的冷却水的温度范围是[48，50℃]、二区的冷却水的温度范围是生产现场室温；
所述步骤5)中
挤包：一区115℃、二区135℃、三区145℃、四区160℃、五区175℃；
冷却：一区的冷却水的温度范围是[50，60℃]、二区的冷却水的温度范围是是生产现场。
例2：
所述步骤2)中
挤包：一区130℃、二区150℃、三区160℃、四区170℃；
冷却：一区的冷却水的温度范围是(43，48℃)、二区的冷却水的温度范围是室温；
所述步骤5)中
挤包：一区120℃、二区130℃、三区150℃、四区和五区均为170℃；
冷却：一区的冷却水的温度范围是[40，43℃]、二区的冷却水的温度范围是室温。
例3：
所述步骤2)中
挤包：一区140℃、二区160℃、三区170℃、四区180℃；
冷却：一区的冷却水的温度范围是[40，43℃]、二区的冷却水的温度范围是室温；
所述步骤5)中
挤包：一区和二区均为125℃、三区155℃、四区和五区均为165℃；
冷却：一区的冷却水的温度范围是(43，50℃)、二区的冷却水的温度范围是是室温。
本电缆的使用：电缆敷设于电气控制柜内。
经试验验证，本电缆的性能如下：
电缆阻燃性能：电缆能够通过IEC60332‐3‐23(B类)阻燃要求。
电性能：
1、20℃导体直流电阻符合IEC60228或GB/T3956规定。
2、交流耐压试验：施加1.0kV交流电压，持续5min，试验过程绝缘不击穿。
机械性能：
1、绝缘老化前机械性能：抗张强度≥9.0Mpa，断裂伸长率≥125％。
2、绝缘老化后机械性能(135±3℃，7d)：抗张强度及断裂伸长率变化率≤±25％。
3、护套老化前机械性能：抗张强度≥9.0Mpa，断裂伸长率≥125％。
4、护套老化后机械性能(100±3℃，7d)：抗张强度及断裂伸长率变化率≤±40％。
5、绝缘热延伸：200±3℃，10min，20N/cm2条件下；载荷下最大伸长率不大于175％，冷却后永久伸长率不大于15％。
阻燃性能：
1、线芯和电缆GB/T18380规定的通过单根垂直燃烧试验。
2、电缆通过GB/T18380规定的B类成束燃烧试验。

Claims (9)

1.一种控制柜内电缆，其特征是结构为：导体外包裹绝缘层构成线芯，多根线芯绞合构成缆芯，缆芯包裹有绕包层，绕包层外再绕包金属带作为屏蔽层；屏蔽层外包裹护套层；
所述绝缘层是采用低烟无卤阻燃聚烯烃材料挤包构成；
所述绕包层采用聚酯带，搭盖率不小于15％；
所述屏蔽层采用金属屏蔽带，搭盖率不小于25％；
所述护套层的材料是高阻燃低烟无卤材料。
2.根据权利要求1所述的控制柜内电缆，其特征是所述导体采用多根绞合的方式，绞合节径比不大于20。
3.根据权利要求1所述的控制柜内电缆，其特征是多根线芯绞合构成缆芯的节径比不大于30。
4.根据权利要求1所述的高阻燃性能的控制柜内电缆，其特征是护套层厚度控制范围为1.4mm～1.6mm。
5.一种权利要求1～4任一所述的电缆的制造方法，其特征是步骤包括：
1)制造导体：根据导体线径要求，采用多根软圆铜单丝绞合制成；
所述金属单丝自内而外分为多层；每层金属单丝中的相邻两根金属单丝相互紧密贴合；相邻两层金属单丝中，内、外层金属单丝紧密贴合；最外层金属单丝的绞合方向为左向，相邻两层金属单丝的绞合方向相反；
导体的绞合节径比不大于20；
2)制造线芯：采用挤包方式把绝缘料包裹在导体外，然后对线芯进行分段水冷冷却；
挤包：自进料到出料方向，挤塑机的机身温区为一区120～140℃、二区140～160℃、三区150～170℃、四区160～180℃、机头温度范围160～180℃；其中，一区为入料段，二区和三区为塑化段，四区为均化段。
绝缘挤出时，偏心度不大于20％；
冷却：自挤塑机出料口至冷却结束，分为如下冷却区域：
一区的冷却水的温度范围是40～50℃、二区的冷却水的温度范围是常温；
在冷却结束后，进行干燥处理；
3)制造缆芯：多根线芯绞合制成缆芯，成缆节径比不大于30倍；再在缆芯外绕包聚酯带，搭盖率不小于15％；
所述线芯自内而外分为多层；每层线芯中的相邻两根线芯相互紧密贴合；相邻两层线芯中，内、外层线芯紧密贴合；相邻两层线芯的绞合方向相反；聚酯带的绕包方向与最外层线芯的绞合方向相反；
4)包裹屏蔽层：在聚酯带外绕包金属屏蔽带；金属屏蔽带搭盖率不小于25％；金属屏蔽带的绕包方向与聚酯带的绕包方向相反；
5)挤包护套：采用挤包方式把护套层包裹在缆芯外，构成电缆；护套挤包采用挤压式，冷却方式采用分段水冷冷却；
挤包：自进料到出料方向，挤橡机的机身温区为一区115～125℃、二区125～135℃、三区145～155℃、四区160～170℃、五区165～175℃、机头温度范围165～175℃；其中，一区为入料段，二区和三区为塑化段，四区和五区为均化段。
冷却：自挤塑机出料口至冷却结束，分为如下冷却区域：
一区的冷却水的温度范围是40～60℃、二区的冷却水的温度范围常温
根据生产过程中线芯的线速度，控制冷却水池的长度和容积，使冷却结束后的线芯的温度与相应冷却水的水温一致；
在冷却结束后，进行干燥处理。
6.根据权利要求5所述的电缆的制造方法，其特征是所述步骤2)和步骤5)中的干燥处理都是采用压缩空气吹干。
7.根据权利要求5所述的电缆的制造方法，其特征是
所述步骤2)中
挤包：一区120℃、二区140℃、三区150℃、四区160℃、机头160℃；
冷却：一区的冷却水的温度范围是[48，50℃]、二区的冷却水的温度范围是生产现场室温；
所述步骤5)中
挤包：一区115℃、二区135℃、三区145℃、四区160℃、五区175℃、机头175℃；
冷却：一区的冷却水的温度范围是[50，60℃]、二区的冷却水的温度范围是室温。
8.根据权利要求5所述的电缆的制造方法，其特征是
所述步骤2)中
挤包：一区130℃、二区150℃、三区160℃、四区170℃、机头170℃；
冷却：一区的冷却水的温度范围是(43，48℃)、二区的冷却水的温度范围是室温；
所述步骤5)中
挤包：一区120℃、二区130℃、三区150℃、四区、五区和机头均为170℃；
冷却：一区的冷却水的温度范围是[40，43℃]、二区的冷却水的温度范围是室温。
9.根据权利要求5所述的电缆的制造方法，其特征是
所述步骤2)中
挤包：一区140℃、二区160℃、三区170℃、四区180℃、机头180℃；
冷却：一区的冷却水的温度范围是[40，43℃]、二区的冷却水的温度范围是室温；
所述步骤5)中
挤包：一区和二区均为125℃、三区155℃、四区、五区及机头均为165℃；
冷却：一区的冷却水的温度范围是(43，50℃)、二区的冷却水的温度范围是室温。
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