CN106003462A - 用于超净高压电力电缆绝缘材料直接法生产工艺及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于超净高压电力电缆绝缘材料直接法生产工艺及装置。目的是提供的工艺应能对材料中的杂质进行有效过滤；提供的装置应具有生产效率高、质量可靠以及投资省的特点。技术方案是：超净高压电力电缆绝缘材料直接法生产工艺，依次包括以下步骤：1)过滤净化；2)降温处理；3)挤出造粒。超净高压电力电缆绝缘材料直接法生产装置，其特征在于该装置包括通过管道依序相通的双螺杆挤出机、单螺杆挤出机、水下切粒装置、脱水机、振动分级筛、加热沸腾仓、成品冷却仓；所述双螺杆挤出机与单螺杆挤出机之间依序安装有熔体泵、过滤装置以及急速冷却装置；所述急速冷却装置采用的降温介质为纯水、惰性气体和液氮中的一种或多种。

Description

用于超净高压电力电缆绝缘材料直接法生产工艺及装置
技术领域
本发明型涉及一种聚乙烯共混改性的生产工艺和装置，尤其涉及中高压、超高压电力电缆绝缘材料的生产工艺及装置。
背景技术
目前，国内制造的中高压电力电缆绝缘材料，主要采用两种不同的生产工艺方式。一是：中压电力电缆绝缘材料的生产主要采用双阶式螺杆低温混炼直接法工艺(简称“一步法”工艺)；二是：中高压、超高压电力电缆绝缘材料的生产主要采用高温混炼过滤制得超净预混料，交联剂后吸收法工艺(简称“两步法”工艺)。以上两种生产工艺各有优缺点；一步法工艺的主要缺点是：交联剂是在混炼前在线注入，因此在加工过程中会有预交联现象产生，其产品质量受到一定程度的影响，不适合生产高等级的产品；而且由于交联剂的存在，原料的混炼只能在低于交联剂分解的安全温度下进行，无法对原料中的杂质进行过滤、高熔点的助剂无法有效均匀地分散等问题，影响了电缆料的性能和质量。两步法工艺的主要缺点是：一次性投资大，主要包括基建和设备附件等；切粒后工序繁琐，控制点多，易失控，同时生产成本高；后吸收的最终产品随着外界环境温度的变化，小分子容易迁移到粒子的表面，影响产品质量，甚至部分成品不能满足电缆厂的放线工艺要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种超净高压电力电缆绝缘材料生产工艺的改进，该工艺应能对材料中的杂质进行有效过滤、可提高成品配方均匀性、成品性能优良的特点，同时可降低一次性投资成本、优化工序、减少控制点，提高产品质量，降低生产成本。本发明还提供一种超净高压电力电缆绝缘材料生产装置，该装置应具有生产效率高、质量可靠以及投资省的特点。
本发明提供的技术方案是：超净高压电力电缆绝缘材料直接法生产工艺，依次包括以下步骤：
1)过滤净化
将聚乙烯、抗氧剂和助剂混合，在双螺杆挤出机中挤出，经熔体泵对混合物熔融增压和过滤净化处理，制得超净混合物条状料；
挤出过滤后的混合物温度为130℃-250℃，过滤时采用的滤网目数为200目-1000目；
2)降温处理
将获得的超净混合物条状料，进入急速冷却装置降温处理，然后切成块状料，降温速率是在10分钟内降至80℃-150℃；
2)挤出造粒
降温后的块状料与交联剂一起输入单螺杆挤出机混合、熔融、挤出，经切粒，脱水、沸腾干燥即完成。
所述步骤1)中过滤后的混合物熔体的挤出温度为150℃-200℃。
所述步骤1)中过滤后的混合物熔体的挤出温度为165℃-175℃。
所述步骤1)中过滤时采用的滤网目数为400目-800目。
所述步骤1)中过滤时采用的滤网目数为500目-600目。
所述步骤2)中的降温速率是在10分钟内降至100℃-130℃。
所述步骤2)中的降温速率是在10分钟内降至108℃-118℃。
所述步骤2)中的急速冷却装置采用的降温介质为纯水、惰性气体和液氮中的一种或多种。
超净高压电力电缆绝缘材料直接法生产装置，其特征在于该装置包括通过管道依序相通的双螺杆挤出机、单螺杆挤出机、水下切粒装置、脱水机、振动分级筛、加热沸腾仓、成品冷却仓；所述双螺杆挤出机与单螺杆挤出机之间依序安装有熔体泵、过滤装置以及急速冷却装置；
所述急速冷却装置采用的降温介质为纯水、惰性气体和液氮中的一种或多种。
所述单螺杆挤出机的前端设有喂料口，单螺杆挤出机的后半部设有交联剂注入口。
本发明的有益效果是：所提供的超净高压电力电缆绝缘材料直接法生产工艺，结合了一步法工艺和两步法工艺的优点，采用双阶式一步法的工艺，改变了交联剂的添加位置(由原来在双螺杆尾端注入交联剂改变到单螺杆处注入)，双螺杆处提高混炼温度，保证各添加剂的均匀分散和有效的过滤杂质，制得的均匀分散的超净中间料；采用可调节冷却速度的预冷段，对超净中间料急速降温并切块处理；自由落体进入单螺杆挤出机进行交联并共混造粒，经水冷输送到脱水机、烘干、冷却包装。解决了一步法工艺的助剂分散不均匀和杂质的过滤问题，同时又解决了二步法工艺存在的随环境温度变化小分子迁移等问题，保证了产品的质量，同时又减少了控制点和投资成本。
本发明所提供的装置均由现有成熟设备衔接而成，因而质量可靠，生产效率高，投资成本也低。
附图说明
图1是本发明所述装置的***结构示意图。
图中有：1、双螺杆电动机；2、双螺杆挤出机；3、喂料口；4、熔体泵；5、过滤装置；6、急速冷却装置；7、切块喂料部；8、单螺杆电动机；9、单螺杆挤出机；10、交联剂注入口；11、水下切粒装置，12、水泵；13、输送管道；14、脱水机电动机；15、脱水机；16、振动分级筛；17、加热沸腾仓；18、在线检测装置；19、成品冷却仓。
具体实施方式
以下结合附图所示的实施例进一步说明。
如图所示，本发明所述的超净高压电力电缆绝缘材料直接法生产装置，包括通过管道依序相通的双螺杆挤出机、单螺杆挤出机、水下切粒装置、脱水机、振动分级筛、加热沸腾仓、成品冷却仓。
双螺杆挤出机上设置有用于输入聚乙烯、抗氧剂和助剂用的喂料口，双螺杆挤出机与单螺杆挤出机之间依序安装有熔体泵、过滤装置以及急速冷却装置，可对熔融混炼后的混合料进行过滤装置除去杂质，并且快速降温后切成块状，然后在单螺杆挤出机中熔融，并与交联剂注入口注入的交联剂进行物理共混，再通过水下切粒装置造粒、脱水机脱水、振动分级筛分级、加热沸腾仓干燥(可设置在线检测装置)，最后进入成品冷却仓。
所述单螺杆挤出机的前端设有喂料口，该喂料口正对着急速冷却装置底端的切块喂料部；单螺杆挤出机的后半部设有交联剂注入口，该交联剂注入口的具***置可根据需要调节。
所述急速冷却装置采用的降温介质为纯水、惰性气体和液氮中的一种或多种。
所述急速冷却装置可外购获得(如苏州欧莱特制冷设备有限公司的风冷式冷水机)。
聚乙烯、抗氧剂、助剂以及交联剂的具体品种(包括配方含量)可根据需要确定；以下实施例中的成分及配方量与常规一步法、二步法产品相同。
实施例1
超净高压电力电缆绝缘材料直接法生产工艺，依次包括以下步骤：
1)过滤净化
将高压低密度聚乙烯、抗氧剂300#混合，在双螺杆挤出机中挤出，经熔体泵对混合物熔融增压和过滤净化处理，制得超净混合物条状料；
挤出过滤后的混合物温度为160℃-170℃，过滤时采用的滤网目数为500目；
2)降温处理
将获得的超净混合物条状料，进入急速冷却装置降温处理，然后切成块状料，降温速率是在10分钟内降至110℃-115℃；所述急速冷却装置的制冷介质为纯水；
3)挤出造粒
降温后的块状料与交联剂DCP一起输入单螺杆挤出机混合、熔融、挤出，经切粒，脱水、沸腾干燥，然后检测包装。
实施例2
超净高压电力电缆绝缘材料直接法生产工艺，依次包括以下步骤：
1)过滤净化
将高压低密度聚乙烯、抗氧剂TBM-6和助剂聚丁二烯混合，在双螺杆挤出机中挤出，经熔体泵对混合物熔融增压和过滤净化处理，制得超净混合物条状料；
挤出过滤后的混合物温度为190℃-200℃，过滤时采用的滤网目数为600目；
2)降温处理
将获得的超净混合物条状料，进入急速冷却装置降温处理，然后切成块状料，降温速率是在10分钟内降至120℃-125℃；所述急速冷却装置的制冷介质为惰性气体；
3)挤出造粒
降温后的块状料与交联剂DCP一起输入单螺杆挤出机混合、熔融、挤出，经切粒，脱水、沸腾干燥即完成。
实施例3
超净高压电力电缆绝缘材料直接法生产工艺，依次包括以下步骤：
1)过滤净化
将高压低密度聚乙烯、抗氧剂1035和助剂聚丁二烯、三元乙丙橡胶混合，在双螺杆挤出机中挤出，经熔体泵对混合物熔融增压和过滤净化处理，制得超净混合物条状料；
挤出过滤后的混合物温度为220℃-230℃，过滤时采用的滤网目数为700目；
2)降温处理
将获得的超净混合物条状料，进入急速冷却装置降温处理，然后切成块状料，降温速率是在10分钟内降至95℃-105℃；所述急速冷却装置的制冷介质为液氮；
3)挤出造粒
降温后的块状料与交联剂DCP一起输入单螺杆挤出机混合、熔融、挤出，经切粒，脱水、沸腾干燥，然后检测包装。
将上述制备得到的试样按照GB/T 10437标准的规定进行测试。
将上述实施例1-3和常规一步法、两步法的产品按上述标准进行性能测试，结果见表1，
表1：常规性能及杂质检测数据
结论：从表1中的数据可以看出，通过本发明制备的产品优点如下：首先，可以完全除去尺寸大于70微米的杂质，相比一步法产品的中杂质数量明显减少，和两步法产品的杂质数量相当；其次，粒子表面小分子迁移由甲醇洗指标可以看出，相比两步法产品表面小分子迁移量明显减少，约是两步法表面的一半，和一步法产品表面小分子迁移量相当；再次，其他产品性能指标均符合国家标准要求。所以该发明适合中高压、超高压电力电缆绝缘材料的生产工艺。

Claims (7)

1.超净高压电力电缆绝缘材料直接法生产工艺，依次包括以下步骤：
1)过滤净化
将聚乙烯、抗氧剂和助剂混合，在双螺杆挤出机中挤出，经熔体泵对混合物熔融增压和过滤净化处理，制得超净混合物条状料；
挤出过滤后的混合物温度为130℃-250℃，过滤时采用的滤网目数为200目-1000目；
2)降温处理
将获得的超净混合物条状料，进入急速冷却装置降温处理，然后切成块状料，降温速率是在10分钟内降至80℃-150℃；
3)挤出造粒
降温后的块状料与交联剂一起输入单螺杆挤出机混合、熔融、挤出，经切粒，脱水、沸腾干燥即完成。
2.根据权利要求1所述的超净高压电力电缆绝缘材料直接法生产工艺，其特征在于：所述步骤1)中过滤后的混合物熔体的挤出温度为150℃-200℃。
3.根据权利要求1所述的超净高压电力电缆绝缘材料直接法生产工艺，其特征在于：所述步骤1)中过滤时采用的滤网目数为400目-800目。
4.根据权利要求1所述的超净高压电力电缆绝缘材料直接法生产工艺，其特征在于：所述步骤2)中的降温速率是在10分钟内降至100℃-130℃。
5.根据权利要求2或3或4所述的超净高压电力电缆绝缘材料直接法生产工艺，其特征在于：所述步骤2)中的急速冷却装置采用的降温介质为纯水、惰性气体和液氮中的一种或多种。
6.超净高压电力电缆绝缘材料直接法生产装置，其特征在于该装置包括通过管道依序相通的双螺杆挤出机(2)、单螺杆挤出机(9)、水下切粒装置(11)、脱水机(15)、振动分级筛(16)、加热沸腾仓(17)、成品冷却仓(19)；所述双螺杆挤出机与单螺杆挤出机之间依序安装有熔体泵(4)、过滤装置(5)以及急速冷却装置(6)；
所述急速冷却装置采用的降温介质为纯水、惰性气体和液氮中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的超净高压电力电缆绝缘材料直接法生产工艺，其特征在于：所述单螺杆挤出机的前端设有喂料口(3)，单螺杆挤出机的后半部设有交联剂注入口(10)。
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