CN108550429A - 一种防鼠蚁电气化铁路用单相交流电缆及其制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防鼠蚁电气化铁路用单相交流电缆及其制造工艺。电缆由内至外依次为导体、导体屏蔽层、XLPE绝缘层、绝缘屏蔽层、金属屏蔽层、包带、中密度聚乙烯隔离层、第一低烟无卤阻燃带、金属铠装、第二低烟无卤阻燃带、内护套和尼龙外护套。本发明电缆外层挤出0.6～1.0mm尼龙护套，尼龙硬度大，能有效防白蚁老鼠。

Description

一种防鼠蚁电气化铁路用单相交流电缆及其制造工艺
技术领域
本发明涉及一种防鼠蚁电气化铁路用单相交流电缆及其制造工艺。
背景技术
采用电力机车牵引列车的铁路称为电气化铁路。电气化铁路具有运输能力大、行驶速度快、消耗能源少、运营成本低、工作条件好等优点，对运量大的干线铁路和具有陡坡、长大隧道的山区干线铁路实现电气化，在技术上、经济上均有明显的优越性。我国电气化铁路建设迅速，专用供电电缆单相交流电缆敷设和使用环境越来越复杂，尤其是南方地区白蚁和老鼠较多，因此需要开发防鼠蚁电气化铁路用单相交流电缆。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种防鼠蚁电气化铁路用单相交流电缆。
实现本发明第一个目的的技术方案是一种防鼠蚁电气化铁路用单相交流电缆，由内至外依次为导体、导体屏蔽层、XLPE绝缘层、绝缘屏蔽层、金属屏蔽层、包带、中密度聚乙烯隔离层、第一低烟无卤阻燃带、金属铠装、第二低烟无卤阻燃带、内护套和尼龙外护套。
所述内护套与尼龙外护套之间喷涂粘结剂。
所述内护套的厚度为2.0～3.0mm；所述尼龙外护套的厚度为0.4～0.6mm。
所述内护套选用牌号为常熟中联3521的低烟无卤阻燃聚烯烃材料，抗张强度13～15MPa，断裂伸长率≥200％，100℃条件下空气热老化时间为168h，拉伸强度变化率≤±25，断裂伸长率≥200％；所述尼龙外护套采用尼龙12作为基体材料，抗拉强度≥35MPa，断裂伸长率≥50％，洛氏硬度≥120，耐环境开裂能力≥1500h，可耐-35℃低温。
本发明的第二个目的是提供一种防鼠蚁电气化铁路用单相交流电缆的制造工艺。
实现本发明第二个目的的技术方案是一种防鼠蚁电气化铁路用单相交流电缆的制造工艺，包括以下步骤：
步骤一、制备导体；
步骤二、采用三层共挤交联工艺，通过交联机在导体外部挤出导体屏蔽层、XLPE绝缘层、绝缘屏蔽层；
步骤三、在绝缘屏蔽层外缠绕金属屏蔽层并绕包包带；
步骤四、在包带外部挤包中密度聚乙烯隔离层；
步骤五、在中密度聚乙烯隔离层外部绕包第一低烟无卤阻燃带；
步骤六、在第一低烟无卤阻燃带外部形成金属铠装；
步骤七、在金属铠装外部绕包第二低烟无卤阻燃带；
步骤八、在第二低烟无卤阻燃带外部挤出低烟无卤阻燃聚烯烃材料作为内护套；
步骤九、在内护套外部挤出尼龙外护套。
所述步骤九中，挤包了内护套的电缆线芯进入尼龙挤出机之前，采用雾化装置在电缆线芯表面均匀喷涂一层耐高温粘结剂。
所述步骤九中，尼龙挤出机在挤出尼龙前对模具和螺杆进行保温2～3h，尼龙从挤出机开始挤出后将温度下调到正常挤出温度。
所述步骤九中，挤包了内护套的电缆线芯喷涂粘结剂之前，采用环形空气除污装置清理表面污渍。
所述步骤九中，所述尼龙挤出机模具内部抽真空，真空压力为70～80MPa。
所述步骤九中，挤包了尼龙的电缆线芯从挤出机出来后，用10～20℃的水进行冷却。
采用了上述技术方案后，本发明具有以下的积极的效果：(1)本发明电缆外层挤出0.6～1.0mm尼龙护套，尼龙硬度大，能有效防白蚁老鼠，普通通过气味性防白蚁老鼠电缆，气味将逐渐挥发，失去效果，尼龙护套有更持久的防白蚁老鼠啃食的性能，为电气化铁路提供更稳定的供电；现有采用聚烯烃作为护套材料，在120℃以上就开始软化，尼龙熔融温度高，超过200℃，比普通电缆更耐高温；聚烯烃材料洛氏硬度≤80，尼龙洛氏硬度≥120，耐磨性好，在使用时不宜损伤。
(2)本发明采用优选的低烟无卤阻燃聚烯烃材料，能同时满足GB/T 28427-2012国家标准中，低烟低卤护套和低烟无卤护套的性能，可提高生产效率，降低库存量。
(3)本发明为尼龙护套的挤出设计的工艺科学合理，确保了电缆最终的性能。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明的电缆的结构示意图。
附图中标号为：
导体1、导体屏蔽层2、XLPE绝缘层3、绝缘屏蔽层4、金属屏蔽层5、包带6、中密度聚乙烯隔离层7、第一低烟无卤阻燃带8、金属铠装9、第二低烟无卤阻燃带10、内护套11、尼龙外护套12。
具体实施方式
(实施例1)
见图1，本实施例的一种防鼠蚁电气化铁路用单相交流电缆，由内至外依次为导体1、导体屏蔽层2、XLPE绝缘层3、绝缘屏蔽层4、金属屏蔽层5、包带6、中密度聚乙烯隔离层7、第一低烟无卤阻燃带8、金属铠装9、第二低烟无卤阻燃带10、内护套11和尼龙外护套12。导体1采用直径为2.0～3.5mm的铜丝绞合紧压而成，紧压系数为90％，导体截面分为150～400mm2；导体屏蔽层2、XLPE绝缘层3、绝缘屏蔽层4三层共挤，厚度依次为0.65～0.85mm、10.5～12.5mm和0.95～1.30mm。金属屏蔽层5采用0.75～0.85mm的退火软铜丝进行疏绕屏蔽，疏绕之后绕包0.1×15mm铜带，铜带间隙45～60mm，铜丝和铜带总面积为50mm2；包带6为无纺布或者为阻水带与铝塑复合带组成的复合包带，采用阻水带与铝塑复合带组成的复合包带则防水性能更佳，包带搭盖率为15～20％；中密度聚乙烯隔离层7厚度为1.5～2.5mm；第一低烟无卤阻燃带8和第二低烟无卤阻燃带10均为两层，每层厚度0.2mm，搭盖率均为15～20％。金属铠装9为铝丝或铝合金丝铠装，铝丝或铝合金丝直径为2.5mm，相邻两根铝丝或铝合金丝之间的间隙不得大于一根铝丝或铝合金丝的直径。内护套11与尼龙外护套12之间喷涂粘结剂。内护套11的厚度为2.0～3.0mm，材料为无卤阻燃聚烯烃材料，抗张强度13～15MPa，断裂伸长率≥200％，空气热老化性能(100℃，168h)，拉伸强度变化率≤±25，断裂伸长率≥200％，可同时满足GB/T 28427-2012国家标准中，低烟低卤护套和低烟无卤护套的性能。尼龙外护套12的厚度为0.6～1.0mm，由于尼龙挤出性能较差，温度稍高，会变成很稀的流动状态，温度稍低，尼龙***，难以挤出损伤挤出机，采用尼龙12作为基体材料，对工艺性优化后作为外护套，具有较好的挤出性能。尼龙性能，抗拉强度≥35MPa，断裂伸长率≥50％，洛氏硬度≥120，耐环境开裂能力≥1500h，可耐-35℃低温。
生产工艺如下：
步骤一，根据GB/T 3956的标准要求拉制2.0～3.5mm的铜丝，绞合以后进行紧压，紧压系数为90％，导体1的截面分为150～400mm2。
步骤二，采用三层共挤交联工艺，通过交联机挤出导体屏蔽层2、绝缘层3和绝缘屏蔽层4，厚度依次为0.65～0.85mm、10.5～12.5mm和0.95～1.30mm，绝缘层3的偏心度≤10％。
步骤三，采用0.75～0.85mm的退火软铜丝进行疏绕屏蔽，疏绕之后绕包0.1×15mm铜带形成金属屏蔽层5，铜带间隙45～60mm，铜丝和铜带总面积在50mm2，为达到较好的屏蔽效果，同时绕包包带6，包带6搭盖率在15～20％。
步骤四，隔离层7采用中密度聚乙烯，具有较好的防水功能，聚乙烯挤包厚度在1.5～2.5mm。
步骤五，绕包第一低烟无卤阻燃带8，由于中密度聚乙烯防水功能优异，但是阻燃性能差，因此绕包低烟无卤阻燃带进行隔火，绕包两层低烟无卤阻燃带，厚度0.2mm，搭盖率在15～20％。
步骤六，在线芯外绞合铝丝或铝合金丝进行金属铠装9，铝丝或铝合金丝直径为2.5mm，铝丝或铝合金丝单丝直径公差0～+0.1mm。铝丝或铝合金丝排列紧密，相邻两根铝丝或铝合金丝之间的间隙不得大于一根铝丝的直径。
步骤七，绕包第二低烟无卤阻燃带10，绕包两层低烟无卤阻燃带，厚度0.2mm，搭盖率在15～20％，绕包平整，无打皱现象。
步骤八，内护套11采用优选的低烟无卤阻燃聚烯烃材料(牌号：常熟中联3521)，厚度2.0～3.0mm，采用挤出机进行生产，生产各区温度如表1，温度呈阶梯式升温，保证聚烯烃材料良好的塑化，容易挤出，同时模具口温度较高，让材料有较好的拉伸性能。
表1内护套挤出机温度
温区 一区 二区 三区 四区 五区 六区 法兰 模具1 模具2
温度/℃ 120 125 130 140 140 145 150 150 150
步骤九，尼龙外护套12采用尼龙12，厚度0.6～1.0mm，采用挤出机进行生产。由于尼龙比较容易吸水，吸水后挤出易产生破洞，故而生产前需对材料进行烘干，烘干温度80℃，烘干时间6～8h。步骤八得到的线芯进入挤出机机头之前需用空气除污装置清理洁净，表面无水渍、油污、沙粒等，以免护套出现破洞，电缆线芯在牵引机牵引下自左向右运行，穿过空气除污装置和挤出机，空气除污装置装置上面有吹风口，吹出高压气体，将电缆线芯表面大部分污渍清除干净，顽固污渍经过环形毛刷再次清理将电缆线芯表面的水渍、沙粒等污渍清除。由于尼龙与电缆线芯之间的黏连性较差，电缆线芯进入尼龙挤出机之前需涂覆一层耐高温粘结剂，电缆线芯清理干净后穿过粘接剂雾化装置，雾化装置内环表面有细孔，在气压的作用下被雾化喷涂在线芯表面，用于粘结尼龙和聚烯烃内护套11。尼龙挤出机挤出尼龙前前需要对模具和螺杆进行保温2～3h，保证设备充分预热，否则螺杆温度达不到要求温度，尼龙难以塑化。尼龙挤出分两步加热，表2和表3分别是开机温度和正常挤出温度，挤出尼龙前挤出机各区按照表二的开机温度设置，保温时间达到后，尼龙从模具中挤出，将温度调整为表3的正常挤出温度。这是因为尼龙进入螺杆，刚开始熔化需要较多的热量，如果进入螺杆尼龙不熔化，螺杆转动困难，电流增大，容易烧坏挤出机电机；正常挤出时，温度过高，尼龙粘度太低，容易滴落。同时，由于尼龙挤出后流动性相对较好，为防止尼龙挤出后向下流动，造成偏心，线芯出模具以后，需立即用10～20℃的水进行冷却。挤出机模具内需抽真空，提高尼龙与线芯的服帖性，真空压力70～80MPa。
表2开机温度
温区 一区 二区 三区 四区 五区 六区 法兰 模具1 模具2
温度/℃ 195 220 240 240 240 240 220 220 225
表3正常挤出温度
温区 一区 二区 三区 四区 五区 六区 法兰 模具1 模具2
温度/℃ 175 185 205 215 215 215 210 205 205
步骤十，外护套12表面采用激光喷码机印字，上盘，包装。
表4为本发明的工艺制成的内护套材料性能与GB/T28427-2012中低烟低卤材料(DD-ST2)以及低烟无卤材料(WD-ST7)的对比。
表4护套性能对比
序号 性能 单位 本申请 DD-ST2 WD-ST7
1 老化前
1.1 抗拉强度 MPa ≥13 ≥12.5 ≥9
1.2 断裂伸长率 ％ ≥200 ≥150 ≥125
2 空气烘箱老化后
2.1 老化后强度 MPa ≥13 ≥12.5 ≥7
2.2 老化后强度变化率 ％ ≤±25 ≤±25 ≤±30
2.3 老化后断裂伸长率 ％ ≥200 ≥150 ≥110
2.4 老化后断裂伸长率变化率 ％ ≤±25 ≤±25 ≤±30
可见，本发明工艺下得到的护套性能优越。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防鼠蚁电气化铁路用单相交流电缆，其特征在于：由内至外依次为导体(1)、导体屏蔽层(2)、XLPE绝缘层(3)、绝缘屏蔽层(4)、金属屏蔽层(5)、包带(6)、中密度聚乙烯隔离层(7)、第一低烟无卤阻燃带(8)、金属铠装(9)、第二低烟无卤阻燃带(10)、内护套(11)和尼龙外护套(12)。
2.根据权利要求1所述的一种防鼠蚁电气化铁路用单相交流电缆，其特征在于：所述内护套(11)与尼龙外护套(12)之间喷涂粘结剂。
3.根据权利要求2所述的一种防鼠蚁电气化铁路用单相交流电缆，其特征在于：所述内护套(11)的厚度为2.0～3.0mm；所述尼龙外护套(12)的厚度为0.6～1.0mm。
4.根据权利要求2所述的一种防鼠蚁电气化铁路用单相交流电缆，其特征在于：所述内护套(11)选用牌号为常熟中联3521的低烟无卤阻燃聚烯烃材料，抗张强度13～15MPa，断裂伸长率≥200％，100℃条件下空气热老化时间为168h，拉伸强度变化率≤±25，断裂伸长率≥200％；所述尼龙外护套(12)采用尼龙12作为基体材料，抗拉强度≥35MPa，断裂伸长率≥50％，洛氏硬度≥120，耐环境开裂能力≥1500h，可耐-35℃低温。
5.一种防鼠蚁电气化铁路用单相交流电缆的制造工艺，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、制备导体(1)；
步骤二、采用三层共挤交联工艺，通过交联机在导体(1)外部挤出导体屏蔽层(2)、XLPE绝缘层(3)、绝缘屏蔽层(4)；
步骤三、在绝缘屏蔽层(4)外缠绕金属屏蔽层(5)并绕包包带(6)；
步骤四、在包带(6)外部挤包中密度聚乙烯隔离层(7)；
步骤五、在中密度聚乙烯隔离层(7)外部绕包第一低烟无卤阻燃带(8)；
步骤六、在第一低烟无卤阻燃带(8)外部形成金属铠装(9)；
步骤七、在金属铠装(9)外部绕包第二低烟无卤阻燃带(10)；
步骤八、在第二低烟无卤阻燃带(10)外部挤出低烟无卤阻燃聚烯烃材料作为内护套(11)；
步骤九、在内护套(11)外部挤出尼龙外护套(12)。
6.根据权利要求5所述的一种防鼠蚁电气化铁路用单相交流电缆的制造工艺，其特征在于：所述步骤九中，挤包了内护套(11)的电缆线芯进入尼龙挤出机之前，采用雾化装置在电缆线芯表面均匀喷涂一层耐高温粘结剂。
7.根据权利要求6所述的一种防鼠蚁电气化铁路用单相交流电缆的制造工艺，其特征在于：所述步骤九中，尼龙挤出机在尼龙挤出前对模具和螺杆进行保温2～3h，尼龙从挤出机开始挤出后将温度下调到正常挤出温度。
8.根据权利要求7所述的一种防鼠蚁电气化铁路用单相交流电缆的制造工艺，其特征在于：所述步骤九中，挤包了内护套(11)的电缆线芯喷涂粘结剂之前，采用环形空气除污装置清理表面污渍。
9.根据权利要求8所述的一种防鼠蚁电气化铁路用单相交流电缆的制造工艺，其特征在于：所述步骤九中，所述尼龙挤出机模具内部抽真空，真空压力为70～80MPa。
10.根据权利要求9所述的一种防鼠蚁电气化铁路用单相交流电缆的制造工艺，其特征在于：所述步骤九中，挤包了尼龙的电缆线芯从挤出机出来后，用10～20℃的水进行冷却。
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