專利名稱：縱向水密封電纜/電線的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有縱向水密封特性的電纜/電線，屬于電線電纜制造領域。
背景技術：
隨著我國國民經濟的快速增長，我國的電工行業得到了快速發展，電線電纜已經從單純的電力傳輸向多功能化發展，根據不同用途電線電纜被附加了一些新的特性，例如阻燃、耐火、低煙無鹵、水密封等等。
縱向水密封電纜首先應用于海底電纜、超高壓電纜和通信電纜，現今諸如水下航行器、海洋探測器、水利工程、石油平臺、隧道、地下工程以及地埋電纜等等均對所用電纜提出水密封性能要求。電纜在使用過程中，由于環境或人為的因素造成電纜外護層的破壞，水便會沿著電纜內部結構空隙在電纜長度方向進行滲透，造成電纜報廢，甚至對用電器造成損害。
電纜的縱向水密封性能包含二層涵義，其一為縱向耐水壓值；其二為在規定時間內受水壓端電纜內部結構部件相對于外護層的位移量應小于6.4mm。
電纜本體結構存在如下三個主要縱向透水渠道，而其中各種包帶與纜芯及護層之間的界面2和導體芯與絕緣間的界面5在縱向高水壓作用下最容易發生相對位移(1)導體銅線絞合形成的空隙6以及導體芯與絕緣間的界面5。
(2)絕緣線芯絞合成纜形成的空隙3，各種包帶與纜芯及護層之間的界面2。
(3)金屬絲(或其他)編織層形成的空隙。
中國專利公開號CN 1529321A涉及一種塑料絕緣輸電用的防水電力電纜，額定電壓1kV，用于潮濕或多水地帶地埋電力電纜。該電纜結構為三芯，在9和12分別添加由阻水帶繞包或縱包而組成的阻水層，其結構部件間界面無粘結力，在水壓作用下，位移量大于6.4mm，僅能適用于低水壓條件使用。
20世紀70年代我國開發的第一代水密型電纜采用的是溶劑型自硫化密封劑，耐縱向水壓達到3.0MPa。其選用的密封材料含鹵，不能適用于低煙無鹵阻燃要求。
發明內容
為了克服現有技術不能同時滿足電纜的低煙無鹵、縱向水密封的技術問題，也就是需要一種既能達到承受縱向水壓60.MPa及以下的水壓作用下，位移量小于6.4mm的技術問題，又能符合低煙無鹵阻燃的要求；提供一種具備縱向水密封特性的電纜，該電纜能承受縱向水壓6.0MPa及以下，并且在水壓作用下，電纜結構位移小于6.4mm，同時該電纜使用的密封劑不含鹵，電纜符合低煙無鹵阻燃要求。
本發明結構包括護套層1、纜芯外包帶或編織護層阻水層2、絕緣芯成纜的間隙阻水層3、導體外絕緣層4、導體外包帶阻水層5、絞合導體內間隙阻水層6、組成絞合導體的金屬單絲7；其特點在于絞合導體內間隙和絕緣芯成纜的間隙是由密封劑填充而形成阻水層，纜芯外包帶或編織護層和導體外包帶是由密封劑涂敷而成阻水層。
所述本發明所采用的密封劑為具備如下特性的至少一種高分子材料混合物低煙無鹵阻燃，對于金屬導體、絕緣材料、護層材料等均能產生粘結力，適合涂敷、灌注、擠塑等加工工藝。
所述的絞合導體內間隙阻水層6和絕緣芯成纜的間隙阻水層3均采用灌注或擠塑填充工藝加工成型。
所述的導體外包帶5纜芯外包帶或編織護層2是由密封劑涂敷加工而成。纜芯外包帶或護層2和導體外包帶5可以采用玻璃纖維布帶或者聚酯纖維非織造布帶繞包而成，繞包后經由密封劑涂敷處理，一方面密封間隙，起到防水阻水的作用；另一方面增加界面粘結力，使得在高縱向水壓作用下電纜結構組件相對穩定。
所述絕緣芯成纜的間隙3和絞合導體內間隙6在絞合成型同時采用密封劑填充形成阻水層，基于密封劑硫化后具有高彈性，制成的電纜比較柔軟，由于一定程度的界面粘結力作用，使得電纜結構穩定，不會因電纜彎曲而造成界面脫層產生空隙。
本發明電纜主要原材料，絕緣材料可采用交聯聚乙烯混合物、乙丙橡膠混合物以及熱硫化硅橡膠；護套材料可采用無鹵低煙阻燃交聯聚烯烴混合物、無鹵低煙阻燃熱塑性彈性體以及合成橡膠混合物；包帶可采用玻璃纖維布帶、聚酯纖維非織造布帶或者多層復合包帶；編織層可采用金屬絲、人造纖維絲或者無機材料纖維。
本發明中密封劑配方組份以重量份數計，含有主體膠100份、增粘樹酯10～50份、硫化劑1～3份、配合助劑1～5份、阻燃劑30～100份，還可加入填料，以重量份數表述為小于50份。
密封劑配制的配制工藝如下，參見表1
首先將主體高分子材料置于混煉機上，經素煉，待包后輥后，分二至六批加入增粘樹脂，均勻混煉，煉至均勻，取下并包裝，于室溫下存放48小時以上；然后再置于混煉機上混煉，薄通3～10次后，均勻加入硫化劑和配合助劑，下料備用。
表1、密封劑原材料及配比
圖1為本發明所涉及的縱向水密封電纜典型結構截面圖。
具體說明1——護套層、2——經密封劑涂敷處理的纜芯外包帶或編織護層、3——絕緣芯成纜的間隙經密封劑填充后形成的阻水層、4——導體外絕緣層、5——經密封劑涂敷處理的導體外包帶、6——絞合導體內間隙經密封劑填充形成的阻水層、7——組成絞合導體的金屬單絲。圖2為中國專利公開號CN 1529321A涉及的一種額定電壓1kV塑料絕緣輸電用的防水電力電纜的截面圖。
具體實施例方式
實施例首先配制密封劑，按照表2中配方1至4選擇其一作為主體膠準備材料，然后將原材料置于兩輥機上，經素煉，待包后輥后，分批加入除硫化劑外其它組分，均勻混煉，取下并包裝，于室溫下存放48小時；然后再置于兩輥機上混煉，薄通5次后，均勻加入硫化劑，下料備用。
表2、填充密封劑原材料及配比(單位重量份數)
電纜導體采用鍍錫銅絲經絞合而成，密封劑置于絞合模前由行進中的金屬絲帶入絞合模，經絞合整形多余的密封劑被勒去，使得導體內部空隙均被填充，在此過程中，密封劑不斷被補充，保證導體制作長度均填充完全。
絕緣材料可直接擠包在經填充的導體表面上，然后絕緣材料和內部填充的密封劑共同硫化，不僅界面粘結良好，而且成型結構圓整。
絕緣線芯絞合成纜工藝與導體絞合工藝雷同，所不同的是為保證結構圓整，應采用玻璃纖維布帶或者聚酯纖維非織造布帶繞包扎緊，并且在纜芯外表面涂敷密封劑，然后經高溫(180℃)硫化成形。
聚烯烴護套擠包在硫化后的纜芯表面，由于擠出模頭溫度為155℃，并且具備一定壓緊力，因此聚烯烴護套與纜芯表面密封劑層界面粘結良好。
經對上述制作的電纜樣品性能測試，縱向水壓值6.0MPa，試驗時間6小時，結果總漏水體積95ml，小于147.5ml的要求值；位移量1.0mm，小于6.4mm要求值，電纜縱向水密封性能完全符合要求，而且電纜結構緊湊，能達到相同規格非水密型電纜總外徑指標要求，符合電纜敷設使用要求。
權利要求
1.一種縱向水密封電纜/電線，結構包括護套層(1)、纜芯外包帶或編織護層阻水層(2)、絕緣芯成纜的間隙阻水層(3)、導體外絕緣層(4)、導體外包帶阻水層(5)、絞合導體內間隙阻水層(6)、組成絞合導體的金屬單絲(7)；其特征在于絞合導體內間隙和絕緣芯成纜的間隙是由密封劑填充而形成阻水層，纜芯外包帶或編織護層和導體外包帶是由密封劑涂敷而成阻水層；所述的密封劑配方組份以重量份數計，含有主體膠100份、增粘樹酯10～50份、硫化劑1～3份、配合助劑1～5份、阻燃劑30～100份。
2.根據權利要求1所述的縱向水密封電纜/電線，其特征在于所述的主體膠是熱硫化硅橡膠、聚丙烯酸酯、聚乙烯—醋酸乙烯酯或聚氨酯。
3.根據權利要求1所述的縱向水密封電纜/電線，其特征在于所述的增粘樹酯是有機硅樹脂或烷基酚樹脂。
4.根據權利要求1所述的縱向水密封電纜/電線，其特征在于所述的硫化劑是過氧化二異丙苯或雙2，4。
5.根據權利要求1所述的縱向水密封電纜/電線，其特征在于所述的配合助劑是二叔丁基羥基苯基丙酸季戊四醇酯或三甲基二氫化喹啉聚合體。
6.根據權利要求1所述的縱向水密封電纜/電線，其特征在于所述的阻燃劑是氫氧化鋁或氫氧化鎂復配無鹵阻燃劑。
7.根據權利要求1～6所述的縱向水密封電纜/電線，其特征在于所述的密封劑中可含有填料，以重量份數表述為小于50份。
8.根據權利要求7所述的縱向水密封電纜/電線，其特征在于所述的填料是碳酸鈣。
全文摘要
本發明涉及一種具有縱向水密封特性的電纜/電線，屬于電線電纜制造領域。其結構包括護套層(1)、纜芯外包帶或編織護層阻水層(2)、絕緣芯成纜的間隙阻水層(3)、導體外絕緣層(4)、導體外包帶阻水層(5)、絞合導體內間隙阻水層(6)、組成絞合導體的金屬單絲(7)；其特點在于絞合導體內間隙和絕緣芯成纜的間隙是由密封劑填充而形成阻水層，纜芯外包帶或編織護層和導體外包帶是由密封劑涂敷而成阻水層；所述的密封劑配方組份以重量份數表述包含有主體膠100份、增粘樹脂10～50份、硫化劑1～3份、配合助劑1～5、阻燃劑30～100。
文檔編號H01B7/17GK1661731SQ200510023598
公開日2005年8月31日 申請日期2005年1月26日 優先權日2005年1月26日
發明者陳佶民, 劉旌平, 曾紀剛 申請人:上海電纜研究所