高速列车用电线电缆及生产方法
【专利摘要】本发明公开了一种高速列车用电线电缆及生产方法，具有耐高低温、结构稳定、耐油性优、低烟无卤阻燃、电气性能和机械物理性能优异等特点。一种高速列车用电线电缆，包括导体，导体外设置有隔离层，隔离层外采用双层共挤有内绝缘层和外绝缘层，内绝缘层为150℃辐照交联聚乙烯而成，外绝缘层为150℃辐照交联耐油低烟无卤阻燃聚烯烃而成。一种高速列车用电线电缆的生产方法，包括如下步骤：导体绕包成隔离层；绝缘层挤出；辐照交联处理：内绝缘层采用150℃辐照交联聚乙烯，外绝缘层采用150℃辐照交联耐油低烟无卤阻燃聚烯烃，通过辐射交联对内绝缘层及外绝缘层的绝缘材料改性处理。
【专利说明】高速列车用电线电缆及生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电缆，尤其涉及一种高速列车用电线电缆及生产方法。
【背景技术】
[0002]随着中国轨道交通网络的逐步完善，轨道交通车辆市场份额不断增加，国内轨道交通建设对高速列车用电线电缆的需求也将不断增加，预计到2020年，我国新建城市轨道交通线达5000多公里，投资十分巨大，随之带来的高速列车用电线电缆市场前景十分看好。通常每公里地铁约需机车车辆用电缆80~100万元，我国城市轨道建设将带来约450亿元左右的总需求，估计今后10年全国轨道交通用特种电缆的总需求平均每年约20亿元。考虑到维护更新，所需电缆还将在此基础上增加。随着高新技术革新，其附加值也会越来越高，市场前景良好，将产生良好的经济效益和社会效益。我国现在生产的高速列车用电线电缆大量采用耐温等级比较低的聚烯烃材料或单层绝缘挤出。无法达到规定的使用温度或无法同时满足电绝缘性能和低烟、无卤、阻燃的特性。根据相关规定，高速列车用电线电缆必须有无卤、低烟、阻燃特性同时必须有比较高的工作温度和优异的电气绝缘性能，在火灾发生时几乎不产生有毒气体及浓烟，减轻卤化氢气体对周围环境中的仪器仪表等精密仪器设备等造成的_.次灾害。
[0003]我国目前已对机车车辆、地铁、轻轨等城市交通运输投入大量资金进行升级换代或改造.以缓解交通运输和城市路面拥挤的状况，如上海、广州、深圳等地区建造地铁，以及对北京、天津地铁的更新改造等工程都需要大量的电线电缆与之配套，为此我公司针对机车车辆、地铁车辆等实际情况.以及国际上以该环境下使用的电线电缆特殊要求，我们研制高速列车用电线电缆，以适用于升级换代、出口配套和要求高速重载的机车车辆、地铁、轻轨等设备的各种电力系统。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种高速列车用电线电缆及生产方法，具有耐高低温、结构稳定、耐油性优、低烟无卤阻燃、电气性能和机械物理性能优异等特点。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:、
一种高速列车用电线电缆，包括导体，导体外设置有隔离层，隔离层外采用双层共挤有内绝缘层和外绝缘层，内绝缘层为150°C辐照交联聚乙烯而成，外绝缘层为150°C辐照交联耐油低烟无卤阻燃聚烯烃而成。
[0006]上述高速列车用电线电缆中，导体为镀锡铜丝与芳纶纱绞合成束构成。
[0007]上述高速列车用电线电缆中，隔离层为绕包在导体外的聚酯薄膜带。
[0008]一种高速列车用电线电缆的生产方法，包括如下步骤:
(1)选料:选用镀锡铜丝与芳纶纱绞合成束构成导体；
(2)导体绕包成隔离层:隔离层采用耐温等级为200°C的电气绝缘用聚酯薄膜带，聚酯薄膜带厚度0.04mm,单层重叠绕包在导体表面，重叠率15%_20% ； (3)绝缘层挤出:采用双层共挤挤出，将内绝缘层及外绝缘层同时挤出包覆在得到的导体表面；
(4)辐照交联处理:内绝缘层采用150°C辐照交联聚乙烯，外绝缘层采用150°C辐照交联耐油低烟无卤阻燃聚烯烃，通过辐射交联对内绝缘层及外绝缘层的绝缘材料改性处理。
[0009]本发明的有益效果是:
1.本发明具有耐高低温、结构稳定、无卤、低烟、阻燃、低毒和较强的耐辐射性能，能适用机车车辆的严酷使用环境。
[0010]2.绝缘采用150°C辐照交联聚乙烯内绝缘层与150°C耐油辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃外绝缘层双层共挤，绝缘挤出完成后应进行辐照交联，在增强绝缘电气性能的同时增强了绝缘的阻燃性能和耐辐射性能。
[0011]3.导体为镀锡铜丝与芳纶纱绞合成束构成。镀锡铜丝在保证导体导电性的同时提高了导体的耐腐蚀性，耐氧化性，延长了导体的使用寿命。芳纶纱具有高强度、柔软性好等优点，采用镀锡铜丝与芳纶纱混合束丝的结构不仅不会影响导体的直流电阻等电性能，而且可以提高导体的强度与柔软性，使产品更加适用于高速列车。
[0012]4.采用先进的辐照交联技术，辐照交联过程中绝缘不与水分接触，进而减少了电缆因水分的掺入造成电性能问题的机率；辐照交联特别适用于生产特种电缆的生产，通过高能电子束对绝缘材料进行改性，高能射线破坏了使原来的线性C-H键，然后分子结构再进行重新组合，形成无规则的网状分子结构，提高了材料的机械物理性能和耐温性能，电性能也得到一定提高。由于该材料是采用以高能电子射线对有机热塑性材料进行辐照而使其由线性高分子转变成三维立体网状交联结构.即以热塑性转化为不溶熔的热固态物质，以使电线电缆的工作温度达到了 150°C，短路抗过载温度达到了 250°C.同时亦改善和提高了物理机械性能，并且辐照交联方式可避免被化学交联破坏低烟无齒特性。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明选定实施例的结构示意图。
[0014]其中，1.导体，2.隔离层，3.内绝缘层，4.外绝缘层。
【具体实施方式】
[0015]首先，应该指出的是，本节描述的仅仅是用于实施本发明的优选实施方式，在不改变本发明的原理的前提下，本领域技术人员能够在这里描述的技术方案做出改型，这些改型也将落入本发明的范围内。
[0016]参考附图1，一种高速列车用电线电缆，包括导体1，导体I外设置有隔离层2，隔离层2外采用双层共挤有内绝缘层3和外绝缘层4，内绝缘层3为150°C辐照交联聚乙烯而成，外绝缘层4为150°C辐照交联耐油低烟无卤阻燃聚烯烃而成。
[0017]本实施例中，导体I为镀锡铜丝与芳纶纱绞合成束构成。
[0018]本实施例中，隔离层2为绕包在导体I外的聚酯薄膜带，一是可以对导体I起到捆扎作用，提高导体I的强度，二是防止镀锡铜丝扎破绝缘而击穿。
[0019]本实施例中，内绝缘层3由150°C辐照交联聚乙烯而成，耐高温和老化保护线芯不受损伤、延长了电缆使用寿命；外绝缘层4为150°C辐照交联耐油低烟无卤阻燃聚烯烃而成，使电缆具有优异机械性能，耐辐照性能。
[0020]一种高速列车用电线电缆的生产方法，包括如下步骤:
(1)选料:选用镀锡铜丝与芳纶纱绞合成束构成导体；
(2)导体绕包成隔离层:隔离层采用耐温等级为200°C的电气绝缘用聚酯薄膜带，聚酯薄膜带厚度0.04mm,单层重叠绕包在导体表面，重叠率15%_20% ；
(3)绝缘层挤出:采用双层共挤挤出，将内绝缘层及外绝缘层同时挤出包覆在得到的导体表面；
(4)辐照交联处理:内绝缘层采用150°C辐照交联聚乙烯，外绝缘层采用150°C辐照交联耐油低烟无卤阻燃聚烯烃，通过辐射交联对内绝缘层及外绝缘层的绝缘材料改性处理。
[0021]下面分步具体说明一下各个步骤:
导体绞合:
导体为镀锡铜丝与芳纶纱绞合成束构成，镀锡铜丝在保证导体导电性的同时提高了导体的耐腐蚀性，耐氧化性，延长了导体的使用寿命。芳纶纱具有高强度、柔软性好等优点，采用镀锡铜丝与芳纶纱混合束丝的结构不仅不会影响导体的直流电阻等电性能，而且可以提高导体的强度与柔软性。
[0022]导体绕包隔离层:
导体外绕包聚酯薄膜带作为隔离层，一是可以对导体起到捆扎作用，提高导体的强度，二是防止铜丝扎破绝缘而击穿。
[0023]内绝缘层和外绝缘层挤包:
内绝缘层和外绝缘层采用双层共挤。内绝缘层和外绝缘层厚度比为1:1，通过一次加工实现双层共挤，生产过程中不需要反复调节线芯偏心的环节，保证了绝缘厚度精确，同此一次挤出可以避免由于两次挤出分开进行时内绝缘层表面受到污染和损伤的问题，使内绝缘层和外绝缘层结合紧密，保证了内绝缘层和外绝缘层的同心度，提高产品质量，降低加工强度，双层结构之间紧密性，使电缆的电气性能更具有优势。
[0024]内绝缘层和外绝缘层辐照交联处理:
内绝缘层采用150°C无卤低烟辐照交联聚乙烯而成，耐高温、抗老化，保护线芯不受损伤；外绝缘层采用150°C辐照交联耐油低烟无卤阻燃聚烯烃而成，具有无卤低烟阻燃环保特性；内绝缘层和外绝缘层热延伸率50%-100%。利用电子加速器产生的高能射线使绝缘材料交联，提高了电缆的物理机械性能、电气绝缘性能，并使电缆的使用温度提高到150°C。辐照剂量达 15 Mrad -20Mrad。
[0025]本发明电缆测试具有以下性能:
1.电性能:检测得到20 °C导体直流电阻为0.326 Ω /km-0.346 Ω /km,符合GB/T3956-2008标准中镀金属导体的要求；绝缘线芯绝缘电阻率:5X 112 Ω.m ;未处理、弯曲后、老化后及经矿物油或燃料油处理后电缆进行交流耐压试验得到绝缘不击穿。
[0026]2.绝缘机械物理性能:
(1)绝缘延伸测试:绝缘处理条件为空气温度200°C，负荷时间15 min，机械应力20N/cm2，负荷下伸长率为150%-160%，冷却后测得永久变形为5%_10% ;
(2)绝缘老化前机械性能测试:老化前抗张强度应14N/mm2-20N/mm2,断裂伸长率为I50%-180%；(3)耐臭氧测试:在25°C下处理3小时，在浓度为0.025%?0.030%的臭氧中绝缘不开裂;
(4)高温压力测试:测试温度125±3°C，测试时间4h，测试结果变化率为10%-20%；
(5)低温卷绕测试:测试温度-40±2°C，表面不开裂。
[0027](6)绝缘低温拉伸测试:测试温度-40±2°C，断裂伸长率为50%_60% ；
(7)绝缘低温冲击测试:测试温度_40±2°C，冲击后绝缘应不开裂。
[0028](8)抗磨擦性测试:绝缘耐摩擦性往返180次-200次。
[0029]3.燃烧测试:
(I)绝缘线芯单根垂直燃烧测试:上支架下缘和炭化部分起始点之间的距离为405mm-425mm，燃烧向下延伸至距离上支架的下缘的距离为480mm-498mm。
[0030](2)成束燃烧测试:试样上碳化的长度为0.6m-0.8m,
(3)燃烧时析出气体酸度测试:绝缘的pH值为5.9-6.1，电导率为0.29 μ S/mm-0.38 μ S/mm。
[0031](4)电缆燃烧烟浓度测试:透光率为80%_84%。
[0032]最后所应说明的是，以上【具体实施方式】仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种高速列车用电线电缆，包括导体，其特征在于:导体外设置有隔离层，隔离层外采用双层共挤有内绝缘层和外绝缘层，内绝缘层为150°c辐照交联聚乙烯而成，外绝缘层为150°C辐照交联耐油低烟无卤阻燃聚烯烃而成。
2.根据权利要求1所述高速列车用电线电缆，其特征在于:导体为镀锡铜丝与芳纶纱绞合成束构成。
3.根据权利要求1或2所述高速列车用电线电缆，其特征在于:隔离层为绕包在导体外的聚酯薄膜带。
4.一种权利要求1或2所述高速列车用电线电缆的生产方法，包括如下步骤: (1)选料:选用镀锡铜丝与芳纶纱绞合成束构成导体； (2)导体绕包成隔离层:隔离层采用耐温等级为200°C的电气绝缘用聚酯薄膜带，聚酯薄膜带厚度0.04mm，单层重叠绕包在导体表面，重叠率15%_20% ； (3)绝缘层挤出:采用双层共挤挤出，将内绝缘层及外绝缘层同时挤出包覆在得到的导体表面； (4)辐照交联处理:内绝缘层采用150°C辐照交联聚乙烯，外绝缘层采用150°C辐照交联耐油低烟无卤阻燃聚烯烃，通过辐射交联对内绝缘层及外绝缘层的绝缘材料改性处理。
【文档编号】H01B7/295GK104183305SQ201410424918
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】宋怀旭, 王清保, 黄延江, 李晓宇, 翟孟刚 申请人:山东华凌电缆有限公司