專利名稱：改性合成橡膠發(fā)熱電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電纜，具體為一改性合成橡M熱電纜。
技術(shù)背景發(fā)熱電纜(國內(nèi)外的文字資料有不同的名稱，如地?zé)犭娎|、加熱電纜， 以下簡(jiǎn)稱熱纜。)幾十年前起源于北歐，流行于歐美大陸、日、韓等國。傳到我國僅幾年 的時(shí)間。由于這種以熱纜為主體的地面輻射采暖方式，在節(jié)能、環(huán)保、健康、舒適、造 價(jià)、使用壽命諸方面都優(yōu)于傳統(tǒng)的熱水循環(huán)采暖方式，也優(yōu)于電熱膜、電暖氣、輻射板 等棚面、墻面采暖方式，所以在我國被廣泛采用，方興未艾。由于熱纜敷設(shè)在地面水泥層中，屬于隱蔽性采暖設(shè)施，因此要求其使用壽命必須長， 應(yīng)同建筑物同壽(50—70年)。熱纜的結(jié)構(gòu)主要由線芯、絕緣、屏蔽和護(hù)套四部分組成。 線芯只要選材得當(dāng)，結(jié)構(gòu)合理是能夠保障使用壽命的。影響熱使用壽命的主要是絕緣和 護(hù)套(也稱護(hù)皮)。而材料的使用溫度和機(jī)械強(qiáng)度又是決定絕緣和護(hù)套使用壽命的關(guān)鍵因 素.在研發(fā)生產(chǎn)熱纜的過程中，曾收集了國外進(jìn)口和國產(chǎn)的各種熱纜樣品，對(duì)絕緣和護(hù) 套材料進(jìn)行了化驗(yàn)鑒別。發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)國外、國內(nèi)熱纜的絕緣用交聯(lián)聚乙烯(PE—X或 XLPE),護(hù)套用聚氯乙烯(PVC)或PE-X。屬于塑料類。而極少數(shù)外國進(jìn)口熱纜絕緣用二 元乙丙橡膠(EPR)、 丁猜橡膠(NBR)等硫化聚合物，而護(hù)套用氯磺化聚乙烯(CSP)屬 于合成橡膠。上述材料使用(工作)溫度80—901C,制成熱纜的線功率一般為每延長米20 瓦(20W/m),最大為2520W/m。由于耐熱性能差，PE—X、 PVC塑料(或合成橡膠)材料 在熱纜中使用存在如下問題影響使用壽命1、正常工作溫度下達(dá)不到使用壽命要求。上面提到的使用(工作)溫度是個(gè)額定值，為了保證使用壽命必須對(duì)材料工作溫度進(jìn) 行限制。以同樣用交聯(lián)聚乙烯為原料的，同樣埋入地面水泥層中的供熱水管(可視為PE 一X材料)為例，說明工作溫度和使用壽命的關(guān)系，參看國標(biāo)《地面輻射供暖技術(shù)規(guī)定〉〉 38項(xiàng)，表B. 1.2-l(引自《冷熱水用交聯(lián)聚乙烯PE—X管道系統(tǒng)》GB/T18992. 2 )塑料管 使用條件級(jí)別4:工作溫度60"C，時(shí)間25年，最高工作溫度70X:,時(shí)間2. 5年，故障 溫度100iC，時(shí)間100小時(shí)。當(dāng)然，這里的時(shí)間是為了保障使用壽命在各溫度下限定的 工作時(shí)間，并非使用壽命。但可以看到超溫是個(gè)數(shù)量值而時(shí)間縮短卻成倍數(shù)，也反映出 溫度和壽命的關(guān)系。以住宅采暖為例，在按照國標(biāo)《地面輻射供暖技術(shù)規(guī)程》設(shè)計(jì)的采 暖熱容量和常規(guī)(工藝)做法環(huán)境下，對(duì)安裝的20W/m熱纜進(jìn)行溫度測(cè)量。熱纜的線芯 (絕緣)工作溫度隨加溫的環(huán)境溫度由低向高在601C一801C范圍內(nèi)變化，平均工作溫度 701C,最高工作溫度80TC。對(duì)照使用條件級(jí)別可以看出熱纜的平均工作溫度超過了材 料的工作溫度，并且接近最高工作溫度，而熱纜的實(shí)際最高工作溫度超過材料的最高工作溫度ior。由此可見熱纜的長期超溫工作狀態(tài)，；f艮難保證so年(按采暖期為25年)以上的使用壽命。2、 故障溫度下，熱纜過熱能力差，極易損壞。熱纜在通電運(yùn)行中，會(huì)出現(xiàn)故障狀態(tài)。如l)供電系統(tǒng)過電壓、斷零線等，會(huì)使熱 纜的輸出功率增加；2)局部地面有絕熱覆蓋物，影響熱纜的熱傳導(dǎo)；3)地面水泥養(yǎng)生 期(28天)未到，熱纜提前加熱。水泥中的水汽使部分熱纜和水泥層分離，中間形成隔 熱氣層(或裂縫)，結(jié)果都會(huì)使熱纜溫度上升，超過材料的故障溫度IOOC。故障狀態(tài)， 尤其是第3)種屬隱蔽缺陷性故障，不易發(fā)現(xiàn)、無法及早處理、長期存在，導(dǎo)致熱纜的 絕緣、護(hù)套老化加速，在較短時(shí)間內(nèi)(數(shù)月或幾天)造成熱纜損壞。這是熱纜運(yùn)行中多 次發(fā)生的實(shí)例。3、 塑料熱纜耐低溫性能差，室外使用易損壞。交聯(lián)聚乙烯、聚氯乙烯等塑料類材料在ot:以下發(fā)脆，溫度越低脆性越大，脆而不 堅(jiān)。如熱纜用于道路、橋梁、機(jī)場(chǎng)跑道化雪。氣溫在-20匸以下，容易因車輛、飛機(jī)等產(chǎn) 生的強(qiáng)列震動(dòng)，絕緣和護(hù)套發(fā)生脆裂，破壞了密封性，也損壞了熱纜。4、 熱纜同普通電線電纜一樣，應(yīng)用在室內(nèi)外不同使用條件要求的各種環(huán)境和場(chǎng)所。 例如熱纜的保溫功能可以應(yīng)用在油氣田、化工廠的罐、管道保溫，要求有良好的耐油 或耐溶劑性。在不同的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崂|還有耐熱老化、耐輻射、耐臭氧、耐電暈、耐氣 候等不同性能要求，以及不同線功率(單位容器W/m)的要求。顯然塑料熱纜不能完全 滿足這些要求。(1)改性合成橡膠和合成橡膠一樣都是通過硫化而成為橡皮的，同樣存 在硫化劑中的硫黃成者過氧化物。熱纜線芯是幾種金屬的合金，除銅外還含有鐵和猛。 熱纜與普通電線電纜不同的是它的工作溫度更高，熱的作用更大，致使氧化，老化反應(yīng) 速度更快，線芯的氧化層不斷加厚，使熱纜的電阻不斷增加，熱功率(P=V2/R)不斷下 隆。絕緣的老化速度加快，促使熱纜的壽命越來越短。與對(duì)熱纜的質(zhì)量和壽命的要求背 道而馳，墊纜是靠線芯的電阻作功發(fā)想，各種規(guī)格的熱纜米電阻(R/m2)是一定的，線 芯鍍錫直接影響米電阻和線功率。所以不能用鍍錫的方法解決問題。(2)電磁輻射(污 染)可以誘發(fā)一些疾病，尤其對(duì)于兒童危害嚴(yán)重，熱纜敷設(shè)在地表面下，和人近距離接 觸，它的電磁輻射問題引起關(guān)注。銅線偏織屏蔽只能消除感應(yīng)電，而不能消除磁。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、耐高溫、增加熱 纜的抗拉強(qiáng)度、防止絕緣和護(hù)套材料中的硫化劑與偏織屏蔽的銅線發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的改 性合成橡膠發(fā)熱電纜。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它由線芯、耐高溫聚酯薄膜、 絕緣層、抗拉隔離層、屏蔽層、護(hù)套層組成。在耐高溫聚酯薄膜內(nèi)包裹著線芯，耐高溫 聚酯薄膜上方包裹著絕緣層，抗拉隔離層下包裹著絕緣層、抗拉隔離層上方包裹著屏蔽 層，屏蔽層最外層上包裹著護(hù)套層。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低J:，有效 的解決了熱纜線芯氧化、絕緣加速老化發(fā)粘的問題。增加熱纜的抗拉強(qiáng)度，二是隔離防 止絕緣和護(hù)套材料中的硫化劑與偏織屏蔽的銅線發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。改性合成橡膠熱纜采 用銅包鐵絲代替銅絲徹底解決了電磁輻射問題。


圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)原理剖面示意圖。
具體實(shí)施方式
在耐高溫聚酯薄膜2內(nèi)包裹著線芯1,耐高溫聚酯薄膜2上方包裹著絕緣層3，抗拉隔離層4下包裹著絕緣層3、抗拉隔離層4上方包裹著屏蔽層5，屏蔽層5 最外層上包裹著護(hù)套層6。耐高溫聚酯薄膜是耐高溫聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜，軟化溫度 270TC,長期使用溫度160t:;絕緣層是改性合成硅橡膠或者改性乙丙橡膠，絕緣應(yīng)擠包緊密，厚度均勻，色澤均勻， 無雜質(zhì)，絕緣橫斷面上無目力可見的氣泡、砂眼缺陷從導(dǎo)體上剝離；B、技術(shù)參數(shù)絕緣 厚度平均值為1. 0咖，最薄點(diǎn)厚度> 0. 8mm以上，火花擊穿試驗(yàn)電壓為6KV;抗拉隔離層是聚對(duì)苯二曱酸丁二醇酯混入10%聚對(duì)苯二曱酸乙二醇酯薄膜，抗拉強(qiáng)度 高達(dá)權(quán)證a;屏蔽層是a、鍍錫銅包鋼、鐵線絲，32根編織而成；b、屏蔽用銅包鋼線表面應(yīng)光潔、 不得有氧化、斑痕、裂痕、劃傷的缺陷，c、鍍錫層應(yīng)光滑連續(xù)不得有與良好產(chǎn)品不相符 的任何缺陷，d、進(jìn)行編織后編織層應(yīng)緊密、均勻，不能有明顯的漏線、跑線、斷線等缺 陷，且無洞疤，氧化現(xiàn)象，e、編織層技術(shù)^lt:鍍錫銅包鋼線直徑0. 2mm、編織前電纜 直徑2. 9mm、編織后電纜直徑3. 7mm、電纜節(jié)距35mm、每錠單絲根數(shù)2 、股數(shù)32;護(hù)套層是改性乙丙橡膠或者改性丁腈橡膠，要求硫化良好，擠包緊密，厚度均勻，表 面平整，無雜質(zhì)，材料橫斷面上無目力可見的氣泡、砂眼缺陷，擠制過程中應(yīng)嚴(yán)防端頭進(jìn) 水及脫膠出現(xiàn)，本實(shí)用新型采用改變熱纜現(xiàn)型結(jié)構(gòu)、線芯與絕緣層相隔離。用一種不與硫化劑發(fā)生化 學(xué)反應(yīng)的耐高溫聚酯薄膜，包在線芯外的結(jié)構(gòu)，有效的解決了熱纜線芯氧化、絕緣加速老 化發(fā)粘的難題。此外，分別在熱纜屏蔽層與絕緣層，護(hù)套層間加一層耐高溫的抗拉隔離層， 增加熱纜的抗拉強(qiáng)度、隔離防止絕緣層和護(hù)套層材料中的硫化劑與偏織屏蔽的銅線發(fā)生 化學(xué)反應(yīng)。銅絲偏織屏蔽層只能消除感應(yīng)電，而不能消除磁。為此，本實(shí)用新型采用銅包 鐵絲代替銅絲作為屏蔽層徹底解決了這一問題。
權(quán)利要求1. 一改性合成橡膠發(fā)熱電纜，它由線芯(1)、耐高溫聚酯薄膜(2)、絕緣層(3)、抗拉隔離層(4)、屏蔽層(5)、護(hù)套層(6)組成，其特征在于在耐高溫聚酯薄膜(2)內(nèi)包裹著線芯(1)，耐高溫聚酯薄膜(2)上方包裹著絕緣層(3)，抗拉隔離層(4)下包裹著絕緣層(3)、抗拉隔離層(4)上方包裹著屏蔽層(5)，屏蔽層(5)最外層上包裹著護(hù)套層(6)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及電纜，具體為一改性合成橡膠發(fā)熱電纜。其特點(diǎn)是它由線芯(1)、耐高溫聚酯薄膜(2)、絕緣層(3)、抗拉隔離層(4)、屏蔽層(5)、護(hù)套層(6)。在耐高溫聚酯薄膜(2)內(nèi)包裹著線芯(1)，耐高溫聚酯薄膜(2)上方包裹著絕緣層(3)，抗拉隔離層(4)下包裹著絕緣層(3)、抗拉隔離層(4)上方包裹著屏蔽層(5)，屏蔽層(5)最外層上包裹著護(hù)套層(6)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，有效的解決了熱纜線芯氧化、絕緣加速老化發(fā)粘的問題。增加熱纜的抗拉強(qiáng)度，二是隔離防止絕緣和護(hù)套材料中的硫化劑與偏織屏蔽的銅線發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。改性合成橡膠熱纜采用銅包鐵絲代替銅絲徹底解決了電磁輻射問題。
文檔編號(hào)H05B3/54GK201114838SQ20072011622
公開日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2007年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月21日
發(fā)明者浩 汪, 汪玉林 申請(qǐng)人:汪玉林