| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202410936015.2 | 申请日 | 2024-07-12 |
| 公开(公告)号 | CN118800504A | 公开(公告)日 | 2024-10-18 |
| 申请人 | 江苏上上电缆集团有限公司; 江苏上上电缆集团新材料有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 吕建军; 陶圣熹; 沙伟; 陈文浩; | 第一发明人 | 吕建军 |
| 权利人 | 江苏上上电缆集团有限公司,江苏上上电缆集团新材料有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 江苏上上电缆集团有限公司,江苏上上电缆集团新材料有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：江苏省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：江苏省常州市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：江苏省常州市溧阳市上上路68号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：213300 |
| 主IPC国际分类 | H01B7/02 | 所有IPC国际分类 | H01B7/02 ; C08L23/06 ; C08L23/08 ; C08L23/16 ; C08L51/06 ; C08L97/00 ; C08K3/22 ; C08K5/5313 ; H01B7/17 ; H01B7/295 ; H01B7/20 ; H01B7/28 ; H01B13/02 ; H01B13/14 ; H01B13/26 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 北京维正专利代理有限公司 | 专利代理人 | 沈娟; |
| 摘要 | 本 申请 涉及 电缆 技术领域，具体公开了一种绝缘材料、一种绝缘变频电 力 电缆及其制造方法。本申请限定了EVA 树脂 的VA含量，并添加了与之相匹配的辅助组分、阻燃剂和助剂。本申请的绝缘材料能够适应多种恶劣环境，与传统绝缘材料相比具有更广泛的适用范围，而且具有优异的物理机械性能和 阻燃性 能。本申请的绝缘材料在物理机械性能和垂直托架燃烧试验这两方面都能够充分满足UL技术标准的要求，具有较强的市场竞争力。 | ||
| 权利要求 | 1.一种绝缘材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：LDPE树脂15‑60份，EVA树脂15‑ |
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| 说明书全文 | 一种绝缘材料、一种绝缘变频电力电缆及其制造方法技术领域[0001] 本申请涉及电缆技术领域，更具体地说，它涉及一种绝缘材料、一种绝缘变频电力电缆及其制造方法。 背景技术[0002] 电缆作为电力传输和分配的重要组成部分，在工业、建筑、交通等多个领域发挥着重要作用。 [0003] 虽然行业整体已经具备较高的产能，但是行业供需存在两极分化的局面，即供给结构不合理。大部分企业主要生产低附加值的中低压电缆。而高端电缆产品的供给能力相对较差。 [0004] 针对上述中的相关技术，发明人认为，目前市面上的电缆绝缘材料在UL技术标准规定的物理机械性能和垂直托架燃烧试验中普遍无法同时达标，导致难以通过UL机构全性能试验，限制了国产电缆产品的出口。 发明内容[0005] 相关技术中，市售的电缆绝缘材料由于在物理机械性能和垂直托架燃烧试验中普遍无法同时达标，因此难以通过UL机构全性能试验，限制了国产电缆产品的出口。为了改善这一缺陷，本申请提供一种绝缘材料、一种绝缘变频电力电缆及其制造方法。 [0006] 第一方面，本申请提供一种绝缘材料，采用如下的技术方案：一种绝缘材料，包括如下重量份的组分：LDPE树脂15‑60份，EVA树脂15‑60份，辅助组分25‑30份，阻燃剂140‑150份，加工助剂10‑12份；所述辅助组分包括乙丙橡胶和马来酸酐接枝物，所述阻燃剂包括无卤阻燃剂，所述加工助剂包括润滑剂、复合抗氧剂和交联敏化剂，所述EVA树脂的VA含量为12‑30％。 [0007] 通过采用上述技术方案，本申请将EVA树脂的VA含量限定重量在12‑30％范围内，可以调节材料的柔韧性和弹性，辅助组分中的乙丙橡胶和马来酸酐接枝物可以增强材料的耐老化性和耐化学腐蚀性，加工助剂中的润滑剂、复合抗氧剂和交联敏化剂有助于提高材料的加工性能和稳定性。因此，本申请的绝缘材料能够适应多种恶劣环境，与传统绝缘材料相比具有更广的适用范围。在本申请的配方体系中，通过无卤阻燃剂的使用，不仅提高了材料的阻燃性能，而且避免了传统卤素阻燃剂可能产生的有毒烟雾，能够更好地符合环保要求。本发明的绝缘材料具有优异的物理机械性能和阻燃性能，尤其是在物理机械性能和垂直托架燃烧试验在这两方面能够充分满足UL技术标准的要求。 [0008] 作为优选，所述EVA树脂的VA含量为14％。 [0010] 作为优选，所述阻燃剂还包括有机磷阻燃剂，所述有机磷阻燃剂和无卤阻燃剂的重量比为1:(4‑6)。 [0011] 通过采用上述技术方案，本申请对阻燃剂进行了优选，将无卤阻燃剂和有机磷阻燃剂配合使用。有机磷阻燃剂除了发挥阻燃作用外，还能够改善阻燃剂与基体树脂的相容性，因而能够减少阻燃剂的添加对绝缘材料机械性能造成的影响，并且也有助于提高绝缘材料的阻燃效率，使得绝缘材料能够更好地通过UL94测试。 [0012] 作为优选，所述辅助组分还包括碱木质素，所述碱木质素的用量为乙丙橡胶和马来酸酐接枝物总重量的10‑20％。 [0013] 通过采用上述技术方案，木质素分子是一种刚性大分子，在本申请的配方体系中，碱木质素的加入能够使得绝缘材料的刚性增加，在物理性能上表现为抗拉强度的增大，有助于改善电缆的耐久性。 [0014] 作为优选，所述马来酸酐接枝物包括低密度聚乙烯接枝马来酸酐。 [0015] 通过采用上述技术方案，本申请优选了马来酸酐接枝物的具体类型，低密度聚乙烯接枝马来酸酐不仅在本申请的配方体系中具有良好的相容性，而且与碱木质素具有良好的界面结合作用，能够提高绝缘材料的断裂伸长率。 [0016] 第二方面，本申请提供一种绝缘变频电力电缆，采用如下的技术方案。 [0017] 一种绝缘变频电力电缆，包括同心式绞合导体、第一包带层、铝塑复合带层、金属编织层和外护套，所述第一包带层包覆在同心式绞合导体表面，所述铝塑复合带层包覆在第一包带层表面，所述金属编织层包覆在铝塑复合带层表面，所述外护套包覆在金属编织层表面；所述同心式绞合导体由多根线芯绞合而成，所述线芯包括金属导体、第二包带层和绝缘层；规格10AWG以上的所述导体表面自内而外依次包覆有第二包带层和绝缘层，规格10AWG及以下的所述导体表面仅包覆有绝缘层，所述绝缘层的材质为以上任一所述的绝缘材料。 [0018] 通过采用上述技术方案，本发明的绝缘变频电力电缆具有优异的电气性能和机械保护性能。同心式绞合导体的设计可以提高电缆的抗拉强度和抗扭曲性能，适用于各种复杂的安装环境；铝塑复合带层和金属编织层的设置可以进一步提高电缆的抗电磁干扰能力和机械强度；外护套的使用可以保护电缆免受外界环境的侵蚀，延长电缆的使用寿命；绝缘层采用本发明的绝缘材料，保证了电缆的电气绝缘性能，满足了变频电力传输的要求。通过采取上述设置方式，本申请的电缆能够更好地通过UL机构全性能试验，而通过采用高性能要求的绝缘材料，使得本申请的电缆能够在耐用性、抗腐蚀性和抗污染性要求较高的各种复杂的电气环境下保持稳定的运行，并减少对环境的影响。在使用寿命结束后，电缆可以以较为环保的方式进行处理。可见，本申请的电缆与传统电缆产品相比具有更明显的出口优势。 [0019] 作为优选，所述线芯为三根动力芯和三根地线芯。 [0022] 通过采用上述技术方案，本申请优选了金属编织层的编织方式，通过采用上述方式进行编织，得到的金属编织层能够更好地与铝塑复合带层相互配合。在这种情况下，通过采用铝塑复合带层+金属编织层的组合屏蔽设计方案，能够抵抗电磁感应、接地不良和电源线传导干扰，并减小电感，防止感应电动势过大，以及抑制电磁波的对外发射，此外还能作为短路电流的通道，起到对线芯的有效保护。 [0023] 第三方面，本申请提供一种绝缘变频电力电缆的制造方法，采用如下的技术方案。 [0024] 一种绝缘变频电力电缆的制造方法，包括以下步骤：S1.将规格10AWG以上的导体先纵包一层聚酯带，聚酯带外层挤包一层绝缘材料，将规格10AWG及以下的导体与绝缘材料共挤出，得到线芯半成品； S2.使用电子加速器对线芯半成品进行辐照加工，得到线芯； S3.对线芯进行绞合加工，得到同心式绞合导体，在同心式绞合导体表面绕包一层聚酯带，得到第一包带层； S4.在第一包带层表面绕包一层铝塑复合带，得到铝塑复合带层； S5.在铝塑复合带层表面设置一层金属编织层，再在金属编织层外包覆一层外护套，得到绝缘变频电力电缆。 [0025] 通过采用上述技术方案，本申请的方法通过精确控制不同规格导体的共挤出工艺，确保了导体与绝缘材料的紧密结合，从而优化了电缆的电气绝缘特性。电子加速器辐照加工的应用，实现了线芯半成品的有效交联，增强了电缆的机械性能和环境适应性，显著提升了其耐用性和长期稳定性。同心式绞合导体的构造设计配合多层铝塑复合带的绕包不仅提升了电缆的屏蔽性能，有效抵御了外部电磁干扰，还增强了电缆的抗腐蚀和抗机械损伤能力。金属编织层的设置为电缆提供了更为严密的二次屏蔽，确保了信号传输的高保真度和系统的稳定运行。外护套的包覆为电缆提供了一道坚固的保护屏障，使其能够适应各种恶劣环境条件。综合来看，这种制造方法所制备的绝缘变频电力电缆，在电气绝缘性、机械强度、抗干扰性、环境适应性和长期稳定性能够更好地满足UL44、UL1277等美国标准的相关要求，适用于多种变频电力传输和分配场合。 [0026] 作为优选，所述制造方法的步骤S2.中，对规格为10AWG及以下的线芯半成品进行加工时，电子束能量为1.5MeV，对规格为8AWG‑4/0AWG的线芯半成品进行加工时，电子束能量为3.0MeV。 [0027] 通过采用上述技术方案，本申请优选了对半成品线芯进行辐照加工的工艺条件，能够充分实现半成品线芯的交联。 [0028] 综上所述，本申请具有以下有益效果：1、在绝缘材料的配方体系中，本申请限定了EVA树脂的VA含量，并添加了与之相匹配的辅助组分、阻燃剂和助剂。本申请的绝缘材料能够适应多种恶劣环境，与传统绝缘材料相比具有更广的适用范围，而且具有优异的物理机械性能和阻燃性能，尤其是在物理机械性能和垂直托架燃烧试验在这两方面，能够充分满足UL技术标准的要求，具有较强的市场竞争力。 [0029] 2、本申请的电缆能够在耐用性、抗腐蚀性和抗污染性要求较高的各种复杂的电气环境下保持稳定的运行，并减少对环境的影响。在使用寿命结束后，电缆可以以较为环保的方式进行处理，与传统电缆产品相比具有更明显的出口优势。 [0030] 3、按照本申请的方法制备的绝缘变频电力电缆，在电气绝缘性、机械强度、抗干扰性、环境适应性和长期稳定性等方面能够更好地满足UL系列美国标准的相关要求，适用于多种变频电力传输和分配场合，而且能够实现高效率低成本的批量生产。附图说明 [0031] 图1是本申请实施例的导体规格在10AWG以上的绝缘变频电力电缆的截面结构示意图。 [0032] 图2是本申请实施例的导体规格在10AWG及以下的绝缘变频电力电缆的截面结构示意图。 [0033] 附图标记说明：1、外护套；2、金属编织层；3、铝塑复合带层；4、第一包带层；5、线芯；51、金属导体； 52、第二包带层；53、绝缘层。 具体实施方式[0034] 以下结合实施例、制备例和对比例对本申请作进一步详细说明，本申请涉及的原料均可通过市售获得。实施例 [0035] 实施例1‑5以下以实施例1为例进行说明。 [0036] 实施例1本实施例提供一种绝缘材料，包括如下组分：LDPE树脂15kg，EVA树脂60kg，辅助组分25kg，阻燃剂150kg，加工助剂11kg。辅助组分为15kg的乙丙橡胶和10kg的马来酸酐接枝物；阻燃剂为艾特可10FG无卤阻燃剂，加工助剂为1kg交联敏化剂、6kg润滑剂和4kg复合抗氧剂。润滑剂由2kg聚乙烯蜡和4kg硅酮母粒混合而成，复合抗氧剂由1kg抗氧剂1010、1kg抗氧剂168、2kg抗氧剂412S混合而成。 [0037] 本实施例还提供一种绝缘变频电力电缆，参照图1，绝缘变频电力电缆由内向外以依次包括同心式绞合导体、第一包带层4、铝塑复合带层3、金属编织层2和外护套1，第一包带层4包覆在同心式绞合导体表面，铝塑复合带层3包覆在第一包带层4表面，金属编织层2包覆在铝塑复合带层3表面，外护套1包覆在金属编织层2表面。第一包带层4的材质为聚酯，厚度为0.03mm，搭盖宽度为6.5mm；铝塑复合带层3的厚度为0.03mm，铝面朝外，绕包方向为右向，搭盖宽度为6.5mm。金属编织层2由镀锡铜丝编织而成，镀锡铜丝的单丝直径为0.15mm(表2中简称为Φ1)，金属编织层2的编织密度为84％(表2中简称为编织密度)，金属编织层2的编织角为36°(表2中简称为编织角)；外护套1的材质为聚氯乙烯，厚度为1.14mm(表2中简称为外护套1厚度)。 [0038] 参照图1和图2，同心式绞合导体由六根线芯5绞合而成，线芯5为三根动力芯和三根地线芯，成缆节径比为20倍(表2中简称为第一节径比)。线芯5包括金属导体51、第二包带层52和绝缘层53；规格10AWG以上的导体表面自内而外依次包覆有第二包带层52和绝缘层53，规格10AWG及以下的导体表面仅包覆有绝缘层53。第二包带层52的厚度为0.02mm，第二包带层52的材质为聚酯。绝缘层53的厚度为1.16mm(表2中简称为绝缘层53厚度)，绝缘层53的材质为本实施例的绝缘材料。金属导体51为裸铜导体，由直径0.25mm(表2中简称为Φ2)的退火软铜单丝按照20倍(表2中简称为第二节径比)的节径比束合成股线，再由股线按照 15倍(表2中简称为第三节径比)的节径比绞合而成，上述成缆、束合与绞合的方向均为右向。 [0039] 本申请的导体外围采用纵向包裹聚酯带的工艺，能够有效防止导体松散，有助于确保电缆结构的紧密与稳定。3+3对称的成缆结构利用了导线间的互换效应和对称平衡特性，能够充分降低电磁干扰。绝缘层53与护套均可通过挤压式工艺进行生产，不仅使线芯5与电缆外观更加美观，而且显著提升了电缆的弯曲性能，能够更好地适应各种复杂环境的敷设需求。在屏蔽设计上，铝塑复合带层3与金属编织层2的组合减小了电缆的电感，能够有效抵抗电磁感应、接地不良和电源线传导干扰，防止出现感应电动势过大的情况，而且能够抑制电磁波的外泄，还可以作为短路电流的通道，为线芯5提供了充分的保护。 [0040] 本实施例还提供一种绝缘变频电力电缆的制造方法，包括以下步骤：S1.将规格10AWG以上的导体先纵包一层聚酯带，聚酯带外层挤包一层绝缘材料，将规格10AWG及以下的导体与绝缘材料共挤出，得到线芯半成品； S2.使用电子加速器对线芯半成品进行辐照加工，得到线芯5；对规格为10AWG及以下的线芯半成品进行加工时，电子束能量为1.5MeV，其他参数参考表3，对规格为8AWG‑4/ 0AWG的线芯半成品进行加工时，电子束能量为3.0MeV，其他参数参考表4； S3.对线芯5进行绞合加工，得到同心式绞合导体，在同心式绞合导体表面绕包一层聚酯带，得到第一包带层4； S4.在第一包带层4表面绕包一层铝塑复合带，得到铝塑复合带层3； S5.在铝塑复合带层3表面设置一层金属编织层2，再在金属编织层2外包覆一层外护套1，得到绝缘变频电力电缆。 [0041] 如表1,实施例1‑5的不同之处主要在于绝缘材料的原料配比不同，表1中，中石化提供的EVA树脂6110MC的VA含量为28％，韩华提供的EVA树脂2014的VA含量为14％。 [0042] 表1绝缘材料的原料配比表2生产加工参数 表3 10AWG以下规格辐照工艺参数 表4 8AWG至4/0AWG规格辐照工艺参数 实施例9 本实施例与实施例1的不同之处在于，EVA树脂的型号为美国杜邦3135，VA含量为 12％。 [0043] 实施例10本实施例与实施例1的不同之处在于，EVA树脂的型号为美国杜邦150，VA含量为 30％。 [0044] 实施例11本实施例与实施例8的不同之处在于，辅助组分由乙丙橡胶、马来酸酐接枝物和碱木质素混合而成，其中乙丙橡胶的重量为15kg，马来酸酐接枝物的重量为10kg，碱木质素的重量为1.5kg。碱木质素的平均粒度为31.19μm。 [0045] 实施例12本实施例与实施例11的不同之处在于，碱木质素的重量为2.5kg。 [0046] 实施例13本实施例与实施例11的不同之处在于，碱木质素的重量为4kg。 [0047] 实施例14本实施例与实施例11的不同之处在于，碱木质素的重量为5kg。 [0048] 实施例15本实施例与实施例14的不同之处在于，马来酸酐接枝物为低密度聚乙烯接枝马来酸酐，低密度聚乙烯接枝马来酸酐的接枝率为1.2％，熔体流动速率为215g/10min(190℃)。 [0049] 实施例16本实施例与实施例1的不同之处在于，将阻燃剂的用量调节至145kg。 [0050] 对比例对比例1 本对比例提供一种绝缘材料，包括如下原料：三元乙丙橡胶25kg，LDPE树脂30kg，EVA树脂20kg，阻燃剂40kg，交联剂3kg，马来酸酐接枝物8kg，抗氧剂4kg，润滑剂3kg。EVA树脂由日本东曹生产，VA含量为30％；马来酸酐接枝物的型号为W1L，由科爱思公司生产；阻燃剂为氢氧化铝，交联剂为过氧化二异丙苯，抗氧剂为四季戊四醇酯；润滑剂为硅酮粉，由硅酮母粒PMAF‑15加工而成。 [0051] 对比例2本对比例与实施例1的不同之处在于，将阻燃剂的用量增加到155kg。 [0053] 二、绝缘性能参照《GB/T 31838.2—2019固体绝缘材料介电和电阻特性第2部分：电阻特性(DC方法)体积电阻和体积电阻率》检测绝缘材料的体积电阻率，并换算得到20℃绝缘电阻常数，结果见表5。 [0054] 三、阻燃性能(1)按照《ANSI/UL94：2016》的记载，测试厚度为1.6mm的绝缘材料的垂直燃烧性能，结果见表5。 [0055] (2)按照《IEC 60332‑1‑2‑2004在火焰条件下电缆和光缆的试验第1‑2部分：单根绝缘电线或电缆的垂直燃烧试验——1kW预混合火焰试验程序》的记载，测试绝缘材料的单根垂直燃烧性能，结果见表5。 [0056] (3)按照UL标准规定的VW‑1测试方法，测试绝缘材料的垂直燃烧性能，结果见表5。 [0057] 表5检测结果结合实施例1‑8和对比例1并结合表5可以看出，实施例1‑8测得的单根垂直燃烧和VW‑1性能均合格，实施例5‑8除了单根垂直燃烧和VW‑1性能均合格外，UL94性能也符合要求，而对比例的单根垂直燃烧、VW‑1和UL94性能均不符合要求，说明本申请的绝缘材料具备更好的阻燃效果，能够更加充分地满足美标电缆的相关规定。而关于力学性能，美标UL44规定的抗张强度至少为10.3MPa，断裂伸长率至少为150％，本申请的实施例1‑8也能够全部满足。 [0058] 结合实施例1、对比例2和实施例16并结合表5可以看出，在实施例1的基础上继续减少阻燃剂用量会影响绝缘材料的阻燃性能，导致绝缘材料难以满足美标电缆的性能指标。而在阻燃剂类型不变的情况下，继续增加阻燃剂的用量也无法使单根垂直燃烧和VW‑1性能合格，而且会导致抗拉强度和断裂伸长率下降。 [0059] 结合实施例1‑2、所述9‑10并结合表5可以看出，当EVA树脂的VA含量为14％时，绝缘材料能够具备较好的力学性能和绝缘性能。 [0060] 结合实施例8、实施例11‑14并结合表5可以看出，碱木质素的加入能够提高绝缘材料的力学性能，使绝缘材料具备较高的拉伸强度。 [0061] 结合实施例14、实施例15并结合表5可以看出,实施例15的断裂伸长率高于实施例14，说明聚乙烯接枝马来酸酐能够在配方中含有碱木质素的情况下提高绝缘材料的断裂伸长率。 |
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