辐照交联生产电线电缆的方法及其辐照交联设备

摘要

本发明公开了一种辐照交联设备，其是一种高能电子加速器。本发明还公开了用该高能电子加速器辐照交联生产电线电缆的方法。采用本发明的高能电子加速器进行辐照交联生产电线电缆，高能电子加速器辐照能改变电线的温度、耐溶剂、耐老化、耐开裂等性能，提升了产品质量、提高了生产效率、降低生产成本、减少对环境的污染，所得到的聚氯乙烯绝缘电线电缆的机械性能，如抗张强度、断裂伸长率等都大大提升，带来了良好的经济效益。

说明书

技术领域

本发明属于交联电线电缆生产技术领域，具体是一种高能电子加速器辐照交联生产电线 电缆的方法及其辐照交联设备。

背景技术

目前，在同行业电线生产过程中，电线聚合物的主要交联方式有过氧化合物交联法、高 能电子加速器辐照交联法、硅烷交联法和紫外光交联法，过氧化合物法必须在高温、高压、 设备安装面积庞大的硫化管以及配套厂房和生产设备中进行，能耗高，生产效率低，使用硫 化交联还容易引起导体氧化，对产品的特性有严重的影响；硅烷交联法存在交联时间长，工 艺操作较为复杂，产品耐温、耐压等级不高等缺陷。

高能电子加速器辐照交联法是由高能电子加速器产生的高能电子束有效穿透绝缘层，通 过能量转换产生交联反应，因为电子带有很高的能量，而且均匀地穿过绝缘层，所以形成的 交联键结合能量高，稳定性好，电缆的耐溶剂、耐老化、耐热、耐开裂等性能优于化学交联 电缆，并且对环境无污染。但由于受加速器能量级以及原料配方的限制，目前辐照交联生产 的电线电缆在理化性能方面仍需提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种提升产品质量、提高生产效率的高能电子加速器辐照交联生产 电线电缆的方法。

本发明的另一目的是提供该生产方法的辐照交联设备。

为达到上述目的之一，本发明采用以下技术方案：

一种辐照交联生产绝缘电线电缆的辐照交联设备，所述辐照交联设备是高能电子加速器， 包括具有中空内腔的电子加速器容器，所述电子加速器容器的中空内腔内设置有具有真空内 腔的内部容器，所述内部容器外壁与电子加速器容器之间的空间填充有SF₆气体，所述内部 容器的周沿设置有高压线圈，内部容器的真空内腔内设置有能量分配高压管，内部容器顶部 由上往下依次连接设置有高压整流系统、电子枪和电子加速管，所述电子加速管由内部容器 顶部向下延伸进入真空内腔并最终由真空内腔延伸到电子加速器容器的外部空间，所述电子 加速管在其延伸出内部容器处设置有聚焦镜系统，电子加速管伸出到电子加速器容器外部的 出口处设置有真空泵、闸阀和钛窗，所述钛窗上端设置有第一电子扫描系统和第二电子扫描 系统，所述钛窗下端安装有钛箔。

一种使用前面所述的辐照交联设备生产电线电缆的方法，包括以下步骤：

(1)制备聚烯烃胶料，将胶料均匀包覆于导电线芯；

(2)用高能电子加速器辐照交联聚烯烃层，经绞线得到缆芯；

(3)制备聚氯乙烯胶料，将胶料均匀包覆于缆芯；

(4)用高能电子加速器辐照交联聚氯乙烯层，得到电线电缆。

进一步地，所述步骤(1)包括以下步骤：

a将原料投入密炼机中密练，时间为270～370s，密练120s后开始扫料，出料温度控制在 80～150℃；

b密练后的混合料投入开炼机中，自动翻包310～410s，然后薄通、打卷，投入辗页机辗 页，辗页后胶片的厚度为1.5～1.8mm，宽度为128～133mm，过30～80℃肥皂水；

c将练好的胶料喂入已预热的挤出机中，挤出螺杆的温度为：一区70～110℃，二区 80～120℃，机头90～130℃，将胶料均匀包覆在导电线芯上。

进一步地，所述步骤a的原料按照重量份数，包括20～40份CPE(氯化聚乙烯)、3～15 份POE(聚烯烃弹性体)、5～24份重钙、20～40份滑石粉、3～9份增塑剂、1～4份辐照交联剂、 2.0～2.3份氧化镁、0.3～0.5份氧化锌、0.08～0.11份硬脂酸、0.2～0.5份PE蜡、0.2～0.5份抗氧 剂和0.9～1.3份防老剂。

进一步地，所述增塑剂为TOTM(偏苯三酸三辛酯)。

进一步地，所述步骤c的挤出速度为100～260m/min，包覆绝缘层材料的厚度为 0.8～1.5mm。

进一步地，所述步骤(2)高能电子加速器辐照交联的参数是：束压1.0～1.5MeV，束流 5～70mA，剂量20～100kGy，速度为40～500m/min。

进一步地，所述步骤(3)包括以下步骤：

a将原料投入密炼机中密练，时间为190～250s，密练60s后开始扫料，出料温度控制在 80～110℃；

b密练后的混合料投入开炼机中，自动翻包210～310s，然后薄通、打卷，投入辗页机辗 页，辗页后胶片的厚度为2.1～2.4mm，宽度为130～140mm，过30～80℃肥皂水；

c将练好的胶料喂入已预热的挤出机中，挤出螺杆的温度为：一区70～110℃，二区 80～120℃，机头90～130℃，将胶料均匀包覆在导电线芯上。

进一步地，所述步骤a的原料按照重量份数，包括30～50份CPE、7～15份炭黑、30～50 份滑石粉、5～20份氢氧化镁、5～10份增塑剂、1.5～4份辐照交联剂、3～4份氧化镁和0.3～0.9 份石蜡。

进一步地，所述步骤c的挤出速度为50～160m/min，包覆绝缘层材料的厚度为0.8～3.0mm。

进一步地，所述步骤(4)高能电子加速器辐照交联的参数是：束压1.5～2.0MeV，束流 5～70mA，剂量100～200kGy，速度为40～180m/min。

辐照交联剂是一种敏化剂，敏化剂可以降低辐照交联剂量，如四氯化碳和三烯丙基异氰 酸酯是典型的敏化剂。

本发明具有以下有益效果：

采用本发明的高能电子加速器进行辐照交联生产电线电缆，其设备结构独特简单，工艺 新颖，投资少，易于维护操作；高能电子加速器辐照能改变电线的温度、耐溶剂、耐老化、 耐开裂等性能，提升了产品质量、提高了生产效率、降低生产成本、减少对环境的污染，所 得到聚氯乙烯电线电缆的机械性能，如抗张强度、断裂伸长率等都大大提升，各类性能指标 全部符合要求，带来了良好的经济效益。

附图说明

图1为本发明高压变压器型电子加速器的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：

以下实施例中采用的辐照交联设备是高能电子加速器，其包括具有中空内腔的电子加速 器容器1，所述电子加速器容器1的中空内腔内设置有具有真空内腔3的内部容器，所述内 部容器外壁与电子加速器容器1之间的空间填充有SF₆气体4，所述内部容器的周沿设置有高 压线圈18，内部容器的真空内腔3内设置有能量分配高压管19，内部容器顶部由上往下依次 连接设置有高压整流系统11、电子枪7和电子加速管2，所述电子加速管2由内部容器顶部 向下延伸进入真空内腔3并最终由真空内腔3延伸到电子加速器容器1的外部空间，所述电 子加速管2在其延伸出内部容器处设置有聚焦镜系统8，电子加速管2伸出到电子加速器容 器1外部的出口处设置有真空泵20、闸阀21和钛窗10，所述钛窗10上端设置有第一电子扫 描系统9和第二电子扫描系统23，所述钛窗10下端安装有钛箔22。

实施例1

按照以下步骤制造电线电缆：

(1)将以下原料按照小料、大料、油料、胶料的顺序投入密炼机的料斗，将料斗复位， 放下防护罩和上顶栓进行密练，时间为320s，密练120s后开始扫料，出料温度控制100℃；

(2)密练后的混合料投入开炼机中，自动翻包360s，然后薄通、打卷，投入辗页机辗 页，辗页后胶片的厚度为1.5～1.8mm，宽度为128～133mm，厚度以每片胶的中间位置测量为 标准，然后过肥皂水，肥皂水的温度为50℃；注意不容许多车料等着辗叶，胶片双面过肥皂 水应均匀，开足风扇收卷时水应基本干透，不容许收水多的胶卷，将切剩余的边角料送进开 炼机，重新打卷、薄通，有肥皂水的胶片凉干后回收使用；

(3)将练好的胶料喂入已预热的挤出机中，挤出螺杆的温度为：一区70～110℃，二区 80～120℃，机头90～130℃，将胶料均匀包覆在导电线芯上，挤出速度为200m/min，包覆绝 缘层材料的厚度为1.2mm；

(4)用高能电子加速器辐照交联聚烯烃层，束压1.2MeV，束流30mA，剂量80kGy， 速度为200m/min，经绞线得到缆芯；在辐照的过程中，线材表面要无油污、杂质、分线梳无 磨损、梳齿干净，确保产品的质量；

(5)将原料投入密炼机中，先加除油料外的物料，再加入油料，密练时间为220s，密 练60s后开始扫料，出料温度控制在100℃；

(6)密练后的混合料投入开炼机中，自动翻包260s，然后薄通、打卷，投入辗页机辗 页，辗页后胶片的厚度为2.1～2.4mm，宽度为130～140mm，然后过肥皂水，肥皂水的温度为 60℃；注意不容许多车料等着辗叶，胶片双面过肥皂水应均匀，开足风扇收卷时水应基本干 透，不容许收水多的胶卷，将切剩余的边角料送进开炼机，重新打卷、薄通，有肥皂水的胶 片凉干后回收使用；

(7)将练好的胶料喂入已预热的挤出机中，挤出螺杆的温度为：一区70～110℃，二区 80～120℃，机头90～130℃，将胶料均匀包覆在缆芯上，挤出速度为100m/min，包覆绝缘层 材料的厚度为1.5mm；

(8)用高能电子加速器辐照交联聚氯乙烯层，束压1.8MeV，束流50mA，剂量150kGy， 速度为100m/min；在辐照的过程中，线材表面要无油污、杂质、分线梳无磨损、梳齿干净， 确保产品的质量；辐照交联后的线材按成品要求进行绞线，对绞线的节距、线材的交向、绞 线的外径，按照GB/T8735-1998和GB/T5013-1997标准进行，得到聚氯乙烯电线电缆。

聚氯乙烯电线电缆的型号是H05RN-F2×0.75mm²，按照产品标准DINEN 50525-2-21:2012-01/VDE0285-525-2-21进行全性能检测(标志/单丝/结构/原始性能/老化/空弹 /浸油/非污染/耐臭氧/热延伸/低温/导体电阻/耐电压/水中耐电压/护套表面电阻/DZ-1/曲挠)， 结果如表1所示：

表1

由上表可知，本发明的电线电缆的性能指标全部合格。

实施例2

按照以下步骤制造电线电缆：

(1)将以下原料按照小料、大料、油料、胶料的顺序投入密炼机的料斗，将料斗复位， 放下防护罩和上顶栓进行密练，时间为270s，密练120s后开始扫料，出料温度控制在80℃；

(2)密练后的混合料投入开炼机中，自动翻包310s，然后薄通、打卷，投入辗页机辗 页，辗页后胶片的厚度为1.5～1.8mm，宽度为128～133mm，然后过肥皂水，肥皂水的温度为 30℃；注意不容许多车料等着辗叶，胶片双面过肥皂水应均匀，开足风扇收卷时水应基本干 透；

(3)将练好的胶料喂入已预热的挤出机中，挤出螺杆的温度为：一区70～110℃，二区 80～120℃，机头90～130℃，将胶料均匀包覆在导电线芯上，挤出速度为100m/min，包覆绝 缘层材料的厚度为0.8mm；

(4)用高能电子加速器辐照交联聚烯烃层，束压1.0MeV，束流5mA，剂量20kGy， 速度为40m/min，经绞线得到缆芯；在辐照的过程中，线材表面要无油污、杂质、分线梳无 磨损、梳齿干净，确保产品的质量；

(5)将原料投入密炼机中，先加除油料外的物料，再加入油料，密练时间为190s，密 练60s后开始扫料，出料温度控制在80℃；

(6)密练后的混合料投入开炼机中，自动翻包210s，然后薄通、打卷，投入辗页机辗 页，辗页后胶片的厚度为2.1～2.4mm，宽度为130～140mm，然后过肥皂水，肥皂水的温度为 30℃；注意不容许多车料等着辗叶，胶片双面过肥皂水应均匀，开足风扇收卷时水应基本干 透；

(7)将练好的胶料喂入已预热的挤出机中，挤出螺杆的温度为：一区70～110℃，二区 80～120℃，机头90～130℃，将胶料均匀包覆在缆芯上，挤出速度为50m/min，包覆绝缘层材 料的厚度为0.8mm；

(8)用高能电子加速器辐照交联聚氯乙烯层，束压1.5MeV，束流5mA，剂量100kGy， 速度为40m/min；在辐照的过程中，线材表面要无油污、杂质、分线梳无磨损、梳齿干净， 确保产品的质量；得到聚氯乙烯电线电缆。

聚氯乙烯电线电缆的型号是YZW4×1.0mm²，按照产品标准GB/T5013.4-2008进行全性能 检测(结构/单丝/标志/导体电阻/耐电压/水中耐电压/DZ-1/原始/老化/空弹/耐臭氧/浸油/热延伸 /低温弯曲/曲挠)，结果如表2所示：

表2

由上表可知，本发明的电线电缆的性能指标全部合格。

实施例3

按照以下步骤制造电线电缆：

(1)将以下原料按照小料、大料、油料、胶料的顺序投入密炼机的料斗，将料斗复位， 放下防护罩和上顶栓进行密练，时间为370s，密练120s后开始扫料，出料温度控制在150℃；

(2)密练后的混合料投入开炼机中，自动翻包410s，然后薄通、打卷，投入辗页机辗 页，辗页后胶片的厚度为1.5～1.8mm，宽度为128～133mm，然后过肥皂水，肥皂水的温度为 80℃；注意不容许多车料等着辗叶，胶片双面过肥皂水应均匀，开足风扇收卷时水应基本干 透；

(3)将练好的胶料喂入已预热的挤出机中，挤出螺杆的温度为：一区70～110℃，二区 80～120℃，机头90～130℃，将胶料均匀包覆在导电线芯上，挤出速度为260m/min，包覆绝 缘层材料的厚度为1.5mm；

(4)用高能电子加速器辐照交联聚烯烃层，束压1.5MeV，束流70mA，剂量100kGy， 速度为500m/min，经绞线得到缆芯；在辐照的过程中，线材表面要无油污、杂质、分线梳无 磨损、梳齿干净，确保产品的质量；

(5)将原料投入密炼机中，先加除油料外的物料，再加入油料，密练时间为250s，密 练60s后开始扫料，出料温度控制在110℃；

(6)密练后的混合料投入开炼机中，自动翻包310s，然后薄通、打卷，投入辗页机辗 页，辗页后胶片的厚度为2.1～2.4mm，宽度为130～140mm，然后过肥皂水，肥皂水的温度为 80℃；注意不容许多车料等着辗叶，胶片双面过肥皂水应均匀，开足风扇收卷时水应基本干 透；

(7)将练好的胶料喂入已预热的挤出机中，挤出螺杆的温度为：一区70～110℃，二区 80～120℃，机头90～130℃，将胶料均匀包覆在缆芯上，挤出速度为160m/min，包覆绝缘层 材料的厚度为3.0mm；

(8)用高能电子加速器辐照交联聚氯乙烯层，束压2.0MeV，束流70mA，剂量200kGy， 速度为180m/min；在辐照的过程中，线材表面要无油污、杂质、分线梳无磨损、梳齿干净， 确保产品的质量；得到聚氯乙烯电线电缆。

聚氯乙烯电线电缆的型号是YZW2×0.75mm²，按照产品标准GB/T5013.4-2008进行全性 能检测全性能(结构/单丝/标志/导体电阻/耐电压/水中耐电压/DZ-1/原始/老化/空弹/耐臭氧/浸 油/热延伸/低温弯曲/曲挠)，结果如表3所示：

表3

由上表可知，本发明的电线电缆的性能指标全部合格。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于 本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在 本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。