申请/专利权人：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

申请日：2022-06-28

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN115312271B

主分类号：H01B13/14

分类号：H01B13/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2022.11.25#实质审查的生效;2022.11.08#公开

摘要：一种中压聚丙烯绝缘线芯的三层共挤生产方法，根据聚丙烯绝缘及屏蔽材料热塑性的属性，提出了一种PP专用三层共挤生产线的设计方案，用于聚丙烯基半导电导体屏蔽料、聚丙烯绝缘料以及聚丙烯基半导电绝缘屏蔽料的三层共挤，并结合材料配方设计及装备改进方案，给出了基于不同材料组合的中压聚丙烯绝缘线芯制备工艺。三层共挤结构包括步骤：1在导体外包裹半导电导体屏蔽层；2再包裹绝缘层；3再包裹半导电绝缘屏蔽层；步骤1～3中，半导电导体屏蔽层、绝缘层和半导电绝缘屏蔽层通过三层共挤实现。

主权项：1.一种中压聚丙烯绝缘线芯的三层共挤生产方法，用于在导体外包裹自内而外的半导电导体屏蔽层、绝缘层和半导电绝缘屏蔽层；三层共挤生产系统采用具有独立供料系统的三台挤塑机分别对三个层所用电缆料进行熔融和挤出；挤出的电缆料经各自挤塑机的机颈段到达三层共挤生产系统的三层共挤机头；其特征是半导电导体屏蔽层所用电缆料是聚丙烯基半导电导体屏蔽料；绝缘层所用电缆料是聚丙烯绝缘料；半导电绝缘屏蔽层所用电缆料是聚丙烯基半导电绝缘屏蔽料；采用第一、二和三挤塑机分别挤出聚丙烯基半导电导体屏蔽料、聚丙烯绝缘料和聚丙烯基半导电绝缘屏蔽料；三层共挤机头通过独立的加温系统，实现机头部位的加热，加温系统应提供三层共挤机头最低不小于200℃的挤出环境；三层共挤的步骤包括：1设备装配及检查：将供料系统、挤出系统、冷却系统、控制系统、测偏系统依次连接、启动；供料系统包括：洁净料房、专用输料管道、吸料器、料位报警装置、料斗；挤出系统包括：第一挤塑机、第二挤塑机、第三挤塑机、三层共挤机头、模具、挤塑机的加温系统和三层共挤机头的加温系统；塑料通过挤出系统塑化成均匀的熔体，并在这一过程中建立压力，被螺杆连续地挤向机头；冷却系统包括：第1冷却系统或第2冷却系统；控制系统包括：传动控制和温度控制，实现对挤塑工艺包括温度、压力、螺杆转速、螺杆冷却、机筒冷却、制品冷却和外径即挤包厚度的控制，以及牵引速度、整齐排线和保证收线盘上从空盘到满盘的恒张力收线控制；测偏系统包括：在线测偏仪；2塑化和挤出第一挤塑机：导体屏蔽料通过供料系统到达挤塑机，挤塑机自进料到出料方向，挤塑机的机身温度设定：80℃～200℃；挤塑机的机颈段温度为190℃～200℃；第二挤塑机：绝缘料通过供料系统到达挤塑机，挤塑机自进料到出料方向，对于共混改性聚丙烯绝缘料挤出时，挤塑机的机身温度设定：80℃～210℃；对于共聚改性聚丙烯绝缘料挤出时，挤塑机的机身温度设定：80℃～240℃；挤塑机的机颈段温度为195℃～240℃；第三挤塑机：绝缘屏蔽料通过供料系统到达挤塑机，挤塑机自进料到出料方向：对于可剥离聚丙烯半导电绝缘屏蔽料挤出时，挤塑机的机身温度设定：100℃～220℃；对于不可剥离聚丙烯半导电绝缘屏蔽料挤出时，挤塑机的机身温度设定：80℃～200℃；第三挤塑机的机颈段温度为190℃～220℃；第一挤塑机、第二挤塑机、第三挤塑机均配有独立的循环冷却系统；三层共挤系统的三层共挤机头，温度为215℃～275℃；三台挤出机各区温度，应结合材料配方特点，根据实际挤出料温及表观质量在上述温度范围内进行调整；3冷却：对于挤出后的线芯：采用第1冷却系统先采用氮气冷却，再采用冷水冷却；或者采用第2冷却系统直接水冷却；所述第二挤塑机中的螺杆是分离型螺杆，在挤出机机筒的熔融段对应的螺杆的主螺棱旁再加一道辅助螺棱，螺槽主螺棱的前缘一边划分为熔体槽，而将螺槽主螺棱后缘一边划分为固体槽；辅助螺棱与机筒的间隙为0.38mm～0.76mm，仅容许固体槽中由固体床生成的熔体流进熔体槽，而阻挡使未熔化的电缆料进入；电缆料进入挤塑机的螺槽和料筒内壁时，被压实形成固体床；第二挤塑机的螺杆结构参数设定如下：螺杆的直径Ds：150mm；螺杆长径比LDS：25～28；螺杆的几何压缩比：ε＝2.5～4；所述的第1冷却系统，分为第1冷却段和第2冷却段；在第1冷却段内通过加压氮气进行冷却，冷却氮气压力不少于8Mpa，氮气温度设定从100℃～20℃；第2冷却段通过冷却水进行再降温，冷却水的水温是10℃～40℃；第1冷却系统适用绝缘层的厚度范围：2.5mm～19.0mm；所述的第2冷却系统，分为第1冷却段和第2冷却段；绝缘线芯挤出后直接进入冷却水管，此时，第1冷却段内充满冷却水，第2冷却段通过冷却水进行再降温，冷却水的水温是10℃～40℃；第2冷却系统适用绝缘层的厚度范围：2.5mm～10.5mm；A、半导电导体屏蔽层所用聚丙烯基半导电导体屏蔽料包括以下重量份数的组分： 所述的聚丙烯树脂为一种间规聚丙烯sPP,其熔融指数≥1.5g10min；所述的热塑性弹性体为TPU、TPEE、TPES、TPV、SEBS、TPO、POE或EVA中的至少一种；所述的导电炭黑选用乙炔炭黑或超导电炭黑，为提高挤出加工性，较好选用超导电炭黑，粒径为1530nm，BET比表面积应不小于200m2g；当选用超导电炭黑时，其添加量为乙炔炭黑添加量的20％～30％，超导电炭黑的吸碘值为950-1500mgg，吸油值为300-460cc100g，325目筛余物＜10ppm；所述的抗氧剂为445、1010、1035、1330中的至少一种；所述的抗铜剂为1024、697、MB和甲基苯丙三氮唑中的至少一种；所述的润滑剂为润滑剂氟化物、硅酮、EBS、聚丙烯蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸钙和硬脂酸锌中的至少一种；所述的水树抑制剂为聚乙二醇、含酰胺基脂肪酸脂、乙氧基化的脂肪酸或丙氧基化的脂肪酸中的至少一种；B、绝缘层所用聚丙烯绝缘料是共混改性聚丙烯绝缘料，其包括以下重量份数的组分： 所述的聚丙烯树脂为一种间规聚丙烯sPP,其熔融指数≥1.5g10min；所述的热塑性弹性体为TPU、TPEE、TPES、TPV、SEBS、TPO、POE或EVA中的至少一种；所述的抗氧剂为445、1010、1035、1330中的至少一种；所述的抗铜剂为1024、697、MB和甲基苯丙三氮唑中的至少一种；或者，聚丙烯绝缘料采用牌号为PP-JR-35的共聚改性聚丙烯绝缘料；C、半导电绝缘屏蔽层所用聚丙烯半导电绝缘屏蔽料是不可剥离聚丙烯半导电绝缘屏蔽料或可剥离聚丙烯半导电绝缘屏蔽料；不可剥离聚丙烯半导电绝缘屏蔽料与所述聚丙烯基半导电导体屏蔽料相同；可剥离聚丙烯半导电绝缘屏蔽料包括以下重量份数的组分： 所述的聚丙烯树脂为一种等规聚丙烯iPP,210℃2.16kg条件下的熔体流动速率≤1.8g10min、熔点≥160℃、密度0.890±0.010gcm3；所述的改性乙烯-丙烯酸酯共聚物为美国杜邦Appeel系列树脂中的一种，包括53007、53071、20D8；所述的高密度聚乙烯的190℃2.16kg条件下的熔体流动速率≥8g10min、熔点≥130℃；所述的导电炭黑选用乙炔炭黑或超导电炭黑，为提高挤出加工性，较好选用超导电炭黑，粒径为15-30nm，BET比表面积应不小于200m2g，当选用超导电炭黑时，其添加量为乙炔炭黑添加量的20％～30％，超导电炭黑的吸碘值为950-1500mgg，吸油值为300-460cc100g，325目筛余物＜10ppm；所述的纳米碳材为石墨烯薄片、单壁碳纳米管和多壁碳纳米管中的一种；所述的润滑剂为硅酮、EBS、聚丙烯蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸钙和硬脂酸锌中的至少一种；所述的抗氧剂为445、1010、1035、1330中的至少一种；所述的抗铜剂为1024、697、MB和甲基苯丙三氮唑中的至少一种。

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