一種環(huán)保節(jié)能防火銅鋁合金電線電纜及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新型環(huán)保節(jié)能防火銅鋁合金電線電纜及其制造方法。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，電線電纜很容易被燒穿而造成短路起火，而且現(xiàn)有的電線電纜成本偏高。本發(fā)明由絕緣層(2)、導(dǎo)電芯線(1)包覆而成，其特征在于所述導(dǎo)電芯線(1)為銅和鋁兩種不同的金屬材料包覆組成，所述的絕緣層(2)為防火云母帶，所述絕緣層(2)外還設(shè)置防火護(hù)套。本發(fā)明的銅包鋁防火電線電纜安全可靠，發(fā)生意外處于燃燒環(huán)境時(shí)發(fā)煙量少，具有較好的防火性，無(wú)有害氣體及腐蝕性氣體，可有效降低意外損失，便于對(duì)材料進(jìn)行回收，降低生產(chǎn)成本。
【專利說(shuō)明】一種環(huán)保節(jié)能防火銅鋁合金電線電纜及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型環(huán)保節(jié)能的銅鋁合金電線電纜，尤其是在銅鋁合金性能方面得到極大提高和極大降低銅導(dǎo)體電線成本的電線電纜及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]建筑裝修的蓬勃發(fā)展對(duì)電線電纜的要求也越來(lái)越高，過(guò)去的幾十年來(lái)由于電線電纜老化原因引起的火災(zāi)頻繁發(fā)，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，電線電纜很容易被燒穿而造成短路起火，從而造成更大的損失甚至悲劇發(fā)生。當(dāng)前有色金屬銅的價(jià)格居高不下，銅導(dǎo)體成本占電纜原材料總成本的90%以上。為了既能保證滿足電纜銅導(dǎo)體的技術(shù)指標(biāo)，又可以大幅度降低電纜成本，用新型銅鋁合金材料取代銅原料制造出的具有防火功能又具有極高性價(jià)比的銅鋁合金電線電纜具有廣闊的市場(chǎng)前景。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種環(huán)保節(jié)能的銅鋁合金電線電纜，改善鋁芯導(dǎo)體與純銅開關(guān)、插座接觸熔點(diǎn)問(wèn)題，防止產(chǎn)品氧化、短路，提高其安全性，降低意外線損，同時(shí)可有效降低材料成本。
[0004]為此，本發(fā)明采取如下的技術(shù)方案:銅鋁合金防火電線電纜，由絕緣層、導(dǎo)電芯線包覆而成，所述導(dǎo)電芯線為銅和鋁兩層不同的金屬材料包覆組成，為一種高科技納米技術(shù)新型銅鋁合金材料；導(dǎo)體外設(shè)置耐高溫云母帶防火層，防火層外設(shè)置低煙無(wú)鹵耐高溫防火絕緣屏蔽層。絕緣層為所述絕緣層外包覆有防火護(hù)套。
[0005]所述的絕緣屏蔽層為無(wú)煙防火的納米改性聚稀烴聚合物絕緣材料，且通過(guò)電子輻照加速器的對(duì)絕緣屏蔽層輻照。
[0006]所述的銅為銅帶或銅套，所述的鋁為鋁芯線。所述導(dǎo)電芯線為銅包鋁組成。“銅導(dǎo)體的導(dǎo)電性能大大的優(yōu)于鋁導(dǎo)體，于是以“包覆焊接拉制法”將銅帶(以一定的銅層體積比)同心的包覆在鋁芯的外層，系一種物理方式，而當(dāng)中鋁導(dǎo)體在接觸空氣后立即產(chǎn)生一層致密的納米氧化膜來(lái)防止導(dǎo)體氧化。銅包鋁作為導(dǎo)體，與銅、鋁一樣，可應(yīng)用在很多場(chǎng)合，同時(shí)銅包鋁導(dǎo)體使導(dǎo)體總截面放大，根據(jù)集膚效應(yīng)的原理，單根導(dǎo)線的表面，其單位面積通過(guò)的電流比導(dǎo)線的圓心單位面積通過(guò)的電流要大，也就是說(shuō)，大截面導(dǎo)體的圓心在相同導(dǎo)體組成的圓面積內(nèi)，圓心比圓周通過(guò)的電流要小，所以圓心導(dǎo)體用鋁材料，圓周導(dǎo)體用銅材料組成是最合理經(jīng)濟(jì)的。在導(dǎo)體直流電阻與純銅導(dǎo)體直流電阻相同的條件下，它的交流電阻比銅小，載流量比銅導(dǎo)體大2%-5% (截面積越大效果越明顯)。其電纜的線損、溫升、高次諧波等技術(shù)指標(biāo)比銅導(dǎo)體電纜要好。
[0007]作為優(yōu)選和改進(jìn)，所述的銅由至少一根純銅線絞合而成，所述的鋁由至少一根純鋁線絞合而成。該結(jié)構(gòu)的電線電纜便于對(duì)銅鋁材料進(jìn)行回收，降低成產(chǎn)成本減少環(huán)境污染。
[0008]所述鋁芯線層與銅層之間還設(shè)置了石墨介質(zhì)層。設(shè)置石墨介質(zhì)層，具有較強(qiáng)的抗氧化性，提高導(dǎo)電性能。
[0009]所述鋁芯線層的截面積占導(dǎo)電芯線的40-80%，所述石墨介質(zhì)層的截面積占導(dǎo)電芯線的1-10%，所述的銅層占導(dǎo)電芯線10-30%。成本低，產(chǎn)品性能相對(duì)較佳。
[0010]絕緣層和阻燃護(hù)套是由納米改性聚稀烴聚合物、納米防火劑、納米消煙劑和填加劑混合制成。
[0011]本發(fā)明的銅包鋁防火電線電纜安全可靠，發(fā)生意外處于燃燒環(huán)境時(shí)發(fā)煙量少，具有較好的防火性，無(wú)有害氣體及腐蝕性氣體，可有效降低意外損失，便于對(duì)材料進(jìn)行回收，降低生產(chǎn)成本。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明雙層金屬包芯電線電纜實(shí)施例截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中:1-銅包鋁導(dǎo)電芯線、2-絕緣層防火云母帶、3-防火護(hù)套、4-銅、5-鋁芯線。

【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示，本發(fā)明所述銅包鋁合金防火電線電纜，由絕緣層防火云母帶2包覆銅包鋁導(dǎo)電芯線1，外加交聯(lián)絕緣防火護(hù)套3組成，圖中所示的導(dǎo)電芯線I為銅4包覆鋁芯線5組成。
[0015]絕緣層防火云母帶2和防火護(hù)套3是由納米改性聚稀烴聚合物、納米防火劑、納米消煙劑和填加劑混合制成。作為優(yōu)選和改進(jìn)，在鋁芯線層與銅層之間還設(shè)置了石墨介質(zhì)層。設(shè)置石墨介質(zhì)層，具有較強(qiáng)的抗氧化性，提高導(dǎo)電性能。為了便于回收原材料降低成本，使銅由至少一根純銅線絞合而成,鋁由至少一根純鋁線絞合而成，降低成產(chǎn)成本并減少環(huán)境污染。作為優(yōu)選，鋁芯線層的截面積占導(dǎo)電芯線的40-80%，石墨介質(zhì)層的截面積占導(dǎo)電芯線的1_10%，銅層占導(dǎo)電芯線10-30%。成本低，產(chǎn)品性能相對(duì)較佳。
[0016]本發(fā)明的生產(chǎn)工藝是將經(jīng)過(guò)清洗的銅帶經(jīng)多道軋輥逐步形成管狀包覆在清洗過(guò)的鋁芯線周圍，采用氬弧焊將銅管的縱縫焊接起來(lái)形成線坯，經(jīng)拉拔并通過(guò)拉絲模熱處理使兩金屬界面緊密結(jié)合，經(jīng)過(guò)多道拉絲模制成尺寸要求的線材，使銅鋁兩種金屬界面結(jié)合更緊密。銅包鋁線的退火，拉拔后的銅包鋁線加熱時(shí)組織和性能的變化，將加工硬化的銅包鋁線加熱到較高溫度，保溫一定時(shí)間，組織結(jié)構(gòu)將逐漸恢復(fù)原狀，其力學(xué)性能隨之發(fā)生變化。退火過(guò)程中，銅和鋁原子向?qū)Ψ浇饘僦袛U(kuò)散，形成“冶金結(jié)合”。
[0017]本發(fā)明具有如下特點(diǎn):
[0018]電線電纜材料中不含有氯、溴、氟等鹵素，在緊急狀態(tài)下(如電氣事故、火災(zāi))，不產(chǎn)生有害氣體及腐蝕性氣體；
[0019]采用銅鋁合金導(dǎo)體可滿足目前持續(xù)多年的電線電纜在產(chǎn)品選型、設(shè)計(jì)、使用、安裝等方面的習(xí)慣，還對(duì)電纜的接線端子緊壓、錫焊接有利。燃燒時(shí)發(fā)煙量少，具有較好的防火性；
[0020]降低交流電阻:交流電阻是電流載流量的主要依據(jù)，根據(jù)集膚效應(yīng)的原理，單根導(dǎo)線的表面，其單位面積通過(guò)的電流比導(dǎo)線的圓心單位面積通過(guò)的電流要大，也就是說(shuō)，大截面導(dǎo)體的圓心在相同導(dǎo)體相成的圓面積內(nèi)，圓心比圓周通過(guò)的電流要小，所以把圓心導(dǎo)體與圓周導(dǎo)體用不同的金屬組成是最合理、最經(jīng)濟(jì)的。
[0021]影響交流電阻指標(biāo)除直流電阻、集膚效應(yīng)外，還有鄰近效應(yīng)，與相同直流電阻的銅導(dǎo)體相比，采用銅鋁合金導(dǎo)體后，單根導(dǎo)體內(nèi)，鋁在圓心，銅在外緣；在絞合導(dǎo)體內(nèi)，內(nèi)層是銅包鋁，外層是純銅，而鋁對(duì)集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)都沒(méi)有銅敏感，同時(shí)銅復(fù)合導(dǎo)體會(huì)使導(dǎo)體總截面增加一部份，因此也增加了導(dǎo)體的表面積，改善了電纜的散熱條件，增加了散熱面積，而鋁的導(dǎo)熱系數(shù)與銅相近，在同等的材料成本條件下，交流電阻的指標(biāo)要經(jīng)濟(jì)得多
[0022]具有良好的耐腐蝕性:鋁比銅易腐蝕，但由于銅鋁合金材料已經(jīng)完全冶金化，鋁完全被銅所覆，不會(huì)被水、空氣接觸，完全達(dá)到與銅一樣的性能。銅鋁合金導(dǎo)體還更利于避免電纜在長(zhǎng)期使用過(guò)程中由于腐蝕、碰傷或因緊壓、錫焊接不好使導(dǎo)體與接線端子接觸不良、發(fā)熱引起銅層脫落和銅鋁兩種金屬之間形成電勢(shì)差，加速電化腐蝕，避免造成電纜端部燒毀的隱患。
[0023]成本低重量輕:與相同技術(shù)指標(biāo)的銅芯電纜相比，銅鋁合金導(dǎo)體電纜可節(jié)約成本20%以上。銅包鋁線的比重僅為純銅線的37%-40%。在線徑、重量相等的情況下，其長(zhǎng)度是純銅線的2.5倍。
[0024]良好的焊接性:銅包鋁線由于其表面同心包覆了一層純銅，因此具有跟純銅線一樣的可焊性，方便生產(chǎn)。
[0025]提高了防火、安全效果，不會(huì)蔓延、燃燒及產(chǎn)生鹵化氫有害氣體，達(dá)到環(huán)保型安全電纜的設(shè)計(jì)要求。電纜壽命長(zhǎng)，防火功效好和節(jié)能省電，設(shè)計(jì)原理為:使用特殊的防火材料及工藝，特殊電纜護(hù)套材料及生產(chǎn)工藝，可以防止電纜老化而引起能源損耗，防止各種因素的起火，以達(dá)到防火節(jié)能的功能。
[0026]利用電子輻照加速器對(duì)電線電纜絕緣層及保護(hù)層進(jìn)行輻照，使塑性體原相對(duì)獨(dú)立的鏈狀結(jié)構(gòu)變成同層相聯(lián)、層層相聯(lián)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而極大地提高了電線電纜產(chǎn)品的機(jī)械物理性能，耐熱性和使用壽命。
[0027]不含有能對(duì)環(huán)境造成有害影響的鉛、鎘等重金屬，不含環(huán)境激素，不污染土壤；
[0028]電線廢棄后可回收再生利用，或掩埋、焚燒時(shí)不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害。
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)保節(jié)能防火銅鋁合金電線電纜，由絕緣層(2)、導(dǎo)電芯線(I)包覆而成，其特征在于所述導(dǎo)電芯線(I)為銅和鋁兩種不同的金屬材料包覆組成，所述的絕緣層(2)為防火云母帶，所述絕緣層(2)外還設(shè)置防火護(hù)套。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保節(jié)能防火銅鋁合金電線電纜，其特征在于所述導(dǎo)電芯線(I)為銅包鋁芯線組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)保節(jié)能防火銅鋁合金電線電纜，其特征在于所述的銅為銅帶或銅套，所述的鋁為鋁芯線。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)保節(jié)能防火銅鋁合金電線電纜，其特征在于所述的銅由至少一根純銅線絞合而成，所述的鋁由至少一根純鋁線絞合而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)保節(jié)能防火銅鋁合金電線電纜，其特征在于鋁芯線層與銅層之間還設(shè)置了石墨介質(zhì)層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的環(huán)保節(jié)能防火銅鋁合金電線電纜，其特征在于鋁芯線層的截面積占導(dǎo)電芯線的40-80%，所述石墨介質(zhì)層的截面積占導(dǎo)電芯線的1_10%，所述的銅層占導(dǎo)電芯線10-30%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保節(jié)能防火銅鋁合金電線電纜，其特征在于所述的絕緣層為納米改性聚稀烴聚合物絕緣材料。
8.如權(quán)利要求1所述的環(huán)保節(jié)能防火銅鋁合金電線電纜，其特征在于所述的緣層和防火護(hù)套是由納米改性聚稀烴聚合物、納米防火劑、納米消煙劑和填加劑混合制成。
9.按權(quán)利要求3所述的環(huán)保節(jié)能防火銅鋁合金電線電纜的制造方法，其特征在于將經(jīng)過(guò)清洗的銅帶經(jīng)多道軋輥逐步形成管狀包覆在清洗過(guò)的鋁芯線周圍，采用氬弧焊將銅管的縱縫焊接起來(lái)形成線坯，經(jīng)拉拔并通過(guò)拉絲模熱處理使兩金屬界面緊密結(jié)合，經(jīng)過(guò)多道拉絲模制成尺寸要求的線材，之后對(duì)銅包鋁線進(jìn)行退火，將加工硬化的銅包鋁線加熱到400-500度，保溫30-60分鐘，退火過(guò)程中，銅和鋁原子向?qū)Ψ浇饘僦袛U(kuò)散，形成“冶金結(jié)么”口 ο
10.按權(quán)利要求9所述的環(huán)保節(jié)能防火銅鋁合金電線電纜的制造方法，其特征在于利用電子輻照加速器的高能電子束流對(duì)絕緣層及防火護(hù)套進(jìn)行輻照。
【文檔編號(hào)】H01B7/29GK104200902SQ201410483731
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月20日
【發(fā)明者】柳匯文, 馮亮 申請(qǐng)人:杭州創(chuàng)遠(yuǎn)電纜有限公司