专利名称：橡套阻燃电缆的护套配方及制造方法
技术领域：
本发明涉及一种阻燃电缆，具体讲是一种橡套阻燃电缆护套材料配方及其制造方法。
背景技术：
矿用橡套软电缆主要用于煤矿井下，供井下电源线路和各种采煤机械设备的电源连接线， 由于电缆所使用的工作环境的特殊性，对电缆不仅有其结构性能、电气性能、绝缘物理性能 的常规技术指标要求，而且对其阻燃性能有特别要求，同时由于电缆使用的频繁移动，因此 对其柔软性和抗撕裂性能也有较高的要求。目前电线电缆行业中用于橡套阻燃电缆的护套材料主要还是以氯丁橡胶为主要原料，同 时加入各种化学配合剂对氯丁橡胶进行改性，在保证电缆各种技术指标的前提下，通过降低 价格昂贵的氯丁橡胶的用量以达到降低生产成本。我国是一个氯丁橡胶资源稀少的国家，目 前国内生产的氯丁橡胶难以满足市场需求，要满足市场的大量需求主要还是依靠进口，由于 氯丁橡胶严重紧缺，造成了氯丁橡胶价格昂贵，从而增加了生产商的生产成本。因此，如何 降低氯丁橡胶在阻燃电缆用护套材料的混合料中的用量，降低生产成本，同时又要满足电缆 的结构性能、电气性能、绝缘机械物理性能的常规技术指标要求，还要满足其柔软性、抗撕 裂性能以及其阻燃性能的特别技术要求，已成为电线电缆行业中的重要研究内容。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种对氯丁橡胶进行改性，满足使用环境要求，符合 或优于国家技术标准，并能降低生产成本的橡套阻燃电缆的护套配方及采用该配方生产橡套 阻燃电缆护套的制造方法。本发明的技术解决方案是， 一种橡套阻燃型电缆护套配方，其组成成份的重量份数为 氯丁橡胶15-30、氯化聚乙烯15-30、氧化锌0,5-3.0、氧化镁0.5-3.0、乙撑硫脲0.2-1.0、 二硫化二苯骈噻唑0. 5-2. 0、 二硫化四甲基秋兰姆0. 1-0. 5、 N—苯基一2—萘胺0. 5-2. 0、硬 脂酸0.5-2.0、石蜡0.5-3. 5、邻苯二甲酸二辛酯1.0-5.0、高耐磨碳黑5. 0-15、半补强碳黑 5.0-15、碳酸钙3.5-10、十溴二苯醚2.5-8、三氧化二锑1. 0-3. 0、氢氧化铝1.0-8.0。采用上述配方生产橡套阻燃电缆护套的制造方法，其具体步骤是1、 塑炼(1) 、将氯丁橡胶置在密炼机内单独塑炼；机内温度控制在75-80'C;将塑炼好的氯丁橡 胶冷却至常温后，放至备用；(2) 、将氯化聚乙烯置在密炼机内单独塑炼；机内温度控制在100-ll(TC;将塑炼好氯化 聚乙烯冷却至常温后，放至备用；2、 合炼(1) 、按配方中重量份数的要求，对塑炼后的备用氯丁橡胶和氯化聚乙烯分别称量；(2) 、将称量好的氯丁橡胶和氯化聚乙烯放至密炼机内合炼，合炼时间为6-10分钟，使之成为混合橡胶，密炼机内温度控制在90—95°C;(3) 、将混合橡胶放至550型混炼机内压片成巻，压辊温度控制在50-6(TC;(4) 、将上述压片成巻的混合橡胶放再转放到360型混炼机薄通，薄通后的混合橡胶的厚 度为0. 4-0. 6mm，压辊温度控制在50-60。C;3、 混炼(1) 、将配方中的其他组成成份按配方重量份数分别称量，放至待用；(2) 、将上述薄通后的混合橡胶放在密炼机内再进行塑炼3-5分钟，将称量好了的氧化 镁、二硫化二苯骈噻唑、N—苯基一2—萘胺、硬脂酸、石蜡、十溴二苯醚、三氧化二锑、氢 氧化铝加入密炼机内与混合橡胶进行混炼；混炼时间为2-3分钟，温度控制85-9(TC;(3) 、再加入高耐磨碳黑、半补强碳黑、碳酸钙、邻苯二甲酸二辛酯与上述(2)中的混合 橡胶进行混炼；混炼时间为4-6分钟，温度控制85-90°C;(4) 、从密炼机内将上述(3)中的混合橡胶取出，放入到550型混炼机补充混炼2—3分钟， 并压成2000X250X3.5mm厚片，将厚片取出待其冷却至室温；(5) 、将冷却后的厚片混合橡胶返回到550型混炼机内加入氧化锌、乙撑硫脲、二硫化 四甲基秋兰姆再次混炼，混炼时间为2-3分钟，机内温度控制在6(TC左右；4、 薄通和压延(1) 、将上述混炼步骤中的(5)混炼好的混合橡胶再转移到360型混炼机内进行薄通二至三 次，压辊滚筒之间的间隙不大于0.5mm;(2) 、将薄通后的混合橡胶再转移到三辊压延机内，进行压延使之成为薄片，薄片厚度 0.8-1.1腿；5、 挤包护套(1) 、挤橡机温度设置将挤橡机中分区段设置不同的控制温度， 一区为45-50。C， 二区为 50-55°C，三区为55-60°C，四区和机头模具内为65-70°C;(2) 、将压延薄片加入挤橡机内对电缆缆芯挤包护套；(3) 、将挤包护套后的电缆放至硫化缸内进行硫化，蒸汽压力达到3. 5-4公斤/平方厘米， 并维持40—45分钟。本发明具有以下优点1、 配方中的选用氯化聚乙烯，是因为氯化聚乙烯的性能接近橡胶体的性能，在混炼加工 时与氯丁橡胶有较好的相溶性，使氯丁橡胶与氯化聚乙烯结合更为紧密，增强了护套的其柔 软性能和耐磨性能，同时，氯化聚乙烯材料的成本只是氯丁橡胶的二分之一，从而降低了生产成本；2、 配方中加入十溴二苯醚、三氧化二锑2、氢氧化铝等阻燃剂，增强了其阻燃效果，3、 由于氯丁橡胶和氯化聚乙烯二种材料的硫化体系不同，所以配方中选用金属氧化物-氧化锌、氧化镁，过氧化物-三氧化二锑、氢氧化铝、秋兰姆类和硫脲类作为氯丁橡胶和氯化 聚乙烯二种材料的硫化促进剂，较好地促进了氯丁橡胶和氯化聚乙烯的硫化效果。4、 本发明采用所发明的配方生产阻燃型电缆护套的制造方法，工艺程序设计合理，加工 工艺性能稳定，时间与温度控制设置合理，整个混炼加工过程中未出现粘辊现象，挤出设备 的各段温度控制设计准确，挤出后电缆外径圆整均匀，而且工人操作难度小。5、 配方与工艺方法的结合，使得阻燃电缆的护套表面光洁，其柔软性、抗撕裂性、耐磨 性等物理性能和阻燃性能完全符合GB/T18380和MT818标准中的要求，部分指标优于标准中 的要求。作为本发明阻燃型电缆护套用材料配方的优选方案为其重量份数是:氯丁橡胶18-25、 氯化聚乙烯18-25、氧化锌1. 0-2. 5、氧化镁1. 0-2. 0、乙撑硫脲0. 4-0. 8、 二硫化二苯骈噻 唑0.8-1. 5、 二硫化四甲基秋兰姆0.2-0.4、 N—苯基一2—萘胺0. 8-1. 5、硬脂酸0.8-1.5、 石蜡1. 0-2. 5、邻苯二甲酸二辛酯1. 5-4. 0、高耐磨碳黑7. 0-13、半补强碳黑7. 0-13、碳酸 牵丐4. 5-8.0、十溴二苯醚2. 5-6. 0、三氧化二锑1. 5-2. 5、氢氧化铝3. 0-6. 0。作为本发明阻燃型电缆护套用材料配方的较佳方案为其重量份数是:氯丁橡胶25、氯 化聚乙烯24.5、氧化锌1.7、氧化镁1.8、乙撑硫脲0.8、 二硫化二苯骈噻唑1.5、 二硫化四甲基秋兰姆0.3、 N—苯基一2—萘胺0.9、硬脂酸l.O、石蜡1.4、邻苯二甲酸二辛酯1.9高 耐磨碳黑9.5、半补强碳黑9.5、碳酸钙7、十溴二苯醚3、三氧化二锑2、氢氧化铝5.2。作为本发明阻燃型电缆护套用材料配方的最佳方案为其重量份数是:氯丁橡胶22.5、 氯化聚乙烯22.5、氧化锌1.5、氧化镁1.8、乙撑硫脲0.7、 二硫化二苯骈噻唑0.9、 二硫化 四甲基秋兰姆0.2、 N—苯基一2—萘胺0.9、硬脂酸0.9、石蜡1.3、邻苯二甲酸二辛酯1.8 高耐磨碳黑9.0、半补强碳黑9.0、碳酸钙7.9、十溴二苯醚2.8、三氧化二锑1.8、氢氧化 铝4.5。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明作进一步说明 实施例一配方一其重量份数是:氯丁橡胶22.5、氯化聚乙烯22.5、氧化锌1. 5、氧化镁1.8、乙 撑硫脲0.7、 二硫化二苯骈噻唑0.9、 二硫化四甲基秋兰姆0.2、 N—苯基一2—萘胺0. 9、硬 脂酸0.9、石蜡1.3、邻苯二甲酸二辛酯1.8高耐磨碳黑9.0、半补强碳黑9.0、碳酸^5 7.9、 十溴二苯醚2.8、三氧化二锑L8、氢氧化铝4.5。按配方一制造阻燃电缆护套的工艺步骤如下-1、塑炼(1) 、将氯丁橡胶置在密炼机内单独塑炼；机内温度控制在75。C，时间为8分钟，将塑炼 好的氯丁橡胶冷却至常温后，放至备用；(2) 、将氯化聚乙烯置在密炼机内单独塑炼；机内温度控制在IO(TC，时间为8分钟，将 塑炼好氯化聚乙烯冷却至常温后，放至备用；2、 合炼(1) 、按配方中重量份数的要求，对塑炼后的备用氯丁橡胶氯化聚乙烯分别称量，(2) 、将称量好的氯丁橡胶和氯化聚乙烯放至密炼机内合炼，使之成为混合橡胶；混炼的 时间为8分钟，密炼机的温度控制在95'C;(3) 、将混合橡胶放至550型混炼机内压片成巻，压辊温度5(TC;(4) 、将上述压片成巻混合橡胶放再转放到360型混炼机薄通，薄通后的混合橡胶厚度 0. 5mm,压辊温度控制在5CTC;3、 混炼(1) 、将配方中的其他组成成份按配方重量份数分别称量，放至待用；(2) 、将上述合炼后的混合橡胶放在密炼机内再塑炼4分钟，加入称量好了的氧化镁、二硫化二苯骈噻唑、N—苯基一2—萘胺、硬脂酸、石蜡、十溴二苯醚、三氧化二锑、氢氧化 铝进行混炼3分钟，温度控制85'C;(3) 、再加入高耐磨碳黑、半补强碳黑、碳酸钙、邻苯二甲酸二辛酯与上述(2)中的混合 橡胶迸行混炼5分钟，温度控制85'C;(4) 、从密炼机内卸料到550型混炼机补充混炼3分钟，压成2000 X 250 X3.5mm厚片， 将厚片取出待其冷却至室温；(5) 、将冷却后的厚片返回到550型混炼机内并加入氧化锌、乙撑硫脲、二硫化四甲基 秋兰姆再次混炼3分钟，机内温度控制在6(TC左右；4、 薄通和压延(1) 、将360型混炼机的辊筒间隙调至0.5mm，并将混炼步骤中的(5)混炼好的混合橡胶再转 到360型混炼机内进行薄通三次，(2) 、将薄通后的混合橡胶再转移到三辊压延机，进行压延使之成为薄片，其厚度0.8mm;5、 挤包护套(1) 、挤橡机温度设置将挤橡机中分区段设置不同控制温度， 一区为5(TC， 二区为55'C， 三区为6(TC，四区和机头模具内为65r。(2) 、将压延薄片加入挤橡机内对电缆缆芯挤包护套。(3) 、将挤包后护套的电缆放至硫化缸内进行硫化，蒸汽压力达到4公斤/平方厘米，并维 持43分钟。实施例二配方二其重量份数是:氯丁橡胶15.0、氯化聚乙烯15.0、氧化锌0.5、氧化镁0.5、乙 撑硫脲0.2、 二硫化二苯骈噻唑0.5、 二硫化四甲基秋兰姆O. 1、 N—苯基一2—萘胺0. 5、硬 脂酸0. 5、石蜡0. 5、邻苯二甲酸二辛酯1. 0、高耐磨碳黑5. 0、半补强碳黑5. 0、碳酸钙3. 5、 十溴二苯醚5. 0、三氧化二锑1. 5、氢氧化铝1. 0。按配方二制造阻燃电缆护套的工艺步骤同实施例一。不同的是，1、 合炼步骤(2)中的合炼时间为6分钟，合炼步骤(2)中温度90°C,合炼步骤(3)中温度55 °C，合炼步骤(4)中温度55'C，2、 混炼步骤(2)中再塑炼3分钟，混炼步骤(2)中混炼2分钟，温度控制90'C;3、 混炼步骤(3)中时间4分钟为，温度为9(TC，4、 混炼步骤(4)中补充混炼2分钟，混炼步骤(5)中为2分钟，5、 薄通和压延步骤(l)中薄通二次，厚度1.0mm，6、 挤包护套步骤(1)中的一区45。C、 二区50'C、三区55。C、四区机头和模具内70°C，7、 挤包护套步骤(3)中蒸汽压力达到3.5公斤/平方厘米，并维持45分钟。实施例三阻燃型电缆护套用材料配方三其重量份数是:氯丁橡胶30.0、氯化聚乙烯30.0、氧化 锌3. 0、氧化镁3. 0、乙撑硫脲0. 8、 二硫化二苯骈噻唑2. 0、 二硫化四甲基秋兰姆0. 5、 N— 苯基一2—萘胺2.0、硬脂酸2.0、石蜡3.5、邻苯二甲酸二辛酯5.0、高耐磨碳黑15.0、半 补强碳黑15.0、碳酸钙10.0、十溴二苯醚10.0、三氧化二锑3.0、氢氧化铝8.0。 按配方三制造阻燃电缆护套的工艺步骤同实施例一。不同的是，1、 合炼步骤(2)中的合炼时间为10分钟，合炼步骤(3)中温度为6(TC，合炼步骤(4)中温度 为60。C，2、 混炼步骤(2)中再塑炼5分钟，3、 薄通和压延步骤(l)中薄通三次，厚度l.lmm，4、 挤包护套步骤(3)中维持时间40分钟。 实施例四阻燃型电缆护套用材料配方四其重量份数是:氯丁橡胶19.0、氯化聚乙烯19.0、氧化 锌1.8、氧化镁2.5、乙撑硫脲0.5、 二硫化二苯骈噻唑L8、 二硫化四甲基秋兰姆0.4、 N— 苯基一2—萘胺1.5、硬脂酸L2、石蜡1.8、邻苯二甲酸二辛酯3.0、高耐磨碳黑10.0、半 补强碳黑10.0、碳酸钙7.0、十溴二苯醚3.5、三氧化二锑l.O、氢氧化铝7.0。按配方四制造阻燃电缆护套的工艺步骤同实施例一。 实施例五阻燃型电缆护套用材料配方五其重量份数是:氯丁橡胶25.0、氯化聚乙烯24.5、氧化 锌1.7、氧化镁1.8、乙撑硫脲0.8、 二硫化二苯骈噻唑1.5、 二硫化四甲基秋兰姆0.3、 N— 苯基_2—萘胺0.9、硬脂酸l.O、石蜡1.4、邻苯二甲酸二辛酯1.9、高耐磨碳黑9.5、半补 强碳黑9. 5、碳酸钙10. 0、十溴二苯醚3. 0、三氧化二锑2. 0、氢氧化铝5. 2。按配方五制造阻燃电缆护套的工艺步骤同实施例一。按上述配方和制造方法生产的橡套阻燃电缆，经国家采煤机械质量监督检验中心检验， 电缆的结构标志、电气性能、阻燃性能、绝缘机械物理性能、护套机械物理性能等各类中的 各项技术指标全部符合煤安标准MT818. 5-1999煤矿用阻燃电缆第1单元:煤矿用移动类阻燃 软电缆标准要求，部分指标还优于该标准。
权利要求
1、一种橡套阻燃型电缆护套配方，其特征在于其组成成份的重量份数为氯丁橡胶15-30、氯化聚乙烯15-30、氧化锌0.5-3.0、氧化镁0.5-3.0、乙撑硫脲0.2-1.0、二硫化二苯骈噻唑0.5-2.0、二硫化四甲基秋兰姆0.1-0.5、N-苯基-2-萘胺0.5-2.0、硬脂酸0.5-2.0、石蜡0.5-3.5、邻苯二甲酸二辛酯1.0-5.0、高耐磨碳黑5.0-15、半补强碳黑5.0-15、碳酸钙3.5-10、十溴二苯醚2.5-8、三氧化二锑1.0-3.0、氢氧化铝1.0-8.0。
2、 根据权利要求l所述的橡套阻燃型电缆护套配方，其特征在于其组成成份的重量份 数为氯丁橡胶18-25、氯化聚乙烯18-25、氧化锌1. 0-2. 5、氧化镁1.0-2.0、乙撑硫脲O. 4-0.8、 二硫化二苯骈噻唑0.8-1.5、 二硫化四甲基秋兰姆0.2-0.4、 N—苯基一2—萘胺0.8-1.5、硬 脂酸0.8-1. 5、石蜡1.0-2. 5、邻苯二甲酸二辛酯1.5-4.0、高耐磨碳黑7. 0-13、半补强碳黑 7.0-13、碳酸转4.5-8.0、十溴二苯醚2.5-6.0、三氧化二锑1. 5-2. 5、氢氧化铝3.0-6.0。
3、 根据权利要求1或2所述的橡套阻燃型电缆护套配方，其特征在于其组成成份的重 量份数为氯丁橡胶25、氯化聚乙烯24.5、氧化锌L7、氧化镁1.8、乙撑硫脲0.8、 二硫 化二苯骈噻唑1. 5、 二硫化四甲基秋兰姆0. 3、 N—苯基一2—萘胺0. 9、硬脂酸1. 0、石蜡1. 4、 邻苯二甲酸二辛酯1.9高耐磨碳黑9.5、半补强碳黑9.5、碳酸钙7、十溴二苯醚3、三氧化 二锑2、氢氧化铝5.2。
4、 根据权利要求1或2所述的橡套阻燃型电缆护套配方，其特征在于其组成成份的重 量份数为氯丁橡胶22.5、氯化聚乙烯22.5、氧化锌1.5、氧化镁1.8、乙撑硫脲0.7、 二 硫化二苯骈噻唑0. 9、 二硫化四甲基秋兰姆0. 2、 N—苯基一2—萘胺0. 9、硬脂酸0. 9、石蜡1. 3、邻苯二甲酸二辛酯1. 8高耐磨碳黑9. 0、半补强碳黑9. 0、碳酸钙7. 9、十溴二苯醚2. 8、 三氧化二锑1.8、氢氧化铝4.5。
5、 采用权利要求1所述的橡套阻燃型电缆护套配方生产橡套阻燃电缆护套的制造方法， 其特征在于其具体工艺步骤是(1) 、塑炼① 、将氯丁橡胶置在密炼机内单独塑炼；机内温度控制在75-80'C:将塑炼好的氯丁橡胶 冷却至常温后，放至备用；② 、将氯化聚乙烯置在密炼机内单独塑炼；机内温度控制在IOO-110'C;将塑炼好氯化聚 乙烯冷却至常温后，放至备用；(2) 、合炼① 、按配方中重量份数的要求，对塑炼后的备用氯丁橡胶和氯化聚乙烯分别称量；② 、将称量好的氯丁橡胶和氯化聚乙烯放至密炼机内合炼，合炼时间为6-10分钟，使之 成为混合橡胶，密炼机内温度控制在90""95'C;◎、将混合橡胶放至550型混炼机内压片成巻，压辊温度控制在50-6(TC; 、将上述压片成巻的混合橡胶放再转放到360型混炼机薄通，薄通后的混合橡胶的厚 度为0. 4-0. 6ram,压辊温度控制在50-60°C;(3) 、混炼① 、将配方中的其他组成成份按配方重量份数分别称量，放至待用；② 、将上述薄通后的混合橡胶放在密炼机内再进行塑炼3-5分钟，将称量好了的氧化镁、 二硫化二苯骈噻唑、N—苯基一2—萘胺、硬脂酸、石蜡、十溴二苯醚、三氧化二锑、氢氧化 铝加入密炼机内与混合橡胶进行混炼；混炼时间为2-3分钟，温度控制85-90'C;◎、再加入高耐磨碳黑、半补强碳黑、碳酸钙、邻苯二甲酸二辛酯与上述(2)中的混合橡 胶进行混炼；混炼时间为4-6分钟，温度控制85-90°C; 、从密炼机内将上述(3冲的混合橡胶取出，放入到550型混炼机补充混炼2—3分钟， 并压成2000X250X3.5mm厚片，将厚片取出待其冷却至室温； 、将冷却后的厚片混合橡胶返回到550型混炼机内加入氧化锌、乙撑硫脲、二硫化四 甲基秋兰姆再次混炼，混炼时间为2-3分钟，机内温度控制在60'C左右；(4) 、薄通和压延① 、将上述混炼步骤中的(5)混炼好的混合橡胶再转移到360型混炼机内进行薄通二至三 次，压辊滚筒之间的间隙不大于0.5mm;② 、将薄通后的混合橡胶再转移到三辊压延机内，进行压延使之成为薄片，薄片厚度 0.8曙1.1腿；(5) 、挤包护套① 、挤橡机温度设置将挤橡机中分区段设置不同的控制温度， 一区为45-50'C, 二区 为50-55。C,三区为55-60°C，四区和机头模具内为65-70°C;② 、将压延薄片加入挤橡机内对电缆缆芯挤包护套；◎、将挤包护套后的电缆放至硫化缸内进行硫化，蒸汽压力达到3. 5-4公斤/平方厘米， 并维持40—45分钟。
6、根据权利要求5所述的橡套阻燃电缆护套的制造方法，其特征在于所述的塑炼步骤 ①中氯丁橡胶单独塑炼时间为8分钟，机内温度控制在75'C，塑炼步骤②中氯化聚乙烯单独塑炼时间为8分钟，机内温度控制在10(TC;所述的合炼步骤②中混炼的时间为8分钟，密炼机的温度控制在95'C,合炼步骤③中压 辊温度为5CTC,合炼步骤④中薄通后的混合橡胶厚度0. 5mm，压辊温度控制在50°C;所述的混炼步骤②中再塑炼时间为4分钟，混炼时间为3分钟，温度控制85'C，混炼步 骤③中混炼时间为5分钟，温度控制85'C，混炼步骤④中补充混炼时间为3分钟，混炼步骤 ⑤中再次混炼时间为3分钟，机内温度控制在60'C左右；所述的薄通和压延①中压辊滚筒之间间隙调至0.5mm，在360型混炼机内进行薄通三次;所述的挤包护套步骤①挤橡机中分区段设置的控制温度是， 一区为50'C， 二区为55'C， 三区为60'C，四区和机头模具内为65'C;挤包护套步骤③中蒸汽压力为4公斤/平方厘米， 并维持43分钟。
全文摘要
本发明公开了一种阻燃型电缆护套用材料配方及其制造方法，配方的组成成份的重量份数为氯丁橡胶15-30、氯化聚乙烯15-30、氧化锌0.5-3.0、氧化镁0.5-3.0、乙撑硫脲0.2-1.0、二硫化二苯骈噻唑0.5-2.0、二硫化四甲基秋兰姆0.1-0.5、N-苯基-2-萘胺0.5-2.0、硬脂酸0.5-2.0、石蜡0.5-3.5、邻苯二甲酸二辛酯1.0-5.0、高耐磨碳黑5.0-15、半补强碳黑5.0-15、碳酸钙3.5-10、十溴二苯醚2.5-8、三氧化二锑1.0-3.0、氢氧化铝1.0-8.0。制造方法的主要步骤是塑炼→合炼→混炼→薄通和压延→挤包护套。
文档编号C08K5/06GK101314654SQ20081010690
公开日2008年12月3日 申请日期2008年6月10日 优先权日2008年6月10日
发明者李礼会 申请人:江西电缆有限责任公司