一种深海用电缆的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种深海用电缆，包括导电线芯和绝缘层，导电线芯包覆在绝缘层内，还包括加强筋和保护套，加强筋绞合在绝缘层上，保护套包覆在绝缘层和加强筋外，所述加强筋包括连续玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维和树脂基体，加强筋的连续玄武岩纤维、玻璃纤维和碳纤维复合在树脂基体上，所述保护套包括连续玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维和聚乙烯，保护套的连续玄武岩纤维、玻璃纤维和碳纤维复合在聚乙烯上。本发明大大提高了电缆的强度和柔韧性，达到海底环境对电缆的要求。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电信号传输的电缆，尤其涉及一种铺设在深海中的电缆。 -种深海用电缆
【背景技术】
[0002] 纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer,或 Fiber Reinforced Plastic, 简称FRP)是由增强纤维材料，如玻璃纤维，碳纤维，芳纶纤维等，与基体材料经过缠绕， 模压或拉挤等成型工艺而形成的复合材料。根据增强材料的不同，常见的纤维增强复合材 料分为玻璃纤维增强复合材料（GFRP)，碳纤维增强复合材料（CFRP)以及芳纶纤维增强复 合材料（AFRP)。由于纤维增强复合材料具有如下特点：（1)比强度高，比模量大；（2)材料 性能具有可设计性：（3)抗腐蚀性和耐久性能好；（4)热膨胀系数与混凝土的相近。这些特 点使得FRP材料能满足现代结构向大跨、高耸、重载、轻质高强以及在恶劣条件下工作发展 的需要，同时也能满足现代建筑施工工业化发展的要求，因此被越来越广泛地应用于各种 民用建筑、桥梁、公路、海洋、水工结构以及地下结构等领域中。
[0003] 电缆通常是由几根或几组导线（每组至少两根）绞合而成的类似绳索的电缆，每组 导线之间相互绝缘，并常围绕着一根中心扭成，整个外面包有高度绝缘的覆盖层。多架设在 空中或装在地下、水底，用于电讯或电力输送。
[0004] 电缆主要由以下4部分组成。①导电线心：用高电导率材料(铜或铝）制成。根据 敷设使用条件对电缆柔软程度的要求，每根线心可能由单根导线或多根导线绞合而成。② 绝缘层：用作电缆的绝缘材料应当具有高的绝缘电阻，高的击穿电场强度，低的介质损耗和 低的介电常数。电缆中常用的绝缘材料有油浸纸、聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯、橡皮等。 电缆常以绝缘材料分类，例如油浸纸绝缘电缆、聚氯乙烯电缆、交联聚乙烯电缆等。③密封 护套：保护绝缘线心免受机械、水分、潮气、化学物品、光等的损伤。对于易受潮的绝缘，一般 采用铅或铝挤压密封护套。④保护覆盖层：用以保护密封护套免受机械损伤。一般采用镀 锌钢带、钢丝或铜带、铜丝等作为铠甲包绕在护套外(称铠装电缆)，铠装层同时起电场屏蔽 和防止外界电磁波干扰的作用。为了避免钢带、钢丝受周围媒质的腐蚀，一般在它们外面涂 以浙青或包绕浸渍黄麻层或挤压聚乙烯、聚氯乙烯套。
[0005] 电缆的强度要求和柔韧性要求都比较高，尤其是在复杂的海底环境中，都要求其 要求电缆具有很高的强度和柔韧性，而普通的电缆根本无法达到要求。在深海环境中电缆 要随时受到海水的冲刷，再加上海水成分复杂，腐蚀力强，电缆容易受到海水的腐蚀，使用 寿命大大缩短。
【发明内容】
[0006] 为了克服现有电缆无法达到海底环境要求的缺陷，本发明提供了一种深海用电 缆，该深海用电缆强度和柔韧性高，且耐酸耐碱能力强，能够承受海水的冲刷，使用寿命长。
[0007] -种深海用电缆包括导电线芯和绝缘层，导电线芯包覆在绝缘层内，其特征在于 还包括加强筋和保护套，加强筋绞合在绝缘层上，保护套包覆在绝缘层和加强筋外，所述加 强筋包括连续玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维和树脂基体，加强筋的连续玄武岩纤维、玻璃 纤维和碳纤维复合在树脂基体上，所述保护套包括连续玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维和聚 乙烯，保护套的连续玄武岩纤维、玻璃纤维和碳纤维复合在聚乙烯上。
[0008] 以重量百分比计，保护套中的连续玄武岩纤维：18%~24%，玻璃纤维：3%~6%，碳纤 维：4%?15%，聚乙烯：58%?75%。
[0009] 以重量百分比计，加强筋中的连续玄武岩纤维：35%~48%，玻璃纤维：2%~8%，碳纤 维：6%?12%，树脂基体：37%?62%。
[0010] 所述树脂基体为酚醛树脂、聚氯乙烯树脂或者两者的混合树脂。
[0011] 在加强筋中，连续玄武岩纤维、玻璃纤维和碳纤维复合在树脂基体上的分布形式 为：三角形分布、圆形分布或者环形分布。
[0012] 所述三角形分布的具体分布形式为：连续玄武岩纤维、玻璃纤维和碳纤维各自分 布在三角形的三个点上。
[0013] 所述圆形分布的具体分布形式为：连续玄武岩纤维位于圆心位置，玻璃纤维和碳 纤维间隔分布在圆弧上。
[0014] 所述环形分布的具体分布形式为：连续玄武岩纤维、玻璃纤维和碳纤维呈环状分 布，连续玄武岩纤维位于最里层，玻璃纤维位于中间层，碳纤维位于最外层。
[0015] 本发明具有以下优点： 1、本发明的加强筋由于是由连续玄武岩纤维、玻璃纤维和碳纤维复合在树脂基体上， 连续玄武岩纤维大大增强加强筋的强度，碳纤维和玻璃纤维增加加强筋的柔韧性，将该加 强筋绞合在现有的电缆上，起到一个吸收力的作用，在弯曲电缆和拉扯电缆时，这些力都被 转嫁到加强筋上，通过加强筋的作用，大大提高了电缆的强度和柔韧性，壳用于海底电缆的 铺设。连续玄武岩纤维：35%~48%，玻璃纤维：2%~8%，碳纤维：6°/Γ?2%，树脂基体：37%~62%，通 过这样的比例限制，能将三种各自的作用和优势组合起来使用，使得三者发挥出自己的最 大优势，同时还能达到要求。
[0016] 2、本发明连续玄武岩纤维、玻璃纤维和碳纤维复合在树脂基体上的分布形式为： 三角形分布、圆形分布或者是环形分布。三角形分布，三者之间形成一个互补，互相形成一 个拉扯力，增加加强筋的强度和韧性。
[0017] 3、本发明的加强护套由于是由连续玄武岩纤维、玻璃纤维和碳纤维复合在聚乙烯 上，连续玄武岩纤维大大护套的耐酸性和耐碱性，同时还增加了护套的抗高温和抗低温的 性能，将护套套在电缆上，能够使得电缆用于复杂的海底环境中，能够承受海水的腐蚀和冲 刷，大大延长了电缆的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1为加强筋中三种纤维的一种分布形式； 图2为加强筋中三种纤维的另种分布形式； 图3为加强筋中三种纤维的第三种分布形式； 图中标记1、连续玄武岩纤维，2、玻璃纤维，3、碳纤维，4、树脂基体。
【具体实施方式】
[0019] 如图1所示，本实施例中，包括导电线芯和绝缘层，导电线芯包覆在绝缘层内，其 特征在于还包括加强筋和保护套，加强筋绞合在绝缘层上，保护套包覆在绝缘层和加强筋 夕卜，所述加强筋包括连续玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维和树脂基体，加强筋的连续玄武岩 纤维、玻璃纤维和碳纤维复合在树脂基体上，所述保护套包括连续玄武岩纤维、玻璃纤维、 碳纤维和聚乙烯，保护套的连续玄武岩纤维、玻璃纤维和碳纤维复合在聚乙烯上。
[0020] 加强筋包括连续玄武岩纤维1、玻璃纤维2、碳纤维3和树脂基体4,连续玄武岩纤 维1、玻璃纤维2和碳纤维3复合在树脂基体4上，以重量百分比计： 连续玄武岩纤维：35% 玻璃纤维：2% 碳纤维：12% 树脂基体：51%。
[0021 ] 所述树脂基体为酚醛树脂 所述连续玄武岩纤维1、玻璃纤维2和碳纤维3复合在树脂基体4上的分布形式为：三 角形分布。
[0022] 所述三角形分布的具体分布形式为：连续玄武岩纤维1、玻璃纤维2和碳纤维3各 自分布在三角形的三个点上。
[0023] 保护套包括连续玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维和聚乙烯，连续玄武岩纤维、玻璃 纤维和碳纤维复合在聚乙烯上，以重量百分比计： 连续玄武岩纤维：18% 玻璃纤维：3% 碳纤维：4% 聚乙烯：75% 实施例2 如图2所示，在本实施例中，包括导电线芯和绝缘层，导电线芯包覆在绝缘层内，其特 征在于还包括加强筋和保护套，加强筋绞合在绝缘层上，保护套包覆在绝缘层和加强筋外， 所述加强筋包括连续玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维和树脂基体，加强筋的连续玄武岩纤 维、玻璃纤维和碳纤维复合在树脂基体上，所述保护套包括连续玄武岩纤维、玻璃纤维、碳 纤维和聚乙烯，保护套的连续玄武岩纤维、玻璃纤维和碳纤维复合在聚乙烯上。
[0024] 加强筋包括连续玄武岩纤维1、玻璃纤维2、碳纤维3和树脂基体4,连续玄武岩纤 维1、玻璃纤维2和碳纤维3复合在树脂基体4上，以重量百分比计： 连续玄武岩纤维：48% 玻璃纤维：8% 碳纤维：6% 树脂基体：34%。
[0025] 所述树脂基体为聚氯乙烯树脂。
[0026] 所述连续玄武岩纤维、玻璃纤维和碳纤维复合在树脂基体上的分布形式为：圆形 分布 所述圆形分布的具体分布形式为：连续玄武岩纤维1位于圆心位置，玻璃纤维2和碳纤 维3间隔分布在圆弧上。
[0027] 保护套包括连续玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维和聚乙烯，连续玄武岩纤维、玻璃 纤维和碳纤维复合在聚乙烯上，以重量百分比计： 连续玄武岩纤维：18% 玻璃纤维：4% 碳纤维：5% 聚乙烯：73%。
[0028] 实施例3 如图3所示，在本实施例中，包括导电线芯和绝缘层，导电线芯包覆在绝缘层内，其特 征在于还包括加强筋和保护套，加强筋绞合在绝缘层上，保护套包覆在绝缘层和加强筋外， 所述加强筋包括连续玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维和树脂基体，加强筋的连续玄武岩纤 维、玻璃纤维和碳纤维复合在树脂基体上，所述保护套包括连续玄武岩纤维、玻璃纤维、碳 纤维和聚乙烯，保护套的连续玄武岩纤维、玻璃纤维和碳纤维复合在聚乙烯上。
[0029] 加强筋包括连续玄武岩纤维1、玻璃纤维2、碳纤维3和树脂基体4,连续玄武岩纤 维1、玻璃纤维2和碳纤维3复合在树脂基体4上，以重量百分比计： 连续玄武岩纤维：40% 玻璃纤维6% 碳纤维：8% 树脂基体：46%。
[0030] 所述树脂基体为酚醛树脂和聚氯乙烯树脂两者的混合树脂。
[0031] 所述连续玄武岩纤维、玻璃纤维和碳纤维复合在树脂基体上的分布形式为：环形 分布。
[0032] 所述环形分布的具体分布形式为：连续玄武岩纤维1、玻璃纤维2和碳纤维3呈环 状分布，连续玄武岩纤维1位于最里层，玻璃纤维2位于中间层，碳纤维3位于最外层。
[0033] 保护套包括连续玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维和聚乙烯，连续玄武岩纤维、玻璃 纤维和碳纤维复合在聚乙烯上，以重量百分比计： 连续玄武岩纤维：19% 玻璃纤维：5% 碳纤维：6% 聚乙烯：70%。
[0034] 实施例4 在本实施例中，包括导电线芯和绝缘层，导电线芯包覆在绝缘层内，其特征在于还包括 加强筋和保护套，加强筋绞合在绝缘层上，保护套包覆在绝缘层和加强筋外，所述加强筋包 括连续玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维和树脂基体，加强筋的连续玄武岩纤维、玻璃纤维和 碳纤维复合在树脂基体上，所述保护套包括连续玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维和聚乙烯， 保护套的连续玄武岩纤维、玻璃纤维和碳纤维复合在聚乙烯上。
[0035] 加强筋包括连续玄武岩纤维1、玻璃纤维2、碳纤维3和树脂基体4,连续玄武岩纤 维1、玻璃纤维2和碳纤维3复合在树脂基体4上，以重量百分比计： 连续玄武岩纤维：42% 玻璃纤维：7% 碳纤维：12% 树脂基体：39%。
[0036] 所述树脂基体为酚醛树脂和聚氯乙烯树脂两者的混合树脂。
[0037] 所述连续玄武岩纤维、玻璃纤维和碳纤维复合在树脂基体上的分布形式为：环形 分布。
[0038] 所述环形分布的具体分布形式为：连续玄武岩纤维1、玻璃纤维2和碳纤维3呈环 状分布，连续玄武岩纤维1位于最里层，玻璃纤维2位于中间层，碳纤维3位于最外层。
[0039] 保护套包括连续玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维和聚乙烯，连续玄武岩纤维、玻璃 纤维和碳纤维复合在聚乙烯上，以重量百分比计： 连续玄武岩纤维：20% 玻璃纤维：6% 碳纤维：8% 聚乙烯：66%。
[0040] 实施例5 在本实施例中，包括导电线芯和绝缘层，导电线芯包覆在绝缘层内，其特征在于还包括 加强筋和保护套，加强筋绞合在绝缘层上，保护套包覆在绝缘层和加强筋外，所述加强筋包 括连续玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维和树脂基体，加强筋的连续玄武岩纤维、玻璃纤维和 碳纤维复合在树脂基体上，所述保护套包括连续玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维和聚乙烯， 保护套的连续玄武岩纤维、玻璃纤维和碳纤维复合在聚乙烯上。
[0041] 加强筋包括连续玄武岩纤维1、玻璃纤维2、碳纤维3和树脂基体4,连续玄武岩纤 维1、玻璃纤维2和碳纤维3复合在树脂基体4上，以重量百分比计： 连续玄武岩纤维：45% 玻璃纤维：6% 碳纤维：10% 树脂基体：39%。
[0042] 所述树脂基体为聚氯乙烯树脂。
[0043] 所述连续玄武岩纤维、玻璃纤维和碳纤维复合在树脂基体上的分布形式为：圆形 分布所述圆形分布的具体分布形式为：连续玄武岩纤维1位于圆心位置，玻璃纤维2和碳纤 维3间隔分布在圆弧上。
[0044] 保护套包括连续玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维和聚乙烯，连续玄武岩纤维、玻璃 纤维和碳纤维复合在聚乙烯上，以重量百分比计： 连续玄武岩纤维：21% 玻璃纤维：6% 碳纤维：4% 聚乙烯：69%。
【权利要求】
1. 一种深海用电缆，包括导电线芯和绝缘层，导电线芯包覆在绝缘层内，其特征在于： 还包括加强筋和保护套，加强筋绞合在绝缘层上，保护套包覆在绝缘层和加强筋外，所述加 强筋包括连续玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维和树脂基体，加强筋的连续玄武岩纤维、玻璃 纤维和碳纤维复合在树脂基体上，所述保护套包括连续玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维和聚 乙烯，保护套的连续玄武岩纤维、玻璃纤维和碳纤维复合在聚乙烯上。
2. 根据权利要求1所述的一种深海用电缆，其特征在于：以重量百分比计，保护套中的 连续玄武岩纤维：18%?24%，玻璃纤维：3%?6%，碳纤维：4%?15%，聚乙烯：58%?75%。
3. 根据权利要求1所述的一种深海用电缆，其特征在于：以重量百分比计，加强筋中的 连续玄武岩纤维：35°/Γ48%，玻璃纤维：2°/Γ8%，碳纤维：6°/Γ?2%，树脂基体：37°/Γ62%。
4. 根据权利要求1或3所述的一种深海用电缆，其特征在于：所述树脂基体为酚醛树 月旨、聚氯乙烯树脂或者两者的混合树脂。
5. 根据权利要求1或3所述的一种深海用电缆，其特征在于：在加强筋中，连续玄武岩 纤维、玻璃纤维和碳纤维复合在树脂基体上的分布形式为：三角形分布、圆形分布或者环形 分布。
6. 根据权利要求5所述的一种深海用电缆，其特征在于：所述三角形分布的具体分布 形式为：连续玄武岩纤维、玻璃纤维和碳纤维各自分布在三角形的三个点上。
7. 根据权利要求5所述的一种深海用电缆，其特征在于：所述圆形分布的具体分布形 式为：连续玄武岩纤维位于圆心位置，玻璃纤维和碳纤维间隔分布在圆弧上。
8. 根据权利要求5所述的一种深海用电缆，其特征在于：所述环形分布的具体分布形 式为：连续玄武岩纤维、玻璃纤维和碳纤维呈环状分布，连续玄武岩纤维位于最里层，玻璃 纤维位于中间层，碳纤维位于最外层。
【文档编号】H01B7/28GK104064263SQ201410248683
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月6日 优先权日:2014年6月6日
【发明者】王灵 申请人:四川航天五源复合材料有限公司