新型高抗拉信號傳輸卷筒電纜的研制

趙金磊， 袁宗民， 吳亞利

(無錫市恒匯電纜有限公司，江蘇宜興214252)

0 引言

鋼鐵冶煉和海洋運輸的繁榮使起重及重型搬運機械迅速發展，但起重及重型搬運機械吊裝、拖曳頻繁，配套用的電纜經常需要做高速移動，承受較大的拉力和彎曲，而傳統的卷筒電纜使用很短時間即發生破損，影響起重設備使用，為此需要有新型的高性能卷筒電纜與之配套。我們根據起重設備使用條件及相關國內外資料，結合公司制造卷筒電纜的經驗，研發出一種新型的高抗拉信號傳輸卷筒電纜。本文介紹該電纜的結構設計、材料選用及工藝的要求，供有關人員參考。

1 主要技術性能

通過對國內外卷筒電纜剖析研究并根據客戶提出的相關技術要求，研發的高抗拉信號傳輸卷筒電纜應具有以下技術性能:

(1)電纜具有優異的抗拉性能，在處于抗扭轉應力高的頻繁繞線和退繞、拖曳狀態下以及拉力消除后，不發生外觀及內部結構變形，不出現導電線芯斷裂，保證與之配套的設備長期安全有效地運行。

(2)電纜能在環境溫度為－20～+95℃的條件下正常工作，不發生護套開裂，電纜導體的最高長期工作溫度為105℃。

(3)成品電纜最小彎曲半徑不小于6倍的電纜最大直徑，柔軟性高，能適用于安裝和頻繁地高速移動。

(4)成品電纜應通過IEC 60332規定的阻燃要求，適用于阻燃等級要求高的場所。

(5)成品電纜具有優異的耐油、耐磨性能，適用于油污耐磨場合。

(6)為保證信號傳輸完整，減小失真，電纜應具有屏蔽層。

(7)電纜結構緊湊，用電安全性高。

2 產品結構與材料的選用

2.1 產品結構

根據上述要求，我們設計的新型高抗拉信號傳輸卷筒電纜的結構如圖1所示。

2.2 材料的選用

(1)導體

對于卷筒電纜而言，導體的抗拉、抗扭轉性能尤其重要，否則會經常出現電纜斷芯現象，影響電纜的正常運行。針對這一現象，我們通過摸索和驗證，確定用鍍鋅鋼絲加強芯和銅絲或鍍錫銅絲編織層作為導體的組合結構。這樣的導體具有扭轉穩定性、優良的抗沖擊性以及耐彎折性。

圖1 新型高抗拉信號傳輸卷筒電纜的結構

(2)絕緣

絕緣采用我公司自主研制的105℃高柔性阻燃PVC絕緣材料，在確保電纜優異的電氣絕緣性能的前提下，保證電纜的耐熱、柔軟、阻燃和機械性能。

(3)屏蔽

屏蔽采用以塑料薄膜為基材，單面或雙面涂覆鋁粉而制成的鋁塑復合帶。由于鋁塑復合帶在高溫氧化時能吸收大量的熱能，鋁的融化溫度為660℃，融化熱達到11670 J/mol，并生成三氧化鋁層形成熱的屏障，阻止熱量向內部傳遞，同時減緩了火源沖擊力，較好地保護了絕緣層無機殼體的形成，間接地起到了阻燃作用，并且采用此屏蔽方式既能減小接地電阻，增強抗干擾效果，又可作為擋潮層保護電纜線芯，起到防水、防腐蝕作用。

(4)填充及內襯層

填充采用額外的麻繩填充，保持產品內部纜芯結構穩定性和圓整性，增強電纜的抗拉性能。內襯層采用重疊繞包雙層聚酯帶，保證屏蔽層與線芯的耐電壓沖擊性，并且聚酯帶具有較高的機械強度、卓越的絕緣性能，增強了電纜的電氣及機械性能。

(5)外護套

外護套為我公司自主研制的105℃高柔性阻燃丁腈復合物護套材料，確保電纜具有阻燃、耐油、耐磨和柔軟性能。

(6)鎧裝

考慮到電纜在使用過程會經常受到外力作用，在電纜外護層外增加不銹鋼絲編織鎧裝層。鋼絲不僅可作為電纜的機械保護層，增強電纜的壽命，同時它也起到附加性屏蔽作用，等同于采用了兩種不同屏蔽材料，在電磁波屏蔽上起到一定的互補作用，屏蔽效果將更好。

3 工藝要求

該電纜的工藝流程如下:編織導體→擠包絕緣→成纜→繞包屏蔽→擠包外護套→編織鎧裝層。

(1)導體。鍍鋅軟鋼絲必須為多股復絞結構，并且嚴禁表面出現接頭毛刺。銅絲編織過程中，編織層無洞疤，線芯表面的毛頭必須修復完整以消除編織導體的毛刺或凸起。編織密度應確保在90%以上且編織層節距均勻，以確保電纜優異的信號傳輸性能。

(2)絕緣。絕緣擠制應采用擠壓式模具，擠出時壓力、出料控制適當，以利于絕緣能充分擠入導體縫隙中。線芯擠包過程中，還應特別注重原材料的凈化、絕緣偏心度與絕緣外徑的一致性，以減少界面效應，提高電氣性能。

(3)成纜。成纜時采用雙層聚酯帶重疊繞包，麻繩填充，成纜節徑比不大于12，成纜后纜芯應填充緊密、圓整。

(4)屏蔽。鋁塑復合帶繞包屏蔽，繞包緊湊，搭蓋率25%～30%;屏蔽層內放置一股鍍錫銅絲作引流線(截面不小于0.5 mm2)以確保屏蔽的電氣連續性并方便安裝接地。

(5)外護套。護套擠制應采用擠壓式模具，擠出時壓力、出料控制適當;外觀應光滑、密實、圓整。

(6)鎧裝。電纜外護套外首先繞包雙層高溫玻纖帶，重疊率不小于15%，以確保電纜外護套不被鋼絲編織層扎破;其次，不銹鋼絲編織鎧裝時，編織密度控制在85%以上，編織層表面無洞疤，毛頭修復平整。

4 結束語

本公司設計制造的部分樣品經客戶使用完全符合設計的要求，目前已批量生產并應用在起重及重型搬運機械上。然而由于材料選擇的局限性，在較低的溫度下該電纜會出現絕緣和護套開裂的現象，因此該產品目前只適用于－20℃以上的低溫環境。不過我們會不斷地探索研究，爭取盡快研制出適合于較低溫度下的卷筒電纜以滿足市場需求。

［1］鄭玉東主編.通信電纜［M］.北京:機械工業出版社，1982.

［2］王春江主編.電線電纜手冊(第1冊)［M］.北京:機械工業出版社，2001.

［3］GB/T 9330—2008 塑料絕緣控制電纜［S］.