CN101168604B - 一种采煤机低烟低卤屏蔽橡套软电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采煤机低烟低卤屏蔽橡套软电缆。一种采煤机低烟低卤屏蔽橡套软电缆，包括以氯丁二烯聚合物为主料制成的橡套；还包括氧化锌或氧化镁，防老剂2246份数，防护剂，硬脂酸，石腊，氯化石腊，HZR-2型阻燃剂，白炭黑，耐晒黄，硅烷。本发明所述的电缆被烧损率大大降低(只相当烧损原来矿用电缆的约20％)，加上本身的外护套橡皮燃烧释放的烟量和HCl气体量都很低(约10％)，只相当原阻燃矿用电缆燃烧释放烟量的约20％。释放HCl气体量的10％。对火灾整个环境空间的烟雾HCl气体的浓度就更低了，由此观之，提高井下煤矿用电缆的安全可靠性，降火灾危害程度，杜绝电缆引起的事故方面是有可靠保证。
Description
技术领域
本发明涉及一种低烟低卤屏蔽橡套软电缆，特别涉及一种采煤机低烟低卤屏蔽橡套软电缆。
背景技术
满足IEC332-3-1982“成束电缆垂直燃烧型式实验方法”实验要求的阻燃电缆，在火灾实践中释放出大量的烟雾和毒性气体，据大量统计数据表明，这些烟气造成受火灾伤亡的人数约占整个火灾伤亡率的80％，而且释放出的氯化氢将腐蚀建筑物和机器设备，人们称之为火灾的“二次受灾”，这已经引起极大关注。如上个世纪八十年代英阿马岛之争，英军舰中弹后全舰300多官兵无一生返，分析原因绝大多数人受害是由PVC电缆燃烧所释放出的含一氧化碳(CO)和氯化氢(HCL)的烟气所致，世人皆知的2003年1月18日，韩国大邱市地铁车辆内发生火灾死亡133人中，有92％是后进站的1080号车中的人。毒烟气只进去10分钟，就造成如此悲惨下场(援引上海“安全生产”2003年3月刊)，由此可见，火灾烟毒气体对人危害之大。德国马丁公(martinswerk)援引1kg pvc聚氯乙烯塑料在燃烧过程中可产生500m3的烟气，相当于6间84(3×4×7)m3房间体积。美国pittsburgh大学用4只白鼠在燃烧的烟气中进行试验，以死亡2只(半致死率)来衡量其毒性的程度，如烧掉不含卤素的电线56.6g时有一半白鼠死亡。烧掉PVC电线15.3g时有一半的白鼠死亡(统计1千多次)。日本三菱电线公司用类似的实验装置，按JISA1321标准，观察8只白鼠在燃烧的烟气中停止活动的时间来衡量毒性程度，含卤型阻燃材料中的白鼠7分30秒全部停止活动，在无卤型阻燃材料的烟气中的白鼠15分钟后多数还活动。
援引西泽仁所编难燃化一书，记述各种因素对实验老鼠和人致死的浓度(量)的相当量：
危害因素 瑞士的鼷鼠(老鼠) 人
O2％ 8-21 8-21
温度℃ 23.9-48.9 23.9-54.5
CO％ 0.05-0.15 0.01-0.04
CO2％ 5-50 5-20
HCN ppm 10-100 16-100
SO2ppm 25-80 5-100
NO2ppm 10-100 10-100
约翰·霍普金斯大学的瓦尔特·贝尔和柏隆·哈尔平分析了463名火灾中身亡人员有48％死于CO中毒，26％死于CO加其它几种因素所致。有人曾测试燃烧聚乙烯时释放CO为195mg/g，燃烧PVC释放CO 207mg/g，美国国家标准技术研究所(NIST)试验也发现，任何有机物质当氧气缺乏时，燃烧都产生同样份额的CO。因一氧化碳在血液内形成羧基血球蛋白，从而抑制了氧气(O2)输送到人体各个器官(血红蛋白对CO的亲和力比对氧气的亲和力约高三百倍，于是它就很容易同CO结合)。
CO对人的毒性，当50ppm时为临界极限值，当1000ppm时行走困难，二小时就死亡。
由此看出，不论是含卤的或无卤的阻燃材料在燃烧时都会释放大量CO(含卤材料还放出HCL)，所以都要降低阻燃电缆烟雾毒气释放量。
1.对火灾烟气的毒性引起注意和限制
从以上一些火灾危害情况，和一些气体对人产生毒性的实验结果，看到不少气体对人危害很大，严重影响人的活动，这已经引起极大关注。于是，1982年和1989年国际电工委员会制订了IEC60754-1限制阻燃电缆燃烧释放卤化氢HCL＜5mg/g，和IEC60754-2限制阻燃电缆燃烧释放出的腐蚀性气体的水溶液的PH＞4.3，电导率＜100μs/mm。1991年又制定了IEC61034限制阻燃电缆燃烧时所释放出的烟雾量，其透光率＞60％的规定。我国制定了相应的标准GB12666.7-1991。英国制定了海军工程标准NES-718，NES713-1983。美国海军标准MILC24643直接采用NES713标准来检测电缆燃烧释放的毒性气体的毒性指数＜5的规定。
国外的消防和排烟(毒性)标准如“德国DIN4102、英国BS476第6-7部“0”级、BS6853排烟(a类)、法国隧道列车M1/f1(烟气和毒性)NFF16-101Ml/FO等对烟毒性有了明确的限制。
1SO13344-96“火灾释放出致命毒性气体测定”。(Determunation ofthe lethaltoxic potency offire effluents)规范，规定了人在该环境中停30分钟的半致死浓度(LC50)。
气体名称 LC50浓度ppm 气体名称 LC5O浓度ppm
CO 5700 SO2 1400
NCHO 750 HCL 3800
NO2 170 HF 2900
HCN 165 HBr 3800
CH2CHCN 150
我国1995年颁发GB50222-95”建筑内部装修设计防火规范”，和GB8624-95“建筑材料燃烧性能分级方法”，GB/T8627对烟密度等级SDR≤75，烟气毒性(LC50)mg/L，(DIN53436)≥25。2001年，国家经贸委和公安部(消防)对“公共场所阻燃制品的应用与标准化”有了明确要求等规定。如GA132-1996(公共场所安全行业标准)规定了“材料产烟毒性分级”。GA-306-1-2001“塑料绝缘阻燃及耐火电缆分级和要求”其中对所有电缆阻燃材料的烟气毒性规定如下。
电缆阻燃级别 烟气毒性(浓度)mg/L
阻燃一级 ≥12.4
阻燃二级 ≥12.4
阻燃三级 ≥6.15
2002年着手制订的“公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求及标识”国家标准(包含了阻燃电缆)。
2.阻燃电线电缆在燃烧中可以控制燃烧气体的毒性。
上海胜华电缆集团研制的无卤低烟阻燃护套料和低卤低烟阻燃护套料试片，按GA132-1996材料产烟毒性分级测试方法(用小鼠试验)测得烟气毒性如表所示。
烟气毒性(浓度) mg/L 结论
麻醉性 刺激性
自制HFLS-P 25.0 25.0 ZA2合格
市场HFLS-P 12.4 12.4 ZA2合格
自制LH- 50.0 25.0 ZA1合格
毒性：ZA2＞ZA1
在此基础上开发了环保型低卤阻燃橡皮矿用电缆推向市场。(HFLS-P无卤低烟阻燃护套料；LH低卤低烟阻燃护套料)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采煤机低烟低卤屏蔽橡套软电缆，以解决现在的电缆燃烧时产生大量烟雾和毒性气体等问题。
本发明通过以下技术方案解决上述问题。
一种采煤机低烟低卤屏蔽橡套软电缆，包括以氯丁二烯聚合物为主料制成的橡套；其特征在于，以主料含量为100phr，所述橡套还包括的其它组分及其份数为：硫化体系9～13phr；防老剂2～3phr；防护剂10～15phr；活性剂4～6phr；润滑剂4～6phr；阻燃剂25～29phr；补强剂48～52phr；着色剂3～5phr；偶联剂0.9～1.1phr。
所述硫化体系优选为氧化锌、氧化镁，其份数分别为5～7phr，4～6phr。
所述防老剂为酚类防老剂，其优选为防老剂2246。
所述防护剂优选为防紫外线的物理防护剂。
所述活性剂优选为硬脂酸。
所述润滑剂优选为石腊。
所述阻燃剂包括液体助燃剂、专用助燃剂；所述液体助燃剂优选为氯化石腊，份数为6～8phr；所述专用阻燃剂优选为HZR-2型阻燃剂，份数为19～21phr。HZR-2型阻燃剂由沈阳新异阻燃材料厂提供。
所述补强剂为无机补强剂；所述无机补强剂优选为白炭黑。
所述着色剂为有机颜料；所述的有机颜料优选为耐晒黄。
所述的偶联剂为硅烷。
在橡套配方中，采用的专用阻燃剂(沈阳新异阻燃材料厂出品)，当电缆受热时，该阻燃剂加速氯丁橡胶脱氯化氢HCL，并与阻燃剂反应生成SbCI3(沸点283℃)，它的比重较空气约大6.1倍，加上阻燃剂释放大量结晶水，(形成水蒸气)吸热，都可以覆盖在燃烧部位，隔排空气，阻止燃烧，特别是该阻燃剂约在290℃时开始分解形成玻璃质物覆盖层，该未燃烧的低分子可燃物等在缺氧条件下转化为“类石墨”使燃烧的可燃物的大部分热量存储在烧损电缆护套层的“炭渣壳”中(CO2+C＝CO+热量，温度约在450℃时几乎90％反应向左进行)从几种阻燃护套材料的锥形量热计(Cone Calorimeter)测得材料在燃烧时释放出的一氧化碳(CO)水平证实了这一分析。产生的微细烟粒也被玻璃覆盖层挡住在“残渣壳”中，达到高阻燃和抑烟毒气作用。
辅以制酸剂如碳酸钙，经与氯丁二烯(-CH2-CCL＝CH-CH2-)热分解产生的HCL气体，生成CaCl2(融点772℃)稳定化合物达到抑制HCL释放目的。
所谓专用阻燃剂它还在氯丁橡胶中可提高撕裂性能，解决矿用电缆阻燃性与物理性能的长期未能攻克的问题，这种电缆的氯丁护套橡皮的性能开创了低污性，并圆满解决高阻燃与机械性能的矛盾，也就是能达到上海胜华电缆厂企标，预期设计要求和创先进水平的目的。
参照采用国际电工委员会IEC60754-1和GB12666.7-90电缆燃烧烟浓度测试方法和MT386，“煤矿用阻燃电缆阻燃性试验方法”并参考煤矿用阻燃电缆MT818和“塑料绝缘阻燃及耐火电缆分级和要求GA301-2001标准”，研制了本发明。本发明可用作如：
1.9/3.3KV及以下采煤机软电缆；
0.6/1.14KV及以下移动矿用软电缆；
6/10KV及以下屏蔽监视型软电缆。
其结构和技术要求如：MT818-2、5、6、7、8、9-1999标准规定，但外护套橡皮材料性能如下表所示。
| 序号 | 试验项目 | 单位 | 技术要求 | 序号 | 试验项目 | 单位 | 技术要求 |
| 1 | 老化前式样 | 4 | 浸油试验 | ||||
| 1.1 | 抗张强度中间值，最小 | N/mm<sup>2</sup> | 11.0 | 4.1 | 试验条件油液温度浸油时间 | ℃h | 100±224 |
| 1.2 | 断裂伸长率中间值，最小 | ％ | 250 | 4.2 | 浸油后抗张强度变化率，最大 | ％ | -40 |
| 2 | 空气箱老化试验 | 4.3 | 浸油后断裂伸长率变化率，最大 | ％ | -40 | ||
| 2.1 | 老化条件温度时间 | ℃h | 75±210×4 | 5 | 抗撕试验 | ||
| 2.2 | 老化后抗张强度中间值最小变化率最大 | N/mm<sup>2</sup>％ | ————15 | 5.1 | 抗撕强度中间值，最小 | N/mm<sup>2</sup> | 7.5 |
| 2.3 | 老化后断裂伸长率中间值最小变化率最大 | ％％ | 200——25 | 6 | 氧指数最小 | 35 |
| 序号 | 试验项目 | 单位 | 技术要求 | 序号 | 试验项目 | 单位 | 技术要求 |
| 3 | 热延伸试验 | 7 | 烟密度试验 | ||||
| 3.1 | 试验条件空气温度载荷时间机械应力 | ℃minN/mm<sup>2</sup> | 200±31520 | 7.1 | 最大烟密度Dm | HF | 250 |
| 3.2 | 载荷下伸长率最大 | ％ | 175 | 8 | 腐蚀性气体释放试验 | ||
| 3.2 | 冷却后永久变形最大 | ％ | 25 | 8.1 | HCL氯化氢释放量最大 | Mg/g | 100 |
| 9 | 烟气毒性(小鼠)试验 | ||||||
| 9.1 | 烟气毒性(浓度) | Mg/L | ≥6.15 |
本发明有以下优点
(1)本发明所述的电缆的阻燃性能按MT-386规定用成束电缆作燃烧试验(12666.5-90)。其烧损长度57cm比MT-386规定烧损长度不大于250cm短。
通五倍额定电流负载(导体达204℃)时燃烧试验，续燃时间4.63秒，炭化长度8.7cm。比价MT-386规定续燃时间＜240秒，炭化长度＜15cm短，都说明有更高的阻燃性能。
(2)本发明所述的电缆，采用国家标准GB12666.7-1990“在规定条件下电缆燃烧烟密度的测定方法”，测得透光率为42％。(即在4-5m距离内有较清晰能见度)。(94安20910中推荐透光率为大于30％，已有矿用电缆燃烧产生的烟雾，其透光率只8.9％，距1.5m看不到试验火源光线)。这一性能比已有电缆产生的烟雾为无视野的程度改善了很多。
(3)采用IEC-60754-I：“国际电工委员会规范电缆燃烧时气体逸出试验方法”测得电缆护套燃烧所释放出的氯化氢(HCL)气体，其量为28mg/g。满足94安20910推荐为小于100mg/g要求。比现已有矿用电缆燃烧逸出的HCL气体量为190-250mg/g，JISD1201和UL-910对低烟电缆PVC燃烧逸出HCL气体要求低于250mg/g要好，这一性能达到并超过国外同类材料要求的水平。
(4)本发明所述的电缆的橡套燃烧产生的烟气毒性对小鼠的麻醉性和刺激性都比无卤低烟阻燃电缆料弱，达到ZA-1级特别是麻醉性表现更弱(安全性高)。
下面通过表格进一步阐述本发明的优点
本发明样品性能检测结果表
0.66/1.14-3×35+1×6+3×6
样品实测
测试项目 单位 值
1、阻燃性 cm 烧损57
(1)成束电缆燃烧
(2)通五倍额定电流导线温度204℃燃
烧：
3.21-4.6
续燃时间 S 3
炭化长度 mm 79-87
2、烟浓度(最小透光率) ％ 42
3、释放HCL气体 Mg/g 28
4、弯曲(柔软性) 次 ＞18888
3.7kv/5mi
5、耐50HZ电压 n 通过
6、动力线芯绝缘电阻 MΩ.km 325
7、屏蔽过渡电阻 KΩ 0.67
8、抗撕裂强度 N/mm 7.7
9、烟气毒性(浓度) Mg/L 50麻醉性
25刺激性
从上表中看出本发明有很高的阻燃性和低污染性。一旦发生火灾或受热，本电缆被烧损率大大降低(只相当烧损原来矿用电缆的约20％)，加上本身的外护套橡皮燃烧释放的烟量和HCL气体量都很低(约10％)，只相当原阻燃矿用电缆燃烧释放烟量的约20％。释放HCL气体量的10％。对火灾整个环境空间的烟雾HCL气体的浓度就更低了，由此观之，提高井下煤矿用电缆的安全可靠性，降火灾危害程度，杜绝电缆引起的事故方面是有可靠保证。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
一种采煤机低烟低卤屏蔽橡套软电缆，包括以氯丁二烯聚合物为主料制成的橡套；以主料含量为100phr，所述橡套还包括的其它组分及其份数为：
氧化锌、氧化镁，份数分别为5phr，4phr；
防老剂2246份数为2phr；
防护剂15phr，防护剂为防紫外线的物理防护剂；
硬脂酸6phr；
石腊5phr；
氯化石腊7phr；
HZR-2型阻燃剂20phr；
白炭黑50phr；
耐晒黄5phr；
硅烷1phr。
实施例2
一种采煤机低烟低卤屏蔽橡套软电缆，包括以氯丁二烯聚合物为主料的橡套；以主料含量为100phr，所述橡套还包括的其它组分及其份数为：
氧化锌、氧化镁，份数分别为7phr，6phr；
防老剂2246份数为3phr；
防护剂10phr，防护剂为防紫外线的物理防护剂；
硬脂酸6phr；
石腊5phr；
氯化石腊7phr；
HZR-2型阻燃剂20phr；
白炭黑50phr；
耐晒黄5phr；
硅烷1phr。
实施例3
一种采煤机低烟低卤屏蔽橡套软电缆，包括以氯丁二烯聚合物为主料的橡套；以主料含量为100phr，所述橡套还包括的其它组分及其份数为：
氧化锌、氧化镁，份数分别为6phr，5phr；
防老剂2246份数为3phr；
防护剂14phr，防护剂为防紫外线的物理防护剂；
硬脂酸5phr；
石腊5phr；
氯化石腊7phr；
HZR-2型阻燃剂20phr；
白炭黑50phr；
耐晒黄4phr；
硅烷1phr。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (7)
1.一种采煤机低烟低卤屏蔽橡套软电缆，包括以氯丁二烯聚合物为主料制成的橡套；其特征在于，以主料含量为100phr，所述橡套还包括的其它组分及其份数为：硫化体系9～13phr；防老剂2～3phr；防护剂10～15phr；活性剂4～6phr；润滑剂4～6phr；阻燃剂25～29phr；补强剂48～52phr；着色剂3～5phr；偶联剂0.9～1.1phr；
所述阻燃剂包括氯化石蜡和HZR-2型阻燃剂；其中氯化石蜡份数为6～8phr；所述HZR-2型阻燃剂份数为19～21phr；
所述的偶联剂为硅烷；所述防护剂为物理防紫外线的防护剂。
2.根据权利要求1所述的一种采煤机低烟低卤屏蔽橡套软电缆，其特征在于：所述硫化体系为氧化锌、氧化镁，其中氧化锌份数为5～7phr，氧化镁份数为4～6phr。
3.根据权利要求1所述的一种采煤机低烟低卤屏蔽橡套软电缆，其特征在于：所述防老剂为型号为2246的酚类防老剂。
4.根据权利要求1所述的一种采煤机低烟低卤屏蔽橡套软电缆，其特征在于：所述活性剂为硬脂酸。
5.根据权利要求1所述的一种采煤机低烟低卤屏蔽橡套软电缆，其特征在于：所述润滑剂为石蜡。
6.根据权利要求1所述的一种采煤机低烟低卤屏蔽橡套软电缆，其特征在于：所述补强剂为白炭黑。
7.根据权利要求1所述的一种采煤机低烟低卤屏蔽橡套软电缆，其特征在于：所述着色剂为耐晒黄。
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Granted publication date: 20100512 Termination date: 20151026 |
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