CN104157353A - 一种改性高阻燃超柔耐火电缆及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改性高阻燃超柔耐火电缆，其采用陶瓷化复合矿物绝缘和不锈钢带连锁铠装，绝缘陶瓷化后的耐温达到2600℃以上，不锈钢带的耐温达到1500℃以上，故本发明耐火等级同样优于矿物质绝缘耐火电缆；弯曲性能优于各类耐火电缆，弯曲半径为电缆直径的10倍左右。其由多个绝缘线芯和防护外层构成，防护外层包绕在多个绝缘线芯外面，在绝缘线芯和防护外层之间设置有内护套，其特征在于：多个所述绝缘线芯绞合形成成缆缆芯，所述成缆缆芯的外周纵包有陶瓷化耐火复合带，所述成缆缆芯的中心位置为半硫化陶瓷化复合矿物质填充条。

Description

一种改性高阻燃超柔耐火电缆及其制备工艺

技术领域

本发明涉及电缆结构技术领域，具体为一种改性高阻燃超柔耐火电缆，本发明还涉及该改性高阻燃超柔耐火电缆的制备工艺。

背景技术

近些年来，国内多次出现大型公共娱乐场所、化工、煤矿、商厦火灾造成惨痛的人民生命和财产重大损失后，人们对消防、防火安全有了更加深刻的认识。随着城市人口的急剧增长，高层建筑、宾馆酒店、大型超市、医院、车站、机场不断的增加，地铁、隧道交通的建设，以及大型公共体育、娱乐场所、公共交通设施的增加，消防、防火安全的重要性凸现出来。

目前国内外采用的大多是氧化镁矿物绝艳耐火绝缘电缆和云母带缠绕绝缘的耐火电缆。氧化镁矿物绝缘耐火绝缘电缆需要专门的生产加工设备，加之生产氧化镁矿物耐火绝缘电缆的生产设备工艺复杂，而且非常昂贵，资金投入太大；另外，氧化镁矿物绝缘耐火绝缘电缆的外护层是全铜的，造价上较高，在实际应用方面受到一定程度的限制；再加上铜护套氧化镁矿物绝缘耐火绝缘电缆在生产加工、运输、线路的敷设安装和使用等过程中的特殊要求，如氧化镁矿物绝缘耐火绝缘电缆的生产加工不能像高分子材料那样便捷，敷设安装难度大，原材料成本造价高，很难大规模地普及使用，特别难以在民用建筑上推广等。云母带缠绕绝缘的耐火电缆，在生产过程中需要多层缠绕，由于工艺条件的限制，往往易造成搭接缝处出现缺陷，火烧后云母带发脆，容易脱落，也造成耐火效果差，从而难以保障通讯、电力在火灾情况下的安全畅通。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种改性高阻燃超柔耐火电缆，其采用陶瓷化复合矿物绝缘和不锈钢带连锁铠装，绝缘陶瓷化后的耐温达到2600℃以上，不锈钢带的耐温达到1500℃以上，故本发明耐火等级同样优于矿物质绝缘耐火电缆；弯曲性能优于各类耐火电缆，弯曲半径为电缆直径的10倍左右。

一种改性高阻燃超柔耐火电缆，其技术方案是这样的：其由多个绝缘线芯和防护外层构成，防护外层包绕在多个绝缘线芯外面，在绝缘线芯和防护外层之间设置有内护套，其特征在于：多个所述绝缘线芯绞合形成成缆缆芯，所述成缆缆芯的外周纵包有陶瓷化耐火复合带，所述成缆缆芯的中心位置为半硫化陶瓷化复合矿物质填充条，所述半硫化陶瓷化复合矿物质填充条的外缘分别紧贴对应位置的所述绝缘线芯的内侧弧面，所述防护外层自外至内依次排列的横截面结构为圆环状的钢带连锁铠装护套、无碱玻璃纤维带，所述内护套具体为陶瓷化复合矿物质内护套，所述绝缘线芯自外至内依次排列的横截面结构为陶瓷化复合矿物质绝缘层、铜导体。

其进一步特征在于：所述绝缘线芯具体为三个或者三个以上；绝缘线芯绞合形成截面封闭的内腔结构，绞合后的所述内腔结构内填充有半硫化陶瓷化复合矿物质填充条；

所述半硫化陶瓷化复合矿物质填充条的硫化时间为相同厚度的陶瓷化矿物质复合物计算全硫化时间的一半，这样的填充条即具有了一定的机械性能，解决缆芯在中心填充成缆过程中出现填充条经常断裂的工艺加工难点问题，并利用其填充条半硫化状态下的柔软易变性的性能填实缆芯中间的实质性间隙；

所述半硫化陶瓷化复合矿物质填充条在多个所述绝缘线芯绞合前预先挤制成条，所述半硫化陶瓷化复合矿物质填充条的长度根据成缆的长度确定；

预先挤制成条的所述半硫化陶瓷化复合矿物质填充条的横截面为圆形结构，多个所述绝缘线芯绞合前根据绝缘线芯的外径、数量计算出所述半硫化陶瓷化复合矿物质填充条的直径，确保半硫化陶瓷化复合矿物质填充条能够填充满绝缘线芯绞合形成截面封闭的内腔结构，且不至于浪费原材料；

所述铜导体具体为退火铜导体，具体为退火的非紧压2类或/5类铜导体，其确保了电缆的柔软性，所述铜导体具体为多根铜丝正反向绞合而成；

所述钢带连锁铠装护套比矿物绝缘电缆的铜护套成本较大的降低，耐温性能方面钢也比铜的熔点高，而且生产长度基本没有限制，还大大提高能了电缆的弯曲柔韧性；该结构耐火电缆既具有耐高温性能同时又具有防火性能，遇火灾经高温或明火烧结后整体结壳，形成以内护套外径状的整体瓷柱状缆芯，能起到固定并隔离导体线芯的作用，使其导体能持续工作并不会产生挤穿和导通；而外层的钢带连锁铠装护套又能很好的对缆芯进行机械冲击保护和隔离火焰对缆芯直接烧结；既能满足单纯耐火试验，又可以满足耐火附加喷淋、耐火附加机械振试验，建筑着火时，电缆遇到水冲击和机械振动，可以在一定时间内持续供电，电缆耐火和弯曲性能超过氧化镁矿物绝缘电缆；

陶瓷化矿物质复合物做为内护套、半硫化陶瓷化矿物质复合物做为中心填充条，陶瓷化耐火复合带纵包于所述成缆缆芯所对应的各个绝缘线芯的陶瓷化复合矿物质绝缘层，陶瓷化矿物质复合物做为内护套的电缆结构工艺解决了缆芯的间隙，实现了缆芯的整体陶瓷化紧密结合，若遇高温或明火则缆芯整体可烧结为瓷柱状，相对于矿物绝缘电缆的氧化镁瓷柱缆芯，但此种结构解决了氧化镁瓷柱生产的设备投入巨大、工艺复杂、生产长度短和生产成本高的局限，完全可以替代了氧化镁绝缘的耐火电缆；

所述内护套、绝缘线芯内的绝缘层均为陶瓷化矿物质复合物，所述陶瓷化矿物质复合物的耐温等级必须在-60℃～150℃之间，这样能承受高温、低温或者环境更为苛刻的条件下，电缆能够正常稳定的工作。具备优良的机械物理性能；所述陶瓷化矿物质复合物加入1.5％的硫化剂(双-2，4)进行混炼，混炼时间约为10分钟，保证混炼充分均匀，制得陶瓷化矿物质复合物在高温挤出机挤出硫化，硫化温度控制在260℃～320℃，根据线芯大小硫化速度不同，线芯越小硫化越快，一般出硫化箱后用手触及硅橡胶，无粘接感即可；或者在连硫线采用0.5MPa的蒸汽压力，也是根据线芯大小硫化速度不同，线芯越小硫化越快，结构紧实，表面光滑圆整。

一种改性高阻燃超柔耐火电缆的制备工艺，其特征在于：其预先分别单独挤制半硫化陶瓷化复合矿物质填充条、绝缘线芯，之后将半硫化陶瓷化复合矿物质填充条作为多个绝缘线芯绞合的中心填充，绞合形成成缆缆芯，陶瓷化耐火复合带纵包于成缆缆芯的外周的同时挤出形成内护套，之后在连锁铠装机上进行连锁铠装形成钢带连锁铠装护套。

其进一步特征在于：所述绝缘线芯通过绝缘高温热空气或连硫挤出，包括中心的退火铜导体和外层的陶瓷化复合矿物质绝缘层，所述退火铜导体由非紧压2类或/5类铜导体拉丝、退火后经过正反向绞合而成，依次经过绝缘混炼、加硫化剂和色膏混后的陶瓷化复合矿物质、退火铜导体两者通过绝缘高温热空气或连硫挤出形成单根绝缘线芯；

绝缘线芯绞合形成成缆缆芯后为方便内护套挤制，采用陶瓷化耐火复合带纵包同时挤出一种陶瓷化矿物质复合物做为内护套，采用该工艺方法即消除了采用带材绕包缆芯方式挤制内护套时造成相邻缆芯与包带之间存留的间隙，又解决了缆芯采用非绕包包带直接挤制内护套消除相邻线芯间隙时挤出卡模的问题，同时采用该方式可以将绝缘、包带、内护套紧密连接在一起，组成一体的陶瓷化结构，在高温和火焰燃烧条件下烧结为整体的瓷柱状，达到并优于氧化镁矿物绝缘电缆耐火性能，并解决了氧化镁矿物绝缘电缆加工工艺复杂、生产设备投入巨大的问题；

所述连锁铠装前可绕包一层玻璃纤维带，根据需求钢带连锁铠装护套外也可挤包一层高阻燃聚烯烃护套料。

采用本发明的结构后，由于多个所述绝缘线芯绞合形成成缆缆芯，所述成缆缆芯的外周纵包有陶瓷化耐火复合带，所述成缆缆芯的中心位置为半硫化陶瓷化复合矿物质填充条，所述半硫化陶瓷化复合矿物质填充条的外缘分别紧贴对应位置的所述绝缘线芯的内侧弧面,即半硫化陶瓷化矿物质复合物填充条作为中心填充，中心半硫化填充条的硫化时间为相同厚度的陶瓷化矿物质复合物计算全硫化时间的一半，这样的填充条即具有了一定的机械性能，解决缆芯在中心填充成缆过程中出现填充条经常断裂等工艺加工难点问题，并利用其填充条半硫化状态下的柔软易变性的性能填实缆芯中间的实质性间隙；绝缘线芯绞合成成缆缆芯后为方便内护套挤制，采用陶瓷化耐火复合带纵包同时挤出一种陶瓷化矿物质复合物做为内护套，既消除了采用带材绕包缆芯方式挤制内护套时造成相邻缆芯与包带之间存留的间隙，又解决了缆芯采用非绕包包带直接挤制内护套消除相邻线芯间隙时挤出卡模的问题，同时采用该结构可以将绝缘、包带、内护套紧密连接在一起，组成一体的陶瓷化结构，在高温和火焰燃烧条件下烧结为整体的瓷柱状，达到并优于氧化镁矿物绝缘电缆耐火性能，并解决了氧化镁矿物绝缘电缆加工工艺复杂、生产设备投入巨大的问题，此外陶瓷化矿物质复合物做为绝缘线芯的绝缘，半硫化陶瓷化矿物质复合物做为中心填充，陶瓷化耐火带成缆纵包，陶瓷化矿物质复合物为内护套的电缆结构工艺解决了缆芯的间隙，实现了缆芯的整体陶瓷化紧密结合，若遇高温或明火则缆芯整体可烧结为瓷柱状，相对于矿物绝缘电缆的氧化镁瓷柱缆芯，但此种结构解决了氧化镁瓷柱生产的设备投入巨大、工艺复杂、生产长度短和生产成本高的局限，完全可以替代了氧化镁绝缘的耐火电缆；而钢带连锁铠装护套增强了电缆的机械防护和耐火性能，钢带连锁铠装即比矿物绝缘电缆的铜护套成本较大的降低，耐温性能方面钢也比铜的熔点高，而且生产长度基本没有限制，还大大提高能了电缆的弯曲柔韧性；该结构耐火电缆既具有耐高温性能同时又具有防火性能，遇火灾经高温或明火烧结后整体结壳，形成以内护套外径状的整体瓷柱状缆芯，能起到固定并隔离导体线芯的作用，使其导体能持续工作并不会产生挤穿和导通；而外层的钢带连锁铠装护套又能很好的对缆芯进行机械冲击保护和隔离火焰对缆芯直接烧结；既能满足单纯耐火试验，又可以满足耐火附加喷淋、耐火附加机械振试验，建筑着火时，电缆遇到水冲击和机械振动，可以在一定时间内持续供电。电缆耐火和弯曲性能超过氧化镁矿物绝缘电缆，本发明的结构采用陶瓷化复合矿物绝缘和不锈钢带连锁铠装，绝缘陶瓷化后的耐温达到2600℃以上，不锈钢带的耐温达到1500℃以上，故本发明耐火等级同样优于矿物质绝缘耐火电缆；弯曲性能优于各类耐火电缆，弯曲半径为电缆直径的10倍左右。

附图说明

图1是本发明的改性高阻燃超柔耐火电缆的横截面结构示意简图；

图2是本发明的改性高阻燃超柔耐火电缆的制备工艺的示意框图；

图中序号所代表的名称如下：

内护套1，陶瓷化耐火复合带2、填充条3、钢带连锁铠装护套4、无碱玻璃纤维带5、绝缘层6、铜导体7。

具体实施方式

一种改性高阻燃超柔耐火电缆，见图1：其由多个绝缘线芯和防护外层构成，防护外层包绕在多个绝缘线芯外面，在绝缘线芯和防护外层之间设置有内护套1，多个绝缘线芯绞合形成成缆缆芯，成缆缆芯的外周纵包有陶瓷化耐火复合带2，成缆缆芯的中心位置为半硫化陶瓷化复合矿物质填充条3，半硫化陶瓷化复合矿物质填充条3的外缘分别紧贴对应位置的绝缘线芯的内侧弧面，防护外层自外至内依次排列的横截面结构为圆环状的钢带连锁铠装护套4、无碱玻璃纤维带5，内护套1具体为陶瓷化复合矿物质内护套。

绝缘线芯自外至内依次排列的横截面结构为陶瓷化复合矿物质绝缘层6、铜导体7；

绝缘线芯具体为三个或者三个以上；绝缘线芯绞合形成截面封闭的内腔结构，绞合后的内腔结构内填充有半硫化陶瓷化复合矿物质填充条3；

半硫化陶瓷化复合矿物质填充条3的硫化时间为相同厚度的陶瓷化矿物质复合物计算全硫化时间的一半，这样的填充条即具有了一定的机械性能，解决缆芯在中心填充成缆过程中出现填充条经常断裂的工艺加工难点问题，并利用其填充条半硫化状态下的柔软易变性的性能填实缆芯中间的实质性间隙；

半硫化陶瓷化复合矿物质填充条3在多个绝缘线芯绞合前预先挤制成条，半硫化陶瓷化复合矿物质填充条3的长度根据成缆的长度确定；

预先挤制成条的半硫化陶瓷化复合矿物质填充条3的横截面为圆形结构，多个绝缘线芯绞合前根据绝缘线芯的外径、数量计算出半硫化陶瓷化复合矿物质填充条3的直径，确保半硫化陶瓷化复合矿物质填充条能够填充满绝缘线芯绞合形成截面封闭的内腔结构，且不至于浪费原材料；

铜导体7具体为退火铜导体，具体为退火的非紧压2类或/5类铜导体，其确保了电缆的柔软性，铜导体7具体为多根铜丝正反向绞合而成；

钢带连锁铠装护套4比矿物绝缘电缆的铜护套成本较大的降低，耐温性能方面钢也比铜的熔点高，而且生产长度基本没有限制，还大大提高能了电缆的弯曲柔韧性；该结构耐火电缆既具有耐高温性能同时又具有防火性能，遇火灾经高温或明火烧结后整体结壳，形成以内护套外径状的整体瓷柱状缆芯，能起到固定并隔离导体线芯的作用，使其导体能持续工作并不会产生挤穿和导通；而外层的钢带连锁铠装护套4又能很好的对缆芯进行机械冲击保护和隔离火焰对缆芯直接烧结；既能满足单纯耐火试验，又可以满足耐火附加喷淋、耐火附加机械振试验，建筑着火时，电缆遇到水冲击和机械振动，可以在一定时间内持续供电，电缆耐火和弯曲性能超过氧化镁矿物绝缘电缆；

陶瓷化矿物质复合物做为内护套1、半硫化陶瓷化矿物质复合物做为中心填充条3，陶瓷化耐火复合带2纵包于成缆缆芯所对应的各个绝缘线芯的陶瓷化复合矿物质绝缘层6，陶瓷化矿物质复合物做为内护套的电缆结构工艺解决了缆芯的间隙，实现了缆芯的整体陶瓷化紧密结合，若遇高温或明火则缆芯整体可烧结为瓷柱状，相对于矿物绝缘电缆的氧化镁瓷柱缆芯，但此种结构解决了氧化镁瓷柱生产的设备投入巨大、工艺复杂、生产长度短和生产成本高的局限，完全可以替代了氧化镁绝缘的耐火电缆；

内护套2、绝缘线芯内的绝缘层6均为陶瓷化矿物质复合物，陶瓷化矿物质复合物的耐温等级必须在-60℃～150℃之间，这样能承受高温、低温或者环境更为苛刻的条件下，电缆能够正常稳定的工作。具备优良的机械物理性能；陶瓷化矿物质复合物加入1.5％的硫化剂(双-2，4)进行混炼，混炼时间约为10分钟，保证混炼充分均匀，制得陶瓷化矿物质复合物在高温挤出机挤出硫化，硫化温度控制在260℃～320℃，根据线芯大小硫化速度不同，线芯越小硫化越快，一般出硫化箱后用手触及硅橡胶，无粘接感即可；或者在连硫线采用0.5MPa的蒸汽压力，也是根据线芯大小硫化速度不同，线芯越小硫化越快，结构紧实，表面光滑圆整。

具体实施例，见图1：额定电压0.6/1kV铜导体陶瓷化复合矿物绝缘陶瓷化复合矿物内护钢带连锁铠装护套超柔防火电缆，4芯35mm²标称截面。

一种改性高阻燃超柔耐火电缆的制备工艺，见图2：其预先分别单独挤制半硫化陶瓷化复合矿物质填充条、绝缘线芯，之后将半硫化陶瓷化复合矿物质填充条作为多个绝缘线芯绞合的中心填充，绞合形成成缆缆芯，陶瓷化耐火复合带纵包于成缆缆芯的外周的同时挤出形成内护套，之后在连锁铠装机上进行连锁铠装形成钢带连锁铠装护套。

绝缘线芯通过绝缘高温热空气或连硫挤出，包括中心的退火铜导体和外层的陶瓷化复合矿物质绝缘层，退火铜导体由非紧压2类或/5类铜导体拉丝、退火后经过正反向绞合而成，依次经过绝缘混炼、加硫化剂和色膏混后的陶瓷化复合矿物质、退火铜导体两者通过绝缘高温热空气或连硫挤出形成单根绝缘线芯；

绝缘线芯绞合形成成缆缆芯后为方便内护套挤制，采用陶瓷化耐火复合带纵包同时挤出一种陶瓷化矿物质复合物做为内护套，采用该工艺方法即消除了采用带材绕包缆芯方式挤制内护套时造成相邻缆芯与包带之间存留的间隙，又解决了缆芯采用非绕包包带直接挤制内护套消除相邻线芯间隙时挤出卡模的问题，同时采用该方式可以将绝缘、包带、内护套紧密连接在一起，组成一体的陶瓷化结构，在高温和火焰燃烧条件下烧结为整体的瓷柱状，达到并优于氧化镁矿物绝缘电缆耐火性能，并解决了氧化镁矿物绝缘电缆加工工艺复杂、生产设备投入巨大的问题；

连锁铠装前可绕包一层玻璃纤维带，根据需求钢带连锁铠装护套外也可挤包一层高阻燃聚烯烃护套料。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种改性高阻燃超柔耐火电缆，其由多个绝缘线芯和防护外层构成，防护外层包绕在多个绝缘线芯外面，在绝缘线芯和防护外层之间设置有内护套，其特征在于：多个所述绝缘线芯绞合形成成缆缆芯，所述成缆缆芯的外周纵包有陶瓷化耐火复合带，所述成缆缆芯的中心位置为半硫化陶瓷化复合矿物质填充条，所述半硫化陶瓷化复合矿物质填充条的外缘分别紧贴对应位置的所述绝缘线芯的内侧弧面，所述防护外层自外至内依次排列的横截面结构为圆环状的钢带连锁铠装护套、无碱玻璃纤维带，所述内护套具体为陶瓷化复合矿物质内护套，所述绝缘线芯自外至内依次排列的横截面结构为陶瓷化复合矿物质绝缘层、铜导体。

2.如权利要求1所述的一种改性高阻燃超柔耐火电缆，其特征在于：所述绝缘线芯具体为三个或者三个以上；绝缘线芯绞合形成截面封闭的内腔结构，绞合后的所述内腔结构内填充有半硫化陶瓷化复合矿物质填充条。

3.如权利要求1所述的一种改性高阻燃超柔耐火电缆，其特征在于：所述半硫化陶瓷化复合矿物质填充条的硫化时间为相同厚度的陶瓷化矿物质复合物计算全硫化时间的一半。

4.如权利要求1所述的一种改性高阻燃超柔耐火电缆，其特征在于：所述半硫化陶瓷化复合矿物质填充条在多个所述绝缘线芯绞合前预先挤制成条，所述半硫化陶瓷化复合矿物质填充条的长度根据成缆的长度确定。

5.如权利要求4所述的一种改性高阻燃超柔耐火电缆，其特征在于：预先挤制成条的所述半硫化陶瓷化复合矿物质填充条的横截面为圆形结构，多个所述绝缘线芯绞合前根据绝缘线芯的外径、数量计算出所述半硫化陶瓷化复合矿物质填充条的直径。

6.如权利要求1所述的一种改性高阻燃超柔耐火电缆，其特征在于：所述铜导体具体为退火铜导体，具体为退火的非紧压2类或/5类铜导体。

7.一种改性高阻燃超柔耐火电缆的制备工艺，其特征在于：其预先分别单独挤制半硫化陶瓷化复合矿物质填充条、绝缘线芯，之后将半硫化陶瓷化复合矿物质填充条作为多个绝缘线芯绞合的中心填充，绞合形成成缆缆芯，陶瓷化耐火复合带纵包于成缆缆芯的外周的同时挤出形成内护套，之后在连锁铠装机上进行连锁铠装形成钢带连锁铠装护套。

8.如权利要求7所述的一种改性高阻燃超柔耐火电缆的制备工艺，其特征在于：所述绝缘线芯通过绝缘高温热空气或连硫挤出，包括中心的退火铜导体和外层的陶瓷化复合矿物质绝缘层，所述退火铜导体由非紧压2类或/5类铜导体拉丝、退火后经过正反向绞合而成，依次经过绝缘混炼、加硫化剂和色膏混后的陶瓷化复合矿物质、退火铜导体两者通过绝缘高温热空气或连硫挤出形成单根绝缘线芯。

9.如权利要求7所述的一种改性高阻燃超柔耐火电缆的制备工艺，其特征在于：所述连锁铠装前可绕包一层玻璃纤维带，根据需求钢带连锁铠装护套外也可挤包一层高阻燃聚烯烃护套料。