CN104715822B - 金属管套无机矿物绝缘防火电缆及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种金属管套无机矿物绝缘防火电缆，包括主线芯；所述主线芯包括导体和依次绕包在导体外的无机矿物绝缘带、第一无机阻燃带绝热层和绝缘层，绝缘层外挤制铝合金管套；主线芯绞合成缆后填充无机矿物降温隔火层，无机矿物降温隔火层外绕包第二无机阻燃带绝热层，第二无机阻燃带绝热层外挤包阻燃护套。本发明金属管套无机矿物绝缘防火电缆采用复合绝缘结构，解决了无机矿物绝缘带容易受潮的特性，电气绝缘性能优异；主线芯绞合成缆后填充无机矿物降温隔火层，起到降温和隔火的功能，延缓电缆内部温升。本发明提供了一种绝缘性强，防火性能可靠，结构合理，设计新颖的金属管套无机矿物绝缘防火电缆。
Description
技术领域
本发明涉及电缆领域，特别涉及一种金属管套无机矿物绝缘防火电缆及其加工方法。
背景技术
随着经济发展，高新技术不断更新，产品向高层次发展，地铁、电站、化工厂、船舰、高层建筑、信息产业等重点工程和人员与设备密集场所对防火等级要求越来越高，而这些区域的1kV级电力电缆因受复杂自然因素和敷设环境的影响有可能发生电力事故，为了使电力事故不会酿成火灾，或在遭受火灾破坏的情况下不会使电力电缆酿成次生事故，要求电力电缆需具有可靠的防火功能，因此，防火电缆的使用日益广泛。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种绝缘性强，防火性能可靠，结构合理，设计新颖的金属管套无机矿物绝缘防火电缆。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种金属管套无机矿物绝缘防火电缆，包括主线芯；所述主线芯包括导体1和依次绕包在导体1外的无机矿物绝缘带2、第一无机阻燃带绝热层3和绝缘层4，绝缘层4外挤制铝合金管套5；主线芯绞合成缆后填充无机矿物降温隔火层6，无机矿物降温隔火层6外绕包第二无机阻燃带绝热层7，第二无机阻燃带绝热层7外挤包阻燃护套8。
进一步，所述无机矿物绝缘带2为分解温度在800℃的无卤无机矿物绝缘带；所述绝缘层4为挤包在第一无机阻燃带绝热层3外的辐照交联无卤阻燃聚烯烃绝缘层，绝缘层4、第一无机阻燃带绝热层3与无机矿物绝缘带2形成复合绝缘结构。
进一步，所述无机矿物降温隔火层6为在线芯绞合成缆后填加的氢氧化镁无机矿物金属水合物。
进一步，所述氢氧化镁无机矿物金属水合物包括硅酸钠、氢氧化镁和胶结剂。
进一步，所述无机矿物降温隔火层6为三维网状结构；所述无机矿物降温隔火层6遇热后形成多孔网状骨架结构。
进一步，所述阻燃护套8为无卤低烟阻燃聚烯烃护套。
进一步，所述主线芯至少为一根。
进一步，所述主线芯为五根，五根主线芯环状对称分布在第二无机阻燃带绝热层7内。
一种金属管套无机矿物绝缘防火电缆的加工方法，包括以下步骤：
步骤一，将圆形金属丝拉丝退火并绞制成导体1，在导体1外依次绕包无机矿物绝缘带2和第一无机阻燃带绝热层3；
步骤二，在第一无机阻燃带绝热层3外挤包辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘层4；无机矿物绝缘带2、第一无机阻燃带绝热层3和绝缘层4形成复合绝缘结构；
步骤三，绝缘层4外采用铝管挤制机进行铝合金管挤出工艺，绝缘层4外包覆铝合金管套5，形成电缆的主线芯；
步骤四，主线芯绞合成缆后，填充无机矿物降温隔火层6；
步骤五，在无机矿物降温隔火层6外绕包第二无机阻燃带绝热层7，第二无机阻燃带绝热层7外挤包阻燃护套8。
进一步，所述无机矿物降温隔火层6为在线芯绞合成缆后填加的氢氧化镁无机矿物金属水合物；氢氧化镁无机矿物金属水合物包括硅酸钠、氢氧化镁、胶结剂；其中硅酸钠具有胶结作用，在空气CO2作用下，从溶液中可析出一种新生态的SiO2胶体，化学方程式如下：
NaO·mSiO2+CO2+nH2O＝NaCO3+mSiO2·nH2O；
加入氢氧化镁、胶结剂后，析出的具有极大活性的胶体SiO2粘附在氢氧化镁颗粒表面，将氢氧化镁颗粒粘结在一起；氢氧化镁颗粒不断吸水的同时，SiO2胶体水分不断减少，紧密地胶结在氢氧化镁颗粒表面，形成三维网状结构。
本发明金属管套无机矿物绝缘防火电缆在导体外依次绕包无机矿物绝缘带、无机阻燃带绝热层；无机阻燃带绝热层外挤包绝缘层，与无机矿物绝缘带形成复合绝缘结构，解决了无机矿物绝缘带容易受潮的特性，电气绝缘性能优异，无机阻燃带绝热层起到耐火绝热的作用；绝缘层外挤制铝合金管套，铝合金管套具有优异的防撞击、防水、防腐以及抗蠕变性能，降低电缆运行风险，解决了铝管的蠕变带来的缺陷，其特有的抗蠕变性能整体提高了电缆的安全性能；主线芯绞合成缆后填充无机矿物降温隔火层，起到降温和隔火的功能，延缓电缆内部温升。无机矿物绝缘带为分解温度在800℃的无卤无机矿物绝缘带，无机矿物绝缘带常温下体积电阻率不小于1010Ω·m。绝缘层为挤包在无机阻燃带绝热层外的辐照交联无卤阻燃聚烯烃绝缘层，辐照交联无卤阻燃聚烯烃绝缘层经电子加速器辐照交联后常温下体积电阻率不小于1014Ω·m，具有优异的物理机械性能和电气性能。无机矿物降温隔火层采用氢氧化镁金属水合物，它具有降温、隔火的功能，延缓电缆内部温升；形成多孔网状骨架结构后，该结构其绝热、隔绝火源功能，同时形成的多孔结构可以吸附在燃烧过程中烟气。无机矿物金属水合物降温隔火层外绕包无机矿物阻燃带绝热层，并挤包无卤低烟阻燃聚烯烃外护套。电缆所用材料均为无卤低烟材料，为环保电缆。
附图说明
图1是本发明金属管套无机矿物绝缘防火电缆的结构示意图；
图2是本发明SiO4 4-形成的空间化学结构图；
图3是本发明硅酸钠形成的链状结构图；
图4是本发明一种类似三维网状骨架系列结构图。
具体实施方式
以下结合附图1至4给出的实施例，进一步说明本发明金属管套无机矿物绝缘防火电缆的具体实施方式。本发明金属管套无机矿物绝缘防火电缆不限于以下实施例的描述。
如图1所示，本发明金属管套无机矿物绝缘防火电缆，包括主线芯；所述主线芯包括导体1和依次绕包在导体1外的无机矿物绝缘带2、第一无机阻燃带绝热层3和绝缘层4，绝缘层4外挤制铝合金管套5；主线芯绞合成缆后填充无机矿物降温隔火层6，无机矿物降温隔火层6外绕包第二无机阻燃带绝热层7，第二无机阻燃带绝热层7外挤包阻燃护套8。本发明金属管套无机矿物绝缘防火电缆在导体外依次绕包无机矿物绝缘带、无机阻燃带绝热层；无机阻燃带绝热层外挤包绝缘层，绝缘层、第一无机阻燃带绝热层与无机矿物绝缘带形成复合绝缘结构，解决了无机矿物绝缘带容易受潮的特性，电气绝缘性能优异，无机阻燃带绝热层起到耐火绝热的作用；绝缘层外挤制铝合金管套，铝合金管套具有优异的防撞击、防水、防腐以及抗蠕变性能，降低电缆运行风险，解决了铝管的蠕变带来的缺陷，其特有的抗蠕变性能整体提高了电缆的安全性能；主线芯绞合成缆后填充无机矿物降温隔火层，起到降温和隔火的功能，延缓电缆内部温升。无机矿物绝缘带为分解温度在800℃的无卤无机矿物绝缘带，无机矿物绝缘带常温下体积电阻率不小于1010Ω·m。绝缘层为挤包在无机阻燃带绝热层外的辐照交联无卤阻燃聚烯烃绝缘层，辐照交联无卤阻燃聚烯烃绝缘层经电子加速器辐照交联后常温下体积电阻率不小于1014Ω·m，具有优异的物理机械性能和电气性能。无机矿物降温隔火层采用氢氧化镁金属水合物，它具有降温、隔火的功能，延缓电缆内部温升；形成多孔网状骨架结构后，该结构其绝热、隔绝火源功能，同时形成的多孔结构可以吸附在燃烧过程中烟气。无机矿物金属水合物降温隔火层外绕包无机矿物阻燃带绝热层，并挤包无卤低烟阻燃聚烯烃外护套。电缆所用材料均为无卤低烟材料，为环保电缆。
如图1所示，主线芯的根数可以为单根或者多根，图中实施例给出的主线芯为五根，五根主线芯环状对称分布在第二无机阻燃带绝热层7内。所述导体1是由若干圆形金属丝拉丝退火绞制而成。阻燃护套8为无卤低烟阻燃聚烯烃护套。电缆所用材料均为无卤低烟材料，为环保电缆。
如图1所示，所述无机矿物绝缘带2为分解温度在800℃的无卤无机矿物绝缘带，无机矿物绝缘带2常温下体积电阻率不小于1010Ω·m。在无机矿物绝缘带2外绕包第一无机阻燃带绝热层3，起耐火绝热的作用。所述绝缘层4为挤包在第一无机阻燃带绝热层3外的辐照交联无卤阻燃聚烯烃绝缘层，辐照交联其独有的固态交联优势在于交联速率高、氧阻聚作用小、交联均匀、分子结构稳定，辐照交联无卤阻燃聚烯烃经过电子加速器辐照交联后，其物理机械性能、电气性能得到极大的优化提升，尤其是辐照交联后常温下其体积电阻率不小于1014Ω·m。电缆采用无机矿物绝缘带2与辐照交联聚烯烃复合绝缘结构，首先解决了无机矿物绝缘带2容易受潮的特性；其次在正常工作温度下，由于有辐照交联聚烯烃绝缘层的电缆的电气绝缘性能较普通绝缘电气性能优异，在遇明火侵袭后在800℃以内由无机矿物绝缘带2作为绝缘层，一定时间内可保证电缆的电路电气完整性。复合绝缘后在绝缘层4外挤制铝合金管套5，铝合金管套5在防撞击、防水、防腐、以及接头性能上大大提高了电缆的整体性能，如敷设环境或者明火侵袭后，电缆可能会遇到喷淋和机械撞击，铝合金管套5的结构设计保证电路电气在一定的时间内不会遭到破坏，保证电路电气的完整性。从接线角度分析铝合金管的优势在于其优良的抗蠕变性能，大大降低电缆接线处的风险，解决了铝管的蠕变带来的缺陷，铝合金其特有的抗蠕变性能整体提高了电缆的安全性能。
如图1-4所示，主线芯多芯成缆或单芯外填充无机矿物降温隔火层6，该隔火层采用氢氧化镁金属水合物为主要材料形成的结构层，它具有降温、隔火、挡火的功能。无机矿物金属水合物主要由硅酸钠、氢氧化镁、胶结剂等组成。其中硅酸钠具有胶结作用，在空气CO2作用下，从溶液中可析出SiO2胶体：
NaO·mSiO2+CO2+nH2O＝NaCO3+mSiO2·nH2O；
析出的胶体SiO2是一种新生态的SiO2，具有极大的活性，他们包裹在细分周围，粘附在骨料表面，将氢氧化镁颗粒粘结在一起。氢氧化镁颗粒不断吸水的同时，SiO2胶体水分不断减少，凝胶逐渐浓缩，紧密地胶结在氢氧化镁颗粒表面，从而使物料成为一个整体。从分子结构角度分析该金属水合物的化学结构如下：硅酸钠溶液空间立体化学结构由Si-O共价键决定的，Si原子位于正四面体的基本单元机构SiO4 4-，这些基本结构单元可以通过不同的方式结合成链状、环状、层状及立方网格结构的阴离子(如图2所示)，这些阴离子通过金属钠离子把它们连接起来形成链状结构(如图3所示)，SiO4 4-正四面体通过共用不同的氧原子数而形成不同的硅氧基团的阴离子，如SiO4 4-、Si2O7 2-、Si3O6 6-、Si6O18 12-等，加入氢氧化镁、胶结剂后分子由线型、面型变为三维结构，形成的分子结构类似于图4的三维网状结构。该结构层在350℃以下温度时逐渐释放出该层结构中的游离水分子，游离水分子释放过程中，蒸发降温，延缓电缆内部温升。等游离水分子蒸发殆尽时，该层结构成多孔网状结构。多孔网状结构温度上升到350℃时，其中氢氧化镁Mg(OH)2开始进行化学反应，释放出结晶水分子。由于多孔网状结构其保温绝热作用，延缓氢氧化镁发生化学反应，同时延缓结晶水分子蒸发。使该层结构水分子随温度时间的蒸发的速率在350℃前，与时间的二次方呈正相关递增关系，350℃以后温升水分子蒸发速率，与时间的二次方呈正相关递减关系。最终形成多孔网状骨架结构的绝热、隔火材料，进一步起到隔绝火源，延缓电缆内部结构温升。同时形成的多孔结构可以吸附在燃烧过程中烟气。
本发明铝合金管无机矿物防火电缆，正常工作温度下，由于其采用复合绝缘结构设计，电缆具有优良的电气绝缘性能，铝合金管套结构设计，使得电缆具有良好的防水性性能，其绝缘、填充、护套等结构均为无卤低烟材料，电缆为无卤低烟环保电缆。电缆遇火灾时，由于其阻燃护套，无机矿物金属水合物降温隔火层短时间内使电缆内部温度不超过500℃，电缆导体外无卤矿物绝缘带可承受800℃，保证电缆可以通过BS6387《在火灾情况下保持电路完好的电缆性能要求规范》C.W.Z级试验。因而电缆能够较好地适应对阻燃耐火等级要求较高场所的使用需要，而且结构合理，设计新颖。
下面说明本发明金属管套无机矿物绝缘防火电缆的加工方法，包括以下步骤：
步骤一，将圆形金属丝拉丝退火并绞制成导体1，在导体1外依次绕包无机矿物绝缘带2和第一无机阻燃带绝热层3；
步骤二，在第一无机阻燃带绝热层3外挤包辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘层4，并采用电子加速器辐照进行辐照交联；无机矿物绝缘带2、第一无机阻燃带绝热层3和绝缘层4形成复合绝缘结构；
步骤三，绝缘层4外采用铝管挤制机进行铝合金管挤出工艺，绝缘层4外包覆铝合金管套5，形成电缆的主线芯；
步骤四，主线芯绞合成缆后，填充无机矿物降温隔火层6；图中给出的实施例主线芯为五根，五根主线芯环状对称分布绞合成缆；
步骤五，在无机矿物降温隔火层6外绕包第二无机阻燃带绝热层7，第二无机阻燃带绝热层7外挤包无卤阻燃护套8。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种金属管套无机矿物绝缘防火电缆的加工方法，包括以下步骤：
步骤一，将圆形金属丝拉丝退火并绞制成导体(1)，在导体(1)外依次绕包无机矿物绝缘带(2)和第一无机阻燃带绝热层(3)；
步骤二，在第一无机阻燃带绝热层(3)外挤包辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘层(4)；无机矿物绝缘带(2)、第一无机阻燃带绝热层(3)和绝缘层(4)形成复合绝缘结构；
步骤三，绝缘层(4)外采用铝管挤制机进行铝合金管挤出工艺，绝缘层(4)外包覆铝合金管套(5)，形成电缆的主线芯；
步骤四，主线芯绞合成缆后，填充无机矿物降温隔火层(6)；
步骤五，在无机矿物降温隔火层(6)外绕包第二无机阻燃带绝热层(7)，第二无机阻燃带绝热层(7)外挤包阻燃护套(8)。
2.根据权利要求1所述的金属管套无机矿物绝缘防火电缆的加工方法，其特征在于：所述无机矿物降温隔火层(6)为在线芯绞合成缆后填加的氢氧化镁无机矿物金属水合物；氢氧化镁无机矿物金属水合物包括硅酸钠、氢氧化镁、胶结剂；其中硅酸钠具有胶结作用，在空气CO2作用下，从溶液中可析出一种新生态的SiO2胶体，化学方程式如下：
NaO·mSiO2+CO2+nH2O＝NaCO3+mSiO2·nH2O；
加入氢氧化镁、胶结剂后，析出的具有极大活性的胶体SiO2粘附在氢氧化镁颗粒表面，将氢氧化镁颗粒粘结在一起；氢氧化镁颗粒不断吸水的同时，SiO2胶体水分不断减少，紧密地胶结在氢氧化镁颗粒表面，形成三维网状结构。
3.一种采用权利要求1或2所述的金属管套无机矿物绝缘防火电缆的加工方法制作的金属管套无机矿物绝缘防火电缆，其特征在于：所述无机矿物绝缘带(2)为分解温度在800℃的无卤无机矿物绝缘带。
4.根据权利要求3所述的金属管套无机矿物绝缘防火电缆，其特征在于：所述无机矿物降温隔火层(6)遇热后形成多孔网状骨架结构。
5.根据权利要求3所述的金属管套无机矿物绝缘防火电缆，其特征在于：所述阻燃护套(8)为无卤低烟阻燃聚烯烃护套。
6.根据权利要求3所述的金属管套无机矿物绝缘防火电缆，其特征在于：所述主线芯至少为一根。
7.根据权利要求3或6所述的金属管套无机矿物绝缘防火电缆，其特征在于：所述主线芯为五根，五根主线芯环状对称分布在第二无机阻燃带绝热层(7)内。
8.一种采用权利要求1所述的金属管套无机矿物绝缘防火电缆的加工方法制作的金属管套无机矿物绝缘防火电缆，其特征在于：所述无机矿物降温隔火层(6)为在线芯绞合成缆后填加的氢氧化镁无机矿物金属水合物；所述氢氧化镁无机矿物金属水合物包括硅酸钠、氢氧化镁和胶结剂；所述无机矿物降温隔火层(6)为三维网状结构；所述无机矿物降温隔火层(6)遇热后形成多孔网状骨架结构。
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Denomination of invention: Metal sheathed inorganic mineral insulated fireproof cable and its processing method Effective date of registration: 20221013 Granted publication date: 20170804 Pledgee: Wuwei branch of China Co truction Bank Corp. Pledgor: ANHUI PACIFIC CABLE Co.,Ltd. Registration number: Y2022980018217 |