CN105070400A - 一种防火型计算机信号电缆及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防火型计算机信号电缆及其制作方法，该电缆包括多个电缆内芯，以及多个电缆内芯外依次包覆的第三陶瓷纤维耐火带、第二金属屏蔽层、第二硅橡胶复合材料阻燃层、纳米阻燃绝缘层和阻燃外护套；每个电缆内芯均包括第二陶瓷纤维耐火带、第二陶瓷纤维耐火带内部设置的多个导体芯组、第二陶瓷纤维耐火带外部依次包覆的绝缘屏蔽层和第一金属屏蔽层，以及每个导体芯组外依次包覆的第一陶瓷纤维耐火带和第一硅橡胶复合材料阻燃层；本电缆的耐火试验不仅满足国标GB/T？19216的要求；还可满足英国BS6387标准中规定的C级、W级和Z级的要求；试验过程中，电缆既不短路也不开路。

Description

一种防火型计算机信号电缆及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种计算机信号数据电缆，具体是一种防火型计算机信号电缆及其制作方法。

背景技术

电线电缆行业产品种类众多，应用范围十分广泛，涉及到电力、石油化工、通信、制造等行业，与国民经济的各个部门都密切相关。RS电缆被称为国民经济的“动脉”与“神经”，是传递信息以及各种信号，实现电磁能量转换所不可缺少的基础性器材，是未来信息化社会中必要的基础产品。尤其像中国这样的快速发展中国家，基础建设以及配套设施建设的庞大需求不言而喻。

计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通讯和并行通讯二种方式。由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。早期使用的RS-232接口存在着较多的不足，针对这些不足，于是就不断出现了一些新的接口标准，RS-485就是其中之一。

请参阅图1，目前常用的一种RS-485计算机信号数据电缆，包括三个电缆内芯1，以及三个电缆内芯1外依次包覆的内屏蔽层2、外屏蔽层3和护套4；三个电缆内芯1相互对称设置，每个电缆内芯1均包括绕包层13、绕包层13内部的两个导体芯组11，以及每个导体芯组11外包覆的绝缘层12；且每个导体芯组11分别由数根导体绞合组成。一般导体为镀锡铜芯；绝缘层12和绕包层13采用高密度聚乙烯发泡或泡沫氟乙烯丙烯材料制成；内屏蔽层2采用彩色铝塑材料复合而成；外屏蔽层3采用镀锡铜丝编织而成；护套4采用聚氯乙烯或泡沫氟乙烯丙烯材料制成。

该RS-485计算机信号数据电缆具有以下特点：

(1)RS-485的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为+(2-6)V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为一(2-6)V表示。接口信号电平比RS-232降低了，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL电路连接；

(2)RS-485的数据最高传输速率为lOMbps；

(3)RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好；

(4)RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺，实际上可达3000米，另外RS-232接口在总线上只允许连接1个收发器，即单站能力。而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。即具有多站能力，这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络；

因RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优点，使其成为首选的串行接口。但是由RS-485计算机信号数据电缆的材料可以看出，其阻燃性能很差；而随着火灾发生中电气火灾发生率的逐年增加，因此对电线电缆防火要求日趋迫切。目前，用电安全是世界性难题，特别是当火灾事故发生时，如何留有充分的时间保障人们安全逃生、减少事故的损失、保障线路安全通电、信号畅通，如何提高重点工程、重要场所、特殊领域等的防火安全等级，是电缆行业研发人员所孜孜追求的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防火型计算机信号电缆及其制作方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种防火型计算机信号电缆，包括多个电缆内芯，以及多个电缆内芯外依次包覆的第三陶瓷纤维耐火带、第二金属屏蔽层、第二硅橡胶复合材料阻燃层、纳米阻燃绝缘层和阻燃外护套；多个电缆内芯相互对称设置，每个电缆内芯均包括第二陶瓷纤维耐火带、第二陶瓷纤维耐火带内部设置的多个导体芯组、第二陶瓷纤维耐火带外部依次包覆的绝缘屏蔽层和第一金属屏蔽层，以及每个导体芯组外依次包覆的第一陶瓷纤维耐火带和第一硅橡胶复合材料阻燃层；在第一硅橡胶复合材料阻燃层与第二陶瓷纤维耐火带之间填充有第一阻燃填充料，在多个电缆内芯相互之间，以及电缆内芯与第三陶瓷纤维耐火带均填充有第二阻燃填充料；

所述第一硅橡胶复合材料阻燃层和第二硅橡胶复合材料阻燃层的材料相同，且按照重量份的组分为：有机硅橡胶废料30-60份、多聚磷酸铵20-30份、三聚氰胺10-20份、淀粉20-30份、微米级凸凹棒土10-20份、白炭黑5-10份、碳纳米管5-10份、焦磷酸铁2-8份、硅烷偶联剂2-8份；

所述纳米阻燃绝缘层按照重量份的组分为：水性丙烯酸树脂50-150份、纳米氮磷类膨胀阻燃剂2-10份、纳米氮化硼2-10份、纳米氧化铝2-10份、纳米介孔分子筛2-10份、促进剂3-8份、增塑剂0.5-1.5份、防老剂1-4份；

所述第一阻燃填充料按照重量份的组分为：云母粉150-250份、乙烯-醋酸乙烯共聚物100-200份、聚醚改性硅油50-100份、炭黑30-50份、玻璃纤维15-25份、微米级海泡石粉15-25份、醋酸锡或钛酸四丁酯2-6份。

作为本发明进一步的方案：所述第一硅橡胶复合材料阻燃层和/或第二硅橡胶复合材料阻燃层，按照重量份的组分为：有机硅橡胶废料40-50份、多聚磷酸铵24-26份、三聚氰胺14-16份、淀粉24-26份、微米级凸凹棒土14-16份、白炭黑7-8份、碳纳米管7-8份、焦磷酸铁4-6份、硅烷偶联剂4-6份。

作为本发明进一步的方案：所述纳米阻燃绝缘层按照重量份的组分为：水性丙烯酸树脂80-120份、纳米氮磷类膨胀阻燃剂5-7份、纳米氮化硼5-7份、纳米氧化铝5-7份、纳米介孔分子筛5-7份、促进剂4-6份、增塑剂0.8-1.2份、防老剂2-3份。

作为本发明进一步的方案：所述第一阻燃填充料按照重量份的组分为：云母粉180-220份、乙烯-醋酸乙烯共聚物140-160份、聚醚改性硅油70-80份、炭黑35-45份、玻璃纤维18-22份、微米级海泡石粉18-22份、醋酸锡或钛酸四丁酯3-5份。

作为本发明进一步的方案：所述第一陶瓷纤维耐火带、第二陶瓷纤维耐火带和第三陶瓷纤维耐火带均由一层陶瓷硅胶和一层玻璃纤维粘合而成，厚度为0.2-0.5mm，相邻层采用双向绕包的方式，每层重叠处间隔缠绕。

作为本发明进一步的方案：所述第一金属屏蔽层和第二金属屏蔽层均由多根金属编织丝编织而成，所述金属编织丝为裸铜丝或镀锡铜丝，直径0.15-0.2mm，编织密度为80％-90％。

作为本发明进一步的方案：所述阻燃外护套采用低烟无卤阻燃高强度耐磨弹性体制成。

作为本发明进一步的方案：所述第二阻燃填充料为易烧结的复合陶土。

一种防火型计算机信号电缆的制作方法，具体步骤为：

(1)采用数根导体绞合成一根导体芯组，然后在导体芯组外绕包第一陶瓷纤维耐火带，再在第一陶瓷纤维耐火带外挤塑包覆第一硅橡胶复合材料阻燃层；即得到单根绝缘导体芯组；

(2)将数根绝缘导体芯组合股成第一总缆，并用挤出工艺在第一总缆外面包覆第一阻燃填充料，接着采用绕包工艺在第一阻燃填充料外依次绕包第二陶瓷纤维耐火带，然后在第二陶瓷纤维耐火带外挤塑包覆绝缘屏蔽层，再在绝缘屏蔽层外编织第一金属屏蔽层，即得到单根电缆内芯；

(3)将数根电缆内芯组合股成第二总缆，并用挤出工艺在第二总缆外面包覆第二阻燃填充料，接着采用绕包工艺在第二阻燃填充料外依次绕包第三陶瓷纤维耐火带，然后在第三陶瓷纤维耐火带外编织第二金属屏蔽层；

(4)采用三层共挤工艺，在第二金属屏蔽层的外面自内向外依次包覆第二硅橡胶复合材料阻燃层、纳米阻燃绝缘层和阻燃外护套。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明设计的防火型计算机信号电缆的耐火试验不仅满足国标GB/T19216的要求，在导体之间施加1000V电压，在火焰温度为950-1000℃的火焰中燃烧3h，电缆既不短路也不开路。还可满足英国BS6387标准中规定的A级、B级和C级的要求，同时，在燃烧中还可耐受水喷淋(W级)与抗机械冲击(X级、Y级、Z级)；试验过程中，电缆既不短路也不开路。

本电缆符合阻燃A类，是阻燃的最高级别，阻燃性即为了熄灭、减少或抑制材料的燃烧，通常在材料中添加阻燃剂，使得材料在燃烧时具有阻止或延缓火焰蔓延的性能。在外火源消失的情况下，经过一段时间能够自熄。为达到阻燃A类要求，在结构设计上，采用绕包陶瓷纤维耐火带、挤包硅橡胶复合材料阻燃层、填充阻燃填充料，并采用纳米阻燃绝缘层以及阻燃外护套进行保护等来实现；采用挤压包覆与绕包交叉的工艺，使得产品的综合机械形成大幅提高。

附图说明

图1为RS-485计算机信号数据电缆的剖面图。

图2为防火型计算机信号电缆的剖面图。

图中：1-电缆内芯、2-内屏蔽层、3-外屏蔽层、4-护套、5-第三陶瓷纤维耐火带、6-第二金属屏蔽层、7-第二硅橡胶复合材料阻燃层、8-纳米阻燃绝缘层、9-阻燃外护套、10-第二阻燃填充料、11-导体芯组、12-绝缘层、13-绕包层、14-第一陶瓷纤维耐火带、15-第一硅橡胶复合材料阻燃层、16-第二陶瓷纤维耐火带、17-绝缘屏蔽层、18-第一金属屏蔽层、19-第一阻燃填充料。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图2，一种防火型计算机信号电缆，包括多个电缆内芯1，以及多个电缆内芯1外依次包覆的第三陶瓷纤维耐火带5、第二金属屏蔽层6、第二硅橡胶复合材料阻燃层7、纳米阻燃绝缘层8和阻燃外护套9；多个电缆内芯1相互对称设置，每个电缆内芯1均包括第二陶瓷纤维耐火带16、第二陶瓷纤维耐火带16内部设置的多个导体芯组11、第二陶瓷纤维耐火带16外部依次包覆的绝缘屏蔽层17和第一金属屏蔽层18，以及每个导体芯组11外依次包覆的第一陶瓷纤维耐火带14和第一硅橡胶复合材料阻燃层15；在第一硅橡胶复合材料阻燃层15与第二陶瓷纤维耐火带16之间填充有第一阻燃填充料19，在多个电缆内芯1相互之间，以及电缆内芯1与第三陶瓷纤维耐火带5均填充有第二阻燃填充料10。

本发明中，所述第一硅橡胶复合材料阻燃层15和第二硅橡胶复合材料阻燃层7的材料相同，且按照重量份的组分为：有机硅橡胶废料30-60份、多聚磷酸铵20-30份、三聚氰胺10-20份、淀粉20-30份、微米级凸凹棒土10-20份、白炭黑5-10份、碳纳米管5-10份、焦磷酸铁2-8、硅烷偶联剂2-8份。

作为优选，所述第一硅橡胶复合材料阻燃层15和/或第二硅橡胶复合材料阻燃层7，按照重量份的组分为：有机硅橡胶废料40-50份、多聚磷酸铵24-26份、三聚氰胺14-16份、淀粉24-26份、微米级凸凹棒土14-16份、白炭黑7-8份、碳纳米管7-8份、焦磷酸铁4-6份、硅烷偶联剂4-6份。

本发明中，所述第一陶瓷纤维耐火带14、第二陶瓷纤维耐火带16和第三陶瓷纤维耐火带5均由一层陶瓷硅胶和一层玻璃纤维粘合而成，厚度为0.2-0.5mm，相邻层采用双向绕包的方式，每层重叠处间隔缠绕。此材料在-70℃—210℃时柔软、有弹性、强度高、机械性绝缘性优异。使得电缆具有柔软、隔音、抗冲击等特点，施工铺设便利。

本发明中，所述第一金属屏蔽层18和第二金属屏蔽层6均由多根金属编织丝编织而成，所述金属编织丝为裸铜丝或镀锡铜丝，直径0.15-0.2mm，编织密度为80％-90％。

本发明中，所述第一阻燃填充料19按照重量份的组分为：云母粉150-250份、乙烯-醋酸乙烯共聚物100-200份、聚醚改性硅油50-100份、炭黑30-50份、玻璃纤维15-25份、微米级海泡石粉15-25份、醋酸锡或钛酸四丁酯2-6份。

作为优选，所述第一阻燃填充料19按照重量份的组分为：云母粉180-220份、乙烯-醋酸乙烯共聚物140-160份、聚醚改性硅油70-80份、炭黑35-45份、玻璃纤维18-22份、微米级海泡石粉18-22份、醋酸锡或钛酸四丁酯3-5份。

本发明中，所述纳米阻燃绝缘层8按照重量份的组分为：水性丙烯酸树脂50-150份、纳米氮磷类膨胀阻燃剂2-10份、纳米氮化硼2-10份、纳米氧化铝2-10份、纳米介孔分子筛2-10份、促进剂3-8份、增塑剂0.5-1.5份、防老剂1-4份。

作为优选，所述纳米阻燃绝缘层8按照重量份的组分为：水性丙烯酸树脂80-120份、纳米氮磷类膨胀阻燃剂5-7份、纳米氮化硼5-7份、纳米氧化铝5-7份、纳米介孔分子筛5-7份、促进剂4-6份、增塑剂0.8-1.2份、防老剂2-3份。

本发明中，所述阻燃外护套9采用低烟无卤阻燃高强度耐磨弹性体制成。

本发明中，所述第二阻燃填充料10为易烧结的复合陶土；该复合陶土在常温下保持软性散粉状，保证了成品电缆在使用时的可弯曲，第三陶瓷纤维耐火带5绕包在第二阻燃填充料10的外部，第三陶瓷纤维耐火带5具有隔火和阻燃的性能，它能将在常温下呈粉团状的复合陶土裹紧；而在遇到火灾时，复合陶土能形成具有隔热、防火的陶瓷管，使电缆内芯1可以在瓷管中安然工作，从而使电缆满足在负载1000V工作条件下承受950℃、3小时的燃烧，同时具有抗喷淋、抗机械撞击的功能。

一种防火型计算机信号电缆的制作方法，具体步骤为：

(1)采用数根导体绞合成一根导体芯组11，然后在导体芯组11外绕包第一陶瓷纤维耐火带14，再在第一陶瓷纤维耐火带14外挤塑包覆第一硅橡胶复合材料阻燃层15；即得到单根绝缘导体芯组；

(2)将数根绝缘导体芯组合股成第一总缆，并用挤出工艺在第一总缆外面包覆第一阻燃填充料19，接着采用绕包工艺在第一阻燃填充料19外依次绕包第二陶瓷纤维耐火带16，然后在第二陶瓷纤维耐火带16外挤塑包覆绝缘屏蔽层17，再在绝缘屏蔽层17外编织第一金属屏蔽层18，即得到单根电缆内芯1；

(3)将数根电缆内芯1组合股成第二总缆，并用挤出工艺在第二总缆外面包覆第二阻燃填充料10，接着采用绕包工艺在第二阻燃填充料10外依次绕包第三陶瓷纤维耐火带5，然后在第三陶瓷纤维耐火带5外编织第二金属屏蔽层6；

(4)采用三层共挤工艺，在第二金属屏蔽层6的外面自内向外依次包覆第二硅橡胶复合材料阻燃层7、纳米阻燃绝缘层8和阻燃外护套9。

本发明设计的防火型计算机信号电缆，利用自制的多种高性能阻燃材料作为阻燃层；其具有完全防火、阻燃等级高、过载保护能力强、工作温度高、额定电压能达到1000V、防腐、弯曲性能好、使用寿命长、可大长度连续生产、敷设灵活方便等优点。

对本产品进行专项实验的检测报告摘录如下：

序号

英国BS6387标准

标准要求

结果

1	A级	650℃受火3h后，线路保持完整	合格
				2	X级	650℃受火、机械冲击15min后，线路保持完整	合格
3	B级	750℃受火3h后，线路保持完整	合格
				4	Y级	750℃受火、机械冲击15min后，线路保持完整	合格
5	C级	950℃受火3h后，线路保持完整	合格
				6	Z级	950℃受火、机械冲击15min后，线路保持完整	合格
7	W级	650℃受火15min、水喷淋15min后，线路保持完整	合格

对本产品进行型式试验的检测报告摘录如下：

可见，本发明设计的防火型计算机信号电缆的耐火试验不仅满足国标GB/T19216的要求，在导体之间施加1000V电压，在火焰温度为950-1000℃的火焰中燃烧3h，电缆既不短路也不开路。还可满足英国BS6387标准中规定的A级、B级和C级的要求，同时，在燃烧中还可耐受水喷淋(W级)与抗机械冲击(X级、Y级、Z级)；试验过程中，电缆既不短路也不开路。

本电缆符合阻燃A类，是阻燃的最高级别，阻燃性即为了熄灭、减少或抑制材料的燃烧，通常在材料中添加阻燃剂，使得材料在燃烧时具有阻止或延缓火焰蔓延的性能。在外火源消失的情况下，经过一段时间能够自熄。为达到阻燃A类要求，在结构设计上，采用绕包陶瓷纤维耐火带、挤包硅橡胶复合材料阻燃层、填充阻燃填充料，并采用纳米阻燃绝缘层以及阻燃外护套进行保护等来实现；采用挤压包覆与绕包交叉的工艺，使得产品的综合机械形成大幅提高。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (9)

1.一种防火型计算机信号电缆，其特征在于，包括多个电缆内芯，以及多个电缆内芯外依次包覆的第三陶瓷纤维耐火带、第二金属屏蔽层、第二硅橡胶复合材料阻燃层、纳米阻燃绝缘层和阻燃外护套；多个电缆内芯相互对称设置，每个电缆内芯均包括第二陶瓷纤维耐火带、第二陶瓷纤维耐火带内部设置的多个导体芯组、第二陶瓷纤维耐火带外部依次包覆的绝缘屏蔽层和第一金属屏蔽层，以及每个导体芯组外依次包覆的第一陶瓷纤维耐火带和第一硅橡胶复合材料阻燃层；在第一硅橡胶复合材料阻燃层与第二陶瓷纤维耐火带之间填充有第一阻燃填充料，在多个电缆内芯相互之间，以及电缆内芯与第三陶瓷纤维耐火带均填充有第二阻燃填充料；

所述第一硅橡胶复合材料阻燃层和第二硅橡胶复合材料阻燃层的材料相同，且按照重量份的组分为：有机硅橡胶废料30-60份、多聚磷酸铵20-30份、三聚氰胺10-20份、淀粉20-30份、微米级凸凹棒土10-20份、白炭黑5-10份、碳纳米管5-10份、焦磷酸铁2-8份、硅烷偶联剂2-8份；

所述纳米阻燃绝缘层按照重量份的组分为：水性丙烯酸树脂50-150份、纳米氮磷类膨胀阻燃剂2-10份、纳米氮化硼2-10份、纳米氧化铝2-10份、纳米介孔分子筛2-10份、促进剂3-8份、增塑剂0.5-1.5份、防老剂1-4份；

所述第一阻燃填充料按照重量份的组分为：云母粉150-250份、乙烯-醋酸乙烯共聚物100-200份、聚醚改性硅油50-100份、炭黑30-50份、玻璃纤维15-25份、微米级海泡石粉15-25份、醋酸锡或钛酸四丁酯2-6份。

2.根据权利要求1所述的防火型计算机信号电缆，其特征在于，所述第一硅橡胶复合材料阻燃层和/或第二硅橡胶复合材料阻燃层，按照重量份的组分为：有机硅橡胶废料40-50份、多聚磷酸铵24-26份、三聚氰胺14-16份、淀粉24-26份、微米级凸凹棒土14-16份、白炭黑7-8份、碳纳米管7-8份、焦磷酸铁4-6份、硅烷偶联剂4-6份。

3.根据权利要求1所述的防火型计算机信号电缆，其特征在于，所述纳米阻燃绝缘层按照重量份的组分为：水性丙烯酸树脂80-120份、纳米氮磷类膨胀阻燃剂5-7份、纳米氮化硼5-7份、纳米氧化铝5-7份、纳米介孔分子筛5-7份、促进剂4-6份、增塑剂0.8-1.2份、防老剂2-3份。

4.根据权利要求1所述的防火型计算机信号电缆，其特征在于，所述第一阻燃填充料按照重量份的组分为：云母粉180-220份、乙烯-醋酸乙烯共聚物140-160份、聚醚改性硅油70-80份、炭黑35-45份、玻璃纤维18-22份、微米级海泡石粉18-22份、醋酸锡或钛酸四丁酯3-5份。

5.根据权利要求1-4之一所述的防火型计算机信号电缆，其特征在于，所述第一陶瓷纤维耐火带、第二陶瓷纤维耐火带和第三陶瓷纤维耐火带均由一层陶瓷硅胶和一层玻璃纤维粘合而成，厚度为0.2-0.5mm，相邻层采用双向绕包的方式，每层重叠处间隔缠绕。

6.根据权利要求1-4之一所述的防火型计算机信号电缆，其特征在于，所述第一金属屏蔽层和第二金属屏蔽层均由多根金属编织丝编织而成，所述金属编织丝为裸铜丝或镀锡铜丝，直径0.15-0.2mm，编织密度为80%-90%。

7.根据权利要求1-4之一所述的防火型计算机信号电缆，其特征在于，所述阻燃外护套采用低烟无卤阻燃高强度耐磨弹性体制成。

8.根据权利要求1-4之一所述的防火型计算机信号电缆，其特征在于，所述第二阻燃填充料为复合陶土。

9.一种如权利要求1-8之一所述的防火型计算机信号电缆的制作方法，具体步骤为：

（1）采用数根导体绞合成一根导体芯组，然后在导体芯组外绕包第一陶瓷纤维耐火带，再在第一陶瓷纤维耐火带外挤塑包覆第一硅橡胶复合材料阻燃层；即得到单根绝缘导体芯组；

（2）将数根绝缘导体芯组合股成第一总缆，并用挤出工艺在第一总缆外面包覆第一阻燃填充料，接着采用绕包工艺在第一阻燃填充料外依次绕包第二陶瓷纤维耐火带，然后在第二陶瓷纤维耐火带外挤塑包覆绝缘屏蔽层，再在绝缘屏蔽层外编织第一金属屏蔽层，即得到单根电缆内芯；

（3）将数根电缆内芯组合股成第二总缆，并用挤出工艺在第二总缆外面包覆第二阻燃填充料，接着采用绕包工艺在第二阻燃填充料外依次绕包第三陶瓷纤维耐火带，然后在第三陶瓷纤维耐火带外编织第二金属屏蔽层；

（4）采用三层共挤工艺，在第二金属屏蔽层的外面自内向外依次包覆第二硅橡胶复合材料阻燃层、纳米阻燃绝缘层和阻燃外护套。