CN105931718B - 一种高可靠性柔性矿物绝缘电缆 - Google Patents

一种高可靠性柔性矿物绝缘电缆 Download PDF

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Abstract

本发明高可靠性柔性矿物绝缘电缆包括线芯，绕包在线芯外的耐火层，挤包在耐火层外的外护套，包裹在外护套外的铠装层；线芯由导体和挤包在导体外的绝缘层组成；线芯和耐火层之间的缝隙内填充有耐火阻燃粉末；耐火层由玻璃纤维阻燃带，涂覆在玻璃纤维阻燃带表面的防火涂层，绕包在防火涂层外的铝塑复合带组成。本发明电缆，具有良好耐腐蚀、抗蠕变、高柔韧、抗冲击、耐高温、弯曲性能、安装简单、方便等优点；尤其是该电缆采用特殊的复合耐火层，采用了特殊的耐火涂料，在高温下外护层被烧融，但复合防火层会形成坚固的硬化层，因此具有极佳的防火效果，同时本来电缆由于采用了特殊的结构和材料，因此具有良好的柔性和弯曲性能。

Description

一种高可靠性柔性矿物绝缘电缆
技术领域
本发明涉及一种电缆，特别是涉及一种高可靠性柔性矿物绝缘电缆。
背景技术
矿物绝缘电缆（Mineral Insulated Cable）简称MI电缆。目前按结构特性可以分为刚性和柔性两种。刚性矿物绝缘电缆是19世纪末瑞士工程师Arnold Francois Borel提出的设想，并于1896年获得专利权，1934-1936年法、英投入生产以后发展很快。我国也于上世纪六十年代研制，开始用于军事领域，80年代中期开始工业化生产，并逐步被建筑领域全面接受。柔性矿物绝缘防火电缆的发明大约是在上个世纪七十年代诞生于瑞士斯图特电缆公司。本公司从2000年开始研究柔性矿物绝缘防火电缆，于2003年推出国内最早、最新的柔性矿物绝缘防火电缆，2005年获得国家专利。由于刚性矿物绝缘电缆在可靠性、生产及敷设方面的缺陷，在欧美发达国家中逐渐退市，柔性矿物绝缘防火电缆成为防火领域的主流电缆产品。
柔性矿物绝缘防火电缆的组成，柔性矿物绝缘电缆是由铜绞线、矿物化合物绝缘、和矿物化合物护套所构成。这种电缆具有不燃、无烟、无毒和耐火特性。柔性矿物绝缘电缆的优点，柔性矿物绝缘电缆的结构采用柔性结构，主要材料均采用矿物化合物，弥补了结构硬、易燃烧、有毒等缺陷，它还具有一些其他电缆所不可能具有的优点，如：耐火、载流量大、耐冲击电压、耐机械损伤、无卤无毒、防爆、防水、耐腐蚀、寿命长、安全、耐过载、耐高温、成本低等特点。
发明内容
本发明的目的是提供一种高可靠性柔性矿物绝缘电缆，以克服现有电缆的技术缺陷，通过特殊的结构和材料，大幅提高电缆的耐火性能，绝缘性能，以及柔性及弯曲性能。
本发明的高可靠性柔性矿物绝缘电缆包括线芯，绕包在所述线芯外的耐火层，挤包在所述耐火层外的外护套，包裹在所述外护套外的铠装层；所述线芯由导体和挤包在导体外的绝缘层组成；所述线芯和耐火层之间的缝隙内填充有耐火阻燃粉末；所述耐火层由玻璃纤维阻燃带，涂覆在所述玻璃纤维阻燃带表面的防火涂层，绕包在所述防火涂层外的铝塑复合带组成。
作为优化，该高可靠性柔性矿物绝缘电缆，其特征在于所述线芯共有四条，所述线芯由软铜丝绞合导体，挤包在所述软铜丝绞合导体外的热塑性聚酯弹性体绝缘层组成；所述耐火阻燃粉末由400目的氢氧化镁粉末和400目的蛇纹石粉末按重量分数比1：1比例混合而成。
作为优化，该高可靠性柔性矿物绝缘电缆，其特征在于所述外护套采用聚烯烃弹性体（POE）；所述铠装层为钢丝铠装层。
作为优化，该高可靠性柔性矿物绝缘电缆，其特征在于所述防火涂层由以下重量份数的原料制成，丙烯酸改性醇酸树脂48～55份、苯丙丙烯酸树脂35～40份、粒度800目轻质碳酸钙18～22份、粒度800目超细硅酸铝12～15份、癸基葡萄糖苷1～1.2份、柠檬酸三乙酯0.8～1份、丁基羟基茴香醚2～3份、平均粒径40nm纳米氧化铋3～4份、平均粒径40nm纳米铝酸锶5～6份、平均粒径20um羟基磷灰石8～10份、六聚乙二醇单癸醚6～8份、醋酸仲丁酯1.6～2份、硼酸酯偶联剂1～1.5份。
A．将丙烯酸改性醇酸树脂52份、苯丙丙烯酸树脂36份，混合搅拌均匀；
B．将粒度800目轻质碳酸钙20份、粒度800目超细硅酸铝13份、癸基葡萄糖苷1份、柠檬酸三乙酯0.9份、丁基羟基茴香醚2.5份，混合均匀后加入步骤A中的混合物中，在70～75℃条件下以600～800转/min的速度搅拌5分钟；
C．将平均粒径40nm纳米氧化铋3.4份、平均粒径40nm纳米铝酸锶5.6份、平均粒径20um羟基磷灰石9份、六聚乙二醇单癸醚7份、醋酸仲丁酯1.8份、硼酸酯偶联剂1.3份，混合均匀后加入步骤B中的混合物中，在60～65℃条件下以600～800转/min的速度搅拌35分钟，即得防火涂料。将该防火涂料涂覆在玻璃纤维阻燃带表面，涂敷厚度为3～4mm，然后绕包铝塑复合带。
本发明的高可靠性柔性矿物绝缘电缆，具有良好耐腐蚀、抗蠕变、高柔韧、抗冲击、耐高温、弯曲性能、安装简单、方便等优点；尤其是该电缆采用特殊的复合耐火层，采用了特殊的耐火涂料，在高温下外护层被烧融，但复合防火层会形成坚固的硬化层，因此具有极其突出的防火效果，同时由于电缆由于采用了特殊的结构和材料，因此同时具有良好的绝缘性能以及柔性和弯曲性能。
附图说明
图1为本发明高可靠性柔性矿物绝缘电缆的结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例，并结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：如图1所示，高可靠性柔性矿物绝缘电缆，包括四条线芯，绕包在所述线芯外的耐火层，挤包在所述耐火层外的日本三井化学DF605聚烯烃弹性体（POE）外护套1，包裹在聚烯烃弹性体（POE）外护套1外的钢丝铠装层2；线芯由软铜丝绞合导体3和挤包在导体3外的台湾长春/1163-201LL热塑性聚酯弹性体（TPEE）绝缘层4组成；线芯和耐火层之间的缝隙内填充有由400目的氢氧化镁粉末和400目的蛇纹石粉末按重量分数比1：1比例混合而成的耐火阻燃粉末5；耐火层由绕包在线芯外的玻璃纤维阻燃带6，涂覆在玻璃纤维阻燃带6表面的防火涂层7，绕包在防火涂层7外的铝塑复合带8组成。
其中防火层为，A．将济宁佰一化工有限公司HK-70丙烯酸改性醇酸树脂52千克、淄博嘉丰化工科技发展有限公司JF1025苯丙丙烯酸树脂36千克，混合搅拌均匀；B．将粒度800目轻质碳酸钙20千克、粒度800目超细硅酸铝13千克、癸基葡萄糖苷（APG10）1千克、柠檬酸三乙酯0.9千克、丁基羟基茴香醚2.5千克，混合均匀后加入步骤A中的混合物中，在70～75℃条件下以600～800转/min的速度搅拌5分钟；C．将平均粒径40nm纳米氧化铋3.4千克、平均粒径40nm纳米铝酸锶5.6千克、平均粒径20um羟基磷灰石9千克、六聚乙二醇单癸醚7千克、醋酸仲丁酯1.8千克、扬州市立达树脂有限公司硼酸酯偶联剂LD-100P 1.3千克，混合均匀后加入步骤B中的混合物中，在60～65℃条件下以600～800转/min的速度搅拌35分钟，即得防火涂料。该涂料,采用特殊优化配方,其防火耐火性能和耐老化耐腐蚀性能, 达到了单一填料或者其他填料或者采用其他助剂的情况下远远达不到突出技术效果。该涂料耐盐性(d) 浸泡15 天，涂层无起皱、无剥落；耐湿热性(d)，经过7d 试验，涂层无起泡、无脱落；耐冷热循环性，经15 次循环，涂层无起泡，无脱落；抗弯性；涂层不起层、不脱落、无裂纹；阻燃性(m) ，炭化高度为0.5。将该防火涂料涂覆在玻璃纤维阻燃带表面，涂敷厚度为3～4mm，然后绕包铝塑复合带。
本电缆1.导体20℃时直流电阻最大值符合GB/T 3956-2008规定；2.电缆单位重量较传统阻燃、耐火铠装电线减少9～10%，成品外径较传统结构小0.6～1.5mm；3.在550～3000℃火焰或无焰条件下外护层被烧融，但复合防火层会形成坚固的硬化层，成为最关键的一道隔离防火保护层；4.电缆耐火等级可达到GB12666.6要求的A级标准，阻燃性能可通过阻燃A类成束燃烧试验。5按照IEC60227-2 电气用品技术标准，弯曲次数1000万次以上。
实施例2：如图1所示，高可靠性柔性矿物绝缘电缆，包括四条线芯，绕包在所述线芯外的耐火层，挤包在所述耐火层外的日本三井化学DF605聚烯烃弹性体（POE）外护套1，包裹在聚烯烃弹性体（POE）外护套1外的钢丝铠装层2；线芯由软铜丝绞合导体3和挤包在导体3外的台湾长春/1163-201LL热塑性聚酯弹性体（TPEE）绝缘层4组成；线芯和耐火层之间的缝隙内填充有由400目的氢氧化镁粉末和400目的蛇纹石粉末按重量分数比1：1比例混合而成的耐火阻燃粉末5；耐火层由绕包在线芯外的玻璃纤维阻燃带6，涂覆在玻璃纤维阻燃带6表面的防火涂层7，绕包在防火涂层7外的铝塑复合带8组成。
其中防火层为，A．将济宁佰一化工有限公司HK-70丙烯酸改性醇酸树脂48千克、淄博嘉丰化工科技发展有限公司JF1025苯丙丙烯酸树脂35千克，混合搅拌均匀；B．将粒度800目轻质碳酸钙18千克、粒度800目超细硅酸铝12千克、癸基葡萄糖苷（APG10）1千克、柠檬酸三乙酯0.8千克、丁基羟基茴香醚2千克，混合均匀后加入步骤A中的混合物中，在70～75℃条件下以600～800转/min的速度搅拌5分钟；C．将平均粒径40nm纳米氧化铋3千克、平均粒径40nm纳米铝酸锶5千克、平均粒径20um羟基磷灰石8千克、六聚乙二醇单癸醚6千克、醋酸仲丁酯1.6千克、扬州市立达树脂有限公司硼酸酯偶联剂LD-100P 1千克，混合均匀后加入步骤B中的混合物中，在60～65℃条件下以600～800转/min的速度搅拌35分钟，即得防火涂料。将该防火涂料涂覆在玻璃纤维阻燃带表面，涂敷厚度为3～4mm，然后绕包铝塑复合带。
实施例3：如图1所示，高可靠性柔性矿物绝缘电缆，包括四条线芯，绕包在所述线芯外的耐火层，挤包在所述耐火层外的日本三井化学DF605聚烯烃弹性体（POE）外护套1，包裹在聚烯烃弹性体（POE）外护套1外的钢丝铠装层2；线芯由软铜丝绞合导体3和挤包在导体3外的台湾长春/1163-201LL热塑性聚酯弹性体（TPEE）绝缘层4组成；线芯和耐火层之间的缝隙内填充有由400目的氢氧化镁粉末和400目的蛇纹石粉末按重量分数比1：1比例混合而成的耐火阻燃粉末5；耐火层由绕包在线芯外的玻璃纤维阻燃带6，涂覆在玻璃纤维阻燃带6表面的防火涂层7，绕包在防火涂层7外的铝塑复合带8组成。
其中防火层为，A．将济宁佰一化工有限公司HK-70丙烯酸改性醇酸树脂55千克、淄博嘉丰化工科技发展有限公司JF1025苯丙丙烯酸树脂40千克，混合搅拌均匀；B．将粒度800目轻质碳酸钙22千克、粒度800目超细硅酸铝15千克、癸基葡萄糖苷（APG10）1.2千克、柠檬酸三乙酯1千克、丁基羟基茴香醚3千克，混合均匀后加入步骤A中的混合物中，在70～75℃条件下以600～800转/min的速度搅拌5分钟；C．将平均粒径40nm纳米氧化铋4千克、平均粒径40nm纳米铝酸锶6千克、平均粒径20um羟基磷灰石10千克、六聚乙二醇单癸醚8千克、醋酸仲丁酯2千克、扬州市立达树脂有限公司硼酸酯偶联剂LD-100P 1.5千克，混合均匀后加入步骤B中的混合物中，在60～65℃条件下以600～800转/min的速度搅拌35分钟，即得防火涂料。该涂料耐盐性(d) 浸泡15 天，涂层无起皱、无剥落；耐湿热性(d)，经过7d 试验，涂层无起泡、无脱落；耐冷热循环性，经15 次循环，涂层无起泡，无脱落；抗弯性；涂层不起层、不脱落、无裂纹；阻燃性(m) ，炭化高度为0.5。将该防火涂料涂覆在玻璃纤维阻燃带表面，涂敷厚度为3～4mm，然后绕包铝塑复合带。
本电缆1.导体20℃时直流电阻最大值符合GB/T 3956-2008规定；2.电缆单位重量较传统阻燃、耐火铠装电线减少9～10%，成品外径较传统结构小0.6～1.5mm；3.在550～3000℃火焰或无焰条件下外护层被烧融，但复合防火层会形成坚固的硬化层，成为最关键的一道隔离防火保护层；4.电缆耐火等级可达到GB12666.6要求的A级标准，阻燃性能可通过阻燃A类成束燃烧试验。5按照IEC60227-2 电气用品技术标准，弯曲次数1000万次以上。
对比例1：如图1所示，高可靠性柔性矿物绝缘电缆，包括四条线芯，绕包在所述线芯外的耐火层，挤包在所述耐火层外的日本三井化学DF605聚烯烃弹性体（POE）外护套1，包裹在聚烯烃弹性体（POE）外护套1外的钢丝铠装层2；线芯由软铜丝绞合导体3和挤包在导体3外的台湾长春/1163-201LL热塑性聚酯弹性体（TPEE）绝缘层4组成；线芯和耐火层之间的缝隙内填充有由400目的氢氧化镁粉末和400目的蛇纹石粉末按重量分数比1：1比例混合而成的耐火阻燃粉末5；耐火层由绕包在线芯外的玻璃纤维阻燃带6，涂覆在玻璃纤维阻燃带6表面的防火涂层7，绕包在防火涂层7外的铝塑复合带8组成。
其中防火层为，A．将济宁佰一化工有限公司HK-70丙烯酸改性醇酸树脂55千克、淄博嘉丰化工科技发展有限公司JF1025苯丙丙烯酸树脂40千克，混合搅拌均匀；B．将粒度800目轻质碳酸钙22千克、粒度800目超细硅酸铝15千克、癸基葡萄糖苷（APG10）1.2千克，混合均匀后加入步骤A中的混合物中，在70～75℃条件下以600～800转/min的速度搅拌5分钟；C．将平均粒径40nm纳米氧化铋4千克、平均粒径20um羟基磷灰石10千克、醋酸仲丁酯2千克、扬州市立达树脂有限公司硼酸酯偶联剂LD-100P 1.5千克，混合均匀后加入步骤B中的混合物中，在60～65℃条件下以600～800转/min的速度搅拌35分钟，即得防火涂料。该涂料耐盐性(d) 浸泡15 天，涂层无起皱、无剥落；耐湿热性(d)，经过7d 试验，涂层无起泡、无脱落；耐冷热循环性，经15 次循环，涂层轻微起泡，无脱落；抗弯性；涂层不起层、不脱落、无裂纹；阻燃性(m) ，炭化高度为0.28。将该防火涂料涂覆在玻璃纤维阻燃带表面，涂敷厚度为3～4mm，然后绕包铝塑复合带。

Claims (2)

1.一种高可靠性柔性矿物绝缘电缆，其特征在于：包括线芯，绕包在所述线芯外的耐火层，挤包在所述耐火层外的外护套，包裹在所述外护套外的铠装层；所述线芯由软铜丝绞合导体，挤包在所述软铜丝绞合导体外的热塑性聚酯弹性体绝缘层组成；
所述线芯和耐火层之间的缝隙内填充有耐火阻燃粉末；所述耐火层由玻璃纤维阻燃带，涂覆在所述玻璃纤维阻燃带表面的防火涂层，绕包在所述防火涂层外的铝塑复合带组成；
所述耐火阻燃粉末由400目的氢氧化镁粉末和400目的蛇纹石粉末按重量分数比1：1比例混合而成；
所述防火涂层由以下重量份数的原料制成，丙烯酸改性醇酸树脂52份、苯丙丙烯酸树脂36份、粒度800目轻质碳酸钙20份、粒度800目超细硅酸铝13份、癸基葡萄糖苷1份、柠檬酸三乙酯0.9份、丁基羟基茴香醚2.5份、平均粒径40nm纳米氧化铋3.4份、平均粒径40nm纳米铝酸锶5.6份、平均粒径20um羟基磷灰石9份、六聚乙二醇单癸醚7份、醋酸仲丁酯1.8份、硼酸酯偶联剂1.3份。
2.根据权利要求1所述的高可靠性柔性矿物绝缘电缆，其特征在于所述外护套采用聚烯烃弹性体（POE）；所述铠装层为钢丝铠装层。
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