CN109686486B - 一种无卤低烟超阻燃电缆及其制备方法 - Google Patents

一种无卤低烟超阻燃电缆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种无卤低烟超阻燃电缆包括由内至外依次设置的金属导体、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、金属屏蔽层、包带、内衬层、铠装层和外护套，所述内衬层用料包括如下质量分数的组分：液态玻璃28‑33%，氧化镁10‑15%，氢氧化铝20‑25%和填充剂27‑42%。本发明采用液态玻璃作为阻燃层的混合料，耐温等级高，内衬层的可塑性好，可以包裹到绝缘或者成缆外，燃烧时保证内衬层不会开裂且无卤低烟，并可以使电缆的成束阻燃试验非金属的体积为14L/m，供火时间为100min，电缆碳化的最大长度为1.5米，电缆的敷设量可以增加一倍。

Description

一种无卤低烟超阻燃电缆及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及额定电压10kV的具有超阻燃性能的电缆及其制备方法。
背景技术
电线电缆使用的高分子绝缘材料属于易燃材料，在传输电能过程中往往会由内因(电缆自身发热、短路等)和外因(火灾等)引发电缆燃烧，对生命财产造成损害。这就需要电缆具有一定的阻燃性。传统的PVC电缆料，由于其本身含氯元素，因此其阻燃性非常好，被广泛应用于电线电缆材料。但是其在燃烧时生成大量的有毒气体和烟雾，严重危害人们的生命和财产安全。因此，低烟无卤阻燃电缆成为行业研究热点。电缆内衬层位于铠装层与内护层之间，既需要具有一定的可塑性包覆在绝缘层或成缆外，又需要具有一定的阻燃性，保证燃烧时不能开裂。此外，现有的阻燃电缆最高级别为阻燃A类，GB/T18380.33-2008标准中规定成束阻燃试验非金属的体积为7L/m，供火时间为40min，电缆碳化的最大长度为2.5米，根据阻燃要求，一个固定的敷设区域内，电缆的敷设量受限。
发明内容
本发明针对现有技术问题，提供无卤低烟超阻燃电缆及其制备方法，本发明采用液态玻璃作为阻燃层的混合料，耐温等级高，内衬层的可塑性好，可以包裹到绝缘或者成缆外，燃烧时保证内衬层不会开裂且无卤低烟，并可以使电缆的成束阻燃试验非金属的体积为14L/m，供火时间为100min，电缆碳化的最大长度为1.5米，电缆的敷设量可以增加一倍。
本发明所述的技术问题是以如下技术方案解决的：
一种无卤低烟超阻燃电缆，包括由内至外依次设置的金属导体、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、金属屏蔽层、包带、内衬层、铠装层和外护套，所述内衬层用料包括如下质量分数的组分：液态玻璃28-33%，氧化镁10-15%，氢氧化铝20- 25%和填充剂27-42%。
上述无卤低烟超阻燃电缆，所述填充剂为碳酸钙。
无卤低烟超阻燃电缆的制备方法，包括如下工艺步骤：
a、粉料处理：将氢氧化铝、氧化镁和碳酸钙粉料干燥，过800-1200目筛；
b、塑炼：将配方量的液态玻璃投至开炼机中进行补充塑炼，塑炼3min；
c、第一次吃粉：向开炼机中分别加入配方量的三分之一量的氢氧化铝、氧化镁和碳酸钙，混炼2-3min；
d、第二次吃粉：再向开炼机中加入配方量的三分之一量的氢氧化铝、三分之二量的氧化镁，混炼2-4min；
e、第三次吃粉：加入余量的碳酸钙和氢氧化铝，混炼2-4min；
f、打三角包及薄通下片：在开炼机上下片，将开炼机辊距调至6-7mm，压片2-3mm，打三角包及横包各两次，并薄通一次，然后将辊距调至5-6mm下片，打包下片时间为2-15min，冷却。
上述无卤低烟超阻燃电缆的制备方法，所述步骤b-f，保持辊温为50-70℃。
上述无卤低烟超阻燃电缆的制备方法，所述步骤b-e中，混炼中，液态玻璃紧贴辊面。
本发明采用液态玻璃作为混合料，其成分为二氧化硅，耐温等级高，二氧化硅的主要作用是燃烧时结壳性好，遇高温变硬，结壳，氧化镁、氢氧化铝作为填充料成本比较低，混合后成膏状，碳酸钙在高温下释放二氧化碳和水，两者都具有灭火的作用。本发明配方所用组分液态玻璃、氧化镁、氢氧化铝和碳酸钙均为不燃材料，阻燃性能非常好，而且耐温都能到1500℃，用于额定电压为10kV的电缆，其成束阻燃试验非金属的体积达到14L/m，供火时间为100min，电缆碳化的最大长度为1.5米，电缆的敷设量可以增加一倍。主要是非金属的体积与电缆敷设的根数有关，非金属的体积越多敷设的电缆根数越多。通常情况下，电压等级越高，非金属材料体积就越大，阻燃性能就越差，但是采用本发明配方，在敷设量增加一倍的情况下可以使燃烧时间增加一倍，说明阻燃的材料在更苛刻的条件下，电缆的阻燃性更好了。这种阻燃材料柔软性好、易敷设安装、成本低，阻燃性好等优点；采用液态玻璃作为混合料，配方中不需要额外加入硫化剂、促进剂等助剂，节约原料，火焰燃烧时二氧化硅结壳保护电缆内部的绝缘层。
液态玻璃添加量在28-33%范围内，制备的电缆内衬层表面光滑，可塑性好，挤包后软硬度适中，阻燃性很好，内衬层没有碳化情况；液态玻璃的添加量过少，即低于28%，则电缆内衬层可塑性不好，挤出费劲，过硬，燃烧后有裂纹；液态玻璃的添加量过高，即高于33%，则电缆内衬层挤包后有低垂现象，过软，燃烧后有裂纹。
附图说明
图1为本发明电缆结构示意图。
图中标号为：1、金属导体；2、导体屏蔽层；3、绝缘层；4、绝缘屏蔽层；5、金属屏蔽层；6、包带；7、内衬层；8、铠装层；9、外护套。
具体实施方式
无卤低烟超阻燃电缆，包括由内至外依次设置的金属导体1、导体屏蔽层2、绝缘层3、绝缘屏蔽层4、金属屏蔽层5、包带6、内衬层7、铠装层8和外护套9，为了提高电缆的阻燃性能，内衬层为高阻燃层，内衬层7用料包括如下质量分数的组分：液态玻璃28-33%，氧化镁10-15%，氢氧化铝20-25%和填充剂27-42%，内衬层用料配方直接影响着其阻燃性能。
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
内衬层用料为：称取液态玻璃28kg、氧化镁10kg、氢氧化铝20kg、填充剂42kg进行混炼，混炼过程中控制辊温为50-70℃，具体混炼过程为：
a、粉料处理：将氢氧化铝、氧化镁和碳酸钙粉料干燥，过800-1200目筛；
b、塑炼：将28g的液态玻璃投至开炼机中进行补充塑炼，塑炼3min；
c、第一次吃粉：向开炼机中分别加入6.7kg氢氧化铝、3.3kg氧化镁和14kg碳酸钙，混炼2min；
d、第二次吃粉：再向开炼机中加入6.7kg氢氧化铝、6.7kg氧化镁，混炼3min；
e、第三次吃粉：加入28kg碳酸钙和6.6kg氢氧化铝，混炼2min；
f、打三角包及薄通下片：在开炼机上下片，将开炼机辊距调至6-7mm，压片2-3mm，打三角包及横包各两次，并薄通一次，然后将辊距调至5-6mm下片，打包下片时间为2-15min，冷却。制备出的内衬层表面光滑，可塑性好，挤包后软硬度适中，阻燃性很好，内衬层没有碳化情况。
实施例2
内衬层用料为：称取液态玻璃33kg、氧化镁15kg、氢氧化铝25kg、填充剂27kg进行混炼，混炼过程中控制辊温为50-70℃，具体混炼过程为：
a、粉料处理：将氢氧化铝、氧化镁和碳酸钙粉料干燥，过800-1200目筛；
b、塑炼：将33kg的液态玻璃投至开炼机中进行补充塑炼，塑炼3min；
c、第一次吃粉：向开炼机中分别加入8.3kg氢氧化铝、5kg氧化镁和9kg碳酸钙，混炼2min；
d、第二次吃粉：再向开炼机中加入8.3kg氢氧化铝、10kg氧化镁，混炼3min；
e、第三次吃粉：加入18碳酸钙和8.4kg氢氧化铝，混炼2min；
f、打三角包及薄通下片：在开炼机上下片，将开炼机辊距调至6-7mm，压片2-3mm，打三角包及横包各两次，并薄通一次，然后将辊距调至5-6mm下片，打包下片时间为2-15min，冷却。制备出的内衬层表面光滑，可塑性好，挤包后软硬度适中，燃烧时，阻燃性很好，内衬层没有碳化情况。
实施例3
内衬层用料为：称取液态玻璃30kg、氧化镁12kg、氢氧化铝21kg、填充剂37kg进行混炼，混炼过程中控制辊温为50-70℃，具体混炼过程为：
a、粉料处理：将氢氧化铝、氧化镁和碳酸钙粉料干燥，过800-1200目筛；
b、塑炼：将30kg的液态玻璃投至开炼机中进行补充塑炼，塑炼3min；
c、第一次吃粉：向开炼机中分别加入7kg氢氧化铝、4kg氧化镁和12.3kg碳酸钙，混炼2min；
d、第二次吃粉：再向开炼机中加入7kg氢氧化铝、8kg氧化镁，混炼3min；
e、第三次吃粉：加入24.7kg碳酸钙和7kg氢氧化铝，混炼2min；
f、打三角包及薄通下片：在开炼机上下片，将开炼机辊距调至6-7mm，压片2-3mm，打三角包及横包各两次，并薄通一次，然后将辊距调至5-6mm下片，打包下片时间为2-15min，冷却。制备出的内衬层表面光滑可塑性好，挤包后软硬度适中，燃烧时，阻燃性很好，内衬层没有碳化情况。
对比实施例4
内衬层用料为：称取液态玻璃27kg、氧化镁10kg、氢氧化铝19kg、填充剂44kg进行混炼，混炼过程中控制辊温为50-70℃，具体混炼过程为：
a、粉料处理：将氢氧化铝、氧化镁和碳酸钙粉料干燥，过800-1200目筛；
b、塑炼：将28g的液态玻璃投至开炼机中进行补充塑炼，塑炼3min；
c、第一次吃粉：向开炼机中分别加入6.3kg氢氧化铝、3.3kg氧化镁和14.7kg碳酸钙，混炼2min；
d、第二次吃粉：再向开炼机中加入6.3kg氢氧化铝、6.7kg氧化镁，混炼3min；
e、第三次吃粉：加入29.3kg碳酸钙和6.4kg氢氧化铝，混炼2min；
f、打三角包及薄通下片：在开炼机上下片，将开炼机辊距调至6-7mm，压片2-3mm，打三角包及横包各两次，并薄通一次，然后将辊距调至5-6mm下片，打包下片时间为2-15min，冷却。制备出的内衬层表面光滑，可塑性不好，挤出费劲，过硬，燃烧后有裂纹。
对比实施例5
内衬层用料为：称取液态玻璃34kg、氧化镁10kg、氢氧化铝20kg、填充剂36kg进行混炼，混炼过程中控制辊温为50-70℃，具体混炼过程为：
a、粉料处理：将氢氧化铝、氧化镁和碳酸钙粉料干燥，过800-1200目筛；
b、塑炼：将24g的液态玻璃投至开炼机中进行补充塑炼，塑炼3min；
c、第一次吃粉：向开炼机中分别加入6.7kg氢氧化铝、3.3kg氧化镁和12kg碳酸钙，混炼2min；
d、第二次吃粉：再向开炼机中加入6.7kg氢氧化铝、6.7kg氧化镁，混炼3min；
e、第三次吃粉：加入24g碳酸钙和6.6kg氢氧化铝，混炼2min；
f、打三角包及薄通下片：在开炼机上下片，将开炼机辊距调至6-7mm，压片2-3mm，打三角包及横包各两次，并薄通一次，然后将辊距调至5-6mm下片，打包下片时间为2-15min，冷却。制备出的内衬层表面光滑，可塑性好，挤包后有低垂现象，过软，燃烧后有裂纹。

Claims (3)

1.一种无卤低烟超阻燃电缆，其特征在于：所述超阻燃电缆包括由内至外依次设置的金属导体(1)、导体屏蔽层(2)、绝缘层(3)、绝缘屏蔽层(4)、金属屏蔽层(5)、包带(6)、内衬层(7)、铠装层(8)和外护套(9)，所述内衬层(7)用料包括如下质量分数的组分：液态玻璃28-33％，氧化镁10-15％，氢氧化铝20-25％和填充剂27-42％，所述填充剂为碳酸钙；所述内衬层应用于额定电压为10kV的电缆中。
2.一种如权利要求1所述的无卤低烟超阻燃电缆的制备方法，其特征在于：包括如下工艺步骤：
a、粉料处理：将氢氧化铝、氧化镁和碳酸钙粉料干燥，过800-1200目筛；
b、塑炼：将配方量的液态玻璃投至开炼机中进行补充塑炼，塑炼3min；
c、第一次吃粉：向开炼机中分别加入配方量的三分之一量的氢氧化铝、氧化镁和碳酸钙，混炼2-3min；
d、第二次吃粉：再向开炼机中加入配方量的三分之一量的氢氧化铝、三分之二量的氧化镁，混炼2-4min；
e、第三次吃粉：加入余量的碳酸钙和氢氧化铝，混炼2-4min；
f、打三角包及薄通下片：在开炼机上下片，将开炼机辊距调至6-7mm，压片2-3mm，打三角包及横包各两次，并薄通一次，然后将辊距调至5-6mm下片，打包下片时间为2-15min，冷却；
所述步骤b-f，控制辊温为50-70℃。
3.根据权利要求2所述的无卤低烟超阻燃电缆的制备方法，其特征在于：所述步骤b-e中，混炼中，液态玻璃紧贴辊面。
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