CN111028997A - 一种矿物绝缘动力线缆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种矿物绝缘动力线缆及其制备方法，包括缆体，所述缆体由外护套、无机纤维填充料层和缆芯组成，所述缆芯贯穿在外护套内，且缆芯和外护套之间形成有空隙，所述空隙内填充无机纤维填充料层，所述缆芯包括绝缘保护套和铜导体，所述绝缘保护套包裹在铜导体外壁，所述绝缘保护套由无机矿物层、无机防火层和陶瓷化硅橡胶层组成，所述无机矿物层喷涂在铜导体的表面，所述无机矿物层外部设有无机防火层，本发明通过在铜导体表面设置无机矿物层、无机防火层和无机纤维填充料层，由于无机矿物层、无机防火层和无机纤维填充料层的制作材料具有1500℃以上的较高熔点，使得动力线缆具有良好的防火性能，使得电缆在火焰条件下正常的输电。

Description

一种矿物绝缘动力线缆及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，具体为一种矿物绝缘动力线缆及其制备方法。
背景技术
矿物绝缘电缆(Mineral Insulated Cable)简称MI矿物绝缘电缆，作为配线使用时，国内习惯称作矿物质矿物绝缘电缆或矿物防火矿物绝缘电缆。它是目前唯一国际认可的矿物绝缘电缆，它采用高导电率的实心铜芯导线作导体，高度压缩的粉末状氧化镁(MgO)作绝缘，无缝铜管作护套，经特殊工艺制作而成的现代建筑布线电缆和特殊行业(冶金、化工、石油等)用电缆，这种矿物绝缘电缆在火灾情况下不仅能够保证火灾延续时间内的消防供电，还不会延燃、不产生有毒烟雾，因此在工程中被广泛应用。但现有的矿物绝缘电缆为刚性结构，且电缆的绝缘部分一般使用的都是有机高分子材料，因此在火焰条件下极易碳化从而失去绝缘作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种矿物绝缘动力线缆及其制备方法，通过在铜导体表面设置无机矿物层、无机防火层和无机纤维填充料层，由于无机矿物层、无机防火层和无机纤维填充料层的制作材料具有1500℃以上的较高熔点，绝缘性在高温下不会消失，使得动力线缆具有良好的防火性能，使得电缆在火焰条件下也能发挥正常的输电功能。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种矿物绝缘动力线缆及其制备方法，包括缆体，所述缆体由外护套、无机纤维填充料层和缆芯组成，所述缆芯贯穿在外护套内，且缆芯和外护套之间形成有空隙，所述空隙内填充无机纤维填充料层，所述缆芯包括绝缘保护套和铜导体，所述绝缘保护套包裹在铜导体外壁，所述绝缘保护套由无机矿物层、无机防火层和陶瓷化硅橡胶层组成，所述无机矿物层喷涂在铜导体的表面，所述无机矿物层外部设有无机防火层，所述陶瓷化硅橡胶层设置在无机防火层外部。
优选的，所述外护套包括无卤阻燃外护套和铜护套，所述铜护套包裹在无机纤维填充料层的外部，所述无卤阻燃外护套设置在铜护套的表面。
优选的，所述铜导体由多根铜线绞合制成。
优选的，所述无机防火层由氢氧化镁和硅酸钠制成。
优选的，所述无机矿物层无机矿物材料制作。
优选的，所述无机纤维填充料层由玻璃纤维、硼纤维和陶瓷纤维制作。
一种矿物绝缘动力线缆的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备铜导体：将多根铜丝绕制成铜导体；
S2、喷涂无机矿物层：在铜导体的外表面喷涂一层无机矿物，形成无机矿物层，可采用CVD工艺或者PVD工艺进行处理；
S3、制备无机防火层：当铜导体表面的无机矿物层凝固后，在无机矿物层的表面再施加一层由氢氧化镁和硅酸钠制备的无机防火层；
S4、制备陶瓷化硅橡胶层：通过挤橡高温硫化方式使得无机防火层的表面形成陶瓷化硅橡胶层，其中高温硫化在170℃-180℃度之间；
S5、填充无机纤维填充料层：等待陶瓷化硅橡胶层冷却后，将多根铜导体(320)之间填充玻璃纤维、硼纤维和陶瓷纤维等材料；
S6、制备外护套：在多根铜导体外绕包一层铜护套，绕包结束后进行模具缩径处理使铜护套紧紧包裹多组铜导体，然后将无卤阻燃环保聚烯烃材料制作的无卤阻燃外护套挤出在缆芯的铜护套表面，然后进行冷却。
优选的，所述无机矿物层的厚度为0.25-0.35mm，搭盖率为15～25％，所述无机防火层的厚度为0.01-0.04mm，搭盖率为10～20％。
本发明提供了一种矿物绝缘动力线缆及其制备方法，具备以下有益效果：
(1)本发明通过在铜导体表面设置无机矿物层、无机防火层和无机纤维填充料层，由于无机矿物层、无机防火层和无机纤维填充料层的制作材料具有1500℃以上的较高熔点，绝缘性在高温下不会消失，使得动力线缆具有良好的防火性能，使得电缆在火焰条件下也能发挥正常的输电功能。
(2)本发明由铜绞线、矿物化合物绝缘和矿物化合物护套所构成，其采用柔性结构，主要材料均采用无机材料，弥补了结构硬、易燃烧、有毒等缺陷，具有耐火、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。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的剖面结构示意图；
图3为本发明的铜导体结构示意图。
图中：100、外护套；101、无卤阻燃外护套；102、铜护套；200、无机纤维填充料层；300、缆芯；310、绝缘保护套；311、无机矿物层；312、无机防火层；313、陶瓷化硅橡胶层；320、铜导体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1：
如图1-3所示，本发明提供一种技术方案：一种矿物绝缘动力线缆，包括缆体，所述缆体由外护套100、无机纤维填充料层200和缆芯300组成，所述缆芯300贯穿在外护套100内，且缆芯300和外护套100之间形成有空隙，所述空隙内填充无机纤维填充料层200，所述缆芯300包括绝缘保护套310和铜导体320，所述绝缘保护套310包裹在铜导体320外壁，所述绝缘保护套310由无机矿物层311、无机防火层312和陶瓷化硅橡胶层313组成，所述无机矿物层311喷涂在铜导体320的表面，所述无机矿物层311外部设有无机防火层312，所述陶瓷化硅橡胶层313设置在无机防火层312外部。
优选的，所述外护套100包括无卤阻燃外护套101和铜护套102，所述铜护套102包裹在无机纤维填充料层200的外部，所述无卤阻燃外护套101设置在铜护套102的表面。
优选的，所述铜导体320由多根铜线绞合制成。
优选的，所述无机防火层312由氢氧化镁和硅酸钠制成。
优选的，所述无机矿物层311无机矿物材料制作。
优选的，所述无机纤维填充料层200由玻璃纤维、硼纤维和陶瓷纤维制作。
需要说明的是，一种矿物绝缘动力线缆，在工作时，通过在铜导体320表面设置无机矿物层311、无机防火层312和无机纤维填充料层200，由于无机矿物层311、无机防火层312和无机纤维填充料层200的制作材料具有1500℃以上的较高熔点，使得动力线缆具有良好的防火性能，使得电缆在火焰条件下也能发挥正常的输电功能。
实施例2：
S1、铜导体：将多根铜丝绕制成铜导体；
S2、喷涂无机矿物层：在铜导体的外表面喷涂一层无机矿物，形成无机矿物层，可采用CVD工艺或者PVD工艺进行处理，使得无机矿物层的厚度为0.25mm，搭盖率为15％；
S3、制备无机防火层：当铜导体表面的无机矿物层凝固后，在无机矿物层的表面再施加一层由氢氧化镁和硅酸钠制备的无机防火层，使得无机防火层的厚度为0.01mm，搭盖率为10％；
S4、制备陶瓷化硅橡胶层：通过挤橡高温硫化方式使得无机防火层的表面形成陶瓷化硅橡胶层，其中高温硫化在170℃-180℃度之间；
S5、填充无机纤维填充料层：等待陶瓷化硅橡胶层冷却后，将多根铜导体(320)之间填充玻璃纤维、硼纤维和陶瓷纤维等材料；
S6、制备外护套：在多根铜导体外绕包一层铜护套，绕包结束后进行模具缩径处理使铜护套紧紧包裹多组铜导体，然后将无卤阻燃环保聚烯烃材料制作的无卤阻燃外护套挤出在缆芯的铜护套表面，然后进行冷却。
实施例3：
S1、铜导体：将多根铜丝绕制成铜导体；
S2、喷涂无机矿物层：在铜导体的外表面喷涂一层无机矿物，形成无机矿物层，可采用CVD工艺或者PVD工艺进行处理，使得无机矿物层的厚度为0.28mm，搭盖率为18％；
S3、制备无机防火层：当铜导体表面的无机矿物层凝固后，在无机矿物层的表面再施加一层由氢氧化镁和硅酸钠制备的无机防火层，使得无机防火层的厚度为0.02mm，搭盖率为14％；
S4、制备陶瓷化硅橡胶层：通过挤橡高温硫化方式使得无机防火层的表面形成陶瓷化硅橡胶层，其中高温硫化在170℃-180℃度之间；
S5、填充无机纤维填充料层：等待陶瓷化硅橡胶层冷却后，将多根铜导体(320)之间填充玻璃纤维、硼纤维和陶瓷纤维等材料；
S6、制备外护套：在多根铜导体外绕包一层铜护套，绕包结束后进行模具缩径处理使铜护套紧紧包裹多组铜导体，然后将无卤阻燃环保聚烯烃材料制作的无卤阻燃外护套挤出在缆芯的铜护套表面，然后进行冷却。
实施例4：
S1、铜导体：将多根铜丝绕制成铜导体；
S2、喷涂无机矿物层：在铜导体的外表面喷涂一层无机矿物，形成无机矿物层，可采用CVD工艺或者PVD工艺进行处理，使得无机矿物层的厚度为0.31mm，搭盖率为22％；
S3、制备无机防火层：当铜导体表面的无机矿物层凝固后，在无机矿物层的表面再施加一层由氢氧化镁和硅酸钠制备的无机防火层，使得无机防火层的厚度为0.03mm，搭盖率为17％；
S4、制备陶瓷化硅橡胶层：通过挤橡高温硫化方式使得无机防火层的表面形成陶瓷化硅橡胶层，其中高温硫化在170℃-180℃度之间；
S5、填充无机纤维填充料层：等待陶瓷化硅橡胶层冷却后，将多根铜导体(320)之间填充玻璃纤维、硼纤维和陶瓷纤维等材料；
S6、制备外护套：在多根铜导体外绕包一层铜护套，绕包结束后进行模具缩径处理使铜护套紧紧包裹多组铜导体，然后将无卤阻燃环保聚烯烃材料制作的无卤阻燃外护套挤出在缆芯的铜护套表面，然后进行冷却。
实施例5：
S1、铜导体：将多根铜丝绕制成铜导体；
S2、喷涂无机矿物层：在铜导体的外表面喷涂一层无机矿物，形成无机矿物层，可采用CVD工艺或者PVD工艺进行处理，使得无机矿物层的厚度为0.35mm，搭盖率为25％；
S3、制备无机防火层：当铜导体表面的无机矿物层凝固后，在无机矿物层的表面再施加一层由氢氧化镁和硅酸钠制备的无机防火层，使得无机防火层的厚度为0.04mm，搭盖率为20％；
S4、制备陶瓷化硅橡胶层：通过挤橡高温硫化方式使得无机防火层的表面形成陶瓷化硅橡胶层，其中高温硫化在170℃-180℃度之间；
S5、填充无机纤维填充料层：等待陶瓷化硅橡胶层冷却后，将多根铜导体(320)之间填充玻璃纤维、硼纤维和陶瓷纤维等材料；
S6、制备外护套：在多根铜导体外绕包一层铜护套，绕包结束后进行模具缩径处理使铜护套紧紧包裹多组铜导体，然后将无卤阻燃环保聚烯烃材料制作的无卤阻燃外护套挤出在缆芯的铜护套表面，然后进行冷却。
实施例6
将实施2-5制作的电缆进BS6387 C、W、Z试验，得到的结果如下表所示：
Figure BDA0002298256140000071
由表可知，指标符合国家标准要求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种矿物绝缘动力线缆，包括缆体，其特征在于：所述缆体由外护套(100)、无机纤维填充料层(200)和缆芯(300)组成，所述缆芯(300)贯穿在外护套(100)内，且缆芯(300)和外护套(100)之间形成有空隙，所述空隙内填充无机纤维填充料层(200)，所述缆芯(300)包括绝缘保护套(310)和铜导体(320)，所述绝缘保护套(310)包裹在铜导体(320)外壁，所述绝缘保护套(310)由无机矿物层(311)、无机防火层(312)和陶瓷化硅橡胶层(313)组成，所述无机矿物层(311)喷涂在铜导体(320)的表面，所述无机矿物层(311)外部设有无机防火层(312)，所述陶瓷化硅橡胶层(313)设置在无机防火层(312)外部。
2.根据权利要求1所述的一种矿物绝缘动力线缆，其特征在于：所述外护套(100)包括无卤阻燃外护套(101)和铜护套(102)，所述铜护套(102)包裹在无机纤维填充料层(200)的外部，所述无卤阻燃外护套(101)设置在铜护套(102)的表面。
3.根据权利要求1所述的一种矿物绝缘动力线缆，其特征在于：所述铜导体(320)由多根铜线绞合制成。
4.根据权利要求1所述的一种矿物绝缘动力线缆，其特征在于：所述无机防火层(312)由氢氧化镁和硅酸钠制成。
5.根据权利要求1所述的一种矿物绝缘动力线缆，其特征在于：所述无机矿物层(311)无机矿物材料制作。
6.根据权利要求1所述的一种矿物绝缘动力线缆，其特征在于：所述无机纤维填充料层(200)由玻璃纤维、硼纤维和陶瓷纤维制作。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种矿物绝缘动力线缆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、制作铜导体(320)：将多根铜丝绕制成铜导体(320)；
S2、喷涂无机矿物层(311)：在铜导体(320)的外表面喷涂一层无机矿物，形成无机矿物层(311)，可采用CVD工艺或者PVD工艺进行处理；
S3、制备无机防火层(312)：当铜导体(320)表面的无机矿物层(311)凝固后，在无机矿物层(311)的表面再施加一层由氢氧化镁和硅酸钠制备的无机防火层(312)；
S4、制备陶瓷化硅橡胶层(313)：通过挤橡高温硫化方式使得无机防火层的表面形成陶瓷化硅橡胶层(313)，其中高温硫化在170℃-180℃度之间；
S5、填充无机纤维填充料层(200)：等待陶瓷化硅橡胶层冷却后，将多根铜导体(320)之间填充玻璃纤维、硼纤维和陶瓷纤维等材料；
S6、制备外护套(100)：在多根铜导体外绕包一层铜护套(102)，绕包结束后进行模具缩径处理使铜护套(102)紧紧包裹多组铜导体，然后将无卤阻燃环保聚烯烃材料制作的无卤阻燃外护套(101)挤出在缆芯的铜护套(102)表面，然后进行冷却。
8.根据权利要求7所述的一种矿物绝缘动力线缆的制备方法，其特征在于：所述无机矿物层(311)的厚度为0.25-0.35mm，搭盖率为15～25％，所述无机防火层(312)的厚度为0.01-0.04mm，搭盖率为10～20％。
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