CN113215832A - 一种防断裂型阻燃耐火包带及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种防断裂型阻燃耐火包带及其制备方法，包括基布和涂覆在基布表面的阻燃液，所述基布采用经纱和纬纱织造得到，所述经纱包括主纤维和呈S型缠绕包裹在所述主纤维外的副纤维；阻燃液按质量份数由如下组分制得：25～30份云母粉、10～15份氢氧化铝或氢氧化镁或两者混合物、10～15份丙烯酸乳液、0.5～1份分散剂、50～60份水。本发明经过包裹后的主纤维强度加大，并且外形不变，主纤维断裂后整体仍连接不断，有效提高了基布的纵向抗张强度，绕包弯曲后不开裂，赋予包带较强的抗辐射性能，在阻燃液内添加云母粉，一方面可根据需求调整云母粉含量，另一方面能够通过一步涂覆阻燃液操作同时赋予包带阻燃性、耐火性和绝缘性，省略了工序，性价比高、制作成本低。
Description
技术领域
本发明涉及电缆制造技术领域，具体涉及一种防断裂型阻燃耐火包带及其制备方法。
背景技术
阻燃类耐火电缆2020年需求量达到近5千亿元，而用于其中必不可少的阻燃耐火电缆内部缆芯包带达到2万吨以上年用量，现每年用量仍将以10％左右速度增大。
目前市场上阻燃包带常见有阻燃无纺布、玻纤布包带、玻纤表面涂覆阻燃剂的阻燃包带。其中阻燃无纺布采用涤纶化纤为基材，熔点只有260℃，氧指数小于30％，阻燃性差，伸长率小于12％，绕包后易断裂；玻纤布包带熔点在500℃左右，采用玻纤基材，无伸长率，绕包后电缆弯曲时易断裂；玻纤表面涂覆阻燃剂的阻燃包带熔点在500℃左右，无伸长率，绕包后电缆弯曲时易断裂。其中玻纤布包带和玻纤表面涂覆阻燃剂的阻燃包带采用玻纤为基材，玻纤在大剂量辐照情况下，其强度变化率很大，抗老化抗辐射性能极差，不能满足核级电缆指标要求。
另外国内的阻燃包带均没有耐火性能，其阻燃性能参差不齐，阻燃稳定性和环保性差。国外其他厂家也没有同时具备抗氧化、长寿命、阻燃、耐火于一体的多性能缆芯包带材料，如美国杜邦、日本东丽公司产品的阻燃和耐火缆芯包带，性能虽然优越，但不同时具备阻燃、耐火、抗老化等多项性能，目前阻燃包带也难以满足中国领跑世界的核电、高铁等线缆的长寿命、高阻燃、抗辐射的要求。
现市场阻燃包带的性能技术指标难以满足高性能阻燃电缆高速发展的要求。因此，开发一种新型阻燃包带十分有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防断裂型阻燃耐火包带，以解决现有技术中存在的阻燃包带易断裂、耐火性能差，不能同时具备阻燃、耐火、抗辐射、长寿命性能的技术问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
本发明第一方面公开了一种防断裂型阻燃耐火包带，包括基布和涂覆在所述基布表面的阻燃液，所述基布采用经纱和纬纱织造得到，所述经纱包括主纤维和呈S型缠绕包裹在所述主纤维外的副纤维。
通过采用上述方案，本发明的经纱采用主纤维和副纤维的复合结构，副纤维呈S型缠绕包裹在主纤维外，经过包裹后的主纤维强度加大，并且外形不变，当内芯主纤维断裂后整体经纱仍连接不断，起到藕断丝连的效果。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步的，所述主纤维和所述纬纱为33支-21支的中碱或无碱玻纤纱线，所述副纤维为75-150dtex的涤纶纱线。
通过采用上述方案，无伸长率的玻纤纱在遇大强度抗拉断裂后，通过表面有良好的弹性和良好的抗张强度的涤纶纱线缠线保护连接，确保内部玻纤纱在局部断裂时，但整根仍保持连接，具有藕断丝连的效果，有效提高了基布的纵向抗张强度，绕包弯曲后不开裂；
特别是涤纶本身具有较强的抗辐射性能，玻纤在辐射作用下变形后仍能被外围包裹的涤纶连接为整体，赋予包带较强的抗辐射性能；
另外电缆不会出现挤外护时堵模头，造成缆线的挤塑破损及拉断现象。
相对于之前的X型包裹结构，本申请的S型包裹结构加工效率更高，工艺更简单，对设备精度要求降低，省工省时省料，并且避免了之前X型包裹结构常出现的由于两根包裹线张紧度不一导致的紧散现象，并且由于副纤维采用单一细小的涤纶纱线，S型包裹结构不会影响经纱的圆整度，消除了X型包裹易存在的质量控制不稳定的问题。
进一步的，所述副纤维的缠绕节距为0.5～1.5cm。
进一步的，所述经纱的密度为8-12根/cm，所述纬纱的密度为6-14根/cm。
进一步的，所述阻燃液按质量份数由如下组分制得：25～30份云母粉、10～15份氢氧化铝或氢氧化镁或两者混合物、10～15份丙烯酸乳液、0.5～1份分散剂、50～60份水。
通过采用上述方案，现有技术中的云母粉均为独立设置，采用云母粉制成云母纸，之后将云母纸与加强布胶粘复合后制成绕包带，本申请直接在阻燃液内添加云母粉，一方面可根据需求调整云母粉含量，另一方面能够通过一步涂覆阻燃液操作同时赋予包带阻燃性、耐火性和绝缘性，省略了工序，性价比高、制作成本低。
进一步的，所述云母粉的目数为4000～6000目，所述分散剂为AF分散剂。
本发明第二发明公开了上述防断裂型阻燃耐火包带的制备方法，包括如下步骤：
S1将涤纶纱线呈S型缠绕在玻纤纱线外制作经纱，选用玻纤纱线作为纬纱，采用织机织造得到基布；
S2采用云母粉、氢氧化铝或氢氧化镁或两者混合物、丙烯酸乳液、分散剂和水作为原料制备阻燃液；
S3将步骤S2得到的阻燃液均匀涂覆在所述步骤S1得到的基布表面，烘干，即得。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步的，所述步骤S2具体为：
S21向搅拌桶中注入水和分散剂，搅拌均匀，得到混合物A；
S22向混合物A中加入云母粉，在加入的同时搅拌，转速为1000～1100转/分，直至混合均匀，得到混合物B；
S23向混合物B中加入氢氧化铝或氢氧化镁或两者混合物，在加入的同时搅拌，转速为1200～1300转/分，直至混合均匀，得到混合物C；
S24向混合物C中加入丙烯酸乳液，在加入的同时搅拌，转速为600～800转/分，丙烯酸乳液完全加入后以1200～1300转/分搅拌至少1h，得到混合物D；
S25将混合物D用滤网过滤，收集滤液即得阻燃液。
通过采用上述方案，先添加水和分散剂，之后在加入云母粉同时高速搅拌，有效避免云母粉结团聚集；在加入丙烯酸乳液时低速搅拌避免乳液溅出，加入完成后高速搅拌；最后用滤网过滤防止粉体成大颗粒状以防在涂覆后基布表面有硬块、颗点等现象，保证阻燃液的均匀分布。
进一步的，所述步骤S35中的滤网目数为800目。
进一步的，所述步骤S3具体为：采用真空喷涂将所述步骤S2制备的阻燃液均匀涂覆在步骤S1制备的基布表面，之后将基布导入7～9节涂层机中烘干，所述涂层机前两节温度设定在100～120℃，其他节温度设定在150～170℃，所述基布的导入速度为20～25米/分。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明阻燃耐火包带的基布经纱采用主纤维和副纤维的复合结构，涤纶纱线呈S型缠绕包裹在玻纤纱线外，无伸长率的玻纤纱在遇大强度抗拉断裂后，通过表面有良好的弹性和良好的抗张强度的涤纶纱线缠线保护连接，确保内部玻纤纱在局部断裂时，但整根仍保持连接，具有藕断丝连的效果，有效提高了基布的纵向抗张强度，抗张强度能够达到大于800N/cm，比现有技术的玻纤布包带、玻纤表面涂覆包带提高了33％～100％，绕包弯曲后不开裂；
2、本发明阻燃耐火包带经纱采用主纤维和副纤维的复合结构，涤纶纱线呈S型缠绕包裹在玻纤纱线外，涤纶本身具有较强的抗辐射性能，玻纤在辐射作用下变形后仍能被外围包裹的涤纶纱连接为整体，赋予包带较强的抗辐射性能，在累积剂量2000KGy、剂量率40KGy/h的辐射条件下断裂伸长变化率≤50％，抗张强度变化率≤50％。
3、本发明阻燃耐火包带直接在阻燃液内添加云母粉，一方面可根据需求调整云母粉含量，另一方面能够通过一步涂覆阻燃液操作同时赋予包带阻燃性、耐火性和绝缘性，省略了工序，性价比高、制作成本低；
4、本发明阻燃耐火包带相比于现有技术的阻燃包带，耐火性能有了很大的提高，能够保证在950℃下3h不开裂，氧指数大于90％才能够燃烧；而现有的耐火性能最好的玻纤表面涂覆包带也仅能达到500℃耐火，氧指数仅为50～80％。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1是本发明的实施例的基布的经纱的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
实施例一：
本实施例公开了一种防断裂型阻燃耐火包带的制备方法，包括如下步骤：
S1选用75dtex的涤纶纱线呈S型缠绕在33支的无碱玻纤纱线外制得经纱，缠绕的节距为0.5cm，选用33支的无碱玻纤纱线制得纬纱，采用织机将经纱和纬纱织造得到基布；
S2采用云母粉、氢氧化铝、丙烯酸乳液、AF分散剂和水作为原料制备阻燃液，原料按重量分数包括25份云母粉、15份氢氧化铝、10份丙烯酸乳液、0.5份AF分散剂和50份水，具体制备过程如下：
S21向搅拌桶中注入水和分散剂，搅拌均匀，得到混合物A；
S22向混合物A中加入云母粉，在加入的同时搅拌，转速为1000转/分，直至混合均匀，得到混合物B；
S23向混合物B中加入氢氧化铝，在加入的同时搅拌，转速为1200转/分，直至混合均匀，得到混合物C；
S24向混合物C中加入丙烯酸乳液，在加入的同时搅拌，转速为800转/分，丙烯酸乳液完全加入后以1300转/分搅拌1h，得到混合物D；
S25将混合物D用800目滤网过滤，收集滤液即得阻燃液；
S3采用真空喷涂将所述步骤S2制备的阻燃液均匀涂覆在步骤S1制备的基布表面，之后将基布导入7节涂层机中烘干，所述涂层机前两节温度设定在100℃，后5节温度设定在170℃，基布的导入速度为20米/分，即得。
实施例二：
本实施例公开了一种防断裂型阻燃耐火包带的制备方法，包括如下步骤：
S1选用150dtex的涤纶纱线呈S型缠绕在21支的无碱玻纤纱线外制得经纱，缠绕的节距为1.5cm，选用21支的无碱玻纤纱线制得纬纱，采用织机将经纱和纬纱织造得到基布；
S2采用云母粉、氢氧化镁、丙烯酸乳液、AF分散剂和水作为原料制备阻燃液，原料按重量分数包括30份云母粉、10份氢氧化镁、15份丙烯酸乳液、1份AF分散剂和60份水，具体制备过程如下：
S21向搅拌桶中注入水和分散剂，搅拌均匀，得到混合物A；
S22向混合物A中加入云母粉，在加入的同时搅拌，转速为1100转/分，直至混合均匀，得到混合物B；
S23向混合物B中加入氢氧化镁，在加入的同时搅拌，转速为1300转/分，直至混合均匀，得到混合物C；
S24向混合物C中加入丙烯酸乳液，在加入的同时搅拌，转速为600转/分，丙烯酸乳液完全加入后以1200转/分搅拌1h，得到混合物D；
S25将混合物D用800目滤网过滤，收集滤液即得阻燃液；
S3采用真空喷涂将所述步骤S2制备的阻燃液均匀涂覆在步骤S1制备的基布表面，之后将基布导入7节涂层机中烘干，所述涂层机前两节温度设定在120℃，后5节温度设定在150℃，基布的导入速度为25米/分，即得。
实施例三：
本实施例公开了一种防断裂型阻燃耐火包带的制备方法，包括如下步骤：
S1选用75dtex的涤纶纱线呈S型缠绕在33支的无碱玻纤纱线外制得经纱，缠绕的节距为0.5cm，选用33支的无碱玻纤纱线制得纬纱，采用织机将经纱和纬纱织造得到基布；
S2采用云母粉、氢氧化铝、丙烯酸乳液、AF分散剂和水作为原料制备阻燃液，原料按重量分数包括25份云母粉、7份氢氧化铝、8份氢氧化镁、10份丙烯酸乳液、0.5份AF分散剂和50份水，具体制备过程如下：
S21向搅拌桶中注入水和分散剂，搅拌均匀，得到混合物A；
S22向混合物A中加入云母粉，在加入的同时搅拌，转速为1000转/分，直至混合均匀，得到混合物B；
S23向混合物B中加入氢氧化铝和氢氧化镁，在加入的同时搅拌，转速为1200转/分，直至混合均匀，得到混合物C；
S24向混合物C中加入丙烯酸乳液，在加入的同时搅拌，转速为800转/分，丙烯酸乳液完全加入后以1300转/分搅拌1h，得到混合物D；
S25将混合物D用800目滤网过滤，收集滤液即得阻燃液；
S3采用真空喷涂将所述步骤S2制备的阻燃液均匀涂覆在步骤S1制备的基布表面，之后将基布导入7节涂层机中烘干，所述涂层机前两节温度设定在100℃，后5节温度设定在170℃，基布的导入速度为20米/分，即得。
效果例：
对实施例一制备的防断裂型阻燃耐火包带进行性能测试，得到表一数据。
同时与现有技术中常用的阻燃包带数据进行对比，得到表二数据。
表一实施例一性能测试
表二实施例一与现有技术对照
由上述数据可知，实施例一制备的阻燃包带相比于现有技术的阻燃包带，耐火性能有了很大的提高，能够保证在950℃下3h不开裂，氧指数大于90才能够燃烧；而现有的耐火性能最好的玻纤表面涂覆包带也仅能达到500℃耐火，氧指数仅需要50～80。
实施例一制备的阻燃包带的抗张强度有了很大提高，能够达到大于800N/cm，比现有技术的玻纤布包带、玻纤表面涂覆包带提高了33％～100％。
实施例一的制备的阻燃包带相对于现有技术的阻燃包带抗辐射能力更强，在累积剂量2000KGy、剂量率40KGy/h的辐射条件下断裂伸长变化率≤50％，抗张强度变化率≤50％。
实施例一的制备的阻燃包带由于采用了加强的包裹经纱结构，绕包后电缆弯曲后不易断裂。
另外实施例一制备的阻燃包带环境友好性好，卤素含量不大于0.5，有害成分符合欧盟ROHS标准。
本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种防断裂型阻燃耐火包带，其特征在于，包括基布和涂覆在所述基布表面的阻燃液，所述基布采用经纱和纬纱织造得到，所述经纱包括主纤维和呈S型缠绕包裹在所述主纤维外的副纤维。
2.根据权利要求1所述的防断裂型阻燃耐火包带，其特征在于，所述主纤维和所述纬纱为33支-21支的中碱或无碱玻纤纱线，所述副纤维为75-150dtex的涤纶纱线。
3.根据权利要求2所述的防断裂型阻燃耐火包带，其特征在于，所述副纤维的缠绕节距为0.5～1.5cm。
4.根据权利要求2所述的防断裂型阻燃耐火包带，其特征在于，所述经纱的密度为8-12根/cm，所述纬纱的密度为6-14根/cm。
5.根据权利要求1所述的防断裂型阻燃耐火包带，其特征在于，所述阻燃液按质量份数由如下组分制得：25～30份云母粉、10～15份氢氧化铝或氢氧化镁或两者混合物、10～15份丙烯酸乳液、0.5～1份分散剂、50～60份水。
6.根据权利要求1所述的防断裂型阻燃耐火包带，其特征在于，所述云母粉的目数为4000～6000目，所述分散剂为AF分散剂。
7.一种如权利要求1至6任一所述的防断裂型阻燃耐火包带的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1将涤纶纱线呈S型缠绕在玻纤纱线外制作经纱，选用玻纤纱线作为纬纱，采用织机织造得到基布；
S2采用云母粉、氢氧化铝或氢氧化镁或两者混合物、丙烯酸乳液、分散剂和水作为原料制备阻燃液；
S3将步骤S2得到的阻燃液均匀涂覆在所述步骤S1得到的基布表面，烘干，即得。
8.根据权利要求7所述的防断裂型阻燃耐火包带的制备方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：
S21向搅拌桶中注入水和分散剂，搅拌均匀，得到混合物A；
S22向混合物A中加入云母粉，在加入的同时搅拌，转速为1000～1100转/分，直至混合均匀，得到混合物B；
S23向混合物B中加入氢氧化铝或氢氧化镁或两者混合物，在加入的同时搅拌，转速为1200～1300转/分，直至混合均匀，得到混合物C；
S24向混合物C中加入丙烯酸乳液，在加入的同时搅拌，转速为600～800转/分，丙烯酸乳液完全加入后以1200～1300转/分搅拌至少1h，得到混合物D；
S25将混合物D用滤网过滤，收集滤液即得阻燃液。
9.根据权利要求8所述的防断裂型阻燃耐火包带的制备方法，其特征在于，所述步骤S25中的滤网目数为800目。
10.根据权利要求7所述的防断裂型阻燃耐火包带的制备方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：采用真空喷涂将所述步骤S2制备的阻燃液均匀涂覆在步骤S1制备的基布表面，之后将基布导入7～9节涂层机中烘干，所述涂层机前两节温度设定在100～120℃，其他节温度设定在150～170℃，所述基布的导入速度为20～25米/分。
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