CN207302680U - 一种无卤阻燃耐火电缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种无卤阻燃耐火电缆。本实用新型提供的无卤阻燃耐火电缆，包括铜导体以及依次包覆于所述铜导体外的陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层、A级不燃陶瓷化填充层、防火隔热绕包层和低烟无卤阻燃聚烯烃护套。本实用新型提供的无卤阻燃耐火电缆通过在结构中引入A级不燃陶瓷化填充层和防火隔热绕包层，将陶瓷化耐火功能与防火阻燃功能有机结合起来，最终在赋予电缆优异的耐火性能的同时，使电缆的阻燃性能明显优于常规阻燃耐火电缆。

Description

一种无卤阻燃耐火电缆

技术领域

本实用新型涉及电气元件技术领域，特别涉及一种无卤阻燃耐火电缆。

背景技术

近年来的相关数据统计显示，在全国各类火灾事故中因电气引起的火灾所占比重最大，电气引发的较大以上等级的火灾事故最多。2000年～2008年，对重特大火灾的直接原因进行统计分析发现，导致重特大火灾的直接原因中最多的是电气火灾，占统计火灾总数的33％。自2008年起，由电线短路、电线电缆的老化、负荷过载及电气设备故障等电气原因，导致线缆引燃、火焰蔓延等而引起的火灾就占火灾总数的30％以上，且有逐年递增的趋势。2005年12月15日，吉林省辽源市中心医院发生特大火灾事故，造成39人遇难，直接经济损失821万元，火灾起因是该医院使用了质量不合格的电缆，导致中心医院配电室电缆沟内发生电缆短路起火引燃了可燃物。2010年1月5日，湖南省湘潭市湘潭县谭家山镇立胜煤矿井下240米处在生产过程中发生电缆起火，导致34名矿工遇难，直接经济损失2962万元；《国务院对三起特别重大事故调查处理报告作出批复》中指出该次火灾事故直接原因是立胜煤矿中间立井三道暗立井内敷设的非阻燃电缆老化破损，短路着火，引燃电缆外套塑料管，产生大量有毒有害气体，造成人员窒息伤亡。一系列的火灾案例表明，一旦引发这类火灾事故，不仅造成巨额的财产损失，还会导致重大人员伤亡，这就使得电线电缆的防火安全问题及无卤阻燃电线电缆的研发与应用变得极为重要和紧迫。为了应对严峻的电气火灾形势，我国对电线电缆燃烧性能分级判据采用了更为合理和更加严格的判定方法，颁布实施了新的强制性国家标准GB 31247-2014《电缆及光缆燃烧性能分级》，对电缆及光缆的防火阻燃性能提出了更高的要求。

耐火电缆的性能直接关系到火灾中消防用电设备能否正常启动工作。目前国内外广泛采用的耐火电缆主要有氧化镁矿物绝缘电缆和云母带绕包耐火电缆。氧化镁矿物绝缘电缆生产成本高，工艺、设备复杂，电缆无柔性，长度受生产设备的限制，因而接头多敷设工序复杂，且氧化镁极易与空气中的水发生化学反应，生成导电的氢氧化镁，易导致电缆的供电能力下降。云母带绕包耐火电缆尽管有柔性，但需要多层绕包云母带，生产速度慢且增加了设备和工序，受云母带自身质量不稳定的影响，电缆的耐火性能也不够稳定，而且着火后云母带绝缘层中有机胶变为碳化层，遇水导电，若线缆铺设施工中多次弯折会导致云母片层从云母带胶粘基层上脱落而使得绝缘层破坏，电缆的供电能力受损，甚至会短路断电。因此开发抗火性能优异，加工性能好的耐火绝缘材料及耐火电缆已成为消防科技、社会发展的必然趋势。

硅橡胶的应用范围非常广泛。它不仅作为航空、尖端技术、军工技术部门的特种材料使用，而且也用于国民经济各部门，其应用范围已扩展到：建筑、电子电气、纺织、汽车、机械、皮革造纸、化工轻工、金属和油漆、医药医疗等领域。澳大利亚于2004年成功研制出陶瓷化耐火硅橡胶电缆，并得到了商业运用。陶瓷化耐火硅橡胶用于电缆绝缘层或者护套层时，均具有良好的拉伸强度、较高的柔性和断裂伸长率、较好的耐火性能及绝缘性能，然而陶瓷化耐火硅橡胶的瓷化性能和阻燃性能存在矛盾，即常规无卤阻燃剂加入后，都会导致产品瓷化性能降低而失去耐火性能，这就导致电缆的陶瓷化耐火功能与阻燃性能发生冲突。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种无卤阻燃耐火电缆。本实用新型提供的无卤阻燃耐火电缆不仅具有优异的陶瓷化耐火功能，且防火阻燃性能达到了最高的燃烧性能等级(A级)，解决了电缆用陶瓷化材料阻燃与耐火相矛盾的问题。

本实用新型提供了一种无卤阻燃耐火电缆，包括铜导体以及依次包覆于所述铜导体外的陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层、A级不燃陶瓷化填充层、防火隔热绕包层和低烟无卤阻燃聚烯烃护套。

优选的，所述铜导体是数量为1～3根。

优选的，当所述铜导体为多根时，所述铜导体并列设置于所述无卤阻燃耐火电缆中。

优选的，当所述铜导体的数量为多根时，在每根铜导体的表面分别包覆有陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层，使各铜导体之间绝缘。

优选的，所述A级不燃陶瓷化填充层的厚度为高于绝缘层外表面1～10mm。

优选的，所述当所述铜导体的数量为多根时，所述A级不燃陶瓷化填充层对包覆有陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层的铜导体整体包覆，形成单根电缆结构。

优选的，所述防火隔热绕包层的厚度为1～5mm。

优选的，所述防火隔热绕包层包括纳米气凝胶毡、玻璃纤维布复合陶瓷纤维毡、玄武岩纤维毡和玻璃纤维布中的一种。

优选的，当所述防火隔热绕包层为玻璃纤维布时，所述玻璃纤维布的层数为两层以上。

本实用新型提供的无卤阻燃耐火电缆，包括铜导体以及依次包覆于所述铜导体外的陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层、A级不燃陶瓷化填充层、防火隔热绕包层和低烟无卤阻燃聚烯烃护套。本实用新型提供的无卤阻燃耐火电缆通过在结构中引入A级不燃陶瓷化填充层和防火隔热绕包层，将陶瓷化耐火功能与防火阻燃功能有机结合起来，最终在赋予电缆优异的耐火性能的同时，使电缆的阻燃性能明显优于常规阻燃耐火电缆。实验结果表明，本实用新型提供的无卤阻燃耐火电缆线路完整性按照GB/T 19216.21-2003《在火焰条件下电缆或光缆的线路完整性试验第21部分试验步骤和要求-额定电压0.6/1.0kV及以下电缆》检测，符合标准规定要求；电缆阻燃性能按照GB 31247-2014《电缆及光缆燃烧性能分级》检测，燃烧性能等级为B1级。

附图说明

图1为本实用新型实施例中无卤阻燃耐火电缆的结构示意图；其中，1为铜导体，2为陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层，3为A级不燃陶瓷化填充层，4为防火隔热绕包层，5为低烟无卤阻燃聚烯烃护套。

具体实施方式

本实用新型提供了一种无卤阻燃耐火电缆，包括铜导体以及依次包覆于所述铜导体外的陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层、A级不燃陶瓷化填充层、防火隔热绕包层和低烟无卤阻燃聚烯烃护套。

本实用新型提供的无卤阻燃耐火电缆包括铜导体。本实用新型对所述铜导体的直径数量没有特殊的限定，根据电缆规格进行选择即可。在本实用新型的实施例中，所述铜导体的数量具体为1、2或3根。在本实用新型中，当所述铜导体的数量为多根时，所述铜导体优选并列设置于所述无卤阻燃耐火电缆中。

本实用新型对所述铜导体的材质及来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售电缆用铜导体即可。

本实用新型提供的无卤阻燃耐火电缆包括包覆于所述铜导体外的陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层。本实用新型对所述陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层的厚度没有特殊的限定，根据电缆规格进行选择即可。在本实用新型中，当所述无卤阻燃耐火电缆中铜导体的数量为多根时，优选在每根铜导体的表面分别包覆有陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层，使各铜导体之间绝缘。在本实用新型中，所述陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层使铜导体与外界绝缘。

本实用新型对所述陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层的材质没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售电缆用陶瓷化耐火硅橡胶绝缘材料即可。

本实用新型提供的无卤阻燃耐火电缆包括包覆于所述陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层外的A级不燃陶瓷化填充层。在本实用新型中，所述A级不燃陶瓷化填充层的厚度优选为高于绝缘层外表面1～10mm，更优选为高于绝缘层外表面2～5mm。在本实用新型的实施例中，当所述无卤阻燃耐火电缆中铜导体的数量为多根时，所述A级不燃陶瓷化填充层对包覆有陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层的铜导体整体包覆，形成单根电缆结构。在本实用新型中，所述A级不燃陶瓷化填充层不仅具有优异的陶瓷化耐火功能，且其防火阻燃性能达到了最高的燃烧性能等级(A级)，解决了电缆用陶瓷化材料阻燃与耐火相矛盾的问题。

本实用新型提供的无卤阻燃耐火电缆包括包覆于所述A级不燃陶瓷化填充层外的防火隔热绕包层。在本实用新型中，所述防火隔热绕包层的厚度优选为1～5mm，更优选为2～4mm。

在本实用新型中，所述防火隔热绕包层优选包括纳米气凝胶毡、玻璃纤维布复合陶瓷纤维毡、玄武岩纤维毡和玻璃纤维布中的一种。在本实用新型中，当所述防火隔热绕包层为玻璃纤维布时，所述玻璃纤维布的层数优选为两层以上，更优选为3～6层。

本实用新型对所述防火隔热绕包层的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本实用新型中，所述防火隔热绕包层与A级不燃陶瓷化填充层配合，将陶瓷化耐火功能与防火阻燃功能有机结合起来，最终在赋予电缆优异的耐火性能的同时，使电缆的阻燃性能明显优于常规阻燃耐火电缆。

本实用新型提供的无卤阻燃耐火电缆包括包覆于所述防火隔热绕包层外的低烟无卤阻燃聚烯烃护套。本实用新型对所述低烟无卤阻燃聚烯烃护套的厚度没有特殊的限定，根据电缆规格进行调整即可。在本实用新型中，本实用新型对所述低烟无卤阻燃聚烯烃护套的材质没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的低烟无卤阻燃聚烯烃材料即可。在本实用新型中，所述低烟无卤阻燃聚烯烃护套的作用是阻燃和防水。

本实用新型提供的本实用新型提供的无卤阻燃耐火电缆通过在结构中引入A级不燃陶瓷化填充层和防火隔热绕包层，将陶瓷化耐火功能与防火阻燃功能有机结合起来，最终在赋予电缆优异的耐火性能的同时，使电缆的阻燃性能明显优于常规阻燃耐火电缆，具有无卤、无毒、高阻燃性、耐火、绿色环保等特点。

在本实用新型的实施例中，所述无卤阻燃耐火电缆的制备方法优选包括以下步骤：

(1)在铜导体表面挤出陶瓷化耐火硅橡胶绝缘材料，形成包覆于铜导体表面的陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层；

(2)在所述步骤(1)中的陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层外表面挤出A级不燃陶瓷化填充材料，形成包覆于陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层表面的A级不燃陶瓷化填充层；

(3)在所述步骤(2)中的A级不燃陶瓷化填充层表面绕包防火隔热绕包层；

(4)在所述步骤(3)中的防火隔热绕包层表面挤出低烟无卤阻燃聚烯烃材料，得到无卤阻燃耐火电缆。

本实用新型优选在铜导体表面挤出陶瓷化耐火硅橡胶绝缘材料，形成包覆于铜导体表面的陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层。本实用新型对所述陶瓷化耐火硅橡胶绝缘材料的挤出的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的橡胶材料挤出的技术方案即可。在本实用新型中，所述陶瓷化耐火硅橡胶绝缘材料的挤出优选在橡胶挤出机中进行。

陶瓷化耐火硅橡胶绝缘材料的挤出完成后，本实用新型优选将所述挤出的产物进行硫化，得到包覆于铜导体表面的陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层。在本实用新型中，所述硫化的温度优选为140～300℃，更优选为160～250℃，最优选为180～220℃。本实用新型对所述硫化的装置没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的硫化装置即可。在本实用新型中，所述硫化优选在热硫化机中进行。

得到陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层后，本实用新型优选在所述陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层外表面挤出A级不燃陶瓷化填充材料，形成包覆于陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层表面的A级不燃陶瓷化填充层。在本实用新型中，所述A级不燃陶瓷化填充材料的挤出优选在螺旋挤出机中进行；所述螺旋挤出机的螺杆转速优选为20～200rpm，更优选为50～150rpm，最优选为80～120rpm。

得到A级不燃陶瓷化填充层后，本实用新型优选在所述A级不燃陶瓷化填充层表面绕包防火隔热绕包层。本实用新型对所述绕包的操作没有特殊的限定，能够将所述防火隔热绕包层包覆于A级不燃陶瓷化填充层表面即可。

得到防火隔热绕包层后，本实用新型优选在所述防火隔热绕包层表面挤出低烟无卤阻燃聚烯烃材料，得到无卤阻燃耐火电缆。本实用新型对所述低烟无卤阻燃聚烯烃材料的挤出的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的熔融挤出法即可。

本实用新型提供的无卤阻燃耐火电缆的制备方法简单方便，易于控制和工业化生产，不需要电缆企业额外添加新的生产设备，生产过程中无腐蚀性气体和废物产生。

为了进一步说明本实用新型，下面结合实施例对本实用新型提供的无卤阻燃耐火电缆进行详细地描述，但不能将它们理解为对本实用新型保护范围的限定。

实施例1:

步骤1：采用橡胶挤出机，将陶瓷化耐火硅橡胶绝缘材料挤出包覆在铜导体上，并通过热硫化箱进行硫化，硫化温度为140℃。

步骤2：将A级不燃陶瓷化填充材料加入到螺杆挤出机的加料斗中，控制螺杆转速为200rpm，挤出包覆到步骤1所制备的包覆有陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层的导体上，并同时在外部绕包防火隔热绕包层纳米气凝胶毡。

步骤3：在所述步骤2制得的内芯制品外，通过熔融挤出，包覆低烟无卤阻燃聚烯烃护套层。

本实施例制备的无卤阻燃耐火电缆结构示意图如图1所示，包括三根铜导体1，包覆于所述铜导体外的陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层2，包覆于陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层2外的A级不燃陶瓷化填充层3，包覆于A级不燃陶瓷化填充层3外的防火隔热绕包层4，和包覆于防火隔热绕包层4外的低烟无卤阻燃聚烯烃护套5。

本实施例制备的无卤阻燃耐火电缆中，A级不燃陶瓷化填充层的厚度为高于绝缘层外表面5mm，防火隔热绕包层的厚度为3mm。

按照上述配方和工艺制备出的：线路完整性按照GB/T 19216.21-2003《在火焰条件下电缆或光缆的线路完整性试验第21部分试验步骤和要求-额定电压0.6/1.0kV及以下电缆》检测，符合标准规定要求；电缆阻燃性能按照GB 31247-2014《电缆及光缆燃烧性能分级》检测，燃烧性能等级为B1级。

实施例2:

步骤1：采用橡胶挤出机，将陶瓷化耐火硅橡胶绝缘材料挤出包覆在铜导体上，并通过热硫化箱进行硫化，硫化温度为300℃。

步骤2：将A级不燃陶瓷化填充材料加入到螺杆挤出机的加料斗中，控制螺杆转速为100rpm，挤出包覆到步骤1所制备的包覆有陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层的导体上，并同时在外部绕包防火隔热绕包层玻璃纤维布复合陶瓷纤维毡。

步骤3：在所述步骤2制得的内芯制品外，通过熔融挤出，包覆低烟无卤阻燃聚烯烃护套层。

本实施例制备的无卤阻燃耐火电缆中，A级不燃陶瓷化填充层的厚度为高于绝缘层外表面1mm，防火隔热绕包层的厚度为5mm。

按照上述配方和工艺制备出的无卤阻燃耐火电缆：线路完整性按照GB/T19216.21-2003《在火焰条件下电缆或光缆的线路完整性试验第21部分试验步骤和要求-额定电压0.6/1.0kV及以下电缆》检测，符合标准规定要求；电缆阻燃性能按照GB 31247-2014《电缆及光缆燃烧性能分级》检测，燃烧性能等级为B1级。

实施例3:

步骤1：采用橡胶挤出机，将陶瓷化耐火硅橡胶绝缘材料挤出包覆在铜导体上，并通过热硫化箱进行硫化，硫化温度为200℃。

步骤2：将A级不燃陶瓷化填充材料加入到螺杆挤出机的加料斗中，控制螺杆转速为50rpm，挤出包覆到步骤1所制备的包覆有陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层的导体上，并同时在外部绕包防火隔热绕包层玄武岩纤维毡。

步骤3：在所述步骤2制得的内芯制品外，通过熔融挤出，包覆低烟无卤阻燃聚烯烃护套层。

本实施例制备的无卤阻燃耐火电缆中，A级不燃陶瓷化填充层的厚度为高于绝缘层外表面10mm，防火隔热绕包层的厚度为1mm。

按照上述配方和工艺制备出的无卤阻燃耐火电缆：线路完整性按照GB/T19216.21-2003《在火焰条件下电缆或光缆的线路完整性试验第21部分试验步骤和要求-额定电压0.6/1.0kV及以下电缆》检测，符合标准规定要求；电缆阻燃性能按照GB 31247-2014《电缆及光缆燃烧性能分级》检测，燃烧性能等级为B1级。

实施例4：

步骤1：采用橡胶挤出机，将陶瓷化耐火硅橡胶绝缘材料挤出包覆在铜导体上，并通过热硫化箱进行硫化，硫化温度为250℃。

步骤2：将A级不燃陶瓷化填充材料加入到螺杆挤出机的加料斗中，控制螺杆转速为100rpm，挤出包覆到步骤1所制备的包覆有陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层的导体上，并同时在外部绕包防火隔热绕包层双层玻璃纤维布。

步骤3：在所述步骤2制得的内芯制品外，通过熔融挤出，包覆低烟无卤阻燃聚烯烃护套层。

本实施例制备的无卤阻燃耐火电缆中，A级不燃陶瓷化填充层的厚度为高于绝缘层外表面2mm，防火隔热绕包层的厚度为1mm。

按照上述配方和工艺制备出的无卤阻燃耐火电缆：线路完整性按照GB/T19216.21-2003《在火焰条件下电缆或光缆的线路完整性试验第21部分试验步骤和要求-额定电压0.6/1.0kV及以下电缆》检测，符合标准规定要求；电缆阻燃性能按照GB 31247-2014《电缆及光缆燃烧性能分级》检测，燃烧性能等级为B1级。

实施例5：

步骤1：采用橡胶挤出机，将陶瓷化耐火硅橡胶绝缘材料挤出包覆在铜导体上，并通过热硫化箱进行硫化，硫化温度为200℃。

步骤2：将A级不燃陶瓷化填充材料加入到螺杆挤出机的加料斗中，控制螺杆转速为100rpm，挤出包覆到步骤1所制备的包覆有陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层的导体上，并同时在外部绕包防火隔热绕包层玄武岩纤维毡。

步骤3：在所述步骤2制得的内芯制品外，通过熔融挤出，包覆低烟无卤阻燃聚烯烃护套层。

本实施例制备的无卤阻燃耐火电缆中，A级不燃陶瓷化填充层的厚度为高于绝缘层外表面3mm，防火隔热绕包层的厚度为2mm。

按照上述配方和工艺制备出的无卤阻燃耐火电缆：线路完整性按照GB/T19216.21-2003《在火焰条件下电缆或光缆的线路完整性试验第21部分试验步骤和要求-额定电压0.6/1.0kV及以下电缆》检测，符合标准规定要求；电缆阻燃性能按照GB 31247-2014《电缆及光缆燃烧性能分级》检测，燃烧性能等级为B1级。

对比例：

步骤1：采用橡胶挤出机，将陶瓷化耐火硅橡胶绝缘材料挤出包覆在铜导体上，并通过热硫化箱进行硫化，硫化温度为200℃。

步骤2：将阻燃聚丙烯填充层挤出包覆到步骤1所制备的包覆有陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层的导体上，并同时在外部绕包防火隔热绕包层双层玻璃纤维布。

步骤3：在所述步骤2制得的内芯制品外，通过熔融挤出，包覆低烟无卤阻燃聚烯烃护套层。

本对比例制备的电缆中，阻燃聚丙烯填充层为高于绝缘层外表面2mm，防火隔热绕包层的厚度为1mm。

按照上述配方和工艺制备出的无卤阻燃耐火电缆：线路完整性按照GB/T19216.21-2003《在火焰条件下电缆或光缆的线路完整性试验第21部分试验步骤和要求-额定电压0.6/1.0kV及以下电缆》检测，符合标准规定要求；电缆阻燃性能按照GB 31247-2014《电缆及光缆燃烧性能分级》检测，燃烧性能等级为B3级。

由以上对比例和实施例可以看出，本实用新型提供的无卤阻燃耐火电缆在赋予电缆优异的耐火性能的同时，使电缆的阻燃性能明显优于常规阻燃耐火电缆。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并非对本实用新型作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种无卤阻燃耐火电缆，由铜导体以及依次包覆于所述铜导体外的陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层、A级不燃陶瓷化填充层、防火隔热绕包层和低烟无卤阻燃聚烯烃护套组成；

所述A级不燃陶瓷化填充层的厚度为高于绝缘层外表面1～10mm；

防火隔热绕包层的厚度为1～5mm；

防火隔热绕包层包括纳米气凝胶毡、玻璃纤维布复合陶瓷纤维毡、玄武岩纤维毡和玻璃纤维布中的一种。

2.根据权利要求1所述的无卤阻燃耐火电缆，其特征在于，所述铜导体的数量为1～3根。

3.根据权利要求1或2所述的无卤阻燃耐火电缆，其特征在于，当所述铜导体为多根时，所述铜导体并列设置于所述无卤阻燃耐火电缆中。

4.根据权利要求1所述的无卤阻燃耐火电缆，其特征在于，当所述铜导体的数量为多根时，在每根铜导体的表面分别包覆有陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层，使各铜导体之间绝缘。

5.根据权利要求1所述的无卤阻燃耐火电缆，其特征在于，当所述铜导体的数量为多根时，所述A级不燃陶瓷化填充层对包覆有陶瓷化耐火硅橡胶绝缘层的铜导体整体包覆，形成单根电缆结构。

6.根据权利要求1所述的无卤阻燃耐火电缆，其特征在于，当所述防火隔热绕包层为玻璃纤维布时，所述玻璃纤维布的层数为两层以上。