TWI774358B

TWI774358B - 具有防火功能的電纜連接器

Info

Publication number: TWI774358B
Application number: TW110116602A
Authority: TW
Inventors: 潘鈞雄
Original assignee: 宏泰電工股份有限公司
Priority date: 2021-05-07
Filing date: 2021-05-07
Publication date: 2022-08-11
Also published as: TW202244199A

Abstract

本發明公開一種具有防火功能的電纜連接器，其包括一防火外殼、一插座以及一導電結構，防火外殼具有一容置空間，插座設置於容置空間中，導電結構設置於插座上。防火外殼具有一防火填料，且防火填料選自於絹雲母、鎂強粉、氧化鎂以及有機矽樹脂所組成的群組。藉此，本發明的具有防火功能的電纜連接器能有效抵禦火焰的侵蝕，以在火災事故發生時確保穩定的電力傳輸。

Description

具有防火功能的電纜連接器

本發明涉及一種電纜連接器，特別是一種具有防火功能的電纜連接器，其可作為電力電纜的轉接連接器。

現有的具有防火功能的電纜連接器主要透過選用耐高溫的絕緣體材料，以實現防火功能，其防火效果與絕緣體材料的高溫性能有關。近年來，雖然絕緣體材料在耐高溫方面有較大突破，但由於絕緣體材料多為塑膠或成型高分子製品，其高溫性能仍存在一定限制，當溫度超過絕緣體材料之高溫性能所能負荷時，很容易發生短路事故進而導致突然停電、斷網等問題，嚴重時可能會造成重大安全事故與經濟損失。

為了防止電纜因高溫或遭火燒而被破壞，常見的保護措施為在電纜連接器中設置防火包，或於電纜連接器中填充絕緣導熱油脂，以達到防火或耐高溫的效果。然而，於電纜連接器中設置防火包或填充絕緣油脂除了會增加電纜重量外，還會增加製造成本和複雜性。此外，防火包或絕緣油脂容易因為環境因素影響而氧化或受潮，進而失去其功能。

故，如何解決現有電纜連接器存在的問題，來克服上述的缺陷，實為所屬領域具有通常知識者所關注的焦點之一。

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種具有防火功能的電纜連接器，以在火災事故發生時確保穩定的電力傳輸。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是提供一種具有防火功能的電纜連接器，其包括一防火外殼、一插座以及一導電結構。該防火外殼具有一容置空間，該插座設置於該容置空間，該導電結構設置於該插座上。該防火外殼包括一絕緣殼體以及一形成於該絕緣殼體上的防火層，其中該防火層含有一防火填料，該防火填料選自於絹雲母、鎂強粉、氧化鎂以及有機矽樹脂所組成的群組，且以該防火層的總重為100 wt%計，該防火填料的含量為5 wt%至35 wt%。

在本發明的一實施例中，該防火層還進一步含有一成型高分子，其為聚氨酯(PU)、聚甲基丙烯酸甲酯(壓克力)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)水性樹酯或其任意組合，且以該防火層的總重為100 wt%計，該成型高分子的含量為60 wt%至94 wt%。

在本發明的一實施例中，該防火層還進一步含有一阻燃劑，其為氫氧化鎂、碳酸鎂、皂土或其任意組合，且以該防火層的總重為100 wt%計，該阻燃劑的含量為0.1 wt%至30 wt%。

在本發明的一實施例中，該防火層的厚度為0.5毫米至5毫米。

在本發明的一實施例中，該防火層是通過塗佈或含浸方式而形成。

在本發明的一實施例中，該絕緣殼體具有相對的一外表面以及一內表面，且防火層形成於該外表面上。

在本發明的一實施例中，該絕緣殼體具有相對的一外表面以及一內表面，且防火層形成於該內表面上。

在本發明的一實施例中，該絕緣殼體的材料為聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、尼龍(Nylon)或其任意組合。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是提供一種具有防火功能的電纜連接器，其包括一防火外殼、一插座以及一導電結構。該防火外殼具有一容置空間，該插座設置於該容置空間，該導電結構設置於該插座上。該防火外殼包括一絕緣殼體以及一分散於該絕緣殼體內的防火填料，其中該防火填料選自於絹雲母、鎂強粉、氧化鎂以及有機矽樹脂所組成的群組，且以該防火外殼的總重為100 wt%計，該防火填料的含量為5 wt%至35 wt%。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的具有防火功能的電纜連接器，其能通過“防火外殼包括一絕緣殼體以及一形成於絕緣殼體上的防火層，其中防火層含有一防火填料，防火填料選自於絹雲母、鎂強粉、氧化鎂以及有機矽樹脂所組成的群組且佔防火層總重的5 wt%至35 wt%”或“防火外殼包括一絕緣殼體以及一分散於絕緣殼體內的防火填料，其中防火填料選自於絹雲母、鎂強粉、氧化鎂以及有機矽樹脂所組成的群組且佔防火外殼總重的5 wt%至35 wt%”的技術方案，以為電纜的接頭處提供耐火保護，防止電纜之間的連接因遭火焰侵蝕而失效，從而在火災事故發生時維持一定時間的電力供應和正常通訊，達到降低災損之目的。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

電纜由於其加工、製造的限制，本就有長度不敷使用而需要連接的情況，目前，防火措施多用於電纜，然而，針對電纜周邊之組件、配件或連接器等器材的防火性能提升不足，在火災發生時，電纜間的連接點、電纜及周邊設備的連接部位成為最脆弱也最容易著火的地方。因此，本發明提供一種具有防火功能的電纜連接器，具有較高之防火性能，並且，能提升火災發生時各救急、照明設備等存續之使用時間，大幅提升整體安全系數。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“具有防火功能的電纜連接器”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不背離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

[第一實施例]

參閱圖1及圖2所示，本發明第一實施例提供一種具有防火功能的電纜連接器Z1，其包括一防火外殼1、一插座2及一導電結構3，防火外殼1具有一容置空間100，插座2設置於容置空間100中，且導電結構3設置於插座2上。使用時，防火外殼1不僅能保護插座2與導電結構3免於物理破壞，還能有效抵禦火焰侵蝕，插座2能將多條電纜連接在一起，連接方式可為同進同出或左進右出，而導電結構3能使多條電纜相互電性連通。

配合參閱圖3至圖5所示，防火外殼1包括一絕緣殼體11及至少一形成於絕緣殼體11上的防火層12，絕緣殼體11本身有一定的機械強度和良好的絕緣性能，且絕緣殼體11具有相對設置的一開口110a及至少一第一電纜插孔110b用以穿設電纜；絕緣殼體11可為一絕緣塑料所形成，優選為聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或聚碳酸酯(PC)。防火層12含有一防火填料，防火填料優選選自於絹雲母、鎂強粉(購自梅林白石化工公司)、氧化鎂(購自帝一化工公司)以及有機矽樹脂(購自信越矽利光公司)所組成的群組，其中防火填料的含量，以防火層12的總重為100 wt%計，為5 wt%至35 wt%。

進一步而言，防火層12可通過噴塗或含浸的方式形成，防火層12可以只覆蓋在絕緣殼體11的外表面111或內表面112，如圖3及圖4所示；或者，防火層12可以同時覆蓋在絕緣殼體11的外表面111和內表面112上，如圖5所示。舉例來說，防火層12可通過噴塗方式以單獨形成於絕緣殼體11的外表面111或內表面112上，或者可通過含浸方式以同時形成於絕緣殼體11的外表面111或內表面112上。從工藝需要、成本和效果多方面考量，防火層12的厚度可為0.5毫米至5毫米。然而，這些細節只是在描述防火外殼1的可行的實施方案而並非用以限定本發明。

值得注意的是，在絹雲母、鎂強粉及/或氧化鎂的存在下，防火層12經過高溫灼燒會產生“陶瓷化”，其能起到很好的阻燃、隔火和耐火作用。因此，當火災事故發生時，本發明的電纜連接器Z1能防止電纜之間的連接因遭火焰侵蝕而失效，以在一定時間內維持電力供應和正常通訊，達到降低災損之目的，例如減少人員傷亡。

在本實施例中，防火層12還進一步含有一成型高分子，以適應所需的成型工藝如噴塗和含浸；成型高分子優選為聚氨酯(PU)、聚甲基丙烯酸甲酯(壓克力)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)水性樹酯或其任意組合，且成型高分子的含量，以防火層12的總重為100 wt%計，為60 wt%至94 wt%。實際應用時，防火層12還進一步含有一硬化劑，以提高防火層12的物性(如強度)；硬化劑優選為水性常溫多官能含氨基交聯劑(產品名為DSM CX100)，且硬化劑的含量，以防火層12的總重為100 wt%計，為1 wt%至5 wt%。為了獲得更優越的耐火性能，防火層12還可進一步含有一阻燃劑；阻燃劑優選為氫氧化鎂、碳酸鎂、皂土(膨潤土)或其任意組合，其能與氧化鎂或雲母粉產生協同作用，且阻燃劑的含量，以防火層12的總重為100 wt%計，為0.1 wt%至30 wt%。

值得注意的是，氫氧化鎂很容易吸收空氣中的二氧化碳而形成鹼性碳酸鎂，其在高於350 ^oC時便會分解生成氧化鎂和水並吸收熱量，發揮防火之協同效應；此外，氫氧化鎂可以吸收和中和燃燒過程中釋放出的酸性氣體如二氧化碳、二氧化硫及氮氧化物。另外，碳酸鎂不僅具有單位質量吸熱量大的特點，還能在吸熱後分解生成氧化鎂和二氧化碳，發揮防火之協同效應。另外，皂土具有很好的膨脹性能，將一定量的皂土引入防火系統中能改變燃燒行為，從而提高防火性能。

在一些實施例中，防火層12的厚度可為1毫米、1.5毫米、2毫米、2.5毫米、3毫米、3.5毫米、4毫米、4.5毫米或5毫米；其中防火填料的含量可為5 wt%、6 wt%、7 wt%、8 wt%、9 wt%、10 wt%、11 wt%、12 wt%、13 wt%、14 wt%、15 wt%、16 wt%、17 wt%、18 wt%、19 wt%、20 wt%、21 wt%、22 wt%、23 wt%、24 wt%、25 wt%、26 wt%、27 wt%、28 wt%、29 wt%、30 wt%、31 wt%、32 wt%、33 wt%、34 wt%或35 wt%；成型高分子的含量可為60 wt%、61 wt%、62 wt%、63 wt%、64 wt%、65 wt%、66 wt%、67 wt%、68 wt%、69 wt%、70 wt%、71 wt%、72 wt%、73 wt%、74 wt%、75 wt%、76 wt%、77 wt%、78 wt%、79 wt%、80 wt%、81 wt%、82 wt%、83 wt%、84 wt%、85 wt%、86 wt%、87 wt%、88 wt%、89 wt%或90 wt%；阻燃劑的含量可為0.5 wt%、1 wt%、2 wt%、3 wt%、4 wt%、5 wt%、6 wt%、7 wt%、8 wt%、9 wt%、10 wt%、11 wt%、12 wt%、13 wt%、14 wt%、15 wt%、16 wt%、17 wt%、18 wt%、19 wt%、20 wt%、21 wt%、22 wt%、23 wt%、24 wt%、25 wt%、26 wt%、27 wt%、28 wt%、29 wt%或30 wt%。

複參閱圖1所示，插座2的大小和外型可適應防火外殼1的容置空間100，插座2具有至少一第二電纜插孔21，且以卡合方式安裝於防火外殼1的容置空間100中，但不限於此。在一些實施例中，插座2與防火外殼1可採用其他方式(如緊配合、黏合等)結合為一體。導電結構3嵌合於插座2內，導電結構3包括至少一導電端子31，其位置對應絕緣殼體11的至少一第一電纜插孔110b插座2的至少一第二電纜插孔21。使用時，可以將兩條電纜的接頭分別插入到第一電纜插孔110b與第二電纜插孔21中，使其通過同一個導電端子31相互電性連接。實際應用時，插座2可為絕緣材質，導電結構3可為金屬材質，且導電結構3的導電端子31的數量與絕緣殼體11上第一電纜插孔110b的數量和插座2上第二電纜插孔21的數量相同。

[第二實施例]

請參閱圖6所示，為本發明第二實施例的具有防火功能的電纜連接器Z2的立體組合示意圖。如圖6所示，本實施例的電纜連接器包括一防火外殼1、一插座2及一導電結構3，防火外殼1具有一容置空間100，插座2設置於容置空間100中，且導電結構3設置於插座2上。

本實施例與第一實施例的差異主要在於，防火外殼1包括一絕緣殼體11及一分散於絕緣殼體11內的防火填料。在本實施例中，絕緣殼體11可為一絕緣塑料所形成，優選為聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或聚碳酸酯(PC)；防火填料優選為氧化鎂或雲母粉(購自帝一化工原料公司)，其中防火填料的含量，以絕緣殼體11的總重為100 wt%計，為5 wt%至35 wt%。關於絕緣殼體11、插座2、導電結構3與電纜的結構特徵，已描述於第一實施例，故在此不加以贅述。

為了獲得更優越的耐火性能，防火外殼1還可進一步包括一分散於絕緣殼體11內的阻燃劑，阻燃劑優選為氫氧化鎂、碳酸鎂、皂土(膨潤土)或其任意組合，其能與氧化鎂或雲母粉產生協同作用；阻燃劑的含量，以防火外殼1的總重為100 wt%計，為0.1 wt%至30 wt%。

進一步而言，可將防火填料與視需要的其他添加劑例如阻燃劑混入一絕緣塑料中，再採用適合的塑料成型方式將得到的塑料組合物成型為防火外殼1。在一些實施例中，防火填料的含量可為5 wt%、6 wt%、7 wt%、8 wt%、9 wt%、10 wt%、11 wt%、12 wt%、13 wt%、14 wt%、15 wt%、16 wt%、17 wt%、18 wt%、19 wt%、20 wt%、21 wt%、22 wt%、23 wt%、24 wt%、25 wt%、26 wt%、27 wt%、28 wt%、29 wt%、30 wt%、31 wt%、32 wt%、33 wt%、34 wt%或35 wt%；阻燃劑的含量可為0.5 wt%、1 wt%、2 wt%、3 wt%、4 wt%、5 wt%、6 wt%、7 wt%、8 wt%、9 wt%、10 wt%、11 wt%、12 wt%、13 wt%、14 wt%、15 wt%、16 wt%、17 wt%、18 wt%、19 wt%、20 wt%、21 wt%、22 wt%、23 wt%、24 wt%、25 wt%、26 wt%、27 wt%、28 wt%、29 wt%或30 wt%。

[防火試驗]

需要說明的是，業界尚未有針對電纜連接器防火試驗的相關標準，但消防安全設備緊急供電系統之信號、標示燈及控制回路所使用之耐熱電線電纜，適用於600V以下之電壓者，其構造、材質與性能等技術上之規範及試驗方法，應符合「耐熱電線電纜認可基準」所訂定之試驗方法與規範，故參照其對具有防火功能的電纜連接器進行防火試驗並符合基準。

首先，試樣係取三段長1.3公尺之電線分別進行三次試驗，利用固定夾或直徑1.6公釐金屬線繞兩圈裝置於真珠岩或同等以上材質(300mm

300mm

10mm厚)。進行耐熱試驗加熱爐之構造須符合CNS11227建築用防火門耐火試驗法規定，且加熱爐未插入試樣加熱時，須保持380±38℃，15分鐘以上。試樣插入加熱爐後，依據加熱爐溫升曲線之1/2進行加熱15分鐘，加熱期間之溫度容許裕度為±10％。爐內溫度使用k型熱電偶，CNS5534熱電偶標準中所規定之CA熱電偶及使用自動記錄計測定之；試驗時隨時間量測並紀錄之溫度曲線作為爐內溫升曲線，並以此判斷爐內溫度是否符合加熱溫升曲線。於加熱中施加250伏特（或以上）之交流電壓時，不得發生短路現象。加熱中，單芯線者，於被絕緣導體與固定之金屬線或遮蔽金屬之間；二芯線以上者，於被絕緣導體與固定之金屬線或遮蔽金屬之間及導體相互之間，使用500伏特高阻計每五分鐘測定一次，其值應在0.1MΩ以上。

表1

	合格值	不含防火填料	含防火填料1-4wt%	含防火填料5-35wt%
絕緣電阻	加熱前	≥50 MΩ	1000	2000	2000
加熱5分	≥0.1 MΩ	0	1550	1980
加熱10分	≥0.1 MΩ	0	30.8	519
加熱15分	≥0.1 MΩ	0	0.01	5.4

[實施例的有益效果]

更進一步來說，至少一種選自於氫氧化鎂、碳酸鎂及皂土的阻燃劑能與氧化鎂或雲母粉產生協同作用，若引入防火系統中能獲得更優越的耐火性能。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

Z1、Z2:具有防火功能的電纜連接器 1:防火外殼 100:容置空間 11:絕緣殼體 110a:第一開口 110b:第二開口 111:外表面 112:內表面 12:防火層 2:插座 21:電纜插孔 3:導電結構 31:導電端子

圖1為本發明第一實施例的具有防火功能的電纜連接器的立體組合示意圖。

圖2為本發明第一實施例的具有防火功能的電纜連接器的立體分解示意圖。

圖3為本發明第一實施例的具有防火功能的電纜連接器的防火外殼的其中一平面示意圖。

圖4為本發明第一實施例的具有防火功能的電纜連接器的防火外殼的另外一平面示意圖。

圖5為本發明第一實施例的具有防火功能的電纜連接器的防火外殼的另外再一平面示意圖。

圖6為本發明第二實施例的具有防火功能的電纜連接器的立體組合示意圖。

Z1:具有防火功能的電纜連接器

1:防火外殼

100:容置空間

110a:第一開口

110b:第二開口

2:插座

21:電纜插孔

3:導電結構

31:導電端子

Claims

一種具有防火功能的電纜連接器，包括：一防火外殼，具有一容置空間，該防火外殼包括一絕緣殼體以及一形成於該絕緣殼體上的防火層，其中該防火層含有一防火填料；一插座，設置於該容置空間；以及一導電結構，設置於該插座上；其中，該防火填料選自於鎂強粉以及有機矽樹脂所組成的群組，且以該防火層的總重為100wt%計，該防火填料的含量為5wt%至35wt%。
如請求項1所述的具有防火功能的電纜連接器，其中，該防火層還進一步含有一成型高分子，其為聚氨酯(PU)、聚甲基丙烯酸甲酯(壓克力)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)水性樹酯或其任意組合，且以該防火層的總重為100wt%計，該成型高分子的含量為60wt%至94wt%。
如請求項1所述的具有防火功能的電纜連接器，其中，該防火層還進一步含有一阻燃劑，其為氫氧化鎂、碳酸鎂、皂土或其任意組合，且以該防火層的總重為100wt%計，該阻燃劑的含量為0.1wt%至30wt%。
如請求項1所述的具有防火功能的電纜連接器，其中，該防火層的厚度為0.5毫米至5毫米。
如請求項4所述的具有防火功能的電纜連接器，其中，該防火層是通過塗佈或含浸方式而形成。
如請求項5所述的具有防火功能的電纜連接器，其中，該絕緣殼體具有相對的一外表面以及一內表面，且防火層形成於該外表面上。
如請求項5所述的具有防火功能的電纜連接器，其中，該絕緣殼體具有相對的一外表面以及一內表面，且該防火層形成於該內表面上。
如請求項1所述的具有防火功能的電纜連接器，其中，該絕緣殼體的材料為聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、尼龍(Nylon)或其任意組合。
一種具有防火功能的電纜連接器，包括：一防火外殼，具有一容置空間，該防火外殼包括一絕緣殼體以及一分散於該絕緣殼體內的防火填料；一插座，設置於該容置空間；以及一導電結構，設置於該插座上；其中，該防火填料選自於鎂強粉以及有機矽樹脂所組成的群組，且以該防火外殼的總重為100wt%計，該防火填料的含量為5wt%至35wt%。
如請求項9所述的具有防火功能的電纜連接器，其中，該絕緣殼體的材料為聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、尼龍(Nylon)或其任意組合。