TWM613449U

TWM613449U - 防鼠蟻耐燃防火電纜

Info

Publication number: TWM613449U
Application number: TW109216988U
Authority: TW
Inventors: 潘鈞雄; 陳良驊; 魏世凱
Original assignee: 宏泰電工股份有限公司
Priority date: 2020-12-23
Filing date: 2020-12-23
Publication date: 2021-06-21

Abstract

本創作公開一種防鼠蟻耐燃防火電纜。本創作的防鼠蟻耐燃防火電纜包括至少一纜芯以及包覆至少一纜芯的被覆層，纜芯由內至外依序包括導體、防火帶及/或絕緣層。本創作的防鼠蟻耐燃防火電纜大幅提昇被覆層的耐燃性，及防鼠蟻耐燃防火電纜的耐燃效果。

Description

防鼠蟻耐燃防火電纜

本創作涉及一種防鼠蟻耐燃防火電纜，特別是涉及一種包括經改質的磷酸鋯的防鼠蟻耐燃防火電纜。

現有的電力電纜主要包括纜芯以及包覆纜芯的被覆層，被覆層一般採用塑膠、橡膠或熱塑性彈性體形成，難以抵禦齧齒類動物(如老鼠)啃咬和白蟻蛀蝕。對於設在戶外(如埋設在地下)的電力電纜，其被覆層更容易遭受齧齒類動物和白蟻的破壞，而一旦被覆層被破壞，內部的纜芯就會直接外露；如此一來，很容易發生短路事故，導致突然停電，嚴重時可能會造成重大安全事故與經濟損失。

電纜的耐燃防火性能直接關係到火災中消防用電設備能否正常啟動工作。目前國內外廣泛採用的耐火電纜主要有氧化鎂礦物絕緣電纜和雲母帶繞包耐火電纜。因此，開發抗火性能優異，加工性能好的耐燃防火的配方以及電纜己成為消防科技、民生必需的發展趨勢。

本創作所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種防鼠蟻耐燃防火電纜。

為了解決上述的技術問題，本創作所採用的其中一技術方案是提供一種防鼠蟻耐燃防火電纜，其包括：至少一纜芯以及包覆至少一所述纜芯的一被覆層，至少一所述纜芯包括一導體、至少一防火帶及/或一絕緣層。

本創作的其中一有益效果在於，本創作所提供的捲繞型固態電解電容器封裝結構及其製作方法，其能通過“至少一纜芯，其包括一導體、包覆在所述導體外的至少一防火帶及/或一絕緣層”以及“一被覆層，其包覆至少一所述纜芯”的技術方案，大幅提昇被覆層的耐燃效果。

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

以下是通過特定的具體實施例來說明本創作所公開有關“防鼠蟻耐燃防火電纜”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創作的優點與效果。本創作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，在不背離本創作的構思下進行各種修改與變更。另外，本創作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創作的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本創作的保護範圍。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。

參閱圖1並配合圖2所示，本創作第一實施例的防鼠蟻耐燃防火電纜Z包括至少一用以傳輸電信號的纜芯1及一包覆纜芯1的被覆層2。如圖1所示，纜芯1包括一導體11及一被覆在導體11外的絕緣層/防火帶12。較佳地，絕緣層12的厚度是1至5mm，更佳地是2至4mm。

如圖2所示，根據不同的用途，纜芯1的數量也可為多條(如三條或三條以上)；當纜芯1的數量為多條時，在纜芯1與被覆層2之間可進一步包括以空氣充實間隙，或可包括填充物3(如各種形式的聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯回收料)，以保持電纜的結構完整性。除此之外，視需求地，導體11外也可先以一防火帶13(參閱圖5)包覆。

導體11可為多條線徑相同或不同的導線(如銅導線、其複合合金或其改性導線)以同心絞合或束絞合方式形成，導線的直徑及數量並無特殊限定，可根據電纜的規格進行選擇。

絕緣層12的主要材料包括聚烯烴樹脂及/或矽樹脂的絕緣高分子主體材料，並進一步包括陶瓷化劑、助熔劑、阻燃劑、多功能輔助劑以及交聯劑。較佳地，絕緣層12的材料包括80至125重量份的絕緣高分子主體材料、80至185重量份的陶瓷化劑，10至45重量份的助熔劑、10至50重量份的阻燃劑、50至80重量份的多功能輔助劑以及0至15重量份的交聯劑。絕緣層12可以是使用前述材料進行押出成型而形成。然而，這些細節只是在描述纜芯1的可行的實施方案而並非用以限定本創作。

更詳細來說，陶瓷化劑包括氧化鎂、奈米雲母粉；助熔劑包括超細硼酸鋅、活性化玻璃粉及/或矽油；阻燃劑包括：超細硼酸鋅及/或聚磷酸銨；多功能輔助劑包括鎂強粉、氧化鋅及/或鈦白粉；交聯劑包括矽烷交聯劑及/或過氧化劑；交聯劑主要為矽烷交聯劑。除此之外，絕緣層12也可包括經改質的磷酸鋯。

詳細來說，絕緣層12的絕緣高分子主體材料可使用聚烯烴樹脂及/或矽樹脂材料的混合材料，可以是80至125重量份的聚烯烴樹脂搭配0至25重量份的矽樹脂材料，或80至100重量份的矽樹脂材料搭配0至25重量份的聚烯烴樹脂。矽樹脂材料分子結構中具有Si-N-Si鍵或Si-O-Si鍵，提供較佳的阻水阻氣、耐高溫、耐化學腐蝕、耐磨耗和耐侯性能，能夠提高電纜對戶外環境的耐受力，即提高電纜的戶外環境適應性。

更進一步地，矽樹脂材料在電絕緣性和陶瓷化率、成瓷強度等方面具有優勢，但由於其成本較高，應用範圍和用量不大。聚烯烴的成本較低，應用範圍較大，使用適合的矽烷偶聯劑即可與矽樹脂材料具有良好的相容性，以聚烯烴或與矽樹脂材料搭配使用，可補充成本及效能與成本平衡之缺口。

被覆層2包括被覆高分子主體材料、阻燃填料、經改質的磷酸鋯阻燃劑、有害生物驅避劑以及多功能輔助劑。較佳地，被覆層2包括100重量份的被覆高分子主體材料、10至20重量份的阻燃填料、5至10重量份的經改質的磷酸鋯阻燃劑、0.5至6重量份的有害生物驅避劑以及5至10重量份的多功能輔助劑。

具體來說，被覆層2的被覆高分子主體材料是聚烯烴樹脂、低煙無鹵材料(Low-Smoke-Free-Halogen， LSFH) 或熱塑性彈性體或聚氯乙烯(PVC)，舉例而言，聚烯烴樹脂如：聚乙烯（PE）、乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA）、三元乙丙橡膠（EPDM）、聚醋酸乙烯酯（PVAc），聚乙烯（PE）又更細分為線性低密度聚乙烯（LLDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）、中密度聚乙烯（MDPE），較佳是低密度聚乙烯、中密度聚乙烯。

更詳細來說，被覆層2的阻燃劑包括一經改質的磷酸鋯，視需求更進一步包括α磷酸鋯、硼酸鋅以及聚磷酸銨。

參閱圖3A至圖3B，本創作的經改質的磷酸鋯可以是經有機材料或無機材料改質，如圖3A本創作所選用的磷酸鋯是層狀結構，其至少包括第一層狀分子結構501以及第二層狀分子結構502，視情況進一步包括多層狀分子結構，如第三層狀分子結構503，如圖3B所示，改質材料600插層於第一層狀分子結構501以及第二層磷酸鋯502之間，及第二層狀分子結構502與第三層狀分子結構503之間，藉由插層改質增加結構的網狀交聯，提高結構穩定性，更提供較佳的阻燃效果且能與其它阻燃劑產生協同效果。

更進一步來說，改質材料600可以是有機材料或無機材料，舉例而言，可以是N,N-二甲基乙醯胺、聚六亞甲基雙胍、十二烷基二甲基芐基氯化銨、六氯環三磷腈(hexachlorocyclotriphosphazene，HCCTP)、六苯氧基環三磷腈(Hexaphenoxycyclotriphosphazene，HTCTP)、双氰胺(dicyandiamide，DICY)或其它陽離子界(表)面活劑，如溴化十六烷基三甲銨(hexadecyl trimethyl ammonium bromide，cetyltrimethylammonium bromide，CTAB)。視需求，層狀結構的磷酸鋯可以是α型態的磷酸鋯(α-ZrP)或經甲胺改性的甲胺-磷酸鋯前軀體。改質後α-ZrP 其層狀結構能更發揮隔熱抑煙作用，且促進炭的生成同時增加了炭層的熱穩定性，提供更佳的阻燃抑煙作用。

更詳細來說，一般未經改質的磷酸鋯與高分子主體材料的相容性較差、無法均勻分散，則導致整體的耐燃效果無法達到預期。通過使用胺類、烷類插層改質，可提高磷酸鋯與高分子主體材料的相容性，可使磷酸鋯片層材料均勻分散在高分子主體材料中並可提高物性強度，因此，本創作使用經有機、無機材料插層改質的磷酸鋯，以大幅提昇及相容性及兼顧耐燃效果與物性強度。

此外，磷酸鋯的分解溫度大於345℃，高於天然抗菌劑，具有較佳的熱穩定性，可適用高溫加工，更具有良好的環境耐受性，適用於多數高、低溫，高濕度易發黴的環境，且無抗藥性、效果也更持久，可大幅減緩細菌與黴菌的侵蝕被覆層2。

於本創作的一具體實施例中，使用十二烷基二甲基芐基氯化銨作為改質材料，插層於α磷酸鋯層結構之間，此經改質的磷酸鋯顯示出長效抗菌性能，針對大腸桿菌、金色葡萄球菌的最低抑菌濃度分別為800mg/L、 100 mg/L，最低殺菌濃度分別為1000 mg/L、 150mg/L，顯示良好的抗菌活性，且此經改質的磷酸鋯熱分解溫度大於345℃，具有優秀的熱穩定性。然而，本創作不以上述所舉的例子為限。

於本創作的另一具體實施例中，使用甲胺將磷酸鋯層間距撐開，得到甲胺-磷酸鋯前軀體，再使用季鏻鹽作為改質材料，插層於甲胺-磷酸鋯之間此經改質的磷酸鋯顯示出優異的抗菌和阻燃效果，且性能穩定、長效。然而，本創作不以上述所舉的例子為限。

除此之外，經改質的磷酸鋯不僅提供前述功效，經改質的磷酸鋯與聚磷酸銨在阻燃劑組成物中更可提昇高分子主體材料的碳化質量與數量，可使材料密度更加緊實致密，提昇被覆層2的阻燃效果。

另一方面，阻燃填料主要是氫氧化鎂(MTH)以及氫氧化鋁(ATH)。阻燃劑中的硼酸鋅為超細硼酸鋅，例如粒徑介於0.5至1.5μm的超細硼酸鋅，超細硼酸鋅與阻燃填料的氫氧化鋁之間也存在協效作用。

多功能輔助劑包括α磷酸鋯、有機改質磷酸鋯、鎂強粉(滑石粉)、氧化鋅、鈦白粉(二氧化鈦)。磷酸鋯、鎂強粉與超細硼酸鋅本身皆具有良好的熱穩性，在組成物使用時更能提供協同作用，強化其等與高分子主體材料的楊氏模數，及其熱穩定性，有效提昇阻燃效果，使陶瓷化程度更高，更可取代大部份抗氧化劑功能，因而無須額外添加抗氧化劑。

更進一步地，有害生物驅避劑主要包含一辣味成分以及一苦味成分。辣味成分與苦味成分會剌激感官，如生物受體接受器、神經傳導系統等。辣味成分可為天然成分，例如辣椒素及其類似物，且優選為辣椒素；作為辣椒素的類似物，可舉出二氫辣椒素、降二氫辣椒素、高二氫辣椒素及高辣椒素。辣味成分也可通過人工合成得到，且優選為N-香草基壬醯胺(N-vanillylnonanamide，Nonivamide)。

另外，苦味成分可為苯甲地那銨(denatonium benzoate)。從使用效果和長效性方面考量，辣味成分可包含10 wt%至30 wt%的辣椒素和二氫辣椒素的其中之一，優選為二氫辣椒素，以及70 wt%至90 wt%的N-壬酸香草醯胺。然而，本創作不以上述所舉的例子為限。值得說明的是，相較於二氫辣椒素，辣椒素的分子結構中含有雙鍵，會比較容易被光分解。

在本實施例中，以有害生物驅避劑的總重為100 wt%計，辣味成分的含量可為10 wt%至20 wt%，例如11 wt%、12 wt%、13 wt%、14 wt%、15 wt%、16 wt%、17 wt%、18 wt%或19 wt%；苦味成分的含量可為10 wt%至50 wt%，例如15 wt%、20 wt%、25 wt%、30 wt%、35 wt%、40 wt%或45 wt%。當使用辣椒素作為辣味成分時，辣椒素可以微膠囊的形式存在於被覆層2中，即被覆層2中具有多個均勻分佈的辣椒素微膠囊(圖未示)；作為微膠囊的材料，可舉出聚氯乙烯、聚烯烴如聚乙烯及乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(poly(ethylene-co-vinyl acetate)，EVA)。藉此，能夠防止辣椒素遷移至被覆層2表面析出，以及被水分夾帶出被覆層2，以確保辣椒素的使用效果。

值得注意的是，有害生物驅避劑對有害生物的驅避效果至少包括：1. 辣椒素發出刺激性氣味，使老鼠及其他有害生物(如白蟻)不敢接近電纜；2. 當老鼠及其他齧齒動物啃咬電纜時，辣椒素能帶給其灼燒感和刺痛感，使其感到不適而厭棄對電纜啃蝕；3. 當老鼠及其他齧齒動物啃咬電纜時，會感受到苯甲地那銨帶來的強烈苦味而厭棄對電纜啃蝕。此外，當配合使用辣味成分與苦味成分時，對一些因先天感知障礙的齧齒動物，例如無法感知苦味味覺，仍然能起到有效的防範作用。此外，在苦味成分的存在下，可以減少辣味成分的使用量，因此有害生物驅避劑對人無刺激性。

在一些實施例中，有害生物驅避劑可包含一防蟲成分，當電纜遭白蟻蛀蝕時，會接觸到防蟲成分而中毒死亡；以有害生物驅避劑的總重為100 wt%計，防蟲劑的含量可為0.5 wt%至5 wt%，且優選為1 wt%至3 wt%。作為有害生物驅避劑的防蟲成分，可舉出：除蟲菊精(Pyrethrum或Pyrethrin)、百滅寧(Permethrin)、亞烈寧(Allethrin)、治滅寧(Tetramethrin)、第滅寧(Deltamethrin)、賽滅寧(Cymerthrin)及芬化利(Fenvalerate)。然而，本創作不以上述所舉的例子為限。

在一些實施例中，有害生物驅避劑可包含一涼感成分，以加強辣椒素的使用效果，即涼感成分產生的清涼作用對於辣椒素引起的灼燒感有加乘作用。以有害生物驅避劑的總重為100 wt%計，涼感成分的含量可為0.5 wt%至5 wt%，且優選為1 wt%至3 wt%。涼感成分可為薄荷醇或其衍生物；作為薄荷醇衍生物，可舉出：乳酸薄荷醇酯(menthyl lactate)、薄荷酮甘油縮酮(menthone-glycerol ketal)、琥珀酸單薄荷酯(monomethyl succinate)及對薄荷烷-3,8-二醇(p-menthane-3,8-diol)。然而，本創作不以上述所舉的例子為限。

參閱圖4，並配合圖5所示，本創作另提供一種防鼠蟻耐燃防火電纜的製造方法，其包括：S100提供一導體11(如銅、合金銅、石墨烯改性銅、鋁、銅鋁合金等) ，可使用多條導線以束絞或複絞的方式結合，並將一防火帶13(雲母帶、纖維複合帶或陶瓷化帶)，以同心圓捲繞的縱包方式或繞包方式包覆於所述導體11；S200形成一絕緣層12包覆所述防火帶13，以得到至少一纜芯1；S300形成一被覆層2包覆至少一所述纜芯1。

除此之外，S300也可以是包覆多條所述纜芯，並以填充物填充多條纜芯之間的空隙(如圖2所示)。

具體來說，導體可以是銅、合金銅、石墨烯改性銅、鋁、銅鋁合金等材料。防火帶可以是雲母帶、纖維複合帶或陶瓷化帶，雲母帶可以是合成雲母帶和天然雲母帶，由於雲母的耐溫最高為1300℃，且纖維複合帶的耐溫最高能達到2000℃以上，因此可在一段時間內阻擋火勢入侵纜芯1內部。陶瓷化帶為聚烯烴或矽橡膠與高效成瓷材料混合的防火帶，可在高溫500℃後開始陶瓷化，並於一定時間內燒結成殼成為絕緣體。

[實施例的有益效果]

本創作的其中一有益效果在於，本創作所提供的防鼠蟻耐燃防火電纜，其能通過“至少一纜芯，其包括一導體、包覆在所述導體外的至少一防火帶及/或一絕緣層”以及“一被覆層，其包覆至少一所述纜芯”的技術方案，大幅提昇被覆層的耐燃效果。

更進一步來說，本創作通過“所述經改質的磷酸鋯包括經改質的磷酸鋯包括一第一層狀分子結構、一第二層狀分子結構以及一插層於所述第一層狀分子結構與所述第二層狀分子結構之間的改質材料”提供優異的熱穩定性，相較於現有技術，一般未經改質的磷酸鋯本身層與層距離近或沒有分開導致與高分子主體材料的相容性較差、無法均勻分散，則導致整體的耐燃效果不佳，本創作使用經有機、無機材料插層改質的磷酸鋯具有更大層距並可製造出一阻隔空間，使得燃燒時通過層與層之間的間距，大幅降低熱經物質傳導，以大幅提昇及相容性及耐燃效果。

除此之外，經改質的磷酸鋯更可減緩細菌與黴菌的侵蝕被覆層，具有良好的抗菌活性。

再者，經改質的磷酸鋯與聚磷酸銨在阻燃劑組成物中更可提昇高分子主體材料的碳化質量與數量，提昇被覆層2的阻燃效果，在本創作特定的組成物中，更提供協同作用，強化組成物配方材料與高分子主體材料的楊氏模數，及其熱穩定性，有效提昇阻燃效果，使陶瓷化程度更高，更可取代大部份抗氧化劑功能，因而無須額外添加抗氧化劑。

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

Z:防鼠蟻耐燃防火電纜 1:纜芯 11:導體 12:絕緣層 13:防火帶 2:被覆層 3:填充物 501:第一層狀分子結構 502:第二層狀分子結構 503:第三層狀分子結構 600:改質的材料

圖1為本創作的防鼠蟻耐燃防火電纜一結構剖面示意圖。

圖2為本創作的防鼠蟻耐燃防火電纜另一結構示意圖。

圖3A為本創作的磷酸鋯層狀結構的示意圖。

圖3B為本創作的磷酸鋯層狀結構經改質插層的示意圖。

圖4為本創作的防鼠蟻耐燃防火電纜的製造方法的流程圖。

圖5為本創作的防鼠蟻耐燃防火電纜再一結構示意圖。

Z:防鼠蟻耐燃防火電纜

1:纜芯

11:導體

12:絕緣層/防火帶

2:被覆層

Claims

一種防鼠蟻耐燃防火電纜，其包括：至少一纜芯，其包括一導體、包覆在所述導體外的至少一防火帶及/或一絕緣層；以及一被覆層，其包覆至少一所述纜芯。
如請求項1所述的防鼠蟻耐燃防火電纜，其中，所述導體是線徑相同或不同的多條導線以同心絞合或束絞合形成。
如請求項1所述的防鼠蟻耐燃防火電纜，其中，至少一所述防火帶是一雲母帶、一纖維複合帶或一陶瓷化帶。
如請求項1所述的防鼠蟻耐燃防火電纜，其中，至少一所述防火帶是以縱包方式或繞包方式包覆於所述導體。
如請求項1所述的防鼠蟻耐燃防火電纜，其中，所述絕緣層包覆在至少一所述防火帶外，使至少一所述防火帶設置於所述導體與所述絕緣層之間。
如請求項1所述的防鼠蟻耐燃防火電纜，其中，所述絕緣層的厚度是1至5mm。
如請求項1所述的防鼠蟻耐燃防火電纜，其中，至少一所述纜芯與所述被覆層之間進一步包括一填充物或一氣體充實間隙。