TWM630579U

TWM630579U - 耐火電纜接續總成

Info

Publication number: TWM630579U
Application number: TW110211296U
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: 2021-09-27
Filing date: 2021-09-27
Publication date: 2022-08-11

Abstract

本創作公開一種耐火電纜接續總成，其是利用導體之耐火接續附件將兩條電纜連接在一起而構成，其中導體之耐火接續附件包括由一耐火材料形成的一耐火管、一耐火膠或它們的組合。該耐火材料包括一第一耐火成分以及一第二耐火成分，該第一耐火成分選自於氧化鎂、氧化鋁、氫氧化鎂與氫氧化鋁所組成的群組，該第二耐火成分為奈米黏土，且該第一耐火成分與該第二耐火成分的重量比例為1：0.02-0.05。本創作的導體之耐火接續附件能在火災當下維持至少兩條導體之間正常的電連接達一定時間。

Description

耐火電纜接續總成

本創作涉及耐火技術領域，特別是涉及一種包括導體之耐火接續附件的耐火電纜接續總成。

隨著人們對電纜的耐火性(或稱耐燃性)、安全性、可靠性的要求越來越高，耐火電纜已被廣泛應用於自動控制、照明、消防和一些特殊場合，在使用過程中，尤其是在安裝配線過程中，對電纜的接續是不可避免的。一般常見的接續方式，是先以纏繞或銅管壓合方式將導體端部裸露的芯線連接在一起，再用絕緣膠布包起來，以避免芯線裸露在外而造成短路、漏電等危險。

然而，絕緣膠布本身並不耐高溫，也不具有如耐火電纜一樣的耐火特性，在火場的高溫環境下很快便會碳化粉碎，而失去原有的包覆絕緣效果。因此，電纜的接續部分往往是結構最脆弱也最容易絕緣失效的地方，發生火災時很容易造成大斷電，甚至可能造成重大安全事故和經濟損失。

故，如何解決耐火電纜的接續部分存在的缺陷，來克服上述的問題，實為所屬領域具有通常知識者所關注的焦點之一。

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具有良好的防火、阻燃和耐火性的導體之耐火接續附件，以及包括此導體之耐火接續附件的耐火電纜接續總成。

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導體之耐火接續附件，為一耐火材料所形成，該耐火材料包括一第一耐火成分以及一第二耐火成分。該第一耐火成分選自於氧化鎂、氧化鋁、氫氧化鎂與氫氧化鋁所組成的群組，該第二耐火成分為奈米黏土，且該第一耐火成分與該第二耐火成分的重量比例為1：0.02-0.05。

在一些實施例中，該奈米黏土為通過一高分子基材剝層改質(exfoliated)的奈米黏土，該高分子基材選自於聚乙烯、聚丙烯、醋酸乙烯酯與聚醯胺類所組成的群組。

在一些實施例中，該導體之耐火接續附件包括由該耐火材料形成的一耐火管；該第一耐火成分佔該耐火管總重量的93.5%至98.5%，且該第二耐火成分佔該耐火管總重量的1.87%至4.93%。

在一些實施例中，該導體之耐火接續附件包括由該耐火材料形成的一耐火膠；該第一耐火成分佔該耐火膠總重量的10%至50%，且該第二耐火成分佔該耐火膠總重量的0.2%至2.5%。

在一些實施例中，該耐火材料還包括一矽氧聚合物以及一矽烷交聯劑，該矽氧聚合物佔該耐火膠總重量的45%至95%，且該矽烷交聯劑佔該耐火膠總重量的0.5%至1.5%。

該耐火材料還包括一第三耐火成分，該第三耐火成分為α-磷酸鋯，且該第一耐火成分、該第二耐火成分與該第三耐火成分的重量比例為1：0.02-0.05：0.01-0.05。

在一些實施例中，該奈米黏土為通過一高分子基材剝層改質(exfoliated)的奈米黏土，該高分子基材選自於聚乙烯、聚丙烯、醋酸乙烯酯與聚醯胺類所組成的群組；該α-磷酸鋯為通過一改質劑插層改質(intercalated)的 α-磷酸鋯，其包括一第一層狀分子結構以及一第二層狀分子結構，且該改質劑插入於該第一層狀分子結構與該第二層狀分子結構之間。

在一些實施例中，該導體之耐火接續附件包括由該耐火材料形成的一耐火管；該第一耐火成分佔該耐火管總重量的93.5%至98.5%，該第二耐火成分佔該耐火管總重量的1.87%至4.93%，且該第三耐火成分佔該耐火管總重量的0.5%至3%。

在一些實施例中，該導體之耐火接續附件包括由該耐火材料形成的一耐火膠；該第一耐火成分佔該耐火膠總重量的10%至50%，該第二耐火成分佔該耐火膠總重量的0.2%至2.5%，且該第三耐火成分佔該耐火膠總重量的1%至5%。

為了解決上述的技術問題，本創作所採用的另外一技術方案是提供一種導體之耐火接續附件，其包括利用上述組成配比的耐火材料製成的一耐火管、一耐火膠或它們的組合。

綜上所述，本創作所提供的導體之耐火接續附件，其能夠抵禦火焰侵襲，從而在火災當下維持一定時間之正常通電。當應用於電纜的接續處理時，能夠縮短維修時間和成本、提高供電可靠性、並維持電纜原有之功能特性如耐火特性，即使電纜的接續部分遭受火焰侵襲，也能維持一定時間之正常電力供應和傳輸，讓各種急救和照明設備仍然處於正常的使用狀態，達到減少人員傷亡和災損之目的。

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。

A:耐火電纜接續總成

1:耐火接續附件

11:耐火結構

11a:耐火帶

110:容置空間

111:外表面

112:內表面

12:耐火膠

2:第一電力電纜

21:第一導體

211:外露部分

22:第一絕緣層

23:第一耐火層

24:第一被覆層

3:第二電力電纜

31:第二導體

311:外露部分

32:第二絕緣層

33:第二耐火層

34:第二被覆層

4:連接外殼

41:第一連接殼體

42:第二連接殼體

L1:第一層狀分子結構

L2:第二層狀分子結構

L3:第三層狀分子結構

M:改質劑

圖1顯示未改質的α-磷酸鋯的分子結構。

圖2顯示插層改質的α-磷酸鋯的分子結構。

圖3為本創作第一實施例的導體之耐火接續附件的其中一立體示意圖。

圖4為本創作第一實施例的導體之耐火接續附件的其中一平面示意圖。

圖5為本創作第一實施例的導體之耐火接續附件的另外一立體示意圖。

圖6為本創作第一實施例的導體之耐火接續附件的另外一平面示意圖。

圖7為本創作第二實施例的導體之耐火接續附件的立體示意圖。

圖8為本創作的耐火電纜接續總成的結構示意圖。

圖9為本創作的耐火電纜接續總成的第一電力電纜與第二電力電纜的結構示意圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本創作所公開有關“導體之耐火接續附件及包括其的耐火電纜接續總成”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。

由於電纜的接續部分存在耐火能力不足的問題，一旦發生火災，所造成的損失恐難以估計。因此，本創作提供一種耐火材料，可用於製作具有良好的防火、阻燃和耐火性的導體之耐火接續附件，使其能在火災當下維持至少兩條導體之間的正常通電達一定時間，確保各種急救和照明設備仍然處於正常的使用狀態，從而達到減少人員傷亡和災損之目的。

本創作的耐火材料主要包含一第一耐火成分及一第二耐火成分，第一耐火成分與第二耐火成分皆為無機材料，其中第一耐火成分選自於氧化鎂、氧化鋁、氫氧化鎂及氫氧化鋁所組成的群組，第二耐火成分為奈米黏土(nanoclay)。

請參閱圖1及圖2，本創作的耐火材料可進一步包含一第三耐火成分。第三耐火成分為α-磷酸鋯，其包括第一層狀分子結構L1及第二層狀分子結構L2，如圖1所示，且視需要可進一步包括更多的層狀分子結構如第三層狀分子結構L3，如圖2所示。第三耐火成分優選為插層改質的α-磷酸鋯，其是將改質劑M插層於α-磷酸鋯的兩個相鄰的層狀分子結構之間而形成。

實際應用時，可在第一層狀分子結構L1與第二層狀分子結構L2之間插入改質劑M，以將第一層狀分子結構L1與第二層狀分子結構L2撐開從而增加兩者的間距，也可在第二層狀分子結構L2與第三層狀分子結構L3之間插入改質劑M，以將第二層狀分子結構L2與第三層狀分子結構L3撐開從而增加兩者的間距。據此，插層改質的α-磷酸鋯能夠發揮更好的作用如阻燃、抑煙作用，以及促進炭的生成同時增加炭層的熱穩定性。此外，插層改質的α-磷酸鋯在應用上有更佳的熱穩定性(熱分解溫度大於345℃)，且與高分子材料間有更好的相容性。

改質劑M的具體例包括：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、六氯環三磷睛(hexachlorocyclotriphosphazene，HCCTP)、六苯氧基環三磷睛(Hexaphenoxycyclotriphosphazene，HTCTP)、双氰胺(dicyandiamide，DICY)或溴化十六烷基三甲銨(hexadecyl trimethyl ammonium bromide or cetyltrimethylammonium bromide，CTAB)。

[第一實施例]

請參閱圖3及圖4，顯示應用本創作耐火材料的導體之耐火接續附件1的一種可實施結構。如圖3及圖4所示，本創作耐火材料可用於製作導體之耐火接續附件1，其包括一耐火結構11及一耐火膠12，耐火結構11具有一外表面111、一相對於外表面111的內表面112及一由內表面112圍繞形成的容置空間110，耐火膠12填充於耐火結構11的容置空間110中。實際應用時，可將兩條導體的接續部分(圖中未顯示)設置於耐火結構11的容置空間110中，並使其周圍分佈有耐火膠12；耐火結構11與耐火膠12能夠抵禦火焰侵襲，從而在火災當下能夠維持一定時間的正常通電。

實際應用時，耐火結構11的容置空間110中可完全或部分地填充有耐火膠12，耐火結構11與耐火膠12可互相配合，其中耐火膠12可在高溫火焰的條件下陶瓷化而形成一層緻密的保護層，以產生阻隔火焰和熱傳遞的協同作用，並在抵禦火焰侵襲的同時維持整體結構的完整性(不會有結構崩解的現象發生)。又，耐火膠12能夠起到良好的絕緣、緩衝和支撐作用。因此，即使遇到突發的火災事故，也能確保一定時間內導體的正常通電。舉例來說，本創作導體之耐火接續附件1可應用於電力電纜的接續處理，以在遇到突發的火災事故時，能維持一定時間之正常電力供應和傳輸，將損害降至最低限度。

請參閱圖5及圖6，顯示本創作第一實施例的導體之耐火接續附件1的另外一種可實施結構。如圖5及圖6所示，根據實際需要，可將耐火膠12的其中一部分填充於耐火結構11的容置空間110，並將耐火膠12的另外一部分被覆於耐火結構11的外表面111。

在本實施例中，耐火結構11是採用本創作的耐火材料形成的耐火管，即耐火結構11包含第一耐火成分(即由氧化鎂、氧化鋁、氫氧化鎂及氫氧化鋁所組成的群組)及第二耐火成分(即奈米黏土)；耐火結構11可以是先讓無機材料具有流動性之後，再通過模具擠出的方式成型，但本創作並不限制於此。值得一提的是，耐火結構11所含的第一耐火成分與第二耐火成分的重量比例為1：0.02-0.05，於此條件下，耐火結構11不僅具有優異的耐火性能，還具有良好的加工成型性和物性。更進一步來說，耐火結構11所含的第一耐火成分可佔耐火結構11總重量的93.5%至98.5%，且耐火結構11所含的第二耐火成分可佔耐火結構11總重量的1.87%至4.93%。

在一些實施例中，第一耐火成分於耐火結構11中的佔比可為93.5%、94%、94.5%、95%、95.5%、96%、96.5%、97%、97.5%、98%或98.5%。另外，第二耐火成分於耐火結構11中的佔比可為1.87%、1.9%、2%、2.1%、2.2%、2.3%、2.4%、2.5%、2.6%、2.7%、2.8%、2.9%、3%、3.1%、3.2%、3.3%、3.4%、3.5%、3.6%、3.7%、3.8%、3.9%、4%、4.1%、4.2%、4.3%、4.4%、4.5%、4.6%、4.7%、4.8%、4.9%或4.93。

類似地，耐火膠12也是採用本創作的耐火材料形成，即耐火膠12也包含第一耐火成分(即由氧化鎂、氧化鋁、氫氧化鎂及氫氧化鋁所組成的群組)及第二耐火成分(即奈米黏土)。值得一提的是，耐火膠12所含的第一耐火成分與第二耐火成分的重量比例也為1：0.02-0.05，於此條件下，耐火膠12同樣也具有優異的耐火性能及良好的加工成型性和物性。更進一步來說，耐火結構11所含的第一耐火成分可佔耐火結構11總重量的10%至50%，且耐火結構11所含的第二耐火成分可佔耐火結構11總重量的0.2%至2.5%。

在一些實施例中，第一耐火成分於耐火膠12中的佔比可為10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%或50%。另外，第二耐火成分於耐火膠12中的佔比可為0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%、1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%、1.6%、1.7%、1.8%、1.9%、2.0%、2.1%、2.2%、2.3%、2.4%或2.5%。

在本實施例中，耐火結構11所含的第二耐火成分與耐火膠12所含的第二耐火成分優選為剝層型奈米黏土(exfoliated nanoclay)，其為一種高分子/黏土奈米複合材料。這樣一來，將更容易達到高分散性，且使用較低的比例即可達到所欲的效果，例如提高耐火結構11與耐火膠12的耐火阻燃性能和物性。

在耐火材料進一步包含第三耐火成分的情況下，即耐火結構11與耐火膠12各自還包含一第三耐火成分的情況下，在耐火結構11與耐火膠12中第一耐火成分、第二耐火成分與第三耐火成分的重量比例皆為1：0.02-0.05：0.01-0.05。據此，本創作導體之耐火接續附件1的耐燃性能等級能有所提高。

更進一步來說，耐火結構11所含的第三耐火成分可佔耐火結構11總重量的0.5%至3%。在一些實施例中，第三耐火成分於耐火結構11中的佔比可為0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%或3%。另外，耐火膠12所含的該第三耐火成分可佔耐火膠12總重量的1%至5%。在一些實施例中，第三耐火成分於耐火膠12中的佔比可為1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%或5%。

在本實施例中，耐火膠12的耐火材料可為一有機/無機複合材料，即耐火膠12的耐火材料除了第一耐火成分、第二耐火成分與第三耐火成分之外，還進一步包含一矽氧聚合物及一矽烷交聯劑。矽氧聚合物可佔耐火膠12總重量的45%至95%，矽烷交聯劑可佔耐火膠12總重量的0.5%至1.5%。矽氧聚合物優選為矽膠和矽油的複合物，例如Wacker公司生產的GENIOPLAST^® Fluid FR。

[第二實施例]

請參閱圖7並配合參閱圖4，圖7顯示應用本創作耐火材料的導體之耐火接續附件1的另一種可實施結構。如圖4及圖7所示，本創作耐火材料可用於製作導體之耐火接續附件1，其包括一耐火結構11及一耐火膠12，耐火結構11具有一外表面111、一相對於外表面111的內表面112及一由內表面112圍繞形成的容置空間110，耐火膠12填充於耐火結構11的容置空間110中。本實施例與第一實施例的差異在於，耐火結構11為至少一耐火帶11a以繞包方式構成，例如至少一條雲母帶、至少一條陶瓷帶或它們的組合。實際應用時，可通過耐火膠12將由耐火帶11a的繞包重疊部分黏合，以將耐火結構11定型(定型後呈管狀)。

在本實施例中，耐火膠12的耐火材料為一有機/無機複合材料所形成，其中除了第一耐火成分、第二耐火成分及視需要使用的第三耐火成分之外，還包含一矽氧聚合物及一矽烷交聯劑。其中，第一耐火成分選自於氧化鎂、氧化鋁、氫氧化鎂及氫氧化鋁所組成的群組；第二耐火成分為奈米黏土，優選為剝層型奈米黏土；第三耐火成分為α-磷酸鋯，優選為插層改質的α-磷酸鋯；矽氧聚合物優選為矽膠和矽油的複合物，例如Wacker公司生產的GENIOPLAST^® FLUID FR。

更進一步來說，在耐火膠12不包括第三耐火成分的情況下，第一耐火成分可佔耐火膠12總重量的10%至50%，第二耐火成分可佔耐火膠12總重量的0.2%至2.5%，矽氧聚合物可佔耐火膠12總重量的45%至95%，矽烷交聯劑可佔耐火膠12總重量的0.5%至1.5%。值得一提的是，當第一耐火成分與第二耐火成分的重量比例為1：0.02-0.05時，耐火膠12可具有優異的耐火性能及良好的加工成型性和物性。

另外，在耐火膠12進一步包括第三耐火成分的情況下，第三耐火成分可佔耐火膠12總重量的1%至5%，且第一耐火成分、第二耐火成分與第三耐火成分的重量比例為1：0.02-0.05：0.01-0.05。據此，本創作導體之耐火接續附件1的耐燃性能等級能有所提高。

第一實施方式中提到的相關技術細節在本實施例中依然有效，為了減少重複，這裡不再贅述。相應地，本實施例中提到的相關技術細節也可應用在第一實施方式中。

[第三實施例]

請參閱圖8，其顯示本創作的耐火電纜接續總成A的可實施結構。如圖8所示，耐火電纜接續總成A包括一導體之耐火接續附件1、一第一電力電纜2及一第二電力電纜3，其中導體之耐火接續附件1的技術細節已描述於前面的實施例中，故在此不加以贅述。第一電力電纜2包括一第一導體21及包覆於第一導體21外的一第一絕緣層22，其中第一導體21具有從第一絕緣層22外露的一外露部分211。第二電力電纜3包括一第二導體31及包覆於第二導體31外的一第二絕緣層32，其中第二導體31具有從第二絕緣層32外露的一外露部分311。第一導體21的外露部分211與第二導體31的外露部分311設置於耐火結構11的容置空間110中，且周圍分佈有耐火膠12。這樣一來，本創作的耐火電纜接續總成A就算遇到突發的火災事故，也能夠維持一定時間的正常電力供應和傳輸，以將損害降至最低限度。

請配合參閱圖9，第一電力電纜2與第二電力電纜3各自可為一耐火電力電纜。如圖9所示，第一電力電纜2還可包括位於第一導體21與第一絕緣層22之間的一第一耐火層23，第一耐火層23可為至少一條耐火帶以繞包或縱包方式包覆於第一導體21外而形成，例如至少一條雲母帶、至少一條陶瓷帶或它們的組合；類似地，第二電力電纜3還可包括位於第二導體31與第二絕緣層32之間的一第二耐火層33，第二耐火層33可為至少一條耐火帶以繞包或縱包方式包覆於第二導體21外而形成，例如至少一條雲母帶、至少一條陶瓷帶或它們的組合。此外，第一電力電纜2還可包括包覆於第一絕緣層22外的一第一被覆層24，第二電力電纜3還可包括包覆於第二絕緣層32外的一第二被覆層34，第一被覆層24與第二被覆層34各自可為一聚氯乙烯(PVC)層或一交聯聚乙烯(XLPE)層，但不限於此。這樣一來，第一電力電纜2與第二電力電纜3更能夠抵抗各種外在因素如外力衝擊、水氣、日光、生物等造成的負面影響。

考量到實際的應用需求，本創作的耐火電纜接續總成A還可包括一連接外殼4，用以將第一電力電纜2與第二電力電纜3連接在一起，並同時讓第一導體21的外露部分211與第二導體31的外露部分311、耐火膠12和耐火結構11與外界隔絕。其中，第一導體21與第二導體31各自可包括一條或多條芯線，且第一導體21的外露部分211與第二導體31的外露部分311可通過適當的連接方式如絞合、纏繞、編織等連接在一起，例如但不限於連接成I形結構。

更進一步來說，連接外殼4可包括一第一連接殼體41及一第二連接殼體42，第一連接殼體41可固定於第一電力電纜2上，第二連接殼體42可固定於第二電力電纜3上，且第一連接殼體41與第二連接殼體42可連接成一體以形成一內部空間，用以組入第一導體21的外露部分211與第二導體31的外露部分311、耐火膠12和耐火結構11。第一連接殼體41與第二連接殼體42之間可採用可拆卸的連接方式，例如但不限於螺接或卡接。

[實施例的有益效果]

本創作所提供的導體之耐火接續附件，其能夠抵禦火焰侵襲，從而在火災當下維持一定時間之正常通電。當應用於電纜的接續處理時，能夠縮短維修時間和成本、提高供電可靠性、並維持電纜原有之功能特性如耐火特性，即使電纜的接續部分遭受火焰侵襲，也能維持一定時間之正常電力供應和傳輸，讓各種急救和照明設備仍然處於正常的使用狀態，達到減少人員傷亡和災損之目的。

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。