專利名稱：中壓耐火電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種中壓耐火電纜，特別是正常使用為軟耐火結(jié)構(gòu)，遇火 則轉(zhuǎn)變?yōu)橛矚钅突鸶魺峤Y(jié)構(gòu)的中壓耐火電纜。
背景技術(shù)：
特大型高層建筑物，如果按慣例采用0.6/lkV低電壓配電，其電纜用量 及敷設(shè)安裝工作量，較通常建筑物成數(shù)十倍增長，電纜敷設(shè)空間成幾倍增 長，既耗材，又耗能，并且建筑物中電纜敷設(shè)過多、過大，也會給安全使 用帶來不利影響。因此特大型高層建筑物，開始采用中壓(6-35kV)供電。作 為耐火電纜，低壓電纜結(jié)構(gòu)上不需加絕緣屏蔽層，因此可以直接在導(dǎo)體上 施加耐火絕緣層，并只要滿足火焰溫度下具有絕緣性能；中壓電纜結(jié)構(gòu)上 必須在導(dǎo)體外增加絕緣及屏蔽，然后再在其外施加耐火層，耐火層在火焰 溫度下，不僅要耐火，而且要有較高絕熱性，保證外界著火高溫?zé)岵粨p害 內(nèi)側(cè)絕緣，以滿足著火后在一定時間內(nèi)絕緣完好，仍然能繼續(xù)供電。由此 現(xiàn)有技術(shù)中壓耐火電纜，基本都是采用在中壓結(jié)構(gòu)纜芯外施加"耐火層+繞 包鋼帶"，或是施加"礦物質(zhì)"耐火層結(jié)構(gòu)，電纜較硬、彎曲性能差，不 利于運(yùn)輸、施工敷設(shè)。如
中國專利CN2814625公開的中壓耐火電纜，結(jié)構(gòu)為由交聯(lián)聚乙烯絕緣 銅帶屏蔽線芯、耐火云母帶和無堿玻璃絲包帶混合構(gòu)成復(fù)合耐火護(hù)層、無 堿巖棉繩填充層、無堿玻璃絲包帶、內(nèi)護(hù)套、鋼帶鎧裝層和外護(hù)套組成。
中國專利CN2837993公開的6KV及以上中高壓耐火電纜，纜芯由導(dǎo) 體、導(dǎo)體屏蔽、高壓絕緣、絕緣屏蔽、金屬屏蔽組成，纜芯與外護(hù)套間有 繞包耐火隔熱房及繞包鋼帶隔火層。雖然在著火環(huán)境具有很好阻火、隔熱 性，隔熱層外面800-100(TC高溫，可以保持內(nèi)側(cè)溫度低于20(TC，可以確保 電纜著火后IOO(TC正常運(yùn)行120分鐘以上。
中國專利CN1480958公開的6KV及以上中壓膨脹型耐火電纜，絕緣 線芯外表設(shè)有隔離套，隔離套外表填充有礦物質(zhì)復(fù)合層，礦物質(zhì)復(fù)合層外 設(shè)有膨脹套，膨脹套外為護(hù)套。
上述中壓耐火電纜，均為采用繞包鋼帶作阻火層，或采用礦物質(zhì)耐火 隔熱層，所得電纜均為彎曲性能極差的硬電纜。此類電纜不僅彎曲性能差，
彎曲半徑較大，通常至少需20倍電纜直徑，而且電纜重量大，不利于運(yùn)輸 和施工敷設(shè)，只能用于大直徑、大空間敷設(shè)，敷設(shè)占位空間大，安裝困難; 另外，外層鋼帶僅起擋火作用，而基本無隔熱功能，因此需要內(nèi)層的隔熱 層具有相當(dāng)厚度，過厚的隔熱層又會在正常使用下，影響電纜正常使用時 的載流量。特別是礦物質(zhì)耐火隔熱結(jié)構(gòu)電纜遇火燃燒時，外護(hù)套首先被 燒毀，里面的耐火膨脹隔熱套缺乏強(qiáng)有力的保護(hù)作用，在遇到水淋和振動 等惡劣狀況時，極易造成礦物質(zhì)耐火隔熱層破壞，很難保證著火后較長時 間保持動態(tài)安全供電。
現(xiàn)有技術(shù)雖然有耐火軟電纜，但基本都是0.6/lkV低壓電纜，因而可以
直接在導(dǎo)體外包覆耐火絕緣層，例如
中國專利CN1152969耐火電線，導(dǎo)體上纏繞無機(jī)材料耐火絕緣帶。 中國專利CN2051009公開的耐火電纜，在導(dǎo)電線芯外繞包一層玻璃絲
云母帶，作為主要耐火層。
中國專利CN1095181公開的高耐火電纜，由銅導(dǎo)體制成線芯上繞包有
云母帶，在云母帶上涂有一層不燃涂料，再擠壓有由混合塑料構(gòu)成的絕緣層。
中國專利CN2817002公開的耐火電纜，導(dǎo)體上繞包一層云母帶層，云 母帶層上設(shè)有玻璃纖維帶繞包層，在玻璃纖維帶繞包層上設(shè)有銅帶繞包屏 蔽層，在銅帶繞包屏蔽層上設(shè)置塑料或橡膠絕緣層。
中國專利CN2819404公開的耐火電纜，耐火絕緣層為耐火無機(jī)短纖維 粘膠層，及外覆耐火或無機(jī)粘結(jié)劑組成的復(fù)合耐火層。
上述軟耐火結(jié)構(gòu)，僅具有耐火作用，隔熱作用有限，因而不能被直接 用于中壓電纜；其次，上述軟結(jié)構(gòu)耐火層，在遇著火外護(hù)層燒毀后，很容 易造成繞包的云母掉落，失去耐火絕緣作用，也不能保證在著火后較長時 間保持動態(tài)安全供電。
申請人先前申請的中國專利CN1710670耐火電纜，采取在云母耐火絕 緣層組成的導(dǎo)體線芯與外軋紋金屬護(hù)套間，設(shè)置無機(jī)耐火膨脹層，通過遇 火膨脹產(chǎn)生對云母的壓緊作用，維持較長時間絕緣完好供電。此電纜的不 足 一是該耐火結(jié)構(gòu)仍然為硬結(jié)構(gòu)耐火電纜，二該耐火結(jié)構(gòu)仍然只適用于 低壓電纜，難以直接應(yīng)用于中壓電纜。
因此，至今為止尚未出現(xiàn)正常使用條件下耐火為軟結(jié)構(gòu)，著火后能保 持在動態(tài)下 一 定時間正常供電的中壓耐火電纜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種正常使用耐火層 柔軟性好，著火后抗火災(zāi)能力強(qiáng)，能保持較長時間安全供電的中壓耐火電纜。
本發(fā)明目的實現(xiàn)，主要改進(jìn)是在中壓纜芯外采用正常使用下為軟結(jié)構(gòu)， 而在遇較高溫度時即能轉(zhuǎn)變?yōu)榇晒軞钅突鸶魺崽椎哪突鸶魺峤Y(jié)構(gòu)，達(dá)到 在水淋、振動環(huán)境，仍能保持耐火隔熱層里側(cè)的中壓絕緣安全，達(dá)到較長 時間繼續(xù)供電，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，實現(xiàn)本發(fā)明目的。具體說，本 發(fā)明中壓耐火電纜，包括中壓結(jié)構(gòu)的絕緣纜芯，外側(cè)的耐火層和外護(hù)套， 其特征在于耐火層為內(nèi)側(cè)耐火無機(jī)纖維隔熱層，和外側(cè)正常使用為柔軟型 熱固性彈性體、遇著火則轉(zhuǎn)變?yōu)閾趸鸶魺釋拥膹?fù)合耐火隔熱層，所說熱固
性彈性體，由30-50wt。/。的硅基彈性材料、40-60 wt。/。無機(jī)填充料、5-15 wt% 中低溫熔塊、4-10wtQ/。硫化劑，混合擠壓成型、硫化而成。 本發(fā)明所說
中壓結(jié)構(gòu)纜芯，指通常中壓電纜具備的結(jié)構(gòu)，即由絞合導(dǎo)體、導(dǎo)體屏 蔽、絕緣、絕緣屏蔽、金屬屏蔽組成?？梢允菃涡窘Y(jié)構(gòu)，也可以是多根絕 緣線芯絞合的多芯結(jié)構(gòu)，例如三芯電纜。絞合導(dǎo)體，可以是通常的硬結(jié)構(gòu) 絞合導(dǎo)體，也可以是軟結(jié)構(gòu)絞合導(dǎo)體。
耐火無機(jī)纖維隔熱層，為具有耐火特性的無機(jī)材料制成的如纖維、棉、 帶、布，經(jīng)多層繞包或包覆而成，其中較好采用纖維編織成的帶，更方便 繞包。它們可以是例如但不限于玻璃纖維帶、石棉、玄武巖纖維帶、陶瓷 纖維帶等，它們既可以單用，也可以復(fù)合使用。在正常沒有遇到火焰燃燒 溫度烘烤時，因其自身存在透氣空隙，因而能夠滿足電纜正常工作散熱性 能要求，載流量大，并具有較好的柔軟性； 一旦遇到火焰燃燒溫度烘烤， 網(wǎng)眼封裝將成為優(yōu)良的隔熱層，可以限制或大大減少外側(cè)高溫向內(nèi)側(cè)絕緣 的傳導(dǎo)，從而保護(hù)位于其內(nèi)側(cè)的絕緣不受高溫?fù)p壞。繞包隔熱層，還可以 作為增加強(qiáng)度、穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的包帶使用，這樣可以省略另外施加包帶及工序。 隔熱層厚度較適宜為l-3mm，增加厚度，雖然可以提高隔熱性能，但會影 響電纜正常使用時的載流量，實驗表明該厚度已經(jīng)能夠有效保護(hù)內(nèi)側(cè)絕緣 不受高溫?fù)p壞。
硅基彈性材料， 一種典型如硅橡膠(HTV)，作為組成熱固性彈性體 的載體，同時硅基彈性材料自身具有一定的耐高低溫性能，及耐臭氧老化、
耐候老化，以及優(yōu)良的電絕緣性能及良好的加工性能。如果用量過低，會 影響正常使用的機(jī)械物理性能，用量過高又會影響遇火轉(zhuǎn)變燒結(jié)效果。
無機(jī)填充料，可以為常用無機(jī)細(xì)粉橡膠填充補(bǔ)強(qiáng)劑，例如但不限于滑 石粉、白炭黑、陶土、碳酸鈣、炭黑、粘土、石英粉等，作為硅基彈性材 料的填充補(bǔ)強(qiáng)劑，經(jīng)橡膠工藝，在硫化劑作用下，共同組成類似橡膠的熱
固性彈性體；而在遇火或高溫下則與中低溫熔塊熔融燒結(jié)成具有一定強(qiáng)度 的類似陶瓷管殼體。本發(fā)明試驗顯示，尤以采用陶瓷原料為主要成分的無
機(jī)填充料效果最好，例如滑石粉和白炭黑混用，具有很好的雙補(bǔ)強(qiáng)效果。
無機(jī)填充料用量，與上述硅基彈性材料用量作用相反。
中低溫熔塊(frit)，例如含鉛、硼熔塊，其作用與陶瓷釉中作用相仿，熔
融后形成玻璃質(zhì)物體，在本發(fā)明中作為一種在中低溫條件下形成陶瓷體的 結(jié)合劑。在本發(fā)明制成熱固性彈性體時也作為一種填充劑(細(xì)粉)，但在遇到
溫度例如300-50(TC(根據(jù)需要設(shè)定，選擇相應(yīng)溫度熔塊)，則與彈性體中無 機(jī)填充料共同形成類似陶瓷體(溫度作用轉(zhuǎn)變?yōu)轭愃铺沾审w)，起到擋火及隔 熱作用。根據(jù)不同耐火溫度轉(zhuǎn)變要求，可以選擇不同溫度熔塊，從環(huán)保角 度，本發(fā)明優(yōu)選不含鉛的含硼熔塊。
硫化劑，作用與通常橡膠中硫化劑作用相當(dāng)，形成交聯(lián)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)， 以提高硅基彈性材料機(jī)械性能，只需選擇與硅基彈性材料相匹配的硫化劑 即可，此為現(xiàn)有技術(shù)。
上述由硅基彈性材料、無機(jī)填充料、中低溫熔塊、硫化劑，經(jīng)制橡膠 工藝擠壓制成橡膠體，擠制在電纜上并經(jīng)硫化構(gòu)成熱固性彈性體(耐火硅橡 膠)。在未遭遇火焰燒蝕或低于50(TC(此溫度由所用熔塊調(diào)節(jié))溫度烘烤，是 很柔順的熱固性彈性體；在火焰燒蝕或高于50(TC溫度烘烤，熱固性彈性體 中有機(jī)質(zhì)和水份很快燒失及蒸發(fā)，熔塊溫度作用使其與無機(jī)填充料、及硅 橡膠中未燒失無機(jī)物形成具有一定強(qiáng)度的陶瓷體，即轉(zhuǎn)變?yōu)轭愃铺沾蔂罟?體耐火隔熱層(管殼結(jié)構(gòu))，并且很輕、且很耐高溫，耐火溫度可達(dá)1200'C， 并具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，試驗顯現(xiàn)，把這種材料加熱至800多度時，仍然 可以直接用手來撿取，表明不僅其比熱容很小，隔熱效果奇佳，而且具有 相當(dāng)強(qiáng)度，確保在救火環(huán)境不被損壞，完全可以達(dá)到著火后相當(dāng)時間保障 耐火隔熱結(jié)構(gòu)完好，從而保護(hù)內(nèi)部絕緣線芯繼續(xù)供電。熱固性彈性體耐火 隔熱層，兼具橡膠和無機(jī)耐火材料雙重功能，此為本發(fā)明耐火隔熱層一大 特色。其厚度較好為3-5mm，增加厚度，同樣會影響正常使用電纜的載流
本發(fā)明復(fù)合耐火隔熱層，僅承擔(dān)耐火保護(hù)作用，而不需承擔(dān)電氣絕緣 功能，這也是區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)中耐火絕緣特點之一。并且本發(fā)明復(fù)合結(jié)構(gòu)， 綜合了兩者優(yōu)點，克服了各自不足，實現(xiàn)了性能互補(bǔ)，既有在正常使用下 的很好抗拉強(qiáng)度，和柔軟性，又有隔絕潮氣作用，外層還具有極好的擋火 隔熱性能，有利于減輕隔熱層負(fù)擔(dān)。
本發(fā)明中壓耐火電纜，其組合耐火隔熱結(jié)構(gòu)在未遇火焰或高溫下具有 較好柔軟性，不僅可以確保未遇火及高溫下電纜的良好彎曲性能，彎曲半 徑只需12倍電纜直徑，方便運(yùn)輸和施工敷設(shè)，敷設(shè)占位空間小，有利與復(fù) 雜敷設(shè)環(huán)境敷設(shè)電纜，而在著火后，外側(cè)熱固性彈性體則迅速形成具有一
定強(qiáng)度的擋火隔熱硬殼，耐火試驗通過GB/T19216-2005標(biāo)準(zhǔn)，有效阻擋火 焰或高溫對內(nèi)層的熱傳導(dǎo)，試驗結(jié)果顯示，當(dāng)外層850'C火焰溫度，內(nèi)側(cè)絕 緣表面溫度低于180°C，其性能符合GB/T12706-2002標(biāo)準(zhǔn)要求，同時硬殼 耐火隔熱結(jié)構(gòu)，有效保護(hù)了里側(cè)絕緣的安全，延長了電纜安全供電時間， 可以為滅火提供電力支持。其次，本發(fā)明復(fù)合耐火隔熱結(jié)構(gòu)，在火焰下外 層不僅具有耐火功能，而且具有優(yōu)良的隔熱功能，較較現(xiàn)有技術(shù)金屬套防 火，可以減小內(nèi)側(cè)隔熱層的厚度，確保正常使用時的載流量，并且綜合隔 熱效果更好，里側(cè)絕緣表面溫度更低。此外，本發(fā)明復(fù)合耐火隔熱結(jié)構(gòu)， 制作方便，可以按常規(guī)電纜生產(chǎn)方式施加，更適合于高效率批量生產(chǎn)，內(nèi) 側(cè)耐火無機(jī)纖維隔熱層，可以采用簡便的繞包方式施加，外側(cè)熱固性彈性 體耐火隔熱層，可以采用橡膠護(hù)套方式擠出成型，生產(chǎn)效率極高，完全可 以利用現(xiàn)有電纜生產(chǎn)裝備和工藝，而不需另行增加設(shè)備。本發(fā)明復(fù)合耐火 隔熱結(jié)構(gòu)，使得在未遇到火焰燒蝕情況下，起到電纜內(nèi)護(hù)層作用，具有與 正常中壓電纜一致的電氣性能，且很大程度改善現(xiàn)有中壓耐火電纜彎曲性 能差、彎曲半徑大的不足，在遇火或高溫時則迅速轉(zhuǎn)變?yōu)闅す軤钅突鸶魺?結(jié)構(gòu)，具有較高的耐火隔熱性能和一定強(qiáng)度，較長時間有效保護(hù)內(nèi)側(cè)的絕 緣，在救火環(huán)境中仍能維持一定時間不被損壞，可以保證著火后較長時間 保持安全供電。
以下結(jié)合二個示例性實施方式，進(jìn)一步說明本發(fā)明，但實施例不應(yīng)理 解為對本發(fā)明的具體限定。


圖1為本發(fā)明中壓單芯耐火電纜結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明中壓三芯耐火電纜結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
實施例l:參見圖l，本發(fā)明中壓單芯耐火電纜，其結(jié)構(gòu)自中心向外依 次為細(xì)銅絲絞合導(dǎo)體l，導(dǎo)體屏蔽2，交聯(lián)聚乙烯絕緣3，絕緣屏蔽層4， 銅帶或銅絲編織屏蔽5， 2mm厚玻璃纖維編織帶繞包隔熱層6， 3.5mm厚熱 固性彈性體耐火隔熱層7，外護(hù)套8。
其中熱固性彈性體耐火隔熱層，由30wtM硅橡膠，25 wt。/?；?，30 wtM白炭黑，8wtn/。含硼50(TC中低溫熔塊，7wty。過氧物硫化劑，經(jīng)混煉成 可塑性橡膠料，通過擠橡機(jī)擠包在繞包隔熱層6外，最后經(jīng)硫化而成。
實施例2:參見圖2，如實施例l，其中電纜纜芯由三根中壓結(jié)構(gòu)絕緣 線芯絞合組成，隔熱層6由玻璃纖維帶與石棉疊合繞包成厚1.5mm，擠包 的熱固性彈性體耐火隔熱層厚3mm，組成為38wtn/。硅橡膠，45 wt。/。陶土 填充劑，10wtM中低溫熔塊，7wtn/。過氧物硫化劑。
實施例3:如前述，其中隔熱層6由玄武巖纖維帶繞包組成，熱固性彈 性體耐火隔熱層組成為45wt。/。硅橡膠，40wt。/。白炭黑填充劑，10wt。/。中 低溫熔塊，5wtQ/。鉑氯化合物。
此外，本發(fā)明耐火隔熱結(jié)構(gòu)，當(dāng)然可以用于硬導(dǎo)體電纜，或其他需要 耐火隔熱的功能電纜。
權(quán)利要求
1、中壓耐火電纜，包括中壓結(jié)構(gòu)的絕緣纜芯，外側(cè)的耐火層和外護(hù)套，其特征在于耐火層為內(nèi)側(cè)耐火無機(jī)纖維隔熱層，和外側(cè)正常使用為柔軟型熱固性彈性體、遇著火則轉(zhuǎn)變?yōu)閾趸鸶魺釋拥膹?fù)合耐火隔熱層，所說熱固性彈性體，由30-50wt％的硅基彈性材料、40-60wt％無機(jī)填充料、5-15wt％中低溫熔塊、4-10wt％硫化劑，混合擠壓成型、硫化而成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述中壓耐火電纜，其特征在于耐火無機(jī)纖維為纖維 編織帶。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述中壓耐火電纜，其特征在于耐火無機(jī)纖維隔 熱層厚度為l-3mm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述中壓耐火電纜，其特征在于硅基彈性材料為硅橡膠。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述中壓耐火電纜，其特征在于無機(jī)填充料為滑石粉 和白炭黑。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述中壓耐火電纜，其特征在于陶瓷用中低溫熔塊為 含硼熔塊。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 4、 5或6所述中壓耐火電纜，其特征在于熱固 性彈性體擋火隔熱層厚度為3-5mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種中壓輸電耐火電纜，其特征是中壓纜芯外耐火層為，內(nèi)側(cè)耐火無機(jī)纖維隔熱層，和外側(cè)正常使用為柔軟型熱固性彈性體、遇著火則轉(zhuǎn)變?yōu)閾趸鸶魺釋拥膹?fù)合耐火隔熱層，所說熱固性彈性體，由30-50wt％的硅基彈性材料、40-60wt％無機(jī)填充料、5-15wt％中低溫熔塊、4-10wt％硫化劑，混合擠壓成型、硫化而成。該復(fù)合耐火隔熱層，在未遇到火焰情況下，是較柔軟護(hù)層材料，可以確保正常時耐火結(jié)構(gòu)的良好彎曲性能，在遇火或高溫時則迅速轉(zhuǎn)變?yōu)闅す軤钅突鸶魺峤Y(jié)構(gòu)，在救火環(huán)境中仍能維持一定時間不被損壞，有效阻擋火焰或高溫對內(nèi)層絕緣的損壞，當(dāng)外層850℃火焰溫度，內(nèi)側(cè)絕緣表面溫度低于180℃。此耐火隔熱結(jié)構(gòu)，可以按常規(guī)電纜生產(chǎn)方式施加，生產(chǎn)效率極高。
文檔編號H01B7/17GK101169993SQ200710190369
公開日2008年4月30日 申請日期2007年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月21日
發(fā)明者彭小弟, 胡清平 申請人:遠(yuǎn)東電纜有限公司;江蘇新遠(yuǎn)東電纜有限公司;遠(yuǎn)東復(fù)合技術(shù)有限公司