專利名稱：橡、塑絕緣陶瓷化耐火電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利涉及在電纜技術(shù)領(lǐng)域中的耐火電纜，對(duì)其耐火原理、電纜結(jié)構(gòu)作出重大改迸。目前耐火電纜因受銅管護(hù)套的熔點(diǎn)溫度所限，其最高耐火溫度為1000°c。本專利的耐火電纜最高耐火溫度約為1400°C，而且電纜受到高溫火焰灼燒時(shí)，不會(huì)著火燃燒、不會(huì)釋放出任何煙霧及有害氣體。耐火電纜是指當(dāng)電纜遭受高溫火焰灼燒條件下，電纜仍能保持一定時(shí)間的正常運(yùn)行。因此耐火電纜主要適用于高層建筑、賓館、地鐵、隧道、劇院等等場所的重要供電、控制及信號(hào)線路，諸如火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)；消防栓泵、噴淋泵系統(tǒng)；煙氣排放系統(tǒng)；防火卷簾門配電線路；消防電梯配電線路；火災(zāi)應(yīng)急照明線路；消防廣播、通信以及其他在火災(zāi)中必須確保的供電、、控制及信號(hào)等配電線路。 2.
背景技術(shù)：
在19世紀(jì)末，瑞士工程師Arnold Francis Borel提出“銅芯氧化鎂絕緣銅管護(hù)套耐火電纜”，又稱“礦物絕緣電纜”。直至1934-1936年間，在法、英等國才陸續(xù)投入生產(chǎn)，其間相隔約達(dá)40年之久，究其原因主要為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特殊，非電纜廠采用原有設(shè)備所能生產(chǎn)；產(chǎn)品生產(chǎn)エ藝復(fù)雜；不能生產(chǎn)單根較長電纜，造成線路連結(jié)頭較多，不僅費(fèi)時(shí)而且増加電纜故障隱患；氧化鎂絕緣很易吸濕導(dǎo)致電纜絕緣性能降低；電纜采用銅管護(hù)套，不僅產(chǎn)品成本高而且不易彎曲使敷設(shè)安裝困難；銅是化學(xué)性質(zhì)較活潑的金屬，在和敷設(shè)環(huán)境中的濕氣和ニ氧化碳作用下，會(huì)產(chǎn)生腐蝕物銅綠(堿式碳酸銅)。更值得關(guān)切的是銅的熔點(diǎn)為1083°C，而據(jù)“消防安全技木” ー書稱經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，木屋發(fā)生火災(zāi)時(shí)的最高溫度一般約為1100--1200°C，有時(shí)最高溫度可達(dá)1340°C已遠(yuǎn)超過銅管護(hù)套的熔點(diǎn)。因此可以認(rèn)為這種耐火電纜是存在諸多問題的，但迄今尚未見有更好的耐火電纜問世，所以國內(nèi)仍在生產(chǎn)銷售中。
3.

發(fā)明內(nèi)容
3. I早在數(shù)千年前古代先人已掌握陶瓷器皿的生產(chǎn)技術(shù)。將陶土、高嶺土、瓷土、ニ氧化硅與水拌和成泥狀，將其做成各種器皿，然后放置在爐窯內(nèi)，燃燒木材加熱使窯內(nèi)溫度逐步升高至燒結(jié)溫度，再經(jīng)保溫、降溫，直到冷卻后取出質(zhì)地堅(jiān)硬的陶瓷產(chǎn)品。以上陶土、高嶺土、瓷土的主要化學(xué)成份均是ニ氧化硅和三氧化ニ鋁，其熔點(diǎn)均在1700°C以上。為了降低陶瓷的燒結(jié)溫度，可添加適量的低熔點(diǎn)燒結(jié)陶瓷粉，其軟化溫度約520°C，燒結(jié)溫度約600°C，熔化溫度約650°C。本專利系將上述的陶瓷燒結(jié)原理應(yīng)用到耐火電纜的絕緣材料中去，要求耐火電纜遭受高溫火焰灼燒時(shí)，其絕緣層內(nèi)所含有的陶土等材料受高溫而產(chǎn)生陶瓷燒結(jié)反應(yīng)，使絕緣層形成質(zhì)地堅(jiān)硬陶瓷化絕緣體，從而使耐火電纜仍保持正常運(yùn)行。另ー方面，電纜絕緣材料中的橡膠和低密度聚こ烯塑料受到高溫而分解出多種可燃?xì)怏w，諸如こ烯、丙烯、異戊ニ烯、異丁烯、丁ニ烯、苯こ烯，這些氣體大多可被分子篩所吸收，且在填充十分結(jié)實(shí)的玻璃纖維環(huán)境中，又在缺氧、無明火的條件下也是難以燃燒的。3. 2電纜的不銹鋼皺紋鋼管護(hù)套不銹鋼的熔點(diǎn)常在1500°C以上，比銅的熔點(diǎn)高約400°C左右，因此采用不銹鋼皺紋鋼管護(hù)套的耐火電纜，其最高耐火溫度可達(dá)到1400°C左右，這是對(duì)耐火電纜十分重要技術(shù)指標(biāo)的ー個(gè)重大突破。目前不銹鋼的使用日益廣泛，其主要原因之ー是與低碳鋼的價(jià)格差異逐步縮小。以本專利所采用的型號(hào)410、420、440不銹鋼簿鋼帶為例，其價(jià)格僅比低碳鋼薄鋼帶高出約一倍左右，何況不銹鋼具有其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，非低碳 鋼所能替代。4.具體實(shí)施方式
在火災(zāi)中電纜受到高溫火焰灼燒時(shí)，使絕緣層能產(chǎn)生陶瓷化反應(yīng)，為此特設(shè)計(jì)下列專用配方4. I橡膠絕緣陶瓷化配方重量份三元こ丙橡膠(含天然橡膠、丁基橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠)——100氧化鋅-----------------------------------------------------15陶土粉(含聞嶺土粉、瓷土粉、ニ氧化娃粉)150—320低熔點(diǎn)燒結(jié)陶瓷粉-------------------------------------------11—38硅酸鹽或硅酸鋁鹽分子篩-------------------------------------3—10硬脂酸-----------------------------------------------------6防老劑 MB---------------------------------------------------3.5交聯(lián)劑DCP--------------------------------------------------4.5膠料混煉エ藝(在小400 X IOOOmm開煉機(jī)上混煉，每車30Kg) (I)將輥溫調(diào)至60--70°C，輥距5-6mm，把已素?zé)挼南鹉z投入開煉機(jī)，待包輥后投入氧化鋅、硬脂酸、分子篩、防老劑MB、交聯(lián)劑DCP。(2)當(dāng)添加劑已全部混入橡膠內(nèi)后，調(diào)整輥距至2-3mm，將膠料打卷薄通10次，然后再打三角包10次。(3)調(diào)整輥距至5-6MM，待膠料包輥后，將陶土粉、低熔點(diǎn)燒結(jié)陶瓷粉投入膠料內(nèi)。(4)待所有添加劑已全部混入膠料內(nèi)后，輥距調(diào)整至2-3mm，將膠料打卷薄通10次，然后再打三角包10次。最后膠料出片冷卻至室溫，供下エ序使用。4. 2橡膠與塑料共混膠絕緣陶瓷化配方重量份三元こ丙橡膠(含天然橡膠、丁基橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠)一一60低密度聚こ烯塑料------------------------------------------40陶土粉(含高嶺土粉、瓷土粉、ニ氧化硅粉)--------------------160—330低熔點(diǎn)燒結(jié)陶瓷粉------------------------------------------15—50硅酸鹽或硅酸鋁分子篩--------------------------------------3—10氧化鋅----------------------------------------------------9硬脂酸----------------------------------------------------3. 5防老劑MB--------------------------------------------------2抗氧劑1010------------------------------------------------0. 3交聯(lián)劑DCP-------------------------------------------------4.5膠料混練エ藝(在(^400X IOOOmm開煉機(jī)上混煉，每車30Kg) (I)將輥溫調(diào)至120--130°C，輥距2-3mm，將低密度聚こ烯塑料投入開煉機(jī)，待塑料熔化包輥后，把已素?zé)挼南鹉z投入開煉機(jī)，當(dāng)塑料和橡膠混煉成一體后，將膠料打卷薄通10次，然后再打三角包10次。(2)調(diào)整輥距至5-6mm，輥溫調(diào)至60-70°C。然后將已冷卻至50°C以下的共混膠料投入開煉機(jī)，待膠料包輥后將氧化鋅、硬脂酸、分子篩、防老劑MB、抗氧劑1010、交聯(lián)劑DCP、陶土粉、低熔點(diǎn)燒結(jié)陶瓷粉投入開煉機(jī)，將所有添加劑全部混入膠料內(nèi)。(3)將輥距調(diào)至2—3mm,將膠料打卷薄通12次，然后再打三角包12次。(4)最后膠料出片厚度約5—6mm，放置在室內(nèi)自然冷卻后供下エ序使用。4. 3絕緣線芯的加工以上兩個(gè)配方的混煉料均可采用冷喂料，在螺桿長徑比為16-20倍的橡膠連續(xù)硫化擠出機(jī)上擠包電纜的絕緣層。用飽和高壓蒸汽加熱硫化，溫度控制在190—205°C。為了增強(qiáng)絕緣線芯的耐電強(qiáng)度及機(jī)械性能，在每根絕緣線芯上采用無堿玻璃纖維帶重疊式繞包兩層。
4. 4電纜絕緣線芯的成纜電纜的絕緣線芯制成后，多芯電纜均需經(jīng)成纜エ序?qū)⒔^緣線芯按規(guī)定的エ藝要求絞合在一起，然后在其表面重疊式繞包無堿玻璃纖維帶6層，作為電纜的耐火加強(qiáng)層，也是不銹鋼皺紋鋼管護(hù)套所必需的耐火墊襯層。同時(shí)，在絕緣線芯之間的所有空隙應(yīng)用無堿玻璃纖維盡量結(jié)實(shí)地加以填滿，將殘留空氣減少至最少程度。4. 5不銹鋼皺紋鋼管護(hù)套不銹鋼的品種很多，其價(jià)格相差較大。根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)品的技術(shù)要求，應(yīng)選用焊接性能好、鋼帶延伸率大、體積電阻率比低碳鋼帶小、并且其價(jià)格在不銹鋼中較低的品種。例如型號(hào)為410、420、440不銹鋼，這些都是具有鐵磁性的不銹鋼，適合用作耐火電纜的皺紋鋼管護(hù)套。4. 6電纜的生產(chǎn)范圍4.6.1 5芯及以下電カ電纜，其額定エ頻交流電壓UQ/U為600/1000V，銅導(dǎo)電線芯標(biāo)稱截面為4—300mm2。4. 6. 2 37芯及以下控制和信號(hào)電纜，其額定エ頻交流電壓U0/U為450/750V，銅導(dǎo)電線芯標(biāo)稱截面為2. 5—6mm2。。電纜結(jié)構(gòu)請(qǐng)?jiān)斠娬f明書附圖
圖I :橡、塑絕緣陶瓷化耐火電纜I-銅導(dǎo)電線芯2—絕緣層3—無堿玻璃纖維包帶4—無堿玻璃纖維填充物5-無堿玻璃纖維包帯6—不銹鋼皺紋鋼管護(hù)套圖2 :銅芯氧化鎂絕緣銅管護(hù)套耐火電纜I-銅導(dǎo)電線芯2—氧化鎂絕緣3—銅管護(hù)套注圖2用作兩種不同耐火電纜結(jié)構(gòu)的比較，僅供參考。
權(quán)利要求
1.在三元こ丙橡膠(含天然橡膠、丁基橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠)內(nèi)，添加大劑量含有ニ氧化硅及三氧化ニ鋁的材料，包括陶土粉、高嶺土粉、瓷土粉、ニ氧化硅粉；同時(shí)再添加適量的低熔點(diǎn)燒結(jié)陶瓷粉。
2.在橡膠(含三元こ丙橡膠、天然橡膠、丁基橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠)與低密度聚こ烯塑料相共混的膠料內(nèi)，添加大劑量含有ニ氧化硅及三氧化ニ鋁的材料，包括陶土粉、高嶺土粉、瓷土粉、ニ氧化硅粉；同時(shí)再添加適量的低熔點(diǎn)燒結(jié)陶瓷粉。
3.采用不銹鋼薄鋼帶，沿著電纜縱向與電纜牽引速度同步通過專用成型模具，使鋼帶形成與電纜尺寸相匹配的園形鋼管，再用氬弧焊接エ藝將鋼管焊接成為封閉的鋼管，然后通過軋紋機(jī)，將園形鋼管軋成皺紋而成為電纜的不銹鋼皺紋鋼管護(hù)套。
全文摘要
本發(fā)明涉及橡、塑絕緣陶瓷化耐火電纜，其關(guān)鍵技術(shù)是利用陶瓷產(chǎn)品的高溫?zé)Y(jié)原理，恰當(dāng)?shù)貞?yīng)用于耐火電纜的技術(shù)領(lǐng)域中；同時(shí)采用不銹鋼皺紋鋼管護(hù)套替代傳統(tǒng)的銅管護(hù)套。不銹鋼的熔點(diǎn)約為1500℃，而銅的熔點(diǎn)為1083℃，兩者相差達(dá)400℃左右。在現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12666.6規(guī)定電纜應(yīng)經(jīng)受火焰溫度950-1000℃，灼燒90分鐘而不損壞。這樣的規(guī)定可能是受銅管護(hù)套耐火電纜中銅的熔點(diǎn)溫度所限。據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，木屋發(fā)生火災(zāi)時(shí)的最高溫度約為1100-1200℃，有時(shí)最高溫度可達(dá)到1340℃，都已遠(yuǎn)超過銅的熔點(diǎn)溫度，而不銹鋼皺紋鋼管護(hù)套則完全可以經(jīng)受這個(gè)火焰溫度。
文檔編號(hào)H01B7/20GK102820078SQ201110151730
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月8日
發(fā)明者戴永國 申請(qǐng)人:戴永國