CN108053949A - 一种特种耐火云母带的制备方法 - Google Patents

一种特种耐火云母带的制备方法 Download PDF

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曹梅盛
丁锡海
周培学
葛凡
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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)
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Abstract

本发明涉及一种特种耐火云母带的制备方法，本发明产品有机硅树脂的含量比传统耐火云母带高出50％以上，耐火云母带燃烧过程中，有机硅树脂在高温下与云母烧结成以SiO2为主体结构的致密导体保护外壳(绝缘物)，有效地提高了电线电缆的耐火性能，使得云母带的耐高温击穿上限从840℃/90min提高到1050℃/90min，柔软性好，包线外观光滑平整，绕包速率稳定，能满足几乎所有耐火电线电缆的应用要求。

Description

一种特种耐火云母带的制备方法
技术领域
本发明属于电工绝缘材料技术领域，更具体地说，本发明涉及一种特种耐火云母带的制备方法。
背景技术
电线电缆被称为国民经济的“动脉”与“神经”，是输送电能、传递信息和制造各种电机、仪器、仪表，实现电磁能量转换不可缺少的基础性器材，是未来电气化、信息化社会中必要的基础产品。有些人认为耐火电缆就是不燃烧的电缆，其实耐火电缆并非不燃烧，耐火电缆是在火灾发生时，仍能保证线路在一定时间里正常通电，也就是在一定的火焰温度燃烧的条件下，一定时间内仍能正常传输电能、传输各种控制信号、报警信号，使得照明、防火报警装置以及其他应急设备能在一定时间内继续通电，使救援工作得以正常进行。耐火电缆是在每个铜导体和绝缘层之间绕包若干层耐火云母带作为耐火层，再将绕包好的铜导体进行挤出绝缘层，然后进行绞合绕包铠装层，最后挤出外护套即可完成耐火电缆生产。所以，其中的耐火云母带便是耐火电缆的关键材料层。
耐火云母带又称耐火电缆用耐火云母带，是一种高性能的云母绝缘制品，具有优良的耐高温性能和耐燃烧性能。该云母带常态时具有良好的柔软性，适用于各种耐火电缆中主要耐火绝缘层。在遇明火燃烧时基本不存在有害烟雾的挥发，所以该产品用于电缆不但有效，而且很安全。
用作电气绝缘材料的耐火云母带，由云母纸、增强材料和粘合剂三部分所组成，其中真正起绝缘耐火作用的材料是云母纸，云母纸是火焰温度下确保电缆电器绝缘的关键部件。因此云母纸的耐热水平决定了云母带的耐热等级。目前国内外耐火云母带中使用较多的是白云母、金云母和合成云母。合成云母带以耐温等级达到A类耐火要求的优势一度得到各电缆厂家的青睐，但其硬度高于天然云母，绕包过程中的柔软性要略差一些，尤其不利于小线径电线电缆的绕包，而且“含氟”的争议目前在业内还未形成定论，同时受到欧盟各项环保指令的限制，合成云母带目前在全球的推广应用十分有限。天然云母有许多种，但能作为电气绝缘材料的主要有白云母和金云母两种。但受耐温性能的局限(金云母在800℃释放结晶水，白云母在600℃释放结晶水)，目前还难以达到A类耐火电缆的要求。世界各国有关耐火电线电缆的试验条件不尽相同，但总的要求是相同的，就是在燃烧条件下电缆不击穿，并保持线路的完整性。耐火实验表明：包绕了金云母带的电线电缆，在温度840℃电压1000V的条件下可保证90min小时不发生击穿，目前行业内的金云母带在耐高温上基本都在840℃左右。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种特种耐火云母带的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种特种耐火云母带的制备方法，包括如下步骤：
(1)预处理
精选的高温金云母，装入特制电炉中，恒高温加热处理，脱去云母晶体中的部分结晶水；
(2)除杂
用酸碱溶液处理煅烧后的金云母，去除有损耐电压和耐温性能的所有非云母杂物，得到云母鳞片；
(3)粉碎制浆
机械粉碎云母鳞片，得到云母粉，进一步洗涤筛选，制浆；
(4)制纸
将搅拌均匀后的浆料，通过转子泵抽送至分级箱中，利用造纸白水将其均匀稀散后进入造纸机网箱内造纸；
(5)粘合剂制备
将有机硅胶、稀释剂以及固化剂按照5：22：1的比例混合稀释制得云母带用胶粘剂；
(6)制胚
选择SiO2的含量为85-95％的无碱玻璃丝交织成的玻璃纤维布，将玻璃纤维布过粘合剂，两面贴云母纸得到云母胚带；
(7)后处理
烘箱烘干，冷却，分切，收卷，得到耐超高温云母带；
优选的，所述步骤(1)拣选天然优质金云母矿石，其特性为白度：65-79％，莫氏硬度：2.6-2.8，密度：2.7-2.9g/cm3，透明度：1-21％。
优选的，所述步骤(1)中金云母的煅烧温度为800-900℃，煅烧时间为50-80min。
优选的，所述步骤(3)利用高速行星式辊轮磨机能对金云母进行有效磨矿，金云母片在磨中停留的时间为5-9s；磨矿后颗粒的中位径为10-50μm。
优选的，所述步骤(4)粘合剂可由有机硅胶、环氧树脂、有机溶剂、促进剂份、气相法二氧化硅按照2:4:5:0.1:0.3的比例混合稀释制得。
优选的，所述步骤(7)利用高温烘箱快速烘干，所述烘干温度分为两段，第一段的烘箱温度为115-125℃，第二段的烘干为165-175℃中；云母带在烘箱中运行速度为6-8m/mim。
优选的，所述步骤(7)烘干后将云母带存放于40-50℃温度下30h，进一步进行固化成品。
有益效果：本发明涉及一种特种耐火云母带的制备方法，本发明产品有机硅树脂的含量比传统耐火云母带高出50％以上，耐火云母带燃烧过程中，有机硅树脂在高温下与云母烧结成以SiO2为主体结构的致密导体保护外壳(绝缘物)，有效地提高了电线电缆的耐火性能，使得云母带的耐高温击穿上限从840℃/90min提高到1050℃/90min，柔软性好，包线外观光滑平整，绕包速率稳定，能满足几乎所有耐火电线电缆的应用要。
具体实施方式
实施例1：
一种特种耐火云母带的制备方法，包括如下步骤：
(1)预处理
精选的高温金云母，装入特制电炉中，恒高温加热处理，脱去云母晶体中的部分结晶水，所述煅烧温度为800℃，煅烧时间为50min，所述精选的金云母矿石，其特性为白度：65％，莫氏硬度：2.6，密度：2.7g/cm3，透明度：1％；
(2)除杂
用酸碱溶液处理煅烧后的金云母，去除有损耐电压和耐温性能的所有非云母杂物，得到云母鳞片；
(3)粉碎制浆
利用高速行星式辊轮磨机能对金云母进行有效磨矿，金云母片在磨中停留的时间为5s；磨矿后颗粒的中位径为10μm，得到云母粉，进一步洗涤筛选，制浆；
(4)制纸
将搅拌均匀后的浆料，通过转子泵抽送至分级箱中，利用造纸白水将其均匀稀散后进入造纸机网箱内造纸；
(5)粘合剂制备
将有机硅胶、稀释剂以及固化剂按照5:22:1的比例混合稀释制得云母带用胶粘剂，所述粘合剂可由有机硅胶、环氧树脂、有机溶剂、促进剂份、气相法二氧化硅按照2:4:5:0.1:0.3的比例混合稀释制得；
(6)制胚
选择SiO2的含量为85％的无碱玻璃丝交织成的玻璃纤维布，将玻璃纤维布过粘合剂，两面贴云母纸得到云母胚带；
(7)后处理
利用高温烘箱快速烘干，所述烘干温度分为两段，第一段的烘箱温度为115℃，第二段的烘干为165℃中；云母带在烘箱中运行速度为6m/mim，烘干后将云母带存放于40℃温度下30h，进一步进行固化成品，冷却，分切，收卷，得到耐超高温云母带。
实施例2：
一种特种耐火云母带的制备方法，包括如下步骤：
(1)预处理
精选的高温金云母，装入特制电炉中，恒高温加热处理，脱去云母晶体中的部分结晶水，所述煅烧温度为850℃，煅烧时间为65min，所述精选的金云母矿石，其特性为白度：72％，莫氏硬度：2.7，密度：2.8g/cm3，透明度：11％；
(2)除杂
用酸碱溶液处理煅烧后的金云母，去除有损耐电压和耐温性能的所有非云母杂物，得到云母鳞片；
(3)粉碎制浆
利用高速行星式辊轮磨机能对金云母进行有效磨矿，金云母片在磨中停留的时间为7s；磨矿后颗粒的中位径为30μm，得到云母粉，进一步洗涤筛选，制浆；
(4)制纸
将搅拌均匀后的浆料，通过转子泵抽送至分级箱中，利用造纸白水将其均匀稀散后进入造纸机网箱内造纸；
(5)粘合剂制备
将有机硅胶、稀释剂以及固化剂按照5:22:1的比例混合稀释制得云母带用胶粘剂，所述粘合剂可由有机硅胶、环氧树脂、有机溶剂、促进剂份、气相法二氧化硅按照2:4:5:0.1:0.3的比例混合稀释制得；
(6)制胚
选择SiO2的含量为90％的无碱玻璃丝交织成的玻璃纤维布，将玻璃纤维布过粘合剂，两面贴云母纸得到云母胚带；
(7)后处理
利用高温烘箱快速烘干，所述烘干温度分为两段，第一段的烘箱温度为120℃，第二段的烘干为170℃中；云母带在烘箱中运行速度为7m/mim，烘干后将云母带存放于45℃温度下30h，进一步进行固化成品，冷却，分切，收卷，得到耐超高温云母带。
实施例3：
一种特种耐火云母带的制备方法，包括如下步骤：
(1)预处理
精选的高温金云母，装入特制电炉中，恒高温加热处理，脱去云母晶体中的部分结晶水，所述煅烧温度为900℃，煅烧时间为80min，所述精选的金云母矿石，其特性为白度：79％，莫氏硬度：2.8，密度：2.9g/cm3，透明度：21％；
(2)除杂
用酸碱溶液处理煅烧后的金云母，去除有损耐电压和耐温性能的所有非云母杂物，得到云母鳞片；
(3)粉碎制浆
利用高速行星式辊轮磨机能对金云母进行有效磨矿，金云母片在磨中停留的时间为9s；磨矿后颗粒的中位径为50μm，得到云母粉，进一步洗涤筛选，制浆；
(4)制纸
将搅拌均匀后的浆料，通过转子泵抽送至分级箱中，利用造纸白水将其均匀稀散后进入造纸机网箱内造纸；
(5)粘合剂制备
将有机硅胶、稀释剂以及固化剂按照5：22：1的比例混合稀释制得云母带用胶粘剂，所述粘合剂可由有机硅胶、环氧树脂、有机溶剂、促进剂份、气相法二氧化硅按照2:4:5:0.1:0.3的比例混合稀释制得；
(6)制胚
选择SiO2的含量为95％的无碱玻璃丝交织成的玻璃纤维布，将玻璃纤维布过粘合剂，两面贴云母纸得到云母胚带；
(7)后处理
利用高温烘箱快速烘干，所述烘干温度分为两段，第一段的烘箱温度为125℃，第二段的烘干为175℃中；云母带在烘箱中运行速度为8m/mim，烘干后将云母带存放于50℃温度下30h，进一步进行固化成品，冷却，分切，收卷，得到耐超高温云母带。
将已制备好的耐超高温金云母带经过以上工艺后，分别取出样品，测量结果如下：
根据上述表格数据可以得出，当实施例2参数时得到的耐超高温金云母带的耐火性能和柔软性能好于现有云母带的技术指标，且成本低廉，即此条件更有利于耐超高温金云母带的制造。
本发明公开了一种特种耐火云母带的制备方法，本发明产品有机硅树脂的含量比传统耐火云母带高出50％以上，耐火云母带燃烧过程中，有机硅树脂在高温下与云母烧结成以SiO2为主体结构的致密导体保护外壳(绝缘物)，有效地提高了电线电缆的耐火性能，使得云母带的耐高温击穿上限从840℃/90min提高到1050℃/90min，柔软性好，包线外观光滑平整，绕包速率稳定，能满足几乎所有耐火电线电缆的应用要。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种特种耐火云母带的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)预处理
精选的高温金云母，装入特制电炉中，恒高温加热处理，脱去云母晶体中的部分结晶水；
(2)除杂
用酸碱溶液处理煅烧后的金云母，去除有损耐电压和耐温性能的所有非云母杂物，得到云母鳞片；
(3)粉碎制浆
机械粉碎云母鳞片，得到云母粉，进一步洗涤筛选，制浆；
(4)制纸
将搅拌均匀后的浆料，通过转子泵抽送至分级箱中，利用造纸白水将其均匀稀散后进入造纸机网箱内造纸；
(5)粘合剂制备
将有机硅胶、稀释剂以及固化剂按照5：22：1的比例混合稀释制得云母带用胶粘剂；
(6)制胚
选择SiO2的含量为85-95％的无碱玻璃丝交织成的玻璃纤维布，将玻璃纤维布过粘合剂，两面贴云母纸得到云母胚带；
(7)后处理
烘箱烘干，冷却，分切，收卷，得到耐超高温云母带。
2.按照权利要求1所述的一种特种耐火云母带的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)拣选天然优质金云母矿石，其特性为白度：65-79％，莫氏硬度：2.6-2.8，密度：2.7-2.9g/cm3，透明度：1-21％。
3.按照权利要求1所述的一种特种耐火云母带的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中金云母的煅烧温度为800-900℃，煅烧时间为50-80min。
4.按照权利要求1所述的一种特种耐火云母带的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)利用高速行星式辊轮磨机能对金云母进行有效磨矿，金云母片在磨中停留的时间为5-9s；磨矿后颗粒的中位径为10-50μm。
5.按照权利要求1所述的一种特种耐火云母带的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)粘合剂可由有机硅胶、环氧树脂、有机溶剂、促进剂份、气相法二氧化硅按照2:4:5:0.1:0.3的比例混合稀释制得。
6.按照权利要求1所述的一种特种耐火云母带的制备方法，其特征在于：所述步骤(7)利用高温烘箱快速烘干，所述烘干温度分为两段，第一段的烘箱温度为115-125℃，第二段的烘干为165-175℃中；云母带在烘箱中运行速度为6-8m/mim。
7.按照权利要求1所述的一种特种耐火云母带的制备方法，其特征在于：所述步骤(7)烘干后将云母带存放于40-50℃温度下30h，进一步进行固化成品。
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