CN111681811A - 一种柔性防火电缆及其隔热层的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柔性防火电缆，包括绞合铜丝、包覆在绞合铜丝外的云母带、挤包在云母带外的绝缘层，绝缘层外还挤包有隔热层，隔热层为矿物质复合材料；矿物质复合材料包含质量比为3:1的复合矿粉和有机硅树脂。复合矿粉包含85‑90质量份硅酸盐、2‑3质量份烧结剂和7质量份的由氧化铝、氧化钾、氧化钠、氧化钙和氧化铁组成的氧化物混合物；烧结剂按质量份由70份氧化硅、20份氧化钙和10份氧化镁组成；氧化物混合物中氧化铝、氧化钾、氧化钠、氧化钙和氧化铁质量百分含量均不小于1%。本发明还公开了该柔性防火电缆隔热层的制备方法。本发明的柔性防火电缆方便敷设，制备不受长度限制，遇火时矿物质复合材料的隔热层陶瓷化保护电缆内部。

Description

一种柔性防火电缆及其隔热层的制备方法
技术领域
本发明属于电缆领域，尤其涉及一种柔性防火电缆及其隔热层的制备方法。
背景技术
火灾发生时消防应急设备的正常运行对于安全疏散人员、控制火势蔓延、减少火灾损失十分重要。因此消防应急设备的电气配电线路在火灾时保证消防设备供电不中断，保证供电持续时间很关键。传统的防火电缆是外层采用无缝铜管护套、中间充填氧化镁晶体粉作绝缘材料、导体是单股铜棒组成的电缆，这种电缆生产设备投资成本高，产品不能大长度生产，产品价格昂贵，接头处易受潮，产品弯曲性差从而造成施工难度大和施工工作量较大。而这种电缆如果采用非金属护套，护套在火中损坏，其防火性能保证不了，而且燃烧后产生大量烟雾，不宜人员安全疏散。
为解决传统防火电缆的固有缺陷，柔性防火电缆越来越受广大客户的认可，现已应用于基础工业及民用建设中。而现有技术中的所谓“柔性防火电缆”实际上是一种上述“防火电缆”的派生，也就是在绞合导体外缠绕带状物后再纵包一层可焊接、轧纹铜带作为电缆护套。该“防火电缆”，结构有两个致命弱点：一是绝缘层采用带状物，在发生火灾时，电缆中带状物在火中将会变成粉末状，该粉末易于脱落从而导致电缆芯与芯、芯与铜护套发生碰相。二是护套采用铜带纵包焊接轧纹，铜带在轧纹后***。第一个的弱点导致该电缆不能通过退火而恢复铜带的柔软性，轧纹后***不可恢复，这与“柔性”是相违背的。基于防火电缆的现状，急需一种真正意义上的柔性防火电缆。
发明内容
本发明的目的是：提供一种柔性防火电缆，该电缆具有柔性，且既便于连续大长度生产，又能有效阻挡火焰燃烧对线芯的损害。
本发明的技术方案是：
一种柔性防火电缆，包括绞合铜丝、包覆在所述绞合铜丝外的云母带、挤包在所述云母带外的绝缘层，所述绝缘层外还挤包有隔热层，所述隔热层为矿物质复合材料；所述矿物质复合材料包含质量比为3:1的复合矿粉和有机硅树脂；
所述复合矿粉包含85-90质量份的硅酸盐、2-3质量份烧结剂和7质量份的由氧化铝、氧化钾、氧化钠、氧化钙和氧化铁组成的氧化物混合物；其中：所述烧结剂按质量份由70份氧化硅、20份氧化钙和10份氧化镁组成；所述氧化物混合物中氧化铝、氧化钾、氧化钠、氧化钙和氧化铁的质量百分比含量均不小于1%。
本发明的柔性防火电缆的隔热层为矿物质复合材料；所述矿物质复合材料包含质量比为3:1的复合矿粉和有机硅树脂，并且在复合矿粉中还含有85-90质量份的硅酸盐和2-3质量份的烧结剂。在电缆制作过程中，矿物质复合材料在挤包时受热交联成网状结构固定在绝缘层的外面，在电缆正常使用时起到骨架作用对电缆内部进行保护；在电缆遇火时，矿物质复合材料在高温下，复合矿粉中的硅酸盐、烧结剂、氧化物混合物等物质在高温作用下迅速反应，形成坚硬的陶瓷壳体固定在电缆上，阻挡火焰继续对电缆内部的损害，保证电缆继续工作。尤其是添加的烧结剂以及由氧化铝、氧化钾、氧化钠、氧化钙和氧化铁组成的氧化物混合物，它们具有协同作用，使得硅酸盐的陶瓷化温度降低，因此，可以加快矿物质复合材料的隔热层在遇火即时陶瓷化，及时保护电缆内部。矿物质复合材料及其陶瓷化后的热导系数均较低，在火灾发生时能阻止外部热量传入导电线芯，保证导电线芯的载流量不至于大幅下降。
本发明的柔性防火电缆在制造时可以和正常的电缆一样，连续进行隔热层挤包，制备电缆长度不受限制；并且，所制备的矿物质复合材料的隔热层为柔性的，可以方便敷设，满足不同使用场合的便捷施工。
优选地，所述隔热层外还绕包有玻纤带，所述玻纤带外部挤包有低烟无卤护套。外加玻纤带，可以对隔热层进行机械保护。使用低烟无卤护套，可以更环保，在火灾发生时不起烟。
优选地，所述绞合铜丝的线芯不大于0.5mm，这样的线芯制作的防火电缆柔性更好。
优选地，所述云母带为多层双面合成耐火云母带。
优选地，所述硅酸盐为硅酸钠或硅酸钙。
本发明还提供了上述柔性防火电缆的隔热层的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：配制复合矿粉
称取85-90质量份的硅酸盐、2-3质量份的烧结剂和7质量份的由氧化铝、氧化钾、氧化钠、氧化钙和氧化铁组成的氧化物混合物，混匀成复合矿粉；其中：所述烧结剂按质量份由70份氧化硅、20份氧化钙和10份氧化镁组成；所述氧化物混合物中氧化铝、氧化钾、氧化钠、氧化钙和氧化铁的质量百分比含量均不小于1%；
步骤二：捏合、挤出
将有机硅树脂和含1～2%交联剂DCP的有机硅树脂以质量比1：0.7～1.5搅拌混合均匀，混合温度不大于25℃；加入3倍质量的所述复合矿粉捏合成矿物质复合材料，然后在硅橡胶挤出线上挤出。
本发明的有益效果是：
本发明的柔性防火电缆用矿物质复合材料的隔热层对电缆进行保护，避免了使用金属护套带来的弊端，柔性的隔热层在电缆日常使用时具有柔性，方便敷设和施工，并且对电缆有保护作用；在遇到火灾时，矿物质复合材料的隔热层可以即时陶瓷化，及时保护电缆内部。并且，本发明的柔性防火电缆制备不受长度限制，制作方便。
附图说明
图1为本发明的柔性防火电缆的结构示意图。
图中：1、绞合铜丝；2、云母带；3、绝缘层；4、隔热层；5、玻纤带；6、低烟无卤护套。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做详细说明。
如图1为本发明的一种柔性防火电缆，包括绞合铜丝1、包覆在所述绞合铜丝1外的云母带2、挤包在所述云母带外的绝缘层3，所述绝缘层3外还挤包有隔热层4，所述隔热层4为矿物质复合材料；所述矿物质复合材料包含质量比为3:1的复合矿粉和有机硅树脂；
所述复合矿粉包含85-90质量份硅酸盐、2-3质量份烧结剂和7质量份的由氧化铝、氧化钾、氧化钠、氧化钙和氧化铁组成的氧化物混合物；其中：所述烧结剂按质量份由70份氧化硅、20份氧化钙和10份氧化镁组成；所述氧化物混合物中氧化铝、氧化钾、氧化钠、氧化钙和氧化铁的质量百分比含量均不小于1%。
本发明中上述柔性防火电缆的隔热层的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：配制复合矿粉
称取85-90质量份硅酸盐、2-3质量份烧结剂和7质量份的由氧化铝、氧化钾、氧化钠、氧化钙和氧化铁组成的氧化物混合物，混匀成复合矿粉；其中：所述烧结剂按质量份由70份氧化硅、20份氧化钙和10份氧化镁组成；所述氧化物混合物中氧化铝、氧化钾、氧化钠、氧化钙和氧化铁的质量百分比含量均不小于1%。
步骤二：捏合、挤出
将有机硅树脂和含1～2%交联剂DCP的有机硅树脂以质量比1：0.7～1.5在行星式搅拌机中混合，混合时要充分散热，保证混合温度不大于25℃。然后，在具有抽真空功能的捏合机上将混合好的有机硅树脂中加入3倍质量的所述复合矿粉进行捏合，然后在硅橡胶挤出线上挤出成矿物质复合材料，在制备柔性防火电缆时，挤包在电缆绝缘层的外部成隔热层。
实施例1
制作一种柔性防火电缆，方法如下：
步骤一：配制复合矿粉
1、配制烧结剂：将70质量份的氧化硅粉末、20质量份的氧化钙粉末和10质量份的氧化镁粉末混合均匀，即为烧结剂。
2、配制氧化物混合物：按质量份量取１份氧化铝、30份氧化钾、30份氧化钠、30份氧化钙和９份氧化铁，混合均匀。
3、配制复合矿粉：称取85质量份的硅酸钙、3质量份上述配制的烧结剂和7质量份上述配制的氧化物混合物，混匀成复合矿粉。
步骤二：捏合、挤出
将有机硅树脂和含1%交联剂DCP的有机硅树脂以质量比1：1在行星式搅拌机中混合，混合时充分散热，保证混合温度不大于25℃。然后，在具有抽真空功能的捏合机上将上述混合好的有机硅树脂中加入3倍质量的所述复合矿粉进行捏合，制成矿物质复合材料。
步骤三：制作电缆
在制作电缆时，先在以0.5mm线芯的绞合铜丝上包覆好双面合成耐火云母带；然后挤包绝缘层，再于硅橡胶挤出线上在上述绝缘层的外周挤包上述制备的矿物质复合材料为隔热层，在200℃至300℃热空气中硫化。然后，还可以在隔热层外还绕包有玻纤带，所述玻纤带外部挤包低烟无卤护套。
实施例2
制作一种柔性防火电缆，方法如下：
步骤一：配制复合矿粉
1、采用和实施例１相同的方法配制烧结剂。
2、配制氧化物混合物：按质量份量取30份氧化铝、1份氧化钾、9份氧化钠、30份氧化钙和30份氧化铁，混合均匀。
3、配制复合矿粉：称取90质量份的硅酸钠、2质量份上述配制的烧结剂和7质量份上述配制的氧化物混合物，混匀成复合矿粉。
步骤二：捏合、挤出
将有机硅树脂和含2%交联剂DCP的有机硅树脂以质量比1:0.7在行星式搅拌机中混合，混合时充分散热，保证混合温度不大于25℃。然后，在具有抽真空功能的捏合机上将上述混合好的有机硅树脂中加入3倍质量的所述复合矿粉进行捏合，制成矿物质复合材料。
步骤三：制作电缆
采用和实施例１相同的方法，使用本实施例制备的矿物复合材料挤包成隔热层来制作一种柔性防火电缆。
实施例3
制作一种柔性防火电缆，方法如下：
步骤一：配制复合矿粉
1、采用和实施例１相同的方法配制烧结剂。
2、配制氧化物混合物：按质量份量取30份氧化铝、30份氧化钾、1份氧化钠、9份氧化钙和30份氧化铁，混合均匀。
3、配制复合矿粉：称取90质量份的硅酸钙、2质量份上述配制的烧结剂和7质量份上述配制的氧化物混合物，混匀成复合矿粉。
步骤二：捏合、挤出
将有机硅树脂和含1.5%交联剂DCP的有机硅树脂以质量比1:1.5在行星式搅拌机中混合，混合时充分散热，保证混合温度不大于25℃。然后，在具有抽真空功能的捏合机上将上述混合好的有机硅树脂中加入3倍质量的所述复合矿粉进行捏合，制成矿物质复合材料。
步骤三：制作电缆
采用和实施例１相同的方法，使用本实施例制备的矿物复合材料挤包成隔热层来制作一种柔性防火电缆。
实施例4
制作一种柔性防火电缆，方法如下：
步骤一：配制复合矿粉
1、采用和实施例１相同的方法配制烧结剂。
2、配制氧化物混合物：按质量份量取30份氧化铝、9份氧化钾、30份氧化钠、1份氧化钙和30份氧化铁，混合均匀。
3、配制复合矿粉：称取85质量份的硅酸钠、3质量份上述配制的烧结剂和7质量份上述配制的氧化物混合物，混匀成复合矿粉。
步骤二：捏合、挤出
将有机硅树脂和含1.5%交联剂DCP的有机硅树脂以质量比1:1.2在行星式搅拌机中混合，混合时充分散热，保证混合温度不大于25℃。然后，在具有抽真空功能的捏合机上将上述混合好的有机硅树脂中加入3倍质量的所述复合矿粉进行捏合，制成矿物质复合材料。
步骤三：制作电缆
采用和实施例１相同的方法，使用本实施例制备的矿物复合材料挤包成隔热层来制作一种柔性防火电缆。
实施例5
制作一种柔性防火电缆，方法如下：
步骤一：配制复合矿粉
1、采用和实施例１相同的方法配制烧结剂。
2、配制氧化物混合物：按质量份量取9份氧化铝30份氧化钾、30份氧化钠、30份氧化钙和1份氧化铁，混合均匀。
3、配制复合矿粉：称取85质量份的硅酸钙、3质量份上述配制的烧结剂和7质量份上述配制的氧化物混合物，混匀成复合矿粉。
步骤二：捏合、挤出
将有机硅树脂和含2%交联剂DCP的有机硅树脂以质量比1:0.9在行星式搅拌机中混合，混合时充分散热，保证混合温度不大于25℃。然后，在具有抽真空功能的捏合机上将上述混合好的有机硅树脂中加入3倍质量的所述复合矿粉进行捏合，制成矿物质复合材料。
步骤三：制作电缆
采用和实施例1相同的方法，使用本实施例制备的矿物复合材料挤包成隔热层来制作一种柔性防火电缆。
防火性能测试：
将实施例1至实施例5制作的柔性防火电缆进行防火性能测试，均通过了国标GB/T12666-2008 A类950℃ 90min 试验；也通过了公安部GA306-2007中规定的ⅠA级950℃-1000℃试验；还通过了英国BS6387-1994中规定A级650℃ 3h 、B级750℃ 3h 、C级 950℃3h测试，同时在燃烧中本发明的以上实施例中所制备的柔性防火电缆还能耐受水喷与机械撞击。由此可见，本发明制备的柔性防火电缆防火性能优异。另外，采用本发明的方法制备柔性防火电缆，其隔热层为柔性，且是在生产线上挤包而成，因此可以连续生产，其成品长度可以按需生产不受限制。本发明的柔性防火电缆的弯曲半径可达7D(D为电缆的外径)，具有优良的弯曲性能，电缆端头也不需要使用专用的终端结头，敷设方便，不易吸潮，结构简单，体积小，制作方便，价格低廉。
另外，使用本发明的方法还可以将具有本发明柔性防火电缆的绝缘层挤包在多芯电缆的绝缘层外部，从而制成多芯柔性电缆，这种多芯柔性电缆同样长度也可以按需生产而不受限制，可大长度连续化生产。
在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，以上所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。另外以上仅为本发明的部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本技术领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例都属于本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种柔性防火电缆，包括绞合铜丝、包覆在所述绞合铜丝外的云母带、挤包在所述云母带外的绝缘层，其特征在于，所述绝缘层外还挤包有隔热层，所述隔热层为矿物质复合材料；所述矿物质复合材料包含质量比为3:1的复合矿粉和有机硅树脂；
所述复合矿粉包含85-90质量份的硅酸盐、2-3质量份的烧结剂和7质量份的由氧化铝、氧化钾、氧化钠、氧化钙和氧化铁组成的氧化物混合物；其中：所述烧结剂按质量份由70份氧化硅、20份氧化钙和10份氧化镁组成；所述氧化物混合物中氧化铝、氧化钾、氧化钠、氧化钙和氧化铁的质量百分比含量均不小于1%。
2.如权利要求1所述的柔性防火电缆，其特征在于，所述隔热层外还绕包有玻纤带，所述玻纤带外部挤包有低烟无卤护套。
3.如权利要求1所述的柔性防火电缆，其特征在于，所述绞合铜丝的线芯不大于0.5mm。
4.如权利要求1所述的柔性防火电缆，其特征在于，所述云母带为多层双面合成耐火云母带。
5.如权利要求1所述的柔性防火电缆，其特征在于，所述硅酸盐为硅酸钠或硅酸钙。
6.如权利要求1至5之一所述的柔性防火电缆的隔热层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：配制复合矿粉
称取85-90质量份硅酸盐、2-3质量份烧结剂和7质量份的由氧化铝、氧化钾、氧化钠、氧化钙和氧化铁组成的氧化物混合物，混匀成复合矿粉；其中：所述烧结剂按质量份由70份氧化硅、20份氧化钙和10份氧化镁组成；所述氧化物混合物中氧化铝、氧化钾、氧化钠、氧化钙和氧化铁的质量百分比含量均不小于1%；
步骤二：捏合、挤出
将有机硅树脂和含1～2%交联剂DCP的有机硅树脂以质量比1：0.7～1.5搅拌混合均匀，混合温度不大于25℃；加入3倍质量的所述复合矿粉捏合成矿物质复合材料，然后在硅橡胶挤出线上挤出。
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