一种柔性防火电缆及其制备方法与流程

本发明涉及电力器材及其制造领域，尤其涉及一种柔性防火电缆及其制备方法。

背景技术：

现有技术中，电缆、电线的绝缘材料都是有机高分子材料，在火焰条件下极易炭化，失去绝缘作用。防火电缆是整个电力基础工程、消防系统等关键器材，若没有好的防火导电系统，就会造成输变电系统瘫痪。如何在火焰条件下发挥正常的输电功能是防火电缆的一个难题。

目前，氧化镁防火电缆已在国内外广泛应用，但其受制造长度、绝缘性能等多方面的影响，其使用范围较小，且不能大长度生产，不能弯曲；铜芯轧纹铜护套防火电缆则不仅解决了氧化镁防火电缆弯曲性能小的问题，但单纯以铜为外围护套则容易被氧化而影响防火性能。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述防火电缆现有技术中的缺陷而提供一种柔性防火电缆，实现了电缆长期在火焰环境下正常工作的要求，具有耐腐蚀、耐高温、防爆的特性。本发明的另一目是提供一种柔性防火电缆的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种柔性防火电缆的制备方法，其包括如下步骤：

（1）制备陶瓷化聚烯烃外护套料，

乙烯-锌烯共聚物 30—70份

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 20—80份

相容剂EVA 1—8份

氢氧化镁 10—50份

氢氧化铝 10—50份

1010 抗氧剂 0.1—0.5份

聚乙烯蜡 1—5份

偶联剂A-172 1—2份

陶土 200—400份

甲基硅油 1—2份

陶瓷粉 20—120份

色母 5—15份

将上述重量份的乙烯-锌烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、相容剂EVA、氢氧化镁、氢氧化铝、1010 抗氧剂、聚乙烯蜡和偶联剂A-172，加入密炼机中密炼10-15分钟至100-120℃，得到混合物A；

向上述混合物A中加入陶土200—400份和甲基硅油1-2份，密炼6-20分钟至135-155℃，得到混合物B；

向上述混合物B中加入陶瓷粉20-120份、色母5-15份，密炼15-40分钟至145-165℃，停止密炼，得到陶瓷化聚烯烃外护套料，冷却至室温，备用；

（2）制备柔性防火电缆，

经缆芯线放线、缆芯线张力调节、铜带放带、铜带张力调节、铜带定位精切、铜带收卷并送入纵包成型机得到纵包成型的电缆，对纵包成型的电缆在惰性气体保护下进行对接纵缝焊接、涡流探伤、冷却润滑、拉伸定径、轧纹和清洗吹干得到初步成型电缆；将上述步骤（1）中得到的陶瓷化聚烯烃外护套料与清洗吹干后的电缆一起经双螺杆挤出机挤出外护套，经喷码、调张力和排线，最终得到柔性防火电缆。

优选的，所述惰性气体为氩气，所述氩气的压力为5-15Mpa；所述纵缝焊接的电流为40-190A。

优选的，所述氩气的压力为10Mpa；所述纵缝焊接的电流为90A。

优选的，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物为EVA260，所述相容剂EVA为马来酸酐接枝的EVA共混物, 所述偶联剂A-172为超高分子量聚硅氧烷，所述1010 抗氧剂为四季戊四醇酯，所述甲基硅油为二甲基硅油201，所述色母为EVA基色母。

本发明的由上述任一项所述的方法制备的柔性防火电缆，包括三根导体线芯、地线、包带层和内护套，还包括外护套，所述外护套为陶瓷化聚烯烃外护套，所述陶瓷化聚烯烃外护套厚度为3.0-5.0mm；所述导体线芯与地线外围设有填充层；所述填充层外围包覆包带层；所述包带层外部包覆内护套；所述内护套外部包覆所述外护套；所述三根导体线芯和地线由内至外均设有导体、绝缘层、高温分色带和绕包层。

优选的，所述高温分色带延导体线芯或地线长度方向间隔分布。

优选的，所述柔性防火电缆为四等芯电缆；所述包带层为合成云母带层，所述内护套为氩弧焊接轧纹铜护套，所述填充层为无机纤维填充丝；所述导体为裸铜丝或镀层铜丝，所述绝缘层为硅橡胶复合带绝缘层，所述绕包层为金云母带绕包层。

优选的，所述绝缘层厚度为0.4-2.0mm；所述绕包层重叠绕包3层，厚度为0.4-0.6mm，重叠率为40%-55%；所述包带层重叠率为40%-55%；所述内护套厚度为0.4-1.2mm。

优选的，所述绝缘层厚度为1.2mm；所述绕包层厚度为0.5mm，重叠率为50%；所述包带层重叠率为50%；所述内护套厚度为0.8mm。

优选的，所述陶瓷化聚烯烃外护套厚度为4.0mm。

本发明的有益效果具体如下：

（1）在铜护套外围再包覆一层陶瓷化聚烯烃防火外护套，不仅克服了现有技术中铜长期使用容易被氧化的缺陷，而且能够满足电缆长期允许工作温度250℃要求；隔温隔热性能优异，铜护套的熔点是1083℃，陶瓷化聚烯烃防火外护套的遇火温度可高达1600℃、时间越长燃烧后的陶瓷铠体越坚硬；并且不易老化，安全性能好，使得电缆能在火焰中继续正常供电；

（2）高温分色带延导体线芯或地线长度方向间隔分布，克服了传统工艺中将分色带延缆芯径向包覆造成大量浪费的缺点，大大降低了生产成本；且将高温分色带设置在绕包层内部，降低了因长期高温工作等因素对高温分色带造成的影响，使高温分色带更有效的发挥对缆芯的标识作用；

（3）使用硅橡胶复合带作为绝缘层，克服了现有技术中以有机高分子材料为绝缘层，在火焰条件下极易炭化、失去绝缘作用的缺点，具有耐高温、绝缘性能好的优点；

（4）将硅橡胶复合带绝缘层、金云母带绕包层、合成云母带层、、氩弧焊接轧纹铜护套和陶瓷化聚烯烃防火外护套包覆在一起，构成柔性防火电缆，具有载流量大、柔性好、耐腐蚀、防爆性能好的特性；

（5）本发明的柔性防火电缆的制备方法，具有工艺简单、生产成本低、可连续大长度生产、安全、环保的优点。

附图说明

图1为本发明的柔性防火电缆的截面示意图；

图2为导体线芯和地线的截面示意图；

图3为导体线芯侧面示意图；

图4为本发明的柔性防火电缆的生产装置流程示意图。

图中：1-导体线芯，2-填充层，3-地线，4-外护套，5-包带层，6-内护套，7-绝缘层，8-导体，9-高温分色带，10-绕包层，11-电缆放线机，12-缆芯线张力控制器，13-自动放带机，14-铜带张力控制器，15-进带定位器，16-精切机，17-精切废边收卷机，18-精密轮式纵包成型机，19-纵缝焊接机，20-涡流探伤仪，21-冷却润滑装置，22-拉伸定径仪，23-轧纹机，24-清洗吹干装置，25-挤出机，26-电缆激光喷码器，27-电缆收线张力控制器，28-电缆自动收排线机。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在本发明权利要求书限定的范围内做出的任何修改或改动均视为本发明保护的范围。

本发明的柔性防火电缆的生产装置如图4所示，包括：电缆放线机11，缆芯线张力控制器12，自动放带机13，铜带张力控制器14，进带定位器15，精切机16，精切废边收卷机17，精密轮式纵包成型机18，纵缝焊接机19，涡流探伤仪20，冷却润滑装置21，拉伸定径仪22，轧纹机23，清洗吹干装置24，挤出机25，电缆激光喷码器26，电缆收线张力控制器27，电缆自动收排线机28。各生产装置间依次串联连接。

实施例1

本发明的实施例1的柔性防火电缆的制备方法，包括如下步骤：

（1）制备陶瓷化聚烯烃外护套料，

将50份EVA260、乙烯-锌烯共聚物50份、马来酸酐接枝的EVA共混物3份、氢氧化铝20份、氢氧化镁30份、0.2份四季戊四醇酯、聚乙烯蜡3份和2份超高分子量聚硅氧烷加入密炼机中密炼15分钟至110℃，得到混合物A；

向上述混合物A中加入陶土300份和2份的二甲基硅油201，密炼8分钟至145℃，得到混合物B；

向上述混合物B中加入陶瓷粉60份、EVA基色母8.5份，密炼30分钟至165℃，停止密炼，陶瓷化聚烯烃外护套料，冷却至室温，备用；

（2）制备柔性防火电缆，

三根导体线芯1和地线3经电缆放线机11放线，用缆芯线张力控制器12调节张力；铜带经自动放带机13放带，用铜带张力控制器14调节铜带张力；铜带经进带定位器15至铜带精切机16精切，经铜带精切废边收卷机17收卷；收卷后的铜带送入精密轮式纵包成型机18成型，纵包成型的电缆经纵缝焊接机19在10Mpa氩气保护下连续对接纵缝焊接，纵缝焊接电流于为90A；对接焊缝后的电缆经涡流探伤仪20至冷却润滑装置21，经拉伸定径仪22至轧纹机23轧纹，于清洗吹干装置24中清洗吹干；将上述步骤（1）中得到的陶瓷化聚烯烃外护套料与清洗吹干后的电缆一起经双螺杆挤出机25挤出外护套4；经电缆激光喷码器26喷码，经电缆张力控制器27调张力，经电缆自动收排线机28排线，最终得到柔性防火电缆。

本发明实施例1的柔性防火电缆，如图1所示，为四等芯电缆，包括三根导体线芯1、地线3、包带层5和内护套6，还包括厚度为3.0mm的陶瓷化聚烯烃外护套4，所述导体线芯1与地线3外围设有填充层2；所述填充层2为无机纤维填充丝且外围包覆包带层5；所述包带层5为合成云母带层，重叠率为40%且包带层5外部包覆内护套6；所述内护套6为厚度为0.4mm的氩弧焊接轧纹铜护套且外部包覆陶瓷化聚烯烃外护套4，不仅克服了现有技术中铜长期使用容易被氧化的缺陷，而且能够满足电缆长期允许工作温度250℃要求，隔温隔热性能优异，遇火温度可高达1600℃、时间越长燃烧后的陶瓷铠体越坚硬；并且不易老化，安全性能好，使得电缆能在火焰中继续正常供电；

如图2所示，本发明实施例1的柔性防火电缆的三根导体线芯1和地线3由内至外均依次设有导体8、绝缘层7、高温分色带9和绕包层10；所述导体8为镀层铜丝；所述绝缘层7为硅橡胶复合带绝缘层，厚度为0.4mm；所述绕包层10为金云母带绕包层，重叠绕包3层，厚度为0.4mm，重叠率为40%；将高温分色带9设置在绕包层10内部，降低了因长期高温工作等因素对高温分色带9造成的影响，使高温分色带9更有效的发挥对缆芯的标识作用；

如图3所示，高温分色带9延导体线芯1或地线3长度方向间隔分布；克服了传统工艺中将分色带延缆芯径向包覆造成大量浪费的缺点，大大降低了生产成本。

实施例2

本发明实施例2的柔性防火电缆的制备方法，包括如下步骤：

（1）制备陶瓷化聚烯烃外护套料，

将30份的EVA260、乙烯-锌烯共聚物20份、马来酸酐接枝的EVA共混物1份、氢氧化铝10份、氢氧化镁10份、0.1份四季戊四醇酯、聚乙烯蜡1份和1份超高分子量聚硅氧烷加入密炼机中密炼10分钟至100℃，得到混合物A；

向上述混合物A中加入陶土200份和1份的二甲基硅油201，密炼6分钟至135℃，得到混合物B；

向上述混合物B中加入陶瓷粉20份、EVA基色母5份，密炼15分钟至145℃，停止密炼，陶瓷化聚烯烃外护套料，冷却至室温，备用；

（2）制备柔性防火电缆，

三根导体线芯1和地线3经电缆放线机11放线，用缆芯线张力控制器12调节张力；铜带经自动放带机13放带，用铜带张力控制器14调节铜带张力；铜带经进带定位器15至铜带精切机16精切，经铜带精切废边收卷机17收卷；收卷后的铜带送入精密轮式纵包成型机18成型，纵包成型的电缆经纵缝焊接机19在5Mpa氩气保护下连续对接纵缝焊接，纵缝焊接电流于为40A；对接焊缝后的电缆经涡流探伤仪20至冷却润滑装置21，经拉伸定径仪22至轧纹机23轧纹，于清洗吹干装置24中清洗吹干；将上述步骤（1）中得到的陶瓷化聚烯烃外护套料与清洗吹干后的电缆一起经双螺杆挤出机25挤出外护套4；经电缆激光喷码器26喷码，经电缆张力控制器27调张力，经电缆自动收排线机28排线，最终得到柔性防火电缆。

本发明实施例2的柔性防火电缆，如图1所示，为四等芯电缆，包括三根导体线芯1、地线3、包带层5和内护套6，还包括厚度为5.0mm的陶瓷化聚烯烃外护套4，所述导体线芯1与地线3外围设有填充层2；所述填充层2为无机纤维填充丝且外围包覆包带层5；所述包带层5为合成云母带层，重叠率为55%且包带层5外部包覆内护套6；所述内护套6为厚度为1.2mm的氩弧焊接轧纹铜护套且外部包覆陶瓷化聚烯烃外护套4，不仅克服了现有技术中铜长期使用容易被氧化的缺陷，而且能够满足电缆长期允许工作温度250℃要求，隔温隔热性能优异，遇火温度可高达1600℃、时间越长燃烧后的陶瓷铠体越坚硬；并且不易老化，安全性能好，使得电缆能在火焰中继续正常供电；

如图2所示，本发明实施例2的柔性防火电缆的三根导体线芯1和地线3由内至外均依次设有导体8、绝缘层7、高温分色带9和绕包层10；所述导体8为镀层铜丝；所述绝缘层7为硅橡胶复合带绝缘层，厚度为2.0mm；所述绕包层10为金云母带绕包层，重叠绕包3层，厚度为0.6mm，重叠率为55%；将高温分色带9设置在绕包层10内部，降低了因长期高温工作等因素对高温分色带9造成的影响，使高温分色带9更有效的发挥对缆芯的标识作用；

如图3所示，高温分色带9延导体线芯1或地线3长度方向间隔分布；克服了传统工艺中将分色带延缆芯径向包覆造成大量浪费的缺点，大大降低了生产成本。

实施例3

本发明实施例3的柔性防火电缆的制备方法，包括如下步骤：

（1）制备陶瓷化聚烯烃外护套料，

将70份的EVA260、乙烯-锌烯共聚物80份、马来酸酐接枝的EVA共混物8份、氢氧化铝50份、氢氧化镁50份、0.1份四季戊四醇酯、聚乙烯蜡5份和2份超高分子量聚硅氧烷加入密炼机中密炼15分钟至120℃，得到混合物A；

向上述混合物A中加入陶土400份和2份的二甲基硅油201，密炼20分钟至155℃，得到混合物B；

向上述混合物B中加入陶瓷粉120份、EVA基色母15份，密炼40分钟至165℃，停止密炼，陶瓷化聚烯烃外护套料，冷却至室温，备用；

（2）制备柔性防火电缆，

三根导体线芯1和地线3经电缆放线机11放线，用缆芯线张力控制器12调节张力；铜带经自动放带机13放带，用铜带张力控制器14调节铜带张力；铜带经进带定位器15至铜带精切机16精切，经铜带精切废边收卷机17收卷；收卷后的铜带送入精密轮式纵包成型机18成型，纵包成型的电缆经纵缝焊接机19在15Mpa氩气保护下连续对接纵缝焊接，纵缝焊接电流于为190A；对接焊缝后的电缆经涡流探伤仪20至冷却润滑装置21，经拉伸定径仪22至轧纹机23轧纹，于清洗吹干装置24中清洗吹干；将上述步骤（1）中得到的混合物C与清洗吹干后的电缆一起经双螺杆挤出机25挤出外护套4；经电缆激光喷码器26喷码，经电缆张力控制器27调张力，经电缆自动收排线机28排线，最终得到柔性防火电缆。

本发明实施例3的柔性防火电缆，如图1所示，为四等芯电缆，包括三根导体线芯1、地线3、包带层5和内护套6，还包括厚度为4.0mm的陶瓷化聚烯烃外护套4，所述导体线芯1与地线3外围设有填充层2；所述填充层2为无机纤维填充丝且外围包覆包带层5；所述包带层5为合成云母带层，重叠率为50%且包带层5外部包覆内护套6；所述内护套6为厚度为0.8mm的氩弧焊接轧纹铜护套且外部包覆陶瓷化聚烯烃外护套4；

如图2所示，本发明实施例3的柔性防火电缆的三根导体线芯1和地线3由内至外均依次设有导体8、绝缘层7、高温分色带9和绕包层10；所述导体8为镀层铜丝；所述绝缘层7为硅橡胶复合带绝缘层，厚度为1.2mm；所述绕包层10为金云母带绕包层，重叠绕包3层，厚度为0.5mm，重叠率为50%；将高温分色带9设置在绕包层10内部；

如图3所示，高温分色带9延导体线芯1或地线3长度方向间隔分布。

实施例4

本发明实施例4的柔性防火电缆的制备方法，包括如下步骤：

（1）制备陶瓷化聚烯烃外护套料，

将60份的EVA260、乙烯-锌烯共聚物60份、马来酸酐接枝的EVA共混物5份、氢氧化铝30份、氢氧化镁40份、0.2份四季戊四醇酯、聚乙烯蜡4份和2份超高分子量聚硅氧烷加入密炼机中密炼15分钟至120℃，得到混合物A；

向上述混合物A中加入陶土350份和2份的二甲基硅油201，密炼15分钟至150℃，得到混合物B；

向上述混合物B中加入陶瓷粉80份、EVA基色母10份，密炼25分钟至150℃，停止密炼，陶瓷化聚烯烃外护套料，冷却至室温，备用；

（2）制备柔性防火电缆，

三根导体线芯1和地线3经电缆放线机11放线，用缆芯线张力控制器12调节张力；铜带经自动放带机13放带，用铜带张力控制器14调节铜带张力；铜带经进带定位器15至铜带精切机16精切，经铜带精切废边收卷机17收卷；收卷后的铜带送入精密轮式纵包成型机18成型，纵包成型的电缆经纵缝焊接机19在15Mpa氩气保护下连续对接纵缝焊接，纵缝焊接电流于为190A；对接焊缝后的电缆经涡流探伤仪20至冷却润滑装置21，经拉伸定径仪22至轧纹机23轧纹，于清洗吹干装置24中清洗吹干；将上述步骤（1）中得到的混合物C与清洗吹干后的电缆一起经双螺杆挤出机25挤出外护套4；经电缆激光喷码器26喷码，经电缆张力控制器27调张力，经电缆自动收排线机28排线，最终得到柔性防火电缆。

本发明实施例3的柔性防火电缆，如图1所示，为四等芯电缆，包括三根导体线芯1、地线3、包带层5和内护套6，还包括厚度为4.0mm的陶瓷化聚烯烃外护套4，所述导体线芯1与地线3外围设有填充层2；所述填充层2为无机纤维填充丝且外围包覆包带层5；所述包带层5为合成云母带层，重叠率为50%且包带层5外部包覆内护套6；所述内护套6为厚度为0.8mm的氩弧焊接轧纹铜护套且外部包覆陶瓷化聚烯烃外护套4；

如图2所示，本发明实施例3的柔性防火电缆的三根导体线芯1和地线3由内至外均依次设有导体8、绝缘层7、高温分色带9和绕包层10；所述导体8为镀层铜丝；所述绝缘层7为硅橡胶复合带绝缘层，厚度为1.2mm；所述绕包层10为金云母带绕包层，重叠绕包3层，厚度为0.5mm，重叠率为50%；将高温分色带9设置在绕包层10内部；

如图3所示，高温分色带9延导体线芯1或地线3长度方向间隔分布。

实施例5

本发明的实施例5的柔性防火电缆的制备方法，包括如下步骤：

（1）制备陶瓷化聚烯烃外护套料，

将40份EVA260、乙烯-锌烯共聚物40份、马来酸酐接枝的EVA共混物6份、氢氧化铝40份、氢氧化镁20份、0.2份四季戊四醇酯、聚乙烯蜡2份和2份超高分子量聚硅氧烷加入密炼机中密炼13分钟至110℃，得到混合物A；

向上述混合物A中加入陶土250份和2份的二甲基硅油201，密炼10分钟至140℃，得到混合物B；

向上述混合物B中加入陶瓷粉40份、EVA基色母8份，密炼25分钟至160℃，停止密炼，陶瓷化聚烯烃外护套料，冷却至室温，备用；

（2）制备柔性防火电缆，

三根导体线芯1和地线3经电缆放线机11放线，用缆芯线张力控制器12调节张力；铜带经自动放带机13放带，用铜带张力控制器14调节铜带张力；铜带经进带定位器15至铜带精切机16精切，经铜带精切废边收卷机17收卷；收卷后的铜带送入精密轮式纵包成型机18成型，纵包成型的电缆经纵缝焊接机19在10Mpa氩气保护下连续对接纵缝焊接，纵缝焊接电流于为90A；对接焊缝后的电缆经涡流探伤仪20至冷却润滑装置21，经拉伸定径仪22至轧纹机23轧纹，于清洗吹干装置24中清洗吹干；将上述步骤（1）中得到的陶瓷化聚烯烃外护套料与清洗吹干后的电缆一起经双螺杆挤出机25挤出外护套4；经电缆激光喷码器26喷码，经电缆张力控制器27调张力，经电缆自动收排线机28排线，最终得到柔性防火电缆。

本发明实施例1的柔性防火电缆，如图1所示，为四等芯电缆，包括三根导体线芯1、地线3、包带层5和内护套6，还包括厚度为3.0mm的陶瓷化聚烯烃外护套4，所述导体线芯1与地线3外围设有填充层2；所述填充层2为无机纤维填充丝且外围包覆包带层5；所述包带层5为合成云母带层，重叠率为40%且包带层5外部包覆内护套6；所述内护套6为厚度为0.4mm的氩弧焊接轧纹铜护套且外部包覆陶瓷化聚烯烃外护套4，不仅克服了现有技术中铜长期使用容易被氧化的缺陷，而且能够满足电缆长期允许工作温度250℃要求，隔温隔热性能优异，遇火温度可高达1600℃、时间越长燃烧后的陶瓷铠体越坚硬；并且不易老化，安全性能好，使得电缆能在火焰中继续正常供电；

如图2所示，本发明实施例1的柔性防火电缆的三根导体线芯1和地线3由内至外均依次设有导体8、绝缘层7、高温分色带9和绕包层10；所述导体8为镀层铜丝；所述绝缘层7为硅橡胶复合带绝缘层，厚度为0.4mm；所述绕包层10为金云母带绕包层，重叠绕包3层，厚度为0.4mm，重叠率为40%；将高温分色带9设置在绕包层10内部，降低了因长期高温工作等因素对高温分色带9造成的影响，使高温分色带9更有效的发挥对缆芯的标识作用；

如图3所示，高温分色带9延导体线芯1或地线3长度方向间隔分布；克服了传统工艺中将分色带延缆芯径向包覆造成大量浪费的缺点，大大降低了生产成本。

本发明的方法制备的柔性防火电缆，具有高强度的柔软性能，在弯曲试验和压扁试验后铜护套无裂纹和裂缝，在1250V、15min的电压下电缆未击穿；本发明防火保护层由铜内护套和高强度陶瓷化聚烯烃外护套组成，铜的熔点是1083℃，陶瓷化聚烯烃外护套遇火温度可高达1600℃、时间越长燃烧后的陶瓷铠体越坚硬，因此温度不超过1600℃时，电缆结构不会出现问题；在耐火试验中，本发明中的电缆受火950℃，90min，冷却15min后，电缆结构完整；本发明的电缆不仅能满足GB/T19216及IEC60331的要求，还可满足英国BS6387标准规定的A级、B级和C级的要求，并且在燃烧中还可耐受水喷和机械撞击；此外，本发明的电缆还能在过载情况下，满足长期工作温度250℃的要求。