专利名称：高温耐火电缆的制作方法
技术领域：
本实用新型所涉及的是高温耐火电缆。
在高温条件下工作的自动化流水线、核电站、机车、舰船和飞机发动机以及宇航器等，均需使用各种耐热等级的绝缘电线电缆。我国近几年来，中温(60℃～300℃)绝缘电线已经获得解决，在高温(300℃～800℃)绝缘电线方面，国内在这方面的研究大多用于航空工业。随着我国钢铁、冶金、热电厂、化工行业的快速发展，均需要大量耐温等级在200℃～500℃的高温电缆。如何研究出新型耐高温材料来开发出高稳定性和安全性的高温电缆，将有着巨大的市场潜力。
本实用新型的目的在于针对市场的急需，研制成一种具有耐高温绝缘性能和耐压性能的高温(500℃)耐火电缆。
本实用新型的高温耐火电缆的构成是，有四根由里层到外层依次分别由导体，耐火层和组合绝缘层所组成的电线与四根电线之间空隙的填充料构成的线芯，线芯外层又由里到外依次分别由包带、屏蔽层和组合护套所组成。
本实用新型的高温耐火电缆有如下主要特点在500℃高温下不仅具有优良的绝缘电阻和耐电压性能，而且具有耐潮、耐油等特点；能在750℃～800℃的火焰燃烧情况下，保证正常通电1.5小时以上；能经受从室温到500℃空气环境中的急冷急热；同时还具有良好的柔软性和可弯曲性。
附
图1高温耐火电缆的结构示意图。
由附图可知，本电缆的组成结构是，其线芯有四根由导体1，耐火层2和组合绝缘层3所组成的电线与四根电线之间空隙的填充料4所构成，线芯外层由里层到外层依次分别由包带5，屏蔽层6，组合护套7所组成。
本电缆的实施例是，导体1采用镀镍圆铜线；耐火层2由两层玻璃丝云母带重叠绕包而成；组合绝缘层3，其内层采用耐辐照纤维纱编织，外层采用由硅酮树脂和硅微粉及固化剂混合而成的高温涂料涂覆层；填充料4采用无碱玻璃纤维绳；包带5采用无碱玻璃纤维丝带；屏蔽层6采用镀镍圆铜线；组合护套7其内层采用耐辐照纤维纱编织，外层采用由硅酮树脂和硅微粉及固化剂混合而成的高温涂料涂覆层。
下面再对本电缆的特点作进一步的详细说明对于高温电缆的导体，应在高温条件下保证导体的电导率、抗拉强度和伸长率、在弯曲和振动场所使用所需要的性能及在使用期间导体的稳定可靠性，最理想状态就是导体的上述性能均优，但这在技术上和经济上是很难实现的。
铜是贵金属而且具有优异的性能以及相对好的耐腐蚀性能，但作为高温导体使用，氧化和晶粒生长是两个主要问题，而且还有一些性能尚需改进，如可焊性、接触电阻和高温下稳定性等，因此，通常就需要在铜导体表面镀一层金属。就化学稳定性而言，导体的最好镀层材料是金或白金，但这两种金属的价格极为昂贵，使用上不经济。另外，也找不到强度与钢一样而电导率与铜相似的合金作为导体使用。虽然镀层材料都能改进一种或几种性能，但改进程度却不相同，因此，就必须根据导体的使用场合而加以选择镀层材料。
镀镍铜导体具有优秀的耐高温性能，虽然它的电导率比银低，与镀锡铜导体相近，但在高温下使用时，其导电性能和弯曲性能都比较好。同时，镍的硬度高，必须使用压接工具接续，通常情况接触电阻也比较好。因此，为保证导体耐热性要求，我们选择了镀镍铜导体作为500℃高温电缆的导体。
为确保电缆在高温下的耐火性能，我们采用了两层有机硅玻璃云母带在导体表面进行重叠绕包，并在两层云母带之间浸渍了一层由我们自行配制的1#耐高涂料。我们知道，无机材料具有良好的耐热性，但由于其熔点高、柔软性差，故作为被覆材料使用时就存在一些技术难题，克服无机材料的这个难题是采用了无机材料和有机材料相结合的原则，使之具有无机材料的耐高温特性又兼顾有机材料的塑性。无机材料的含量越高，电缆的耐温等级也越高，但同时电缆的塑性也越差，电缆的结构也就不够稳定，因此，合理掌握两种材料的配比将是该电缆开发的关键。
电缆的绝缘层采用了玻璃纤维纱编织并浸渍2#耐高温涂料组合而成。我们知道，普通塑料在150℃以上时就要发生融熔分解，而作为耐高温电缆的氟碳树脂在400℃以上时也会发生融熔分解，根本不可能在500℃时长期工作，因而，我们选择了具有无机材料性质的玻璃纤维纱进行编织。作为电缆的基础绝缘材料——纤维编织层，选择时主要取决于它的电阻率的高低。若选用石英玻璃纤维，其在高温下电绝缘性能较好，但其价格十分昂贵，一般只在航空工业上使用。而若选用无碱玻璃纤维，其在高温350℃以上时绝缘电阻将急剧下降，同时，由于该材料在制作过程中采用的是石蜡乳剂进行拉丝润滑，这和有机树脂的相溶性极差，因而对我们下道浸渍工序是十分不利的，因此，我们选择了在高温下具有优良电绝缘性能的耐辐照玻璃纤维纱进行编织来作为电缆的基础绝缘。
为保证纤维编织层具有足够的强度和致密性、耐热性以及高温下的化学稳定性，就必须将纤维编织层浸渍耐高温涂料，绝缘涂料则是高温电缆绝缘的关键材料。高温绝缘电缆的研究，侧重于不同温度下绝缘材料的R-T(绝缘电阻—温度)变化规律，以从中找出绝缘材料在高温条件下工作的可能性。
从高温绝缘基础材料宏观来看，绝缘电阻随温度升高而减小，呈指数函数关系，即1gχ＝1g(1/ρ)＝A-B/T。
式中χ——高温电导率；ρ——电阻率；A、B——与材料化学组分有关的常数；T——绝对温度，等于t+273°K。
从微观上来看，在高温时由于温度变化快，材料结构疏松，自由能大，因而绝缘电阻变小，在500℃高温下，非无机物将会烧除，因而材料结构组织收缩紧密，自由能受到限制，绝缘涂层将逐步固化，电缆也会逐步变硬，在500℃高温下保温一段时间，绝缘电阻将会稍微上升。但光靠玻璃纤维编织作电缆的绝缘，其绝缘电阻是无法满足要求的，其外涂上经特殊处理的耐高温涂料后，情况就完全不同了。通常用的磷酸铝为基的无机胶粘涂层，在600℃高温下绝缘电阻不足1MΩ，而且涂层质硬而脆，涂出的电缆弯曲性能差。这就需将无机硅酸盐原料和有机树脂以适当的配比进行特殊化学处理，形成一种复合涂料，它不仅具有硅酸盐的耐高温绝缘性能，而且具有有机树脂的塑性。
我们曾做过对比试验，将浸渍该涂料的电缆(A样)和未浸渍涂料的电缆(B样)同时放在管型炉中加温，当起始温度为室温时，用兆欧表分别测量其绝缘电阻，A样的读数为无穷大，而B样的读数在100MΩ左右，当炉温逐步升高到300℃以上时，B样的读数急剧下降，绘制的R-T曲线图较陡，而A样的曲线图相对平缓。当炉温升高到500℃时，A样的读数在10～15MΩ左右，而B样的读数不足5MΩ，当炉温在500℃恒温1小时，两试样的读数都稍微有所上升，A样的读数为15～20MΩ，而B样的读数为6MΩ左右。将两试样随炉冷却至室温，取观看试样表面，A样表面固化完好，电缆已变硬，而B样表面已脆化，电缆在弯曲时，表面脱落已不能使用。我们再将A样在常温下经受电压试验，仍能够通过3000V的高压试验。通过试验，我们也发现经高温涂料浸渍后的电缆R-T特性良好，电缆能够在500℃下长期工作。
权利要求1.一种高温耐火电缆，其特征在于有四根由里到外依次由导体(1)，耐火层(2)和组合绝缘层(3)所组成的电线与四根电线之间空隙的填充料(4)所构成的线芯，线芯外层由里到外依次由包带(5)，屏蔽层(6)和组合护套(7)所组成。
2.根据权利要求1所述的高温耐火电缆，其特征在于耐火层由两层玻璃丝云母带重叠绕包而成。
3.根据权利要求1或2所述的高温耐火电缆，其特征在于，组合绝缘层，由采用耐辐照纤维编织的内层与采用由硅酮树脂和硅微粉及固化剂混合的外层而组成的高温涂料涂层。
4.根据权利要求1或2所述的高温耐火电缆，其特征在于，组合护套，由采用耐辐照纤维纱编织的内层与采用由硅酮树脂和硅微粉及固化剂混合的外层而组成的高温涂料涂覆层。
5.根据权利要求3所述的高温耐火电缆，其特征在于，组合护套由采用耐辐照纤维纱编织的内层与采用由硅酮树脂和硅微粉及固化剂混合的外层而组成的高温涂料涂覆层。
专利摘要一种涉及高温耐火电缆,其线芯有四根由里到外依次由导体1耐火层2和绝缘层3所组成的电线与四根电线之间空隙的填充料4所组成,线芯外层由里到外依次由仓带5屏蔽层6和护套7所组成。本电缆在500℃高温下具有优良的绝缘电阻和耐电压性能;在750℃～800℃的燃烧下,能保证正常通电1.5小时以上;能经受从室温到500℃的空气环境中急冷急热等性能。
文档编号H01B7/295GK2491947SQ0121754
公开日2002年5月15日 申请日期2001年2月23日 优先权日2001年2月23日
发明者唐崇健, 倪勇升, 仇家斌, 房权生, 赵萍 申请人:宝胜科技创新股份有限公司