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關(guān)于超A阻燃防火電力電纜、隔離型中（低）壓防火電纜研制
關(guān)鍵詞：膨脹防火體系 礦物絕緣防火電纜 超A阻燃防火電力電纜 中低壓防火電纜 雙螺桿灌漿機(jī)
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應(yīng)用前景：從普通的電力電纜發(fā)展到昨日的低煙無(wú)鹵、阻燃電纜，近期較為盛行的礦物絕緣防火電纜，越來(lái)越多的場(chǎng)合注重電纜的各種防火措施，而像BTTZ BTLY BBTRZ YTTW等防火電纜僅適用于低壓電路線纜的傳輸場(chǎng)合，中高壓電路線纜的傳輸勢(shì)必也需要電纜具備一定的防火性能。國(guó)家相關(guān)的政策及消防驗(yàn)收等強(qiáng)制性要求，以及《GB50016-2014 建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》出臺(tái)并修訂，都印證電纜防火及中高壓防火電纜將必定成為未來(lái)電纜發(fā)展的一種趨勢(shì)，把握住這一訊息的電纜生產(chǎn)企業(yè)，在今后的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中將占據(jù)主流市場(chǎng)。
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國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀：從上海高橋電纜集團(tuán)有限公司最先研發(fā)，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，打破中壓電纜無(wú)法真正防火的技術(shù)瓶頸，先國(guó)內(nèi)如：上海勝華電纜、上海浦東電纜集團(tuán)、安徽太平洋電纜集團(tuán)、江蘇華鵬集團(tuán)等公司亦有生產(chǎn)對(duì)外銷售。
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適用場(chǎng)合：適用于高層建筑、軌道交通、醫(yī)院、商場(chǎng)、展館、車庫(kù)、娛樂(lè)場(chǎng)所、金融、變電站、電廠等重要場(chǎng)所的輸配電線路中。
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型號(hào)、規(guī)格范圍
WDZA+-YJ(L)Y 1×1.5～5×400mm²
WDZA+-YJ(L)Y23 2×1.5～5×400mm²
WDZA+-YJ(L)Y33 2×1.5～5×400mm²
WDZA+-YJ(L)Y63 1×1.5～1×630mm²
WDZA+-YJ(L)Y73 1×1.5～1×630mm²
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型號(hào)說(shuō)明及產(chǎn)品示例
1.產(chǎn)品特性代號(hào)
材料代號(hào):
銅導(dǎo)體:（T）省略
交聯(lián)聚乙烯:YJ
鋁導(dǎo)體:L
聚烯烴隔離套或護(hù)套:Y或E
2.外護(hù)套代號(hào)：
聚乙烯或聚烯烴外護(hù)套:3
3.鎧裝代號(hào):
鋼帶鎧裝:2
非磁性鋼帶:6
細(xì)鋼絲鎧裝:3
非磁性鋼絲:7
4.特性代號(hào)：
無(wú)鹵代號(hào):W
超A類阻燃:A+
低煙代號(hào):D
產(chǎn)品表示示例
銅芯無(wú)鹵低煙交聯(lián)聚乙烯絕緣聚烯烴護(hù)套超A類阻燃電力電纜額定電壓0.6/1kV，3芯，標(biāo)稱截面95mm²,表示為：WDZA+-YJY 3×95mm² 0.6/1kV
適用標(biāo)準(zhǔn)及指標(biāo)
《額定電壓1kV（Um=1.2kV）到35kV（Um=40.5kV）超A類阻燃電力電纜》
第一部分：額定電壓1kV（Um=1.2kV）電纜
第二部分：額定電壓6kV（Um=7.2kV）到35kV（Um=40.5kV）電纜。
企標(biāo)中的規(guī)范性引用文件包括：
GB/T 12706《額定電壓1kV（Um=1.2kV）到35kV（Um=40.5kV）擠包絕緣電力電纜及附件》
GB/T 17651《電纜或光纜在特定條件下燃燒的煙密度測(cè)定》
GB/T18380《電纜和光纜現(xiàn)在火焰條件下的燃燒試驗(yàn)》
GB/T 19666《阻燃和耐火電線電纜通則》
阻燃類別超過(guò)A類（非金屬物質(zhì)容量≥28L/m，雙面捆扎火焰溫度=815℃。燃燒時(shí)間=80min，雙噴燈噴燒炭化高度≤1.0m）。
膨脹層防火體系在常態(tài)工作條件下它的導(dǎo)熱系數(shù)大，比玻璃纖維或PP繩大15～30倍左右，故電纜散熱良好，其90℃以下的穩(wěn)態(tài)載流量要比同規(guī)格的普通型號(hào)大15%左右。
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電纜結(jié)構(gòu)分析：
1.銅導(dǎo)體絞合
2.導(dǎo)體屏蔽
3.交聯(lián)聚乙烯XLPE絕緣
4.半導(dǎo)電絕緣屏蔽
5.銅帶屏蔽
6.成纜
7.聚乙烯隔離套
8.礦物質(zhì)隔氧層
9.繞包防護(hù)層
10.膨脹隔離層（鋼絲鎧裝）
11.陶瓷化硅橡膠帶絕緣防火層
12.低煙無(wú)鹵阻燃帶繞包層
13.膨脹隔離層（鋼絲鎧裝）
14.低煙無(wú)鹵阻燃帶繞包層
15.低煙無(wú)鹵外護(hù)套
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分析：
1.礦物質(zhì)隔氧層在電纜受到1000℃火焰燃燒之時(shí)，能有效防火，并在燃燒之時(shí)形成堅(jiān)硬結(jié)殼，有效阻隔熱量進(jìn)入，并具備一定的強(qiáng)度，抵御沖擊試驗(yàn)。
2.礦物質(zhì)復(fù)合膨脹層在燃燒之時(shí)，釋放出難燃?xì)怏w，體積快速膨脹；生產(chǎn)碳粒，結(jié)合燃燒的氧氣釋放出二氧化碳?xì)怏w；并形成堅(jiān)硬蜂窩狀防火層隔熱。因?yàn)橹械蛪弘娏﹄娎|，在燃燒會(huì)通入較高電壓，膨脹層應(yīng)具備一定絕緣性和耐壓性能。
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關(guān)鍵技術(shù)：
阻燃劑，賦予易燃聚合物難燃性的功能性助劑，主要是針對(duì)高分子材料的阻燃設(shè)計(jì)的；阻燃劑有多種類型，按使用方法分為添加型阻燃劑和反應(yīng)型阻燃劑。添加型阻燃劑是通過(guò)機(jī)械混合方法加入到聚合物中，使聚合物具有阻燃性的，目前添加型阻燃劑主要有有機(jī)阻燃劑和無(wú)機(jī)阻燃劑，鹵系阻燃劑(有機(jī)氯化物和有機(jī)溴化物)和非鹵。有機(jī)是以溴系、磷氮系、氮系和紅磷及化合物為代表的一些阻燃劑，無(wú)機(jī)主要是三氧化二銻、氫氧化鎂、氫氧化鋁，硅系等阻燃體系。
按元素種類分為：鹵系、磷系、鹵-磷系、氮系、硅系、鋁鎂系等，按化學(xué)結(jié)構(gòu)分為無(wú)機(jī)阻燃劑、有機(jī)阻燃劑、高分子阻燃劑等，按阻燃劑與被阻燃材料關(guān)系分為添加型阻燃劑和反應(yīng)型阻燃劑。
通常在塑料阻燃改性中常采用的方法是添加型阻燃劑共混改性。阻燃常采用的阻燃劑包括：鋁鎂系阻燃劑，即氫氧化鎂、氫氧化鋁；磷系阻燃劑，紅磷母粒等；氮系阻燃劑MCA、MA等；有些還采用有機(jī)硅阻燃劑。
阻燃劑有鹵系（一般為溴系）；無(wú)機(jī)的氫氧化鎂、氫氧化鋁；磷系，紅磷等；氮系MCA、MA等及有機(jī)硅系。
氫氧化鎂等屬于無(wú)機(jī)阻燃劑，阻燃機(jī)理是燃燒時(shí)釋放出結(jié)合的水，同時(shí)高填充量也降低了有機(jī)材料的可燃性。用氫氧化鎂等阻燃優(yōu)點(diǎn)是環(huán)保性好，不釋放煙霧，不產(chǎn)生有害和有爭(zhēng)議的氣體，成本低廉。缺點(diǎn)是添加量大且親和力差，V0阻燃級(jí)別一般添加比例≥65％。
磷系阻燃劑多為液體，閃點(diǎn)低，高溫可能釋放有毒氣體，在聚丙烯中應(yīng)用不多。固體的紅磷也是塑料阻燃常采用的阻燃劑，相比氫氧化鎂等阻燃劑的高填充紅磷阻燃劑有明顯優(yōu)勢(shì)。其一般添加比例在8％～12％可以做到離火自熄，經(jīng)過(guò)包覆處理的紅磷吸潮性和易燃性大為改觀�？梢越�(jīng)受300℃以下的溫度，在加工過(guò)程中一般不易失火。用紅磷阻燃更加適用于黑色或紅色制品，其它顏色很難對(duì)紅色形成遮擋。紅磷的另外缺點(diǎn)就是阻燃的材料氧指數(shù)比較低，相溶性不夠好，流動(dòng)性差。適合對(duì)制品外觀、性能等要求不高的場(chǎng)合使用。
溴類阻燃劑是鹵系阻燃劑中的“代表作”，由于溴分子大于氯分子，且鍵能小，阻燃效率高。所以現(xiàn)在鹵系阻燃劑多采用溴類。人們對(duì)鹵素阻燃劑研究比較深入，透徹。原因是其阻燃效果好，效率高，使用方便，與樹脂相溶性最好且便于加工。
膨脹型阻燃體系一般由三個(gè)部分組成:酸源、炭源和氣源. 酸源一般是無(wú)機(jī)酸或加熱到一定溫度后能形成無(wú)機(jī)酸的化合物,如磷酸、三氯氧磷、聚磷酸銨等；炭源也叫成炭劑,它是形成泡沫炭化層的基礎(chǔ),主要是一些含碳量高的多羥基化合物,如季戊四醇、淀粉等;氣源也叫發(fā)泡源,常用的發(fā)泡源有三聚氰胺、雙氰胺等。膨脹型阻燃劑的阻燃機(jī)理為:當(dāng)受熱時(shí)酸源分解產(chǎn)生脫水劑,它能與成炭劑形成酯,酯然后脫水交聯(lián)形成炭,同時(shí)發(fā)泡劑釋放大量的氣體幫助膨脹炭層。厚的炭層提高了聚合物表面與炭層表面的溫度梯度,使聚合物表面溫度較火焰溫度低得多,減少了聚合物進(jìn)一步降解釋放可燃性氣體的可能性,同時(shí)隔絕了外界氧的進(jìn)入,因而在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)可以對(duì)聚合物起阻燃作用。
膨脹型阻燃體系基料的選擇：
1.常用的樹脂基料為脲醛樹脂。
優(yōu)點(diǎn)：原料易得、成本低廉；粘接強(qiáng)度低廉；粘接強(qiáng)度高，耐熱、耐腐蝕、電絕緣性好；樹脂時(shí)無(wú)色透明或乳白色黏液，對(duì)材料表明不產(chǎn)生污染，固化時(shí)間短、使用方便等。
缺點(diǎn)：耐火性較差，耐老化性能差，特別是不耐沸水；另外樹脂中有游離的甲醛，污染環(huán)境，對(duì)人體產(chǎn)生危害。
2.常用的樹脂基料為聚偏二氯乙烯乳液。聚偏二氯乙烯乳液又稱偏氯乳液，是用偏二氯乙烯（VCD）與氯乙烯（VC）用乳液法或懸浮法共聚制得。
優(yōu)點(diǎn)：由于含有鹵素元素，聚偏二氯乙烯乳液很難燃燒，乳液成膜后具有無(wú)色透明，透水、透氣率低，保色保光，耐酸、耐堿、耐油、耐水性號(hào)等優(yōu)點(diǎn)，能溶于多種有機(jī)溶劑，乳液的分散劑是水，因此，使用安全、無(wú)毒，無(wú)火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)，清洗方便。聚偏二氯乙烯乳液常溫即可固化，不需加熱或加固化劑，膠層韌性好。此外乳液穩(wěn)定性好，貯存期限可長(zhǎng)達(dá)一年之久。
缺點(diǎn)：耐熱性差，軟化點(diǎn)低（五十到九十?dāng)z氏度），高溫下使用會(huì)產(chǎn)生蠕變現(xiàn)象，使涂層粘結(jié)強(qiáng)度下降；在零下五攝氏度以下貯存易凍結(jié)，使乳液受到破壞。
3.常用的樹脂基料為聚醋酸乙烯乳液粘結(jié)劑。聚醋酸乙烯乳液粘結(jié)劑是聚醋酸乙烯和聚乙烯醇經(jīng)聚合反應(yīng)而得到的一種熱塑性膠，通常稱為乳白膠。
優(yōu)點(diǎn)：聚醋酸乙烯乳液粘結(jié)劑為白色黏稠液體，程微酸性，能溶于多種有機(jī)溶劑，并能耐稀酸稀堿，由于分散劑是水，因此使用安全、無(wú)毒，無(wú)火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)，清洗方便。乳白膠可常溫固化，韌性好。此外乳膠穩(wěn)定性好，貯存期限可長(zhǎng)達(dá)一年之久。
缺點(diǎn)：其主要缺點(diǎn)是耐水性、耐酸堿性和耐濕性差，對(duì)冷水有一定的耐水性，但對(duì)溫水的抵抗力差。由于其耐水性和耐熱性差，因此只能用于室內(nèi)。在零下五攝氏度以下貯存易凍結(jié)，使乳膠受到破壞。
乳白膠廣泛應(yīng)用在飾面型防火涂料、鋼結(jié)構(gòu)防火涂料、電纜防火涂料、預(yù)應(yīng)力混凝土樓板防火涂料、隧道防火涂料等的研制中。
4.常見的樹脂基料為聚乙烯醇縮甲醛樹脂。聚乙烯醇縮甲醛樹脂是聚乙烯醇的水溶液與甲醛在酸性催化劑作用下經(jīng)高溫縮聚而成。
優(yōu)點(diǎn)：聚乙烯醇縮甲醛樹脂是靠水分蒸發(fā)而固化的，所以不需加固化劑就能室溫固化，能夠制成對(duì)于光滑的表面（如玻璃、金屬及某些塑料）也有很好附著力的防火涂料，此外其涂膜的堅(jiān)牢度、彈性、耐磨性、耐候性對(duì)熱光的穩(wěn)定性都很好。
缺點(diǎn)：其主要缺點(diǎn)是耐候性、耐酸堿性和耐濕性差。
5.常見的樹脂基料為水溶性丙烯酸樹脂。為使丙烯酸合成樹脂成為水溶性，必須在合成過(guò)程中在樹脂結(jié)構(gòu)中引進(jìn)親水性極性基團(tuán)。
優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省能源和無(wú)環(huán)境污染，防腐蝕性能好，光澤度高，適合于制備色淺的水溶性丙烯酸樹脂涂料。
缺點(diǎn)：水和有機(jī)溶劑相比沸點(diǎn)低、冰點(diǎn)高、冰點(diǎn)或沸點(diǎn)差很窄，因此造成水性涂料的貯存穩(wěn)定性低，施工環(huán)境的溫度和濕度比溶劑型要求高。水的氫締合能強(qiáng)，偶極矩大，溶解度參數(shù)大，比熱容和蒸發(fā)熱都大，因此涂膜表面張力大，起泡不易消失。
礦物質(zhì)隔氧層：
選用氫氧化鎂或氫氧化鋁等無(wú)機(jī)阻燃劑，并表面改性活化處理，加入水玻璃（泡花堿），加入適當(dāng)緩凝劑等材料，調(diào)配出礦物質(zhì)防火泥材料。利用“2-Ø140/6D雙螺桿灌漿機(jī)”填充灌漿到電纜成纜間隙之中。
陶瓷化硅橡膠帶絕緣防火層：
選用深圳市安品有機(jī)硅材料有限公司或深圳市沃爾核材股份有限公司陶瓷化硅橡膠復(fù)合帶產(chǎn)品。在燃燒之時(shí)，能有效形成堅(jiān)硬陶瓷化殼體，阻隔熱量，并具備一定絕緣性能，對(duì)電纜耐壓性能有利。
膨脹隔離層（鋼絲鎧裝）：
選用膨脹型阻燃體系加入脲醛樹脂乳白色黏液或聚偏二氯乙烯乳液基料
酸源：多聚聚磷酸銨
炭源：季戊四醇
氣源：三聚氰胺
抑煙劑：氧化鋁
調(diào)配好原料加入雙螺桿灌漿機(jī)直接擠包，同時(shí)加入低碳鋼鋼絲鎧裝，并在線繞包。
兩層膨脹隔離層，重復(fù)上述操作流程。
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生產(chǎn)工藝流程：
1.銅導(dǎo)體絞合→12+18+24/500框式絞線機(jī)
2.導(dǎo)體屏蔽→
3.交聯(lián)聚乙烯XLPE絕緣→
4.半導(dǎo)電絕緣屏蔽→
65+150+90三層共擠懸鏈?zhǔn)礁煞ń宦?lián)
5.銅帶屏蔽→同芯式銅帶屏蔽機(jī)
6.成纜→1+1+3/1600搖籃式成纜機(jī)或3150盤絞履帶式牽引型成纜機(jī)
7.聚乙烯隔離套→SJ-120/25D擠塑機(jī)
8.礦物質(zhì)隔氧層→
9.繞包防護(hù)層→
2-Ø140/6D雙螺桿灌漿機(jī)，擠出灌漿防火泥并在線重疊繞包兩層無(wú)紡布材料
10.膨脹隔離層（鋼絲鎧裝）→
11.陶瓷化硅橡膠帶絕緣防火層→
12.低煙無(wú)鹵阻燃帶繞包層→
2-Ø140/6D雙螺桿灌漿機(jī)：放線與主機(jī)之間通過(guò)鋼絲鎧裝機(jī)加入低碳鋼鋼絲+擠包膨脹層防火復(fù)合材料+在線重疊繞包陶瓷化硅橡膠復(fù)合帶+在線重疊繞包低煙無(wú)鹵阻燃帶
13.膨脹隔離層（鋼絲鎧裝）→
14.低煙無(wú)鹵阻燃帶繞包層→
2-Ø140/6D雙螺桿灌漿機(jī)：放線與主機(jī)之間通過(guò)鋼絲鎧裝機(jī)加入低碳鋼鋼絲+擠包膨脹層防火復(fù)合材料+在線重疊繞包2層低煙無(wú)鹵阻燃帶
15.低煙無(wú)鹵外護(hù)套→SJ-150/25D低煙無(wú)鹵擠塑機(jī)擠包外護(hù)套材料
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