耐火電纜專利技術(shù)分析

安 琪 羅秋風(fēng)

耐火電纜專利技術(shù)分析

安 琪 羅秋風(fēng)

（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作河南中心，河南鄭州450002）

基于我國火災(zāi)事故中電氣原因引起的火災(zāi)占一半以上的背景，本文針對電纜的耐火問題，對相關(guān)領(lǐng)域的專利狀況和重點申請人進行了梳理，對耐火電纜的相關(guān)解決方案進行了深入探討。

電纜；耐火；阻燃；專利

Abstract:As fire accidents caused by electrical problems have accounted for more than a half of the total number of fire accidents in China,this paper has carried out the combing of the patent status and key applicants in the re?lated fields,and discusses the related solutions regarding fire-resistant cables in depth.

Key words:Cable;fireproof;flame retardant;patent

1 引言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，越來越多的電力設(shè)備在生產(chǎn)和生活中得到了廣泛的應(yīng)用，隨之而來的是作為電力和信號的傳輸通道，電纜的應(yīng)用隨處可見。我國的火災(zāi)事故中，電氣原因造成的火災(zāi)占一半左右的比例，電纜著火會導(dǎo)致電氣設(shè)備供電中斷，并且電纜耐火性能不達(dá)標(biāo)時還會有助火勢蔓延，造成更大的生命財產(chǎn)損失。因此，世界各國對重要建筑物中的關(guān)鍵線路用電纜都提出了嚴(yán)格的耐火特性要求。由此可知，耐火電纜的研發(fā)就顯得尤為重要了。

2 技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)

目前主要通過兩種方式提高電線電纜的耐火性能：一種是在電線電纜的絕緣和護套材料中加入某種添加劑。在發(fā)生火災(zāi)時，該添加劑可以有效降低聚合物產(chǎn)生的熱量，防止聚合物分解或促進絕緣和護套材料碳化形成保護層。另一種是物理隔離，常用的方法是采用云母或玻璃絲帶包覆在線芯周圍，利用云母和玻璃絲帶所具有的耐高溫、絕緣效果提高電線電纜的耐高溫能力。下面分別就這兩種方法制造的電線電纜的主要技術(shù)特點進行介紹。

2.1加入阻燃添加劑

添加劑一般常用的為礦物粉末粉體等無機阻燃劑，上海新益電力線路器材有限公司提交的發(fā)明專利申請CN106205837A于2016年12月7日公開了一種復(fù)合氧化鎂耐火電纜及其制備方法，其在電纜金屬導(dǎo)體外設(shè)置復(fù)合氧化鎂絕緣耐火層，該復(fù)合氧化鎂絕緣耐火層的成分配比(重量百分比)為：Al2O38.28%-25.8%，ZrO20.001%-0.003%，SiO20.01%-0.015%，酚醛環(huán)氧樹脂3%-5%，其余為MgO。其中的Al2O3在1100℃時能夠彌散填充進基質(zhì)及樹脂分解所產(chǎn)生的氣孔中，將氧化鎂顆粒緊密粘結(jié)在一起，并與氧化鎂反應(yīng)生成MgAl2O4三維網(wǎng)狀骨架，以保證所述復(fù)合氧化鎂絕緣耐火層結(jié)構(gòu)完整并同時形成Al2O3和ZrO2纖維，同時進一步增加絕緣耐火層的強度和耐火性能。

2.2物理隔離

主要通過在電線電纜導(dǎo)體外部或纜芯外部繞包云母帶或其他隔熱帶材料來達(dá)到電纜的耐火效果，如人民電纜集團有限公司提交的專利申請CN105355314A于2016年2月24日公開了一種耐火電纜，在導(dǎo)電線芯外部的云母帶，云母帶選用有機硅雙面玻璃金云母帶，該云母帶選用有機硅為膠粘劑沾接云母紙；雙面分別以無堿玻璃布為補強材料，經(jīng)過上膠，符合，烘培，分切而成的帶狀耐火云母帶，從而使電纜能夠在950-1000℃的火焰中和額定電壓下耐受燃燒，能保持電纜正常工作至少90分鐘。

此外，可以通過同時采用阻燃添加劑和物理隔離兩種方式，進一步提高電纜的阻燃耐火效果。上海市高橋電纜廠有限公司提交的發(fā)明專利申請CN106297994A于2017年1月4日公開了一種礦物絕緣金屬護套耐火電纜，其在絕緣線芯的外層為礦物質(zhì)絕緣層并在其外側(cè)擠包礦物質(zhì)內(nèi)火膨脹材料，該礦物質(zhì)絕緣層為耐火云母制成，繞包厚度0.7mm，該礦物質(zhì)耐火膨脹層的材質(zhì)由水玻璃、珍珠巖、氫氧化鎂、氫氧化鋁和石墨組成，利用云母的隔熱效果和氫氧化鎂和氫氧化鋁的阻燃效果，同時提高電纜的耐火性能。

3 重要申請人的技術(shù)路線

江蘇遠(yuǎn)洋東澤電纜股份有限公司是中國重要的電纜生產(chǎn)企業(yè)之一，年銷量額超過10億元，主要從事艦船及海工電纜的研發(fā)和制造，在中國電線電纜領(lǐng)域具有很高的知名度，獲得專利百余項，下面對其在耐火電纜方面研發(fā)的技術(shù)路線進行分析：

專利申請CN103642130A于2014年3月19日公開了一種阻燃耐火船用電纜絕緣橡膠，其在絕緣橡膠中加入阻燃劑氫氧化鋁（水合氧化鋁），其含有3個水分子，在250℃開始分解，釋放出水分子而吸收熱量降低了周圍溫度，釋放出的水蒸氣又起到了稀釋氣相中可燃?xì)怏w濃度的作用，生成的Al2O3和燃燒的聚合物表面的炭化物結(jié)合，形成保護膜，切斷了熱能和氧氣的侵入，起到了阻燃作用。同時水合氧化鋁具有低煙性能和減少一氧化碳發(fā)生的效果，釋放的氣體為水蒸氣，完全對生物無毒，對金屬設(shè)備無腐蝕性，環(huán)保清潔。并且加入耐火劑陶瓷玻璃粉，可使得硫化膠在高溫火焰條件下很快灼燒生成陶瓷狀物質(zhì)，形成隔火層，阻擋火焰繼續(xù)燃燒和高溫向內(nèi)部的傳遞。

專利申請CN103594177A于2014年2月19日公開了一種石化裝置用耐烴類物質(zhì)老化儀表電纜，儀表電纜纜芯的外周包裹有阻燃耐火縱包帶，阻燃耐火縱包帶由陶瓷化防火耐火硅橡膠和耐高溫玻璃纖維布壓延復(fù)合而成，在350～3000℃條件下可以經(jīng)燒逐漸變硬成陶瓷狀鎧甲，結(jié)構(gòu)性好，防火性能優(yōu)異，對線路起到很好的保護作用，保障線路在火災(zāi)情況下的暢通。該材料比重小，比云母帶比重小約20%，抗拉強度高，機械性能優(yōu)異，不吸水，熱阻系數(shù)大，燃燒后不脫落，耐火性能可達(dá)1000℃×120min。

專利申請CN102403067A于2012年4月4日公開了一種海洋工程用乙丙橡膠絕緣耐火中壓電力電纜，在絞合退火銅導(dǎo)體的外周擠包半導(dǎo)電導(dǎo)體屏蔽層，接著在半導(dǎo)電導(dǎo)體屏蔽層的外周繞包耐火云母帶，然后在耐火云母帶的外周設(shè)置絕緣層、護套層的其他護層。耐火云母帶3須繞包平整，無褶皺，方式為重疊式繞包，繞包的搭蓋率為20%～40%，該專利申請通過在銅導(dǎo)體外設(shè)有耐火云母帶，提高了耐火性能。

專利申請CN103474158A于2013年12月25日公開了一種艦船高載流量低表面溫升電力電纜，在電力電纜纜芯的外周包裹高熱阻系數(shù)阻燃耐火縱包帶，最后在高熱阻系數(shù)阻燃耐火縱包帶的外周擠包高熱阻系數(shù)化學(xué)交聯(lián)聚烯烴外護套。高熱阻系數(shù)阻燃耐火縱包帶由陶瓷化防火耐火硅橡膠和耐高溫玻璃纖維布壓延復(fù)合而成，在350～3000℃條件下可以經(jīng)燒逐漸變硬成陶瓷狀鎧甲，結(jié)構(gòu)性好，防火性能優(yōu)異，對線路起到很好的保護作用，保障線路在火災(zāi)情況下的暢通。該材料比重小，比云母帶比重小約20%，抗拉強度高，機械性能優(yōu)異，不吸水，熱阻系數(shù)大，燃燒后不脫落，耐火性能可達(dá)1000℃×120min。

4 結(jié)語

通過對耐火電纜的專利發(fā)展脈絡(luò)進行梳理，對耐火電纜采取的主要技術(shù)手段進行了概述性的介紹，并對相關(guān)申請人的技術(shù)路線進行了分析。目前我國的電纜生產(chǎn)制造過程中，使用了越來越多的新技術(shù)、新材料，電纜的各方面性能也得到了進一步的提高。在國家對科技發(fā)展的強力支持下，振興實體經(jīng)濟、發(fā)展先進制造業(yè)乃大勢所趨，希望我國的電纜行業(yè)能夠抓住機遇，保持優(yōu)勢，穩(wěn)步前進。

[1]蔡西川.淺析國內(nèi)耐火電纜的應(yīng)用現(xiàn)狀及問題[J].電線電纜，2016(1):10-13.

[2]王名，王笠贊等.中壓耐火電纜前景及應(yīng)用淺析[J].電氣工業(yè)，2016，(12):77-78.

[3]劉永和.電線電纜防火性能分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016 (06):287-288.

Analysis on the patent technology of fireproof cable

An Qi Luo Qiufeng
(Patent Examination Cooperation Henan Center of the Patent Office,SIPO,Zhengzhou 450002,Henan,China)

TM247

A

1003-5168（2017）06-0055-02

2017-4-13

安琪（1991.1-），女，碩士研究生，研究實習(xí)員，研究方向：線纜；羅秋風(fēng)（1989.10-），男，碩士研究生，研究實習(xí)員，研究方向：電力（等同于第一作者）。