耐冲击的自熄性电缆制造技术

自熄性电缆，特别用于低压或中压电力传输或分配的电缆或用于数据传输的电缆，包括至少一根导体和配置在所述导体外侧的至少一层阻燃包覆层。阻燃包覆层是由掺混了至少一种膨胀剂的发泡聚合物材料制成的。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自熄性电缆，本专利技术尤其涉及用于低压或中压电力传输或分配的电缆，以及涉及数据传输电缆或通信电缆例如电话电缆。本专利技术更特别涉及一种自熄性电缆，该电缆沿径向在至少一根导电元件外侧配置有一层燃烧时烟雾少的、并赋予电缆优良的抗意外冲击机械性能的具有自熄性的聚合物包覆层。在本说明书中，术语“低压”是指低于约1千伏的电压，术语“中压”是指约1千伏与约30千伏之间的电压。此外，术语电缆“芯”是指由外面包覆有至少一层电绝缘体的导电元件构成的半成品结构。对只有一根“芯”的电缆称为单极，对两根芯的电缆称为双极，依此类推。一般来说，自熄性电缆是通过将添加有适用添加剂的已具有阻燃特性的聚合物组合物包覆在上述芯的周围或者直接包覆在导体本身(即未绝缘的导体)的周围形成阻燃包覆层而制成的。例如，众所周知的实施方法是向这种聚合物组合物如聚烯烃基(如聚乙烯或乙烯/醋酸乙烯酯共聚物)组合物添加卤化型阻燃剂如有机卤化物与三氧化锑的混合物。然而，卤化型阻燃剂存在一些缺点，因为卤化型阻燃剂在聚合物加工期间会发生部分分解，并会产生对操作者有毒的、对聚合物加工机械的金属部件产生腐蚀的卤化气体。此外，当聚合物组合物与火焰直接接触时，所述添加剂会燃烧产生大量含有毒性气体的烟雾。当采用聚氯乙烯(PVC)作为聚合物基并添加三氧化锑时也存在同样的缺点。因此，近年来，自熄性电缆的制造已转向采用不含卤素的组合物，该组合物中的聚合物基(通常是聚烯烃类)是与无机阻燃填料相混合的，其中无机阻燃填料通常是金属特别是铝或镁的氢氧化物、氧化物—水合物或水合盐如氢氧化镁或三水合铝或它们的混合物，(见例如美国专利4145404和4673620，欧洲专利328051和530940)。氢氧化镁是特别优选的，因为它有较高的分解温度(约340℃)和令人满意的热稳定性(见例如本申请人的专利申请WO99/05688)。然而，采用这些无机阻燃填料存在一些缺点，其中之一是为了获得有效的阻燃作用，需要向聚合物材料添加大量的阻燃填料，通常，每100重量份聚合物需添加约120-250重量份。如此大量的填料会使所得配混料的加工性能、机械性能和弹性下降，特别是断裂伸长率和断裂负荷下降。与上述化合物不同，其它无机物质(例如玻璃纤维、煅烧高岭土、碳酸钙)在一般燃烧温度下不会发生分解反应，(例如碳酸钙约在825℃发生分解)，而这种分解反应可能会产生干扰燃烧过程的产物。这些无机物质可作为惰性填料，在聚合物材料中起“稀释作用”(见例如“Compounding Materials for the Polymer Industries”，J.S.Dick，1987，Noyes publ.，具体说在63页和144页)，其结果是由于单位体积中可燃烧的聚合物材料少了，而使所得的混配料的燃烧性降低了。另一类能产生阻燃效果的添加剂是磷基阻燃剂(见例如“Thechemistry and uses of Fire Retardants”，Chapter2，J.W.Lyons，Published by wiley-Interscience，1970)。通常，适用作阻燃剂的含磷化合物可以是亚磷酸或正磷酸的盐(亚磷酸盐、磷酸盐或多磷酸盐)，磷酸的有机酯或多酯(磷酸或多磷酸的单烷基酯、二烷基酯或三烷基酯或单芳基、二芳基或三芳基酯)，亚磷酸酯(亚磷酸的单烷基、二烷基或三烷基酯或单芳基、二芳基或三芳基酯)，膦酸酯或多膦酸酯(膦酸或多膦酸的单烷基或二烷基酯或单芳基或二芳基酯)。除了含磷化合物外，含磷化合物与含氮化合物的混合物也可用作聚合物组合物的阻燃剂，所述混合物通常称为“P-N混合物”(见“Thechemistry and uses of Fire Retardants”，J.W.Lyons，Wiley-Interscience(1970)，page 20和chapter 2)。含氮化合物可包括例如无机盐(如铵盐)或有机化合物及其盐如胍、三聚氰胺及它们的衍生物，例如三聚氰胺氰脲酸酯或胍基脲以及它们的盐。关于所述含磷化合物和含氮化合物在混合物(“P-N混合物”)中的应用，参见例如本申请人的欧洲专利831120。电缆在运输和安装过程中有可能使其结构受到意外的冲击而损坏，甚至是严重的损坏(例如绝缘层变形，构成电缆的各层间脱层)，这种损坏可能导致绝缘包覆层的电梯度发生变化，随之导致包覆层绝缘性能下降。对现今可商购的电缆例如用于电力传输或分配的电缆来说，为了使这些电缆在受到意外冲击时免遭破坏，通常采用能提供适当机械强度的金属铠装。这种铠装可以是金属带或金属丝(通常是钢制的)，或者是金属护套(通常由铅或铝制造的)，通常，这种金属铠装又是用外层聚合物护套包覆的。这种电缆结构的实例已公开在美国专利5153381中。可以预期，这种铠装可用于自熄性电缆即具有上述阻燃包覆层的电缆中。本申请人的WO98/52197说明了电力传输电缆的结构，该结构包括用来代替金属铠装的、由适当厚度的能赋予电缆高的耐意外冲击性能的发泡聚合物制的包覆层。这种发泡聚合物包覆层优选紧贴在外聚合物护套内侧。本申请人已觉察到有必要制造一种除保证所需的阻燃性能外，还应赋予电缆高的耐冲击性能，即至少与金属铠装相等的耐冲击性能的自熄性电缆。具体地说，大家都知道，随着应用领域的日益扩大，以及面对越来越严格的标准，设置能够保证高度安全的即在运输或安装过程中，或者在使用期间倘若遇到着火时既具有阻燃性，在面临意外冲击时又具有机械强度的电缆是很重要的。例如，当电缆需要以可看得见的或置于适当的管道中的方式安装在万一会发生火焰的极危险的环境中(例如封闭的地下环境如地铁，铁路隧道等)时，首先应保证电缆是自熄性的，烟雾产生少，不会放出有毒或腐蚀性的气体，第二，电缆应具有多方面优良的机械性能和耐外部介质(热、油)作用的性能，要使电缆易于安装，并保证电缆具有优良的质量和耐用性。考虑到这些方面，已经有了这种需求，特别是上面提到的具体用途，因而在市场上已可购到铠装型自熄性电缆。然而，在电缆内配置金属铠装，仍存在相当多的缺点。例如，为制造这类电缆，在制造过程中需引入一步或多步额外步骤，因此从工厂的工艺技术来说，所述方法是较为复杂的，从经济上来说，既需要较高的费用，又是费时的。另一方面，电缆内配置金属铠装必然会大大地增加电缆的重量，这样就不可避免地不仅会在安装阶段，而且也会在运输阶段增加成本。本申请人已察觉到必需制造一种新型的自熄性电缆，这种电缆兼有高的机械性能与所需的阻燃性能，同时又能保证成本低廉，制造工艺简便和快捷。在非自熄型电缆的基础上，如上面WO98/52197所述，本申请人最初考虑在自熄性电缆中嵌入发泡聚合物包覆层代替起增强作用的金属铠装，从而制成具有高机械强度的、重量很轻的、而且制造过程简便、快捷的电缆。然而，尽管具有上述无容置疑的优点，但本申请人发现该方法本身还面临一个不易解决的问题，因为，虽然该方法具有机械耐冲击性能和重量轻的特定优点，但发泡聚合物包覆层并不具有所要求的阻燃特性。相反，由于所述包覆层是发泡的，因此发泡体内含氧化剂空气，业已发现，火焰在这种含空气的发泡体中的蔓延是很快的。由本专利技术人研究的下一个解决途径是使上述发泡聚合物包覆层包含无机型阻燃填料(例如氢氧化镁)。然而，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
自熄性电缆（２０，３０，４０），该电缆包括至少一根导体（１）和按径向配置在所述至少一根导体（１）外侧的至少一层阻燃包覆层（２１，３１，４１），其特征在于所述至少一层阻燃包覆层（２１，３１，４１）包含掺混有至少一种膨胀剂的发泡聚合物材料。

【技术特征摘要】
EP 2000-2-21 00103593.01.自熄性电缆(20，30，40)，该电缆包括至少一根导体(1)和按径向配置在所述至少一根导体(1)外侧的至少一层阻燃包覆层(21，31，41)，其特征在于所述至少一层阻燃包覆层(21，31，41)包含掺混有至少一种膨胀剂的发泡聚合物材料。2.根据权利要求1的自熄性电缆(20，30，40)，其特征在于所述电缆(20，30，40)包括按径向配置在所述至少一层阻燃包覆层(21，31，41)外侧的聚合物护套(5)。3.根据权利要求1的自熄性电缆(20，30，40)，其特征在于所述膨胀剂包含至少一种含磷化合物。4.根据权利要求3的自熄性电缆(20，30，40)，其特征在于所述至少一种含磷化合物选自亚磷酸盐，磷酸盐，磷酸的有机酯，磷酸的有机多酯，或它们的混合物。5.根据权利要求1的自熄性电缆(20，30，40)，其特征在于所述膨胀剂包含至少一种含氮化合物。6.根据权利要求5的自熄性电缆(20，30，40)，其特征在于所述至少一种含氮化合物选自铵盐、三聚氰胺、胍、三聚氰胺氰脲酸盐、胍基脲、脲，或它们的混合物。7.根据权利要求1的自熄性电缆(20，30，40)，其特征在于所述膨胀剂包括含磷化合物和含氮化合物。8.根据权利要求7的自熄性电缆(20，30，40)，其特征在于所述化合物选自氨、胍、三聚氰胺或哌嗪的磷酸盐、多磷酸盐或焦磷酸盐，磷酰胺，氨基膦酸酯，磷腈化合物，或它们的混合物。9.根据上述权利要求的任一项自熄性电缆(20，30，40)，其特征在于所述聚合物材料是聚烯烃聚合物或是基于乙烯和/或丙烯的共聚物。10.根据权利要求9的自熄性电缆(20，30，40)，其特征在于所述聚合物材料选自a)乙烯与烯属不饱和酯的共聚物，共聚物中不饱和酯的含量为5％与80％(重量)之间，优选为10％与50％(重量)之间；b)乙烯与至少一种C3-C12α-烯烃，任选地与二烯的弹性体共聚物，弹性体共聚物具有下列组成35(摩尔)％-90(摩尔)％乙烯，10(摩尔)％-65(摩尔)％α-烯烃，0(摩尔)％-10(摩尔)％二烯；c)乙烯与至少一种C4-C12α-烯烃，任选地与二烯的共聚物，共聚物的密度通常为0.86克/立方厘米与0.90克/立方厘米之间。d)以乙烯/C3-C12α-烯烃共聚物改性的聚丙烯，其中聚丙烯与乙烯/C3-C12α-烯烃共聚物之重量比为90/10与30/70之间，优选为50/50与30/70之间。11.根据上述权利要求的任一项自熄性电缆(20，30，40)，其特征在于所述阻燃包覆层(21，31，41)的发泡程度为5％与500％之间。12.根据权利要求11的自熄性电缆(20...

【专利技术属性】
技术研发人员：S拜利，D逖勒利，P维格逖，A巴勒基，
申请(专利权)人：皮雷利卡维系统有限公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]