浅谈一种新型耐温防火建筑布电线

 浅谈一种新型耐温防火建筑布电线

钱佳男

身份证：210302198207060911

摘要：随着十四五规划落地实施，本着“住房不炒”的原则，国家和地方政府宏观上开始对建筑行业进行调控。工程建筑装饰行业有膨胀过热逐步趋于理性回落和平稳。以次充好的产品材料已经不被市场行业所默许，在选择建筑装修材料上渐渐摆脱唯价是从的局面。

而线缆作为建筑装修行业的必需品和消耗品，在保证安全交付的前提下，为严格把控施工成本，确保工程结算有合理收益。施工方往往要求线缆不但要经久耐用，还需要有优异的性价比。综合以上因素并结合市场的需求，研制开发一款适合建筑装修施工敷设用，且完全满足新的民用建筑电气防火设计新规程的布电线成为一个新的创新方向。

关键词：耐温防火民用建筑安全

一、市场现状与新产品的开发价值

随着新版DGJ 08-2048-2016《民用建筑电气防火设计规程》和GB 50016-2018《建筑设计防火规范》要求的实施，普通建筑布电线性能逐渐满足不了目前新的规划和验收指标要求，特别是重点建筑项目、超高层建筑、人员密集的公共场所为确保更大的安全冗余往往要求满足:更高的耐温等级，更高的抗过载能力、更高燃烧等级等，有的要求燃烧性能达到了：满足B1级燃烧特性，产烟毒性达到to级、燃烧滴落物/微粒等级达到t1级、耐腐蚀等级达到a1级、环保满足ROSH 2.0。

市面上能同时达到或满足B1级燃烧、耐火特性和机械强度更高、较长的使用寿命的建筑布电线产品极少，大部分是工程项目上输送中高压和特种低压使用的电力电缆或消防线缆。正是基于新的建筑施工规范标准指标的发布，快速推动了线缆产品迭代，而追求高性价比的产品也将很快填补新增的此项市场需求。

2、设计及性能的独特性

目前一种产品结构为：导体+防弹丝加强、天然丝+腊克组成隔热层、绝缘采用3种塑料同时挤塑的产品已经推向市场，产品的物理与化学性能远高于JG/T 441-2014产品相应指标；根据对比这种产品结构和材料是独创的，目前未发现有同类产品：

1）绝缘层分3层，分别是：高介电性耐高温防水层，高阻燃耐老化层、着色标识绝缘层；

2）天然丝编织+腊克涂层组成的耐火隔热层；

3）按照GB/T 11026.1中规定的试验方法，采用阿累尼乌斯（Arrhenius）曲线推导出：在工作温度70℃下的电线正常使用寿命不小于70年；

4）产品的典型结构参考下图1和图2所示

图1图2

3、设计思路及材料选用

防弹丝加强及填充设计：为加强导体的耐弯曲（曲绕性）、抗拉强度等机械性能，单支导体分开绕覆、多支导体绞合时加入多股500D以上的以由多芳基纤维制成，强度高，无吸湿度，尺寸稳定，耐热好，耐磨，耐切割，耐酸，耐冲击，耐燃性优异的防弹丝，敷设施工时不会因牵引力过大造成电线的缩头或绝缘层与导体分离刺穿破皮的情况；经过比较1000D的防弹丝的拉断力接近1.5mm2的单只裸铜丝的拉断力，所以，相同规格的产品（1.5-6 mm2），整体拉断力提高了至少30%-70%。防弹丝作为填充物介于各铜丝间隙之间，不会造成铜导体线径的增大，因而不会对产品外观尺寸造成影响，同时由于防弹丝材料疏水特性，间接起到了铜导体的纵向阻水能力。

耐温隔热层的设计：市场上线缆产品多使用云母带、陶瓷硅橡胶带作为耐火隔热层，但是云母带和陶瓷化硅胶带散热效果与导热效果并不理想，经过对比使用天然丝纤维编织在导体外面，然后用一种航空航天线缆设备使用用的腊克材料作为光滑涂层，均匀包覆在天然丝编织层上，经过对比试验，天然丝腊克隔热层很好的起到了隔热效果，经过2.5 mm2过载试验测量较长时间内时导体表面温差可达20.2-30.6℃，较好的保护了高介电性耐高温防水绝缘层，使导体与近层绝缘有足够的热隔绝。降低了电缆发热产生的红外辐射导致的绝缘材料老化的情况，进而能增加产品的使用寿命。

绝缘材料选择了经过定向改性的高密度聚乙烯（HDPE）作为基材，改性后的高密度聚乙烯经过高能电子束辐照后分子有线状结构变为立体网状结构，材料的绝缘性能得到了更高的提升，体积电阻率有1013提升到1014以上，介电损耗更小；辐照后的材料耐温等级可达125℃及以上，在125℃环境中可长期使用，完全满足使用过程中的短时过载和高温发热情况；

高阻燃绝缘耐老化层是除去内部较高的介电绝缘性能外，使电线具有较高阻燃能力的保障；特别是建筑高度更高时，一旦发生火灾时留给逃生的时间很短，在此期间燃烧时发生的火焰蔓延、滴落、热量的散发多少、颗粒物等灰尘的产生多少、燃烧气体的毒性致命等级等会直接影响逃生和致死率。因而，选用材料必须要充分考虑这些因素，尽量减少火灾发生时产生的不良因素。

综合以上分析，得出材料特点结论：

1）各绝缘层能很好相融；

2）燃烧时散发的物质要满足B1级、产烟毒性满足t0级、燃烧滴落物/微粒等级为d0级、耐腐蚀等级为a1级；

3）可承受电子辐射而性能加强（可承受

60Mev以上）；

4）长期使用耐温等级可达125℃以上；

5）材料本身要满足环保要求，满足ROHS 2.0；

最终选择以聚烯烃与聚乙烯混合物作为基材，增加乙烯-醋酸乙烯共聚物、Ag(OH)3、Mg(OH)2 、特殊耐老化剂、石墨炭黑、抗UV剂等多种阻燃、抗老化添加剂；经过混炼而成为一种在燃烧时无卤、低烟、无毒的聚烯烃混合物，材料经过高能量电子辐射交联后的机械性能满足仅塑料燃烧测试可达V0级以上。

该塑料内含聚烯烃和聚乙烯，分子上都有C=C化学键，经过电子束辐照打断重组，材料中的部分聚乙烯分子有线状结构变为立体网状结构，受热时，材料不会因材质的不同而熔融分层蠕动变形，能保持较好的绝缘厚度及外形，相同的耐温等级也急剧提升，与内层料一样在125℃下可长期正常工作。

燃烧试验时，过程中不会发生严重裂隙，有机可燃物烧尽后，不会产生细微粉尘，仍然会包覆在隔热层及导体外面形成蜂窝状层壳体，不会造成火焰的蔓延和燃烧物的滴落情况，轻微火灾燃烧时能控制在极小的范围内就自动熄灭，很大程度上减少了严重火灾的扩展和发生，间接减少了财产损失。

着色标识绝缘层作为电线的最外层，在敷设和换用时起着分相，提示的作用，也有一定的绝缘性能。经过长期使用和环境影响，极易发生变色、脱色的情况。根据标识层的长期使用产生的缺点，考虑到材料的相融特征，塑料厂家取长补短，提供了一种基材质为聚烯烃，内部添加一种细度达到4000目的极细色粉的方式混合在一起，取代了普遍使用的色母颗粒熔融的方式。采用此种方式的好处在于：与聚烯烃混合后经过挤塑机螺杆的匀化熔融，分散的更均匀，基材聚烯烃料经过电子加速器的辐照而性能加强。着色标识后长期使用也不会脱层、脱色及严重变色，也有很好的长期耐老化性能，材料本身满足环保要求，满足ROHS 2.0。

4生产工艺

新型加工设备及新型模具组合设计：高介电性耐高温防水层、高阻燃耐老化层、着色标识绝缘层通过特殊设计的挤塑机头和挤塑模具，最多时采用3+1的挤塑方式生产：即时4台挤塑机共用一个机头，一个模具。机头是独立可组合结构，模具为稳定流道免微调模具，都是独立设计，在生产控制过程中可便于快速拆装和更换模具，有较高的生产速度，较好的质量稳定性，可满足大批量生产制造。

5、结束语

设计研发的该建筑耐温防火建筑布电线产品结构，每层材料都有各自的独特定向性能，每层绝缘根据与导体的接触距离和定向主体性能把材料的本性优点充分发挥，使产品总体性能和实用性得到了前所未有的提升，达到耐温等级高、使用寿命长、高阻燃的突出性能，材料满足ROHS 2.0。由于与塑料厂家是联合研发，材料的稳定性能很好的保证，材料价格虽然比市场上常规料价格高出3倍多，但经过综合比较，产品推向市场后的综合性价比很高，后续大批量投入市场后价格会更一步减低，为新的市场需求提供个一个新的选择。

王本闯 1987.4--河南泌阳人现任职于江苏永鼎盛达电缆有限公司技术总监

参考文献

[1] 《电力电缆选型与敷设(第3版)》出版社：化学工业出版社作者:黄威

[2] 《电缆制造技术基础》机械工业出版社作者：王卫东

[3]《线缆手册》机械工业出版，作者：《线缆手册》编委会.

[4]《线缆材料·结构·性能·应用》机械工业出版社作者：郭红霞

[5] 《线缆加工工艺学》哈尔滨工业大学出版社作者：武卫莉

[6] 《电缆工艺技术原理及应用》机械工业出版社作者：王卫东