[发明专利]耐火电线

说明书

本发明涉及耐火电线，当这种电线或包含它们的电缆处于火中时能保证电路的完整(integrity)。

关于这种电线已知的例子是用无机耐火材料覆盖，其目的是在通常的有机聚合物绝缘层熔化或烧掉时保证电导线与周围的绝缘。在不同的无机耐火覆盖物中，云母“纸”是通常首选的，为了方便以下描述以云母覆盖物为例，但本发明并不只限于这种材料。

云母纸中增添了玻璃网或聚乙烯膜作为背衬材料，它被制成可以螺旋形地缠绕于电导线上的带，从而产生一定程度的耐火性。云母缠绕的导线通常覆盖有常规的聚合物来产生要求的电学/机械性质。在火中，聚合物被烧毁，但电缆的完全性由云母片和绝缘的聚合物的炭化物保持。从耐火特性来看，通常认为云母越多越好，带子可含有不同重量的云母(例如80，20，160g/sqm)。

常规云母带螺旋形成缠绕时典型地有30％到50％(相对于带宽)的交叠，用于在被缠绕的导线弯曲时仍保持保护，因为在弯曲时交叠容易打开。为达到要求的耐火度，优选方法是高的交叠度。问题在于带子越厚，越重就越难成功地缠绕，特别是在小直径的导线上，容易产生带子损坏，皱折，和缠绕很差的表面，这样的表面又使后序过程更困难，导致线的最后外观和特性不令人满意，所以，如果需要高度的防火性，通常选择增加云母带的重量，同时忍受缠绕质量下降，或者选择缠绕2层带子，同时增加了线的直径。还有一个问题是交叠带容易使一些增强的玻璃网断裂，导致玻璃丝从缠绕物中突出。导线直径越小，带子越厚，这个问题就越严重，部分原因还在于这些带的断裂延展度很小(通常为3％)。几何计算建议为对付交叠需要更高的延展性，但这在实际中可以用压缩带子来补偿。为解决这个问题，带子提供商开发出了以聚合物膜背衬的替换物，虽然云母纸仍保持原来的不可延展性，这里存在有怀疑，即带子在缠绕过层中不脱层的可靠性，用聚乙烯背衬的带子替换玻璃和硅有机填充物粘接的带子后的耐火特性退化。以下事实加剧了这些问题，提供的云母带是离散的长度，为制造更长的连续被缠绕的导线，就要求每几百米云母带就拼接一次。通常使用连在云母带一端的合适的粘带进行拼接，这导致拼接处缠绕厚度增加。

这些问题通过图3a-3g能更好地理解，其中：

图3a表示在线中有“理想”的50％交叠缠绕；

图3b表示实际中达到的更现实的交叠度；

图3c表示线具有典型的33％交叠的单层缠绕；

图3d表示类似于图3b中缠绕的双层缠绕；

图3e表示具有类似图3c中缠绕的双层、缠绕绞线；

图3f表示(夸大的)已知缠绕的不足；和

图3g表示前面提到的云母拼接带造成的缠绕厚度增加。

理想地，如图3a中所示，可见宽度为W的云母缠绕带M连续缠绕有恰好50％的交叠，这样一次缠绕后覆盖导线C的整个表面的云母带厚度为单层云母带厚度的两倍。实际中，这种理想交叠很难达到，图3b表示更现实的结果，其中产生了带隙G，这是考虑云母M有一定的厚度，就需要低的交叠度来达到光滑的缠绕。图3c表示由可见宽度为W的云母带M以交叠(影线)度约为33％进行的一次缠绕。可见宽度M略大于带M的真实宽度，因为带与导线轴线之间存在螺母缠绕角。因为带隙G降低了缠绕的有效性，优选地使用两个云母带M1和M2，如图3d和3e所示，保证在所有点至少存在两层云母缠绕带。图3f，为清楚起见有些夸张地，表示已知的云母带M缠绕于导线C上产生的不平整，表示了因交叠带的应力产生的脆的增强丝F(通常为玻璃)的断裂，它是不希望产生的。

云母缠绕的不足，甚至前面提到的因云母带拼接带来的厚度增加，在有厚的(1mm或更大)聚合物绝缘体涂于云母缠绕物外时，如图3g所示，这些不足都能容忍。宽度为W的云母带M如以前一样缠绕在导线C上，但拼接带S存在于两个或更多的相邻缠绕圈，因为通常拼接带的长度大于环绕导线C一周所需的长度，特别是对于小直径的导线。造成的缠绕厚度增加拼接带S厚度的一倍或两倍能清楚地看到(如果拼接是两带交叠(图3d和3e)增量达到S厚度的四倍，所以这是在实际中要避免的)。厚的绝缘塑料涂层P，厚为1毫米或更大，用已知的方法如挤压于云母缠绕物上，如图3g的左边所示(未按比例)，这时，这个不足和图3f中所示的不平整与丝断裂就可克服。但是，在要求线的重量和体积必须减小的情况下，这种粗制的覆盖是不希望要的。