本發(fā)明涉及一種包括線纜和/或線纜配件的設(shè)備、以及制造這種類型的線纜和/或線纜配件的方法，所述線纜和/或線纜配件包括至少一個(gè)絕緣防火層。
這些線纜通常但并非只應(yīng)用于電纜和/或數(shù)據(jù)傳輸線纜，特別是防火安全線纜等領(lǐng)域，它們無(wú)鹵、能夠在著火條件下工作規(guī)定的時(shí)間、不會(huì)使火焰蔓延至其配件(如連接件和/或終端)而產(chǎn)生大量煙霧。這些安全線纜特別地為中壓電力傳輸線纜(尤其是6至45-60kv)或者低頻傳輸線纜(例如控制線纜或信號(hào)線纜)。
電力線纜和/或電信線纜為用于傳輸電能和/或用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)木€纜。通常其包括一個(gè)或多個(gè)絕緣導(dǎo)體，或者換句話說(shuō)，一個(gè)或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)的圍繞有至少一個(gè)絕緣層的導(dǎo)電體。所述絕緣層通常可以為與所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電體物理接觸的電絕緣聚合物層。所述絕緣導(dǎo)體圍繞有外部保護(hù)鞘，其用于為所述一個(gè)或多個(gè)絕緣導(dǎo)體提供機(jī)械保護(hù)。在某些線纜設(shè)計(jì)中，只有單獨(dú)一層提供電絕緣和保護(hù)鞘兩種功能。
通常用來(lái)形成所述絕緣層和/或所述保護(hù)鞘的材料為基于聚合物的常用復(fù)合材料(特別是硅樹脂聚合物)和各種添加劑，尤其是強(qiáng)化填料(如二氧化硅)和用于提高其防火性能的防火填料。
盡管存在這些填料，這些絕緣層的防火性能仍然不能完全令人滿意。
為了制造一種或多種防火線纜，尤其是專利申請(qǐng)ep-a1-2760030已經(jīng)提出了這樣的方案，其涉及具有電絕緣層的線纜，其包括含有云母和玻璃纖維的多個(gè)疊加的絕緣帶以及與各絕緣帶接觸的聚合物粘合劑。但是，所述電絕緣層的制造成本高(也就是非常長(zhǎng)的制造時(shí)間)，并且其體積大。
水泥為粉狀礦物材料，其與水或鹽溶液形成水泥粘合劑糊劑，當(dāng)其硬化時(shí)能夠附聚各種物質(zhì)。通過(guò)鋁酸鈣和硅酸鈣的簡(jiǎn)單水合作用進(jìn)行硬化，水泥粘合劑糊劑在硬化后保持其強(qiáng)度和穩(wěn)定性。這種水泥粘合劑糊劑也被稱為膠凝材料。按照標(biāo)準(zhǔn)en-197-1-2000將水泥分為五個(gè)主要類別：波特蘭水泥(cemi)、波特蘭復(fù)合水泥(cemii)、高爐水泥(cemiii)、火山灰水泥(cemiv)以及復(fù)合水泥或渣灰水泥(cemv)。白水泥為不含金屬氧化物的波特蘭水泥。一般通過(guò)燃燒二氧化硅、氧化鋁、石灰石的碳酸鹽以及任選的金屬氧化物(如氧化鐵)的混合物獲得人造水泥。
地質(zhì)聚合物被認(rèn)為是可以替代上述水泥材料的可選的粘合劑。地質(zhì)聚合物本質(zhì)上為通過(guò)地質(zhì)聚合反應(yīng)(即縮聚反應(yīng))產(chǎn)生的無(wú)機(jī)化合物或包含由硅-氧化物(-si-o-si-o-)、硅-鋁酸鹽(-si-o-al-o-)、鐵-硅-鋁酸鹽(-fe-o-si-o-al-o-)、或者鋁-磷酸鹽(-al-o-p-o-)型單元構(gòu)成的化合物的混合物。取決于所需的應(yīng)用類型，可以單獨(dú)使用地質(zhì)聚合物，或者將其與有機(jī)聚合物、礦物纖維、金屬纖維或有機(jī)纖維(玻璃纖維、陶瓷纖維等)、碳纖維、石墨纖維等混合使用。地質(zhì)聚合物(地質(zhì)聚合物水泥)通常能夠在室溫下聚合和硬化。也可以通過(guò)對(duì)地質(zhì)聚合物進(jìn)行熱處理以加速其聚合以及由此導(dǎo)致的硬化。
最常用的地質(zhì)聚合物是那些基于鋁硅酸鹽的物質(zhì)，定名為術(shù)語(yǔ)“聚(硅鋁鹽)”或“聚(硅-氧-鋁酸鹽)”或者(-si-o-al-o-)n，其中n表示聚合度。由至少一種鋁硅酸鹽、堿性試劑(例如硅酸鈉或硅酸鉀)和水的混合物形成的低聚硅鋁酸鹽型低聚物的縮聚產(chǎn)生這些鋁硅酸鹽地質(zhì)聚合物。根據(jù)si/al原子比的函數(shù)將基于鋁硅酸鹽的地質(zhì)聚合物分為三組(該函數(shù)可以等于1、2或3)。其分別為對(duì)應(yīng)式mn(-si-o-al-o-)n或(m)-ps的聚(硅鋁鹽)，對(duì)應(yīng)式mn(-si-o-al-o-si-o-)n或(m)-pps的聚(硅鋁鹽-硅氧)，以及對(duì)應(yīng)mn(-si-o-al-o-si-o-si-o)n或(m)-psds的聚(硅鋁鹽-二硅氧)，其中m表示至少一種堿金屬或堿土金屬陽(yáng)離子，例如k、na、或者li或cs，n表示聚合度。
地質(zhì)聚合物水泥用于很多應(yīng)用中：土木工程和建筑領(lǐng)域的新材料的設(shè)計(jì)；雕塑的創(chuàng)作；用于防火保護(hù)的隔斷和防火門的制作；以及新近作為飛機(jī)上“黑盒子”的結(jié)構(gòu)。
例如，專利申請(qǐng)us6,831,118描述了一種柔性防火板，其包括塑料基材(例如，柔性塑料聚氨酯)和無(wú)機(jī)填料(例如，地質(zhì)聚合物顆粒)，其可以用于墻壁開口以及線纜通路的防火保護(hù)。
陶瓷型組合物用于填充和封閉線纜通路以防止火焰從一個(gè)房間蔓延至其他房間也是已知的。特別地，專利申請(qǐng)jp2013-060543描述了一種組合物，其包含25至65wt％的硅酸鈉溶液(也稱為“水玻璃”)；10至45wt％的氫氧化鎂或氫氧化鋁；10至45wt％的惰性填料(例如云母)；以及2至10％的橡膠(例如，苯乙烯-丁二烯)微粒在水性介質(zhì)中的分散體，所述分散體包含30至60wt％的所述微粒。但是，該組合物不適合作為線纜的絕緣防火層。
因此，現(xiàn)有技術(shù)中沒(méi)有任何文獻(xiàn)描述了這樣的電纜或數(shù)據(jù)傳輸線纜或其配件，其包含基于地質(zhì)聚合物組合物或材料的絕緣防火層。此外，所提出的溶液不必與保持所述保護(hù)材料的良好機(jī)械性能和介電性能兼容。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以有利的成本提供具有良好防火性能并且同時(shí)具有良好機(jī)械性能和有利的成本價(jià)格的電纜和/或電信線纜和/或電纜配件，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
因此，本發(fā)明的第一個(gè)目的是一種包括電纜和/或電信線纜和/或電纜配件的設(shè)備，其特征在于：所述線纜和/或所述線纜配件包括至少一個(gè)基于復(fù)合材料的防火絕緣層，所述復(fù)合材料包含占復(fù)合材料總重量5至95wt％的至少一種膠凝材料和至少一種具有彎曲柔性結(jié)構(gòu)的非織造纖維材料，并且所述層為所述線纜或所述線纜配件的內(nèi)層。
電纜和/或電信線纜通常包括至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)體和至少一個(gè)絕緣保護(hù)鞘。
線纜配件(例如連接件或者終端)通常包括這樣的組件，該組件具有通常由硅酮橡膠類材料形成的多個(gè)層；一個(gè)或多個(gè)強(qiáng)化層，例如一個(gè)或多個(gè)金屬層；以及防火外部保護(hù)鞘，例如彈性體帶或云母條。
根據(jù)本發(fā)明，“內(nèi)層”是指不構(gòu)成所述設(shè)備最外層的層，更具體地：
-對(duì)于線纜，介于細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)體與絕緣保護(hù)鞘之間的層，其中所述層可以與所述細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)體直接接觸，或者不與所述細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)體直接接觸，以及
-對(duì)于連接件或終端，介于防火外部保護(hù)鞘與由硅酮橡膠類材料形成的層中的一個(gè)層和/或強(qiáng)化層中的一個(gè)層之間的層，其中所述層可以與所述外部鞘直接接觸，或者不與所述外部鞘直接接觸。
本發(fā)明中，表述“膠凝材料”是指包含硅(si)、鋁(al)、氧(o)和至少一種選自鉀(k)、鈉(na)、鋰(li)、銫(cs)和鈣(ca)的元素的固體材料，所述固體材料為地質(zhì)聚合物水泥或衍生自由無(wú)水水泥和水組成的混合物。
由于絕緣層的存在，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備在具有良好機(jī)械性能的同時(shí)表現(xiàn)出良好的防火性能。特別地，防火絕緣層組合物中所含的復(fù)合材料具有足夠的柔性以允許線纜操作(例如，卷繞、彎曲、扭轉(zhuǎn))而不會(huì)導(dǎo)致所述層過(guò)度的劣化，這種劣化會(huì)造成結(jié)合力和防火性能降低。另外，即使室溫達(dá)到等于或高于1000℃(在著火時(shí)很容易達(dá)到)，所述防火絕緣層能在一定的時(shí)間(可能高達(dá)120分鐘)內(nèi)保持不變。
有利地，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備滿足以下防火標(biāo)準(zhǔn)的至少一個(gè)：en50200、iec60331-11、iec60331-21、iec60331-23、iec60331-25、din4102、nbn713020附錄3、en50577、nfc32070cr1和bs6387cwz。
有利地，基于上述復(fù)合材料的絕緣層滿足防火標(biāo)準(zhǔn)iec60331-11，其中20kv的電纜在775℃下60分鐘。
復(fù)合材料層優(yōu)選具有約0.2至10mm范圍內(nèi)的厚度，更優(yōu)選約0.5至6mm。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案，所述膠凝材料得自由常規(guī)無(wú)水水泥和水組成的混合物。作為硅酸鈣和鋁酸鈣水合作用的結(jié)果發(fā)生了硬化。
無(wú)水水泥可以為波特蘭水泥，尤其是白色水泥或渣灰水泥。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方案，所述膠凝材料為地質(zhì)聚合物水泥。
本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)地質(zhì)聚合物粘合或地質(zhì)聚合物組合物的硬化，表示通過(guò)縮聚型或水熱型內(nèi)部反應(yīng)發(fā)生硬化，并且這并非是單純的干燥的結(jié)果(通常這是基于堿性硅酸鹽的粘合劑的情況)。
事實(shí)上，與傳統(tǒng)的水硬粘合劑不同，通過(guò)堿性活化由無(wú)機(jī)縮聚反應(yīng)(稱為地質(zhì)合成)形成地質(zhì)聚合物水泥，其中硬化是鋁酸鈣和硅酸鈣的水合反應(yīng)的結(jié)果。
地質(zhì)聚合物水泥可以為硅鋁酸鹽地質(zhì)聚合物水泥。
鋁硅酸鹽地質(zhì)聚合物水泥可以選自對(duì)應(yīng)式(i)mn(-si-o-al-o-)n[(m)-ps]的聚(硅鋁鹽)、對(duì)應(yīng)式(ii)mn(-si-o-al-o-si-o-)n[(m)-pps]的聚(硅鋁鹽-硅氧)、對(duì)應(yīng)式(iii)mn(-si-o-al-o-si-o-si-o)n[(m)-psds]的聚(硅鋁鹽-二烷氧)，其中m表示至少一種堿性陽(yáng)離子k、na、li、cs或它們的混合物，n表示聚合度。在式(i)化合物中si/al摩爾比為1，式(ii)化合物中si/al摩爾比為2，式(iii)化合物中si/al摩爾比為3。
si/al摩爾比影響地質(zhì)聚合物水泥的機(jī)械性能，特別是耐機(jī)械壓力的性能(楊氏模量)。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案，地質(zhì)聚合物水泥選自其中si/al摩爾比為約1.9至3、甚至更優(yōu)選約1.9至2.5的化合物。通過(guò)選擇這樣的地質(zhì)聚合物水泥，防火絕緣層能夠具有足夠的柔性，從而可以操作本發(fā)明所述設(shè)備而不導(dǎo)致復(fù)合材料的破裂。
根據(jù)本發(fā)明，所述膠凝材料優(yōu)選占所述復(fù)合材料總重量的約70至90wt％。
根據(jù)本發(fā)明的防火絕緣層的復(fù)合材料組合物中的非織造纖維材料可以選自以下材料：例如紙，特別是吸墨紙；玻璃纖維；由官能化或非官能化纖維素制造的非織造材料；具有多孔和/或纖維基材的材料，特別是多孔聚丙烯基材、由天然醋酸纖維素纖維制造的具有多孔和/或纖維結(jié)構(gòu)的基材。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案，非織造纖維材料選自由天然纖維素乙酸酯纖維制造的具有多孔和/或纖維結(jié)構(gòu)的基材。
纖維材料尤其可以是條狀或帶狀的形式。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案，纖維材料占復(fù)合材料總重量的約5至95wt％，甚至更優(yōu)選約10至30wt％。
根據(jù)本發(fā)明特別優(yōu)選的實(shí)施方案，所述復(fù)合材料還包含至少一種具有聚合物結(jié)構(gòu)的有機(jī)添加劑。這種添加劑用于改善復(fù)合材料的結(jié)合力以及復(fù)合材料與線纜或配件中其即將接觸的層的粘合力。具有聚合物結(jié)構(gòu)的有機(jī)添加劑優(yōu)選選自聚丙烯，特別是其纖維形式；苯乙烯-丁二烯共聚物(sbr)；苯乙烯-丁二烯-乙烯共聚物(ebs)；苯乙烯-乙烯共聚物的衍生物，特別是那些kraton出售的，例如苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物(sebs)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(sbs)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯共聚物(sis)、苯乙烯-丙烯-乙烯共聚物(eps)或苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物(seps)；乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物(eva)、交聯(lián)的聚有機(jī)硅烷(例如使用過(guò)氧化物)；任選地為粉末形式的聚乙烯；木質(zhì)素磺酸鹽；纖維素及其衍生物，例如醋酸纖維素；以及它們的混合物。
當(dāng)使用聚合物添加劑時(shí)，其優(yōu)選占所述復(fù)合材料總重量的約2至70wt％，甚至更優(yōu)選約30至50wt％，根據(jù)應(yīng)用和所要求的柔性來(lái)確定。
包含至少一種膠凝材料的層還包含一種或多種選自有機(jī)添加劑、無(wú)機(jī)添加劑和它們的混合物的添加劑。在這些添加劑中，我們可以特別提及的是室溫下延緩水泥組合物凝固的試劑，并使水泥組合物保持較長(zhǎng)時(shí)間的可塑性。所述緩凝劑尤其可以選自銨、堿金屬、堿土金屬、硼砂、木質(zhì)素磺酸鹽并且特別是木質(zhì)素磺酸鈣的金屬鹽、纖維素(如羧甲基羥乙基纖維素)、磺烷基化木質(zhì)素(如磺甲基化木質(zhì)素)、羥基羧酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的鹽和丙烯酸或馬來(lái)酸的鹽的共聚物、飽和的鹽、以及它們的混合物。
根據(jù)本發(fā)明特別優(yōu)選的實(shí)施方案，緩凝劑選自木質(zhì)素磺酸鹽。
當(dāng)使用緩凝劑時(shí)，緩凝劑優(yōu)選占復(fù)合材料總重量的約5至60wt％，更優(yōu)選約10至30wt％。
當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備為根據(jù)本發(fā)明的電纜和/或電信線纜時(shí)，絕緣保護(hù)鞘優(yōu)選地由無(wú)鹵材料制成。通?？梢杂裳舆t火焰?zhèn)鞑セ蚩够鹧鎮(zhèn)鞑サ牟牧现圃臁Ｖ档米⒁獾氖?，如果后者不含有鹵素，則認(rèn)為所述鞘為hffr型(“無(wú)鹵阻燃劑”的縮寫)。
電絕緣鞘為所述線纜的最外層(即，它也被稱為外部保護(hù)鞘)。
其包含至少一種聚合物材料。
對(duì)聚合物材料的選擇沒(méi)有限制，所述聚合物材料為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案，聚合物材料選自交聯(lián)或非交聯(lián)的聚合物、以及無(wú)機(jī)型和有機(jī)型聚合物。
聚合物材料可以為具有熱塑性和/或彈性的均聚物或共聚物。
無(wú)機(jī)型聚合物可以為聚有機(jī)硅氧烷。
有機(jī)型聚合物可以為聚氨酯或聚烯烴。
聚烯烴可以選自乙烯和丙烯聚合物。作為乙烯聚合物的例子，我們可以提及線性低密度聚乙烯(lldpe)，低密度聚乙烯(ldpe)，中密度聚乙烯(mdpe)，高密度聚乙烯(hdpe)，乙烯與乙酸乙烯酯的共聚物(eva)，乙烯與丙烯酸丁酯的共聚物(eba)、與丙烯酸甲酯的共聚物(ema)、與2-己基乙基丙烯酸酯的共聚物(2hea)，乙烯與α-烯烴的共聚物(例如聚乙烯-辛烯(peo))，乙烯/丙烯共聚物(epr)，或乙烯與丙烯的三元共聚物(ept)(如乙烯丙烯二烯單體的三元共聚物(epdm))。
電纜或電信線纜各自可以包括多個(gè)細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)體，各自包括如上所述的復(fù)合材料防火層。在這種情況下，電絕緣保護(hù)鞘圍繞各防火線纜的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)體。
在具體實(shí)施方案中，盡管存在復(fù)合材料防火絕緣層，各線纜還可任選地包括至少一個(gè)介于復(fù)合材料防火絕緣層和細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)體元件之間的額外的絕緣層。因此，在這種情況下，電絕緣鞘圍繞復(fù)合材料防火絕緣層，并且所述復(fù)合材料防火絕緣層圍繞所述細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)體。根據(jù)另一實(shí)施方案，也可以在外部鞘和中間鞘這兩層鞘之間設(shè)置復(fù)合材料防火絕緣層，所述中間鞘覆蓋所述線纜芯。最后，根據(jù)又一實(shí)施方案，例如，在所述線纜包括多個(gè)絕緣鞘時(shí)，可以設(shè)置兩個(gè)復(fù)合材料防火絕緣層。
當(dāng)存在額外的電絕緣層時(shí)，其可以包含至少一種選自交聯(lián)或非交聯(lián)的聚合物、以及無(wú)機(jī)型和有機(jī)型聚合物的聚合材料。
聚合物材料可以為具有熱塑性和/或彈性的均聚物或共聚物。
聚合物材料優(yōu)選為非鹵代的。
無(wú)機(jī)型聚合物可以為聚有機(jī)硅氧烷。
有機(jī)型聚合物可以為聚氨酯或聚烯烴。
聚烯烴可以選自乙烯和丙烯聚合物。作為乙烯聚合物的例子，我們可以提及線性低密度聚乙烯(lldpe)，低密度聚乙烯(ldpe)，中密度聚乙烯(mdpe)，高密度聚乙烯(hdpe)，乙烯與乙酸乙烯酯的共聚物(eva)，乙烯與丙烯酸丁酯的共聚物(eba)、與丙烯酸甲酯的共聚物(ema)、與2-己基乙基丙烯酸酯的共聚物(2hea)，乙烯與α-烯烴的共聚物(例如聚乙烯-辛烯(peo))，乙烯/丙烯共聚物(epr)，或乙烯與丙烯的三元共聚物(ept)(如乙烯丙烯二烯單體的三元共聚物(epdm))。
當(dāng)存在額外的電絕緣層時(shí)，其還可以包含防火填料和/或惰性填料(或不可燃填料)。
對(duì)防火填料和/或惰性填料的選擇沒(méi)有限制，所述防火填料為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。
防火填料可以選自水合填料，尤其是選自金屬氫氧化物，例如二水合氧化鎂(mdh)或三水合氧化鋁(ath)；以及其他無(wú)機(jī)填料，例如cao或頁(yè)狀硅酸鹽。
這些防火填料主要通過(guò)物理機(jī)理吸熱分解(例如，釋放水)起作用，其具有降低電絕緣層溫度并且限制火焰沿線纜蔓延的作用。特別是涉及阻燃性能。
惰性填料可以為白堊、云母、粘土(例如高嶺土)、炭黑或者碳納米管。
因此，本發(fā)明的第二個(gè)目的為一種用于制造包括根據(jù)本發(fā)明第一目的的電纜和/或電信線纜和/或電纜配件的設(shè)備的方法，所述設(shè)備包括至少一個(gè)基于復(fù)合材料的防火絕緣層，所述復(fù)合材料包含占復(fù)合材料總重量5至95wt％的至少一種膠凝材料和至少一種具有彎曲柔性結(jié)構(gòu)的非織造纖維材料，以及任選的至少一種聚合物添加劑，所述方法的特征在于其至少包括以下步驟：
i)制備水泥組合物的步驟，該組合物包含：
-至少一種地質(zhì)聚合物組合物或者至少一種由無(wú)水水泥和水組成的混合物，以及任選地
-至少一種聚合物添加劑；
ii)圍繞以下結(jié)構(gòu)施加具有彎曲柔性結(jié)構(gòu)的非織造纖維材料的步驟：
-當(dāng)所述設(shè)備為線纜時(shí)，圍繞一個(gè)或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)體、和/或圍繞電纜和/或電信線纜，以獲得線纜/纖維材料組件，
-或者當(dāng)所述設(shè)備為線纜配件時(shí)，圍繞連接件或終端的至少一個(gè)內(nèi)層，以獲得線纜配件/纖維材料組件；
iii)使用所述地質(zhì)聚合物組合物浸漬上述步驟中獲得的線纜/纖維材料組件或者線纜配件/纖維材料組件的步驟；
iv)使浸漬有所述纖維材料的地質(zhì)聚合物組合物或者由常規(guī)無(wú)水水泥和水組成的混合物(即水泥糊劑)硬化，以形成基于所述復(fù)合材料的防火絕緣層的步驟。
從經(jīng)濟(jì)角度看，根據(jù)本發(fā)明的方法是快速、簡(jiǎn)單且有利的。它使得線纜或線纜配件表現(xiàn)出良好的防火性能。
步驟i)中使用的常規(guī)的無(wú)水水泥如本發(fā)明第一目的所限定。
步驟i)中的地質(zhì)聚合物組合物優(yōu)選為硅鋁酸鹽地質(zhì)聚合物組合物。
步驟i)中的地質(zhì)聚合物組合物優(yōu)選符合以下摩爾組成(i)：
wsio2:xal2o3:ym2o:zh2o(i)
其中：
-m選自na、k、li、c和它們的混合物，
-w為介于約0.1至8之間的值，
-x介于約0.1至0.3之間的值，
-y介于約0.05至0.2之間的值，
-z介于約0.8至3之間的值，
所述組合物包含占所述組合物總重量約40至79wt％的固體材料(sio2,al2o3,m2o)。
所述地質(zhì)聚合物組合物中固體/水的重量比決定步驟iv)中固化過(guò)程的動(dòng)力學(xué)。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案，所述固體/水的重量比為約0.6至1.65，甚至更優(yōu)選約0.85至1.40。所述重量比使得可以獲得具有相當(dāng)流動(dòng)性的水泥組合物以允許浸漬纖維材料，并且具有相當(dāng)緩慢的固化動(dòng)力學(xué)，以允許在其固化之前施加纖維材料。
通常在高ph下實(shí)施步驟i)，尤其是在10至13的范圍內(nèi)。
當(dāng)所述水泥組合物為硅鋁酸鹽地質(zhì)聚合物組合物時(shí)，步驟i)優(yōu)選包括以下子步驟：
i1)制備sio2/m2o摩爾比在約1.65至3.4范圍內(nèi)的堿性硅酸鹽水溶液的步驟，其中水中堿性硅酸鹽的重量濃度可以在約35至90％的范圍內(nèi)，以及
i2)將al2o3/sio2摩爾比在0.4至0.8范圍內(nèi)的粉末形式的硅鋁酸鹽與前一步驟中制備的堿性硅酸鹽水溶液混合的步驟，其中上述步驟中制備的堿性硅酸鹽水溶液中硅鋁酸鹽的重量濃度可以在約10至80％范圍內(nèi)，優(yōu)選在約25％至65％范圍內(nèi)。
硅鋁酸鹽可以選自偏高嶺土(即煅燒高嶺土)、粉煤灰、高爐礦渣、溶脹粘土如膨潤(rùn)土、煅燒粘土、任何類型的包含鋁和煅制二氧化硅的化合物、沸石和它們的混合物。在這些化合物中，優(yōu)選由imérys公司銷售的硅鋁酸鹽(如偏高嶺土)。
可以通過(guò)使二氧化硅sio2或堿性硅酸鹽與堿moh(m為k或na)混合制備堿性硅酸鹽的水溶液。
二氧化硅sio2可以選自煅制二氧化硅(即熱解二氧化硅)、石英和它們的混合物。
堿性硅酸鹽可以選自硅酸鈉、硅酸鉀和它們的混合物。優(yōu)選silmaco公司或pq公司銷售的堿性硅酸鹽。
堿moh可以選自koh、naoh和它們的混合物。
可以通過(guò)將堿溶解在水中，導(dǎo)致放熱(放熱反應(yīng))，然后加入二氧化硅(或堿性硅酸鹽)以實(shí)施步驟i1)。然后，釋放的熱量加速步驟i1)中的二氧化硅(或堿性硅酸鹽)和步驟i2)中的硅鋁酸鹽的溶解，從而使地質(zhì)聚合物組合物凝固。
在步驟i2)結(jié)束時(shí)，地質(zhì)聚合物組合物具有這樣的粘度，當(dāng)其暴露于露天時(shí)該粘度隨時(shí)間推移而增加。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案，當(dāng)所述設(shè)備為電纜或傳輸線纜時(shí)，具有彎曲柔性結(jié)構(gòu)的非織造纖維材料為帶狀或條狀，然后通過(guò)將所述帶或所述條卷繞在一個(gè)或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)體周圍或卷繞在所述線纜的內(nèi)層周圍以實(shí)施施加所述纖維材料的步驟ii)，并且所述卷繞可以重疊進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明特定的實(shí)施方案，當(dāng)所述設(shè)備為電纜或傳輸線纜時(shí)，該方法還可以包括，在步驟iv)之前、之中或之后，圍繞含有經(jīng)所述水泥組合物浸漬的纖維材料的層制備絕緣保護(hù)鞘的其他步驟。
該外部保護(hù)鞘尤其可以通過(guò)擠壓形成。
步驟iv)通常在室溫下進(jìn)行，因?yàn)榫酆?在形成地質(zhì)聚合物水泥的情況下)或水合(在由常規(guī)無(wú)水水泥和水組成的混合物形成膠凝材料的情況下)需要在室溫下進(jìn)行。
25℃(即室溫)下步驟iv)中的硬化速率可以為約30至300分鐘。
然而，通過(guò)向該地質(zhì)聚合物組合物中添加至少一種緩凝劑，可以延遲步驟iv)中的硬化。如上所述，所述緩凝劑優(yōu)選選自木質(zhì)素磺酸鹽。
通過(guò)以下實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。它們不以任何方式限制權(quán)利要求中體現(xiàn)的本發(fā)明的整體范圍。氧化物的比例為摩爾比，給出的百分比為重量百分比。
實(shí)施例
實(shí)施例中使用的原料如下：
-“水玻璃”型硅酸鈉simal，分子式na2o.2sio2，sio2/na2o摩爾比為約2，
-自來(lái)水，
-氫氧化鉀，sigmaaldrich，純度>85％，
-由imérys公司以商品名
-由zschimmer&schwarz公司以商品名cellotinpp6銷售的聚丙烯纖維。
除非另有說(shuō)明，所有原料均按制造商提供的形式使用。
實(shí)施例1：根據(jù)本發(fā)明的防火線纜的制造
1.1.地質(zhì)聚合物組合物的制備(步驟i)
將36g硅酸鈉、20g水和8g氫氧化鉀混合制備堿性硅酸鹽溶液。然后，將39g硅鋁酸鹽和2.2g聚丙烯纖維與所述堿性硅酸鹽的水溶液混合。
所述組合物的固體含量為約80wt％。立即將其用于下一步驟。
1.2.防火線纜的制造
對(duì)兩種線纜進(jìn)行評(píng)估：
-具有2根銅導(dǎo)體的組件，記為組件1，所述導(dǎo)體各自具有1.5mm2的橫截面積；
-具有4根銅導(dǎo)體的組件，記為組件2，所述導(dǎo)體各自具有1.5mm2的橫截面積。
根據(jù)限定的配對(duì)定位裝配所述導(dǎo)體。厚度為0.2mm、寬度為30mm的非織造紙帶按長(zhǎng)度方向圍繞各組件1和2卷繞或鋪設(shè)。
然后將各組件浸漬或浸凃在前一步驟中制備的上述地質(zhì)聚合物組合物中。
然后，通過(guò)熱擠出對(duì)各組件1和2覆蓋基于線性低密度聚乙烯(lldpe)和eva的保護(hù)聚合物鞘，所述鞘包含63wt％的無(wú)機(jī)防火填料(三水合氧化鋁(ath)和caco3)，所述鞘厚度為1.03mm。由此分別獲得電纜ce1和ce2，其包括基于本發(fā)明第一目的所限定的復(fù)合材料的防火層。
1.3.線纜性能
然后，對(duì)線纜ce1和ce2的防火性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。將所述組件放置在火爐中并暴露在約1000℃的溫度下30分鐘至2小時(shí)的時(shí)間(標(biāo)準(zhǔn)din4102-12)。
按照標(biāo)準(zhǔn)en50200推薦的方法對(duì)線纜ce1和ce2的阻燃性進(jìn)行測(cè)試，即直接將線纜ce1和ce2暴露在丙烷燃燒器的火焰中，保持穩(wěn)定的理論侵襲溫度842℃。
根據(jù)本發(fā)明的線纜具有這樣的防火性能，按照標(biāo)準(zhǔn)din4102-12為90分鐘，按照標(biāo)準(zhǔn)en50200為121分鐘。
作為對(duì)比，還按照標(biāo)準(zhǔn)din4102-12測(cè)試了非本發(fā)明的線纜(ce3)的防火性能，該線纜按照相同的方法制備但不包含基于地質(zhì)聚合物組合物的復(fù)合材料層。線纜ce3表現(xiàn)出的防火性能僅為31分鐘。
作為對(duì)比，還按照標(biāo)準(zhǔn)en50200測(cè)試了非本發(fā)明的另一線纜(ce4)的防火性能，該線纜按照相同的方法制備，但是其中用厚度為25μm的鋁帶代替基于地質(zhì)聚合物組合物的復(fù)合材料層。線纜ce4表現(xiàn)出的防火性能僅為17分鐘。
因此，測(cè)試結(jié)果表明復(fù)合材料層的存在能夠非常顯著地改善線纜的防火性能和阻燃性。