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    【探討】低煙無鹵阻燃電纜及護套擠包工藝

    發布:rhbwbgvx 瀏覽:1065次

      摘要:本文介紹了在低煙無鹵阻燃電纜的開發中,低煙無鹵護套料的選用,以及護套擠 製中應注意的幾個問題,並給出了成品電纜的測試結果。

      關鍵詞:低煙無鹵阻燃聚烯烴電纜;性能測試;擠出工藝

      隨著現代科學技術的發展和人們生活水平的提高,對電線電纜產品的安全性、環保性 提出了更高的要求,20 世紀 90 年代後期國內高分子材料的應用技術與合成樹脂及其共混改 性技術發展較快,積極推動著線纜行業又進入一個新材料的應用時代。低煙無鹵阻燃材料是 近幾年來出現的一個新型品種,其性能符合 IEC92—359 標準中對熱塑性材料的規定,所生 產的低煙無鹵阻燃電纜已廣泛應用於機電、地鐵和高層建築等人員比較集中的公共場所。目 前,國內外大公司正集中力量開發低成本的低煙無鹵聚烯烴電纜用係列材料,以滿足激烈市 場競爭的需求。和普通 PVC 阻燃材料相比,以聚烯烴為基料的低煙無鹵材料在著火燃燒時不 會產生大量的黑色煙霧與有害的 HCI 氣體,可以避免對人體健康及監控設備造成嚴重危害, 減少火災二次損失。為了達到低煙無鹵與阻燃的技術要求,各廠家在低煙無鹵阻燃材料的配 方中加入填充料(CaCO3。)、無機消煙劑、含結晶水的 Al(OH)3、Mg(OH)2:及無機阻燃劑(硼 酸鋅、MoO3、Al(oH)3)等助劑;由於各成分用量不一,粒徑大小及表麵活化處理的效果也有 差異,致使各廠低煙無鹵阻燃材料的密度差別較大,性能參差不齊,而且材料的流動性較差, 擠出性能遠不如普通 PVC、PE 料,在擠製過程中帶來了不少問題。本文對电子游戏開發生產低 煙無鹵阻燃聚烯烴電纜的過程進行總結分析與探討,以便於與同行交流。

      電纜設計依據

      根據公司項目開發計劃,我們查閱了國內外相關資料及試驗標準,並收集市場反饋信 息,結合公司多年來開發電力電纜的相關經驗,經過多方論證,設計開發了銅芯交聯聚乙烯 絕緣低煙無鹵聚烯烴護套 A 類阻燃電纜(YJY—DYWL—ZR(A)-0.6/1 kV 3×25),鋁芯交 聯聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝低煙無鹵聚烯烴護套 C 類阻燃電纜(YJLY23 一 DYWL—ZR(C)一 0.6/ 1kV 4× 95)。

      原材料的選擇及性能的對比

      原材料質量的優劣對電線電纜產品質量與擠出工藝有著直接的影響,因而選擇合適的絕 緣料與護套料較為重要。經過對比分析,絕緣料選用交聯聚乙烯(XLPE),而開發低煙無鹵阻 燃電纜最為關鍵的是低煙無鹵聚烯烴護套料的選用。針對這一關鍵材料,我們從相關生產廠 家選用了部分材料來進行性能測試及工藝探索,最終確定了性能優異、擠製性能良好的低煙 無鹵聚烯烴護套料。表 1 為我們對三個不同廠家生產的三種低煙無鹵聚烯烴護套料進行了性 能測試的對比。

      圖一.JPG

      注:1.表中未加括號的數字為材料廠提供的產品性能指標.括號內數字為电子游戏的 實測數據。

      2.表中所瀏的各項試驗項目均按國家標準或相關企業標準及其試驗方法進行瀏試,其 中部份指標是委托檢驗中心檢瀏。

      護套擠製工藝的分析

      擠製設備

      由於各廠生產的低煙無鹵護套料性能的差異及其所含填料與阻燃劑的種類及份量各異, 因而所選用的擠製設備對護套擠出性能及產品質量的影響較大。在試生產中我們選用不同長 徑比與壓縮比的單螺杆擠塑機進行護套擠製,經試生產證明采用長徑比為 25:1,壓縮比為1:25 的 XJ 一 65 型擠塑機和長徑比為 15:1,壓縮比為 1:28 的 XJ 一 150 型擠塑機擠製護 套,其塑化效果好,螺杆負荷較小,護套表麵質量較優。

      模具的選配

      采用擠塑模具進行擠製,模具的選配可按下式計算:

      (1) 擠製絕緣時

      D1=D+(0.3~0.8) mm

      D2=Dl+ (2.5~ 3)×tl mm

      式中,D 為導線的直徑(mm);D1 為模芯的內孔徑(mm);D 為模套的內孔徑(mm); t1 為絕緣標稱厚度(mm)。

      (2) 擠製護套時

      Dl =D + (1.2~ 1.5) mm

      D2 =Dl + (3~ 3.5)×t2,

      式中,D 為成纜後纜芯的外徑(mm);D。為模芯的內孔徑(mm);D 為模套的內孔徑(mm); t 為護套的標稱厚度(mm)。

      擠製工藝參數

      熱塑性低煙無鹵阻燃聚烯烴護套料是以聚烯烴樹脂為基料加入優質高效經活化處理或 含結晶水的無鹵阻燃劑及其它改性劑經高速混合、雙螺杆塑化、造粒而成。若儲存時間過長 容易吸濕受潮,擠出後導致護套斷麵有氣孔,表麵粗糙,因此在擠製前應進行預熱,电子游戏 選用的三種低煙無鹵護套料其中 2#料所含阻燃劑較少,易擠出,設備負荷較小;1#、3#料 所含阻燃劑較多,擠製時易摩擦生熱,擠製較為困難,設備負荷較大、出膠量也小。我們采 用 XJ 一 150 型擠塑機擠製護套時,首先將護套料在 60± 5 C 時預熱幹燥 4 h,同時為了 杜絕混入雜質物料,擠製前用本色 PE 料清洗機頭、螺杆,避免混入其他材料而造成護套氣 孔、脫節、孔洞及外觀差的現象,然後再加入低煙無鹵阻燃聚烯烴護套料,擠製工藝參數如 表 2。

      擠製工藝分析

      同普通 PVC、PE 電纜護套料相比,由於低煙無鹵阻燃聚烯烴護套料中含有較高的填充 料及無鹵阻燃劑,其流動性能較差,塑性降低、熱敏性強、且容易摩擦生熱,在機身內滯留 時間長易發生分解,產生大量低分子揮發物,並析出於護套的表麵,導致辨觀有焦燒顆粒, 護套斷麵出現氣孔。因此應選擇長徑比與壓縮比合適的擠塑機,而且應嚴格控製擠製工藝的 參數。我們在用 1#,2# 料擠製 YJY—DYWL—zR(A)一 0.6/1 kV 3×25 mm 電纜護套時, 在設定的擠出溫度條件下,將主機轉速設為 600 r/min,主機電流為 130 A,發現電機發熱 較快,且護套外觀較差,多處出現孔洞及不光滑現象,後經調整工藝,對原材料進行預熱並 將主機升速至 1200~1350 r/rain,主機電流為 120 A,物料能順利擠出,產品外觀光滑、 斷麵無氣孔。由於低煙無鹵阻燃聚烯烴護套料性能與擠出加工特殊性,護套擠製時應注意如 下幾點:

      (1) 應選用性能優異,擠出性能良好的低煙無鹵阻燃聚烯烴材料,且密度最好控製在 1.41±0.02g/cm。;

      (2)擠製前應在 60 土 5 C 下預熱 4 h,去除材料表麵吸附的水分,以免造成護套斷 麵氣孔現象;

      (3)適當調整擠出濾網(2 層、40+60 目),減少機身壓力,使物料能順暢擠出;選用 長徑比、壓縮比適當的擠塑機也尤為關鍵;

      (4)根據設備負荷,調整出線速度與螺杆轉速,最好把螺杆轉速調至額定轉速的 90 , 主機電流調至額定電流的 80 ,使物料在機身的壓力不太高,塑化充分的條件下擠出;

      (5)嚴格控製好擠出機各區段的溫度及螺杆與機身的冷卻,在保證物料充分、均勻的 塑化的條件下適當降低擠出溫度,避免因過熱而導致材料中填充助劑、阻燃消煙劑分解出低 分子物質,從而產生氣孔及外觀不光滑等現象;

      (6)擠出時應盡可能減少護套拉伸,可適當增加護套的擠出厚度,避免因材料拉伸變 形過度而造成護套脫節、孔洞等不良現象;出模後應及時采取分段冷卻,以避免護套內應力 的產生。

      表 2 XJ 一 150 擠塑機擠包低煙無鹵阻燃聚烯烴護套料的工藝參數

      圖二.JPG

      成品電纜的性能檢測

      將上述三種低煙無鹵阻燃護套料分別試製了三種電纜,並進行了性能的對比試驗(見表 3)。從表 3 可知,三種低煙無鹵聚烯烴護套電纜均能滿足於使用要求,試驗全部合格。

      結束語

      新材料、新技術的發展以及市場對線纜產品的安全性、環保性的需求,無疑推動了線 纜行業加工技術與新材料應用的革命。雖然低煙無鹵阻燃聚烯烴材料與普通 PVC、PE 材料相 比,其擠出溫度範圍窄、設備負荷高,而且螺杆轉速低、出膠量小,擠製較為困難,但它具 有低煙、低毒、阻燃等優異性能,隻要在擠製中注意選擇合適的模具與擠塑設備,掌握材料 性能與擠出特性,是完全可以克服不利因素,穩定提升產品質量的。低煙無鹵阻燃聚烯烴電 纜具有廣闊的市場前景,並且能為企業帶來良好的經濟效益與社會效益。

      圖三.JPG