1.無(wú)鹵低煙阻燃電纜材料的選用要求
用于無(wú)鹵低煙阻燃電纜的聚合物主要有熱塑型和熱固型兩種。根據(jù)產(chǎn)品所要求的溫度等級(jí)及物理機(jī)械性能來(lái)選用熱塑性或熱固性材料。熱固性無(wú)鹵低煙阻燃材料一般采用連續(xù)硫化輻射交聯(lián)以及硅烷交聯(lián)等方式完成。根據(jù)阻燃程度不同,其選用的材料的氧指數(shù) LOI 一般范圍28-43。通常情況下無(wú)鹵低煙阻燃料的阻燃特性往往同物理機(jī)械性能,擠出加工工藝成反比。由于添加大量無(wú)機(jī)阻燃填充料以滿(mǎn)足其性能要求(一般添加量均為50%重量份以上), 從而大大削弱了聚合物所原有的物理機(jī)械性能和柔順性,因此,需要根據(jù)綜合性能要求合理地選擇材料。
2.無(wú)鹵低煙阻燃電纜擠出工藝的特點(diǎn)
通常,無(wú)鹵低煙電纜的擠出工藝的特點(diǎn):
材料預(yù)熱(干燥)60~80℃→擠出機(jī)預(yù)熱 → 采用非擠壓式或半擠壓式模具→擠出→冷卻(宜采用分段冷卻)。
通常,一些材料供應(yīng)商在擠出指南中提示,應(yīng)采用低壓縮比的擠塑螺桿進(jìn)行擠出加工,其目的是為了防止由于采用較大的壓縮比擠出,容易導(dǎo)致機(jī)筒因摩擦產(chǎn)生的高溫而引發(fā)阻燃劑的提前分解,最終造成材料的失效。
但是這里必須指出,電纜制造時(shí)即使采用了上述措施后,有時(shí)仍未能收到良好的效果。電纜使用中產(chǎn)生應(yīng)力開(kāi)裂的現(xiàn)象,其原因是,往往是因?yàn)楹雎詳D出后的冷卻問(wèn)題。由于常溫下導(dǎo)致聚合物急劇收縮,埋下應(yīng)力集中的隱患,最終導(dǎo)致電纜的應(yīng)力開(kāi)裂。所以應(yīng)采用分段冷卻,即要求冷卻水槽的水溫從高、低,直至室溫,緩慢地逐漸冷卻。
3.影響無(wú)鹵低煙阻燃電纜的應(yīng)力開(kāi)裂的因素
無(wú)鹵低煙阻燃電纜較常見(jiàn)并令人頭疼的質(zhì)量問(wèn)題絕緣材料的環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂。造成無(wú)鹵低煙阻燃材料環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂的主要原因是:
⑴ 聚合物特性所引起的 :由于阻燃填料如氫氧化鋁,氫氧化鎂的高填充量導(dǎo)致聚合物體的強(qiáng)度降低,伸長(zhǎng)率和柔順性也同時(shí)降低,抗撕性及抗開(kāi)裂性先天不足。目前通常采用的無(wú)鹵料的載體一般采用低密度聚乙烯和EVA,經(jīng)阻燃化配合,其混合物的材料硬度偏高,特別是要達(dá)到滿(mǎn)足 IEC 332-1阻燃性(單根燃燒水平,材料相應(yīng)的氧指數(shù)一般大于28),此時(shí)的材料硬度往往都大于肖氏 A 90以上。
⑵ 材料的擠出工藝:基于以金屬水合物作為阻燃劑的無(wú)鹵低煙材料的高填充特性,如擠出時(shí)的工藝溫度,螺桿的壓縮比選用不當(dāng),會(huì)造成水合氧化物分解和高剪切下聚合物斷鍵。由于壓縮比較大,擠出機(jī)的速度無(wú)法達(dá)到通常水平,致使物料在機(jī)筒和螺桿間滯留時(shí)間過(guò)長(zhǎng),在摩擦所產(chǎn)生的高溫作用下,水合氧化物提前分解而在材料內(nèi)部產(chǎn)生氣泡(微孔)。使擠出后成品的機(jī)械強(qiáng)度和抗曲繞能力大大下降。
驟然冷卻也增加了不利因素。鄭州電纜廠(chǎng)也處理過(guò)一些應(yīng)力開(kāi)裂事故,經(jīng)分析研究后認(rèn)為是由于擠出速度過(guò)快,冷卻時(shí)急冷所引起的。
⑶ 使用環(huán)境和儲(chǔ)存條件的因素:以聚乙烯為基料的無(wú)鹵低煙材料一般地說(shuō)對(duì)溫度較為敏感。在溫度變化較大的環(huán)境條件下,由于熱脹冷縮造成的內(nèi)應(yīng)力往往會(huì)造成界面區(qū)域的開(kāi)裂。例如位于北方用戶(hù)將無(wú)鹵阻燃電纜的成品電纜盤(pán)地置于用戶(hù)場(chǎng)地,并無(wú)外包裝的情況下,一周后發(fā)現(xiàn)幾乎所有的盤(pán)上的電纜向陽(yáng)的一面上出現(xiàn)縱向裂痕,長(zhǎng)度已達(dá)電纜盤(pán)具的1/2周長(zhǎng)。經(jīng)分析這是由于線(xiàn)纜盤(pán)具一面向陽(yáng),一面背陰,兩面在較大溫差以及彎曲應(yīng)力作用下產(chǎn)生了材料的開(kāi)裂。
⑷ 擠出模具:擠出模具的結(jié)構(gòu)型式,拉伸比及拉伸平衡率也對(duì)擠出后內(nèi)應(yīng)力的消除有至關(guān)重要的作用。一般采用壓力較小的半擠壓式模具。內(nèi)外模的拉伸比及拉伸平衡率應(yīng)分別控制在1:2及接近1。
拉伸平衡率的計(jì)算公式如下:
式中: D d ——模套的內(nèi)徑( mm )
D T ——模芯的外徑( mm )
d cw ——電纜絕緣或護(hù)套擠出后的外徑( mm )
d bw ——模芯內(nèi)徑( mm )