（特变电工（德阳）电缆股份有限公司 四川 德阳 618000）
摘要:介绍了无卤低烟聚烯烃护套电缆产品在挤出工艺中应注意的问题,并提出了解决的方法和措施。
关键词:无卤低烟 阻燃聚烯烃护套;挤出工艺
随着国家对环保问题的日益重视和人们生活水平的提高,市场对电线电缆产品的环保性和阻燃性提出了更高的要求，特别是人口密集的场所，此类场所，电缆通常要求具备无卤低烟阻燃耐火等特性。为满足上述要求，通常电缆的护套采用无卤低烟阻燃聚烯烃护套料。目前市场环境下，为了减低生产成本，每家材料厂家配方也有较大差别，材料性能差别也较大，生产过程中也存在较多不确定性。本文就如何控制和提高无卤低烟阻燃聚烯烃护套的挤出质量和性能,谈些自己的看法。
1 材料的分析与选择
电缆行业上使用的无卤低烟阻燃聚烯烃护套料，通常采用聚烯烃作为基料,添加Mg（OH）2、Al (OH) 3、硼酸锌等助剂，增加材料的阻燃特性。低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料通常由聚烯烃共混树脂加阻燃填充剂氢氧化铝、氢氧化镁和一些为了提高耐热寿命而添加的适量抗氧剂组合而成。有时为了降低其燃烧时的发烟量，还加入了一些发烟抑制剂，如钒、镍、钼、铁、硅、氮系化合物。由于无卤低烟阻燃护套料中增加了许多无机添加剂,护套料的挤出性能变差。根据电缆阻燃等级要求，护套料的氧指数一般要求在30～40 之间。材料质量的好坏对电线电缆产品质量与挤出工艺有着直接的影响,因而选择合适的护套料尤为重要。
2 护套挤出工艺的讨论
2. 1 挤出设备的选择
无卤低烟阻燃电缆料里面添加了较多的无机添加剂, 使低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的物理机械性能及电气性能比非阻燃及含卤阻燃聚烯烃电缆料均有所降低，挤出时胶料的塑性变差,加工过程就存在了一定的困难。挤出机螺杆长径比大、剪切力过大或螺杆转速过高都会使挤出过程中物料摩擦生热,料的温度急剧上升,容易造成无机阻燃填充剂的分解,导致挤出表面变差,护套阻燃性能降低。因此,挤出无卤低烟聚烯烃护套料最好能采用专用的挤塑机。
电线电缆挤出设备的主要部件是螺杆，它关系到挤出机的应用范围和生产效率，为适应不同塑料挤出的需要，螺杆的类型有许多种。低烟无卤阻燃电缆料中含有高填充的氢氧化镁或氢氧化铝等阻燃剂，所以对于螺杆的选用来说一般选用专用型的无卤料螺杆，而且它的压缩比不能过大，一般在 1：1～1：2.5 之间比较适宜。我公司选用的挤出机的参数为,螺杆直径为120mm,螺杆长径比25∶1, 压缩比为1.8 。挤出机料筒冷却系统采用空气风扇冷却,实现在线监测挤出温度，能实时对温度进行控制，保证温控系统良好,这样确保电缆护套挤出的表面光滑、无老胶颗粒。对于其它参数的挤出机,只要控制好合适的工艺参数,同样可以挤出质量好的产品,总体原则为选择压缩比应比较低的挤出机，灵敏有限的温控系统。
2. 2 挤出模具的配比
对于低烟无卤聚烯烃护套，挤出表面质量一般没有PVC料好，它在熔融状态下熔体的强度、拉伸比和粘度与普通 PVC 电缆料存在较大差异，所以对模具的选配也有所不同。但为了得到较好的表面质量,通过合理设计挤出模具配比显得非常关键。为提高生产速度,低烟无卤聚烯烃护套电缆多采用挤管式模具进行生产挤出。挤出工艺中最关键要控制好挤出的拉伸比S ,拉伸比应当尽可能小(S<2) ,模芯、模套采用如下配比较合理:
D0= d0 + (0.8～1. 0) (mm)
D1= d1 +(3～3. 5) ×P (mm)
对于大线径而要求挤包紧密的电缆，宜采用挤压式模具，其配模如下：
D0=d0+（1-1.5）mm
D1=d1+2P-(0.1～0.2)mm
式中, D0 为模芯内径mm，D1为模套内径mm，P为挤出厚度mm，d0为缆芯外径，d1为模芯承径部分外径mm。
2. 3 挤出温度的设定
每家材料厂家的无卤低烟阻燃聚烯烃料配方有差别，挤出温度会有一定的差别，但是整体的温度范围和特性差别不大。低烟无卤聚烯烃料在挤出时，摩擦生热快,同时加入无机添加剂使加工性能变差、工艺的温度范围窄。启机后，要严密关注温度变化情况，上升过快的温区需要马上进行适当降温，否则局部温度过高会造成护套料中的添加剂受热分解,护套断面产生气孔,不符合工艺要求;但是温度过低也会造成数量塑化不良。下表是我公司对某牌号的聚烯烃材料经过多次试机和测试,得出一个较佳的工艺挤出温度(见表2) 。
表2 无卤低烟阻燃护套料的挤出温度 ( 单位: ℃)
对于挤管式和挤压式模具,其温度设置时还存在一些差异,采用挤压式模具时,温度可适当提高, 两者相差4～8 ℃。
2. 4 护套冷却
电缆护套塑料挤出冷却通常采用水冷却。对于无卤低烟阻燃聚烯烃护套挤出应立即进行水冷却,水槽离机头越近越好;水槽中间进水，水从水槽中间向两端流动,因为无卤低烟阻燃聚烯烃料宜缓冷,冷却水从水槽中部向挤出机头流动后,冷却水的温度将逐渐升高,达到缓冷的作用。冷却水槽应尽可能长度长一些, 能充分把电缆护套表面热量带走，使电缆充分冷却充分,从而减少电缆护套内内应力，防止电缆在敷设过程中护套开裂。
2. 5 常见问题处理
(1) 护套表面毛糙不光滑。首先，挤出前因彻底将机头、模具、螺杆料筒清洗干净，避免混入其它材料而造成护套气孔、脱节、孔洞及外观差的现象。另外，无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料中的填料容易和空气中的水分形成水合物，所有非常容易受潮,挤出后护套断面有气孔表面粗糙。为避免出现气孔等现象，一般在挤出前进行80℃下干燥处理2.5h。最后，挤出温度超过工艺规定的温度时，聚烯烃电缆料中的无机物和阻燃剂会分解成气体，气体在护套断面会出现气孔，护套表面也会出现蛤蟆皮。
（2）出胶不稳。出胶不稳容易造成护套出现竹节，严重者出现护套拉断，影响电缆性能指标就是厚度不均匀。出现上述问题，通常考虑如下几方面问题。一、是挤出压力。首先考虑模芯外锥角、模套内锥角角度相差较小的模具,以减小熔融压力；再就是模套内径应光滑,不能有划痕。通过试制,模芯模套安装位置为两者前沿相差2～3 mm比较好。二、螺杆转速不能太快,Φ90 mm 挤塑机螺杆转速应小于20r/min ,Φ150 mm小于15r/min。三、应调整好收放线张力,使挤出过程中张力稳定,防止因速度不稳而造成护套厚度不匀；四、挤出机的第1区温度设置，最好不要超过145℃，如果温度过高，造成胶料倒流，新加入的料无法送入料筒，也容易导致出胶不稳，电缆外径出现波动。通过对上面几方面考虑，一般可以生产出的护套厚度均匀、外观光泽良好的护套。
(3) 护套断面有气孔。物料在挤出过程中,由于螺杆转动与物料之间产生大量的热,导致物料局部温度过高,物料中的添加剂受热分解后产生气体,从而在制品断面形成气孔。这就需要严格控制好挤出机各区段温度及螺杆与机身的冷却,在保证物料充分均匀塑化条件下,适当降低挤出温度。
3 结束语
无卤低烟阻燃聚烯烃护套电缆已经广泛应用地铁、港口、大型会议等人口密集的场所，其具有非常优异的无卤、低烟、阻燃等优良的特性，也是后期国家重点推广的环保型电缆。为了获得上述优良特性，目前国内外技术是在聚烯烃护套料中添加了各种阻燃剂、老化助剂等，造成了生产过程的挤出存在一定的困难。通过对材料特性的研究分析，通过专用螺杆挤出机、良好的温控系统、科学的模具设计配比，是完全可以克服不利因素,稳定地提高产品质量的，还是能生产出与良好工业品相称的产品。
我公司通过分析、研究并提出了较多改进措施,成功地解决了无卤低烟阻燃护套电缆护套挤出的问题,并已经批量配套了国内重点项目。
参考文献：
[1]关鹏.郑艳艳. 低烟无卤电缆料挤出的探讨，电线电缆2014（2）
[2]买利伟.漏泄同轴电缆无卤低烟阻燃护套挤出工艺分析。电线电缆2005（5）
论文作者:白飞正
论文发表刊物:《科技新时代》2019年7期
论文发表时间:2019/9/9
标签：护套论文; 阻燃论文; 挤出机论文; 温度论文; 聚烯烃论文; 螺杆论文; 电缆论文; 《科技新时代》2019年7期论文;