低煙無鹵阻燃護套料-使用常見問題

一 擠出加工問題

聚烯烴是無鹵材料，純碳氫化合物，燃燒時分解出水和二氧化碳，不產(chǎn)生明顯的煙霧和有毒的腐蝕性氣體，其本身是可燃的，要加入無鹵的阻燃劑組成無鹵阻燃材料。要達到要求的阻燃效果，需添加量的阻燃填充劑Al(OH)3或Mg(OH)2，填充量150份以上。這種水合金屬氧化物受熱后，會釋放結(jié)晶水，吸收大量熱量，從而抑制聚合物溫度上升，延緩熱分解，來阻止燃燒。另外，脫水分解所產(chǎn)生的水蒸氣，能稀釋可燃性的氣體，從而起到阻燃效果。但是，添加大量的阻燃劑后，會使材料的機械性能明顯降低，由于無鹵阻燃護套料中含有較多的氫氧化鋁或氫氧化鎂填充劑，導(dǎo)致膠料硬度高，擠塑時生熱大，護套擠制困難。特別是使用普通PE的高壓縮比螺桿生產(chǎn)時，螺腔內(nèi)壓力過大易導(dǎo)致剪切生熱，使實際溫度比設(shè)定的溫度高許多，容易引起物料過熱機械分解，吸出水分，從而使線纜在離模后表面粗糙，有氣孔，影響護套的機械物理性能。經(jīng)過生產(chǎn)實踐，加強對主機溫度的控制可以消除此種現(xiàn)象，擠出機各段都要有風冷裝置，并保證功率足夠，使各區(qū)的溫度不要超過170℃。另外采用低壓縮螺桿，也可以大大降低材料的剪切熱，其壓縮比在1.1～1.5：1之間，長徑比在20～25：1之間即可，此種螺桿加工無鹵阻燃護套的工藝性能較優(yōu)異且能大大提高生產(chǎn)效率，由于無機阻燃劑氫氧化鋁或氫氧化鎂的加入，使無鹵阻燃電纜料極易吸潮，為了達到更加的擠塑質(zhì)量，一般在生產(chǎn)前需對無鹵阻燃料進行烘干，烘干溫度控制在60～80℃（zui高不得超過90℃）、時間控制在4小時左右。

低煙無鹵阻燃護套料-使用常見問題 無鹵阻燃料擠出加工中的關(guān)鍵工藝因素之一是擠出模具的設(shè)計。擠出模具分三種形式：擠壓式、擠管式和半擠壓式。三種形式的模具均可用于擠制此料。擠壓式模具是模芯沒有管狀承徑部分，模芯縮在模套承徑后面。料流是靠壓力通過模套實現(xiàn)zui后定型的，擠出的塑膠層結(jié)構(gòu)緊密、外表平整。由于在模口處產(chǎn)生較大的反作用力，會出現(xiàn)離模膨脹，一般模套內(nèi)徑比成品外徑小5%左右，但使用擠壓式模具，護套偏心調(diào)節(jié)困難，厚薄不易控制。擠管式模具模芯有管狀承徑部分，模芯口端面伸出模套口或持平。固有擠出速度快、生產(chǎn)操作簡單、偏心易調(diào)節(jié)、護套厚薄容易控制等優(yōu)點，但該模具類型的缺點是塑膠層致密性差、外表不如擠壓式模具圓整。半擠壓式模具模芯有管狀承徑部分但比較短。模芯承徑的端面縮進模套口面，這是擠壓式與擠管式的過渡形式，通常在大規(guī)格擠包及護層要求緊密時采用。如果采用半擠壓式或擠管式模具，模具的拉伸比不能太大，1.5～2.0之間即可。

二、護套開裂問題 
使用低煙無鹵阻燃護套的電纜在敷設(shè)時或在電纜盤上護套即開裂的情況，幾年來已經(jīng)發(fā)生過多次，由于在聚烯烴中添加了大量的無機阻燃料，使材料的機械物理性能急劇下降，相對于HDPE護套，抗拉強度下降了近40%，斷裂伸長率下降了近65%，如果在護套加工時溫度和模具選配的不夠合理，非常容易在合膠縫處出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。 
筆者曾經(jīng)做過一次破壞性試驗，選用了七家不同生產(chǎn)廠家的同類型低煙無鹵阻燃護套材料，采用相同的設(shè)備和相同的工藝，做同一種產(chǎn)品，產(chǎn)品在護套前采用0.3mm厚的鋁塑復(fù)合帶縱包，各做了100mm，纜芯充入了150kPa的氮氣。使用相同的盤具收線（為了提高應(yīng)力，采用了較小的收線盤徑，線盤的筒體直徑為纜徑的10倍左右），放在陽光下暴曬，時值盛夏6月底，天公作美，沒有出現(xiàn)陰雨天氣，環(huán)境溫度變化為25℃～35℃，實際電纜表面的溫度要高于35℃，甚至達到50℃～60℃，經(jīng)過7個晝夜的暴曬，電纜內(nèi)的氣壓均變?yōu)?，經(jīng)檢查，電纜表面均出現(xiàn)不同程度的開裂，多數(shù)為縱向開裂，開裂處多在鋁帶的搭接縫處，個別在合膠縫處，同樣情況的PE護套則不會出現(xiàn)此類現(xiàn)象。 

由此可見，為了提高材料的阻燃性能而添加了大量的無機阻燃劑，導(dǎo)致護套的機械性能降低，希望材料廠商在滿足材料阻燃要求的同時，提高材料的耐熱應(yīng)力開裂性能和抗撕性能，以避免護套在應(yīng)用時開裂現(xiàn)象的發(fā)生。此外，無鹵阻燃材料在進行護套加工時的工藝也會影響到開裂性能，如塑化不良，導(dǎo)致合膠縫處粘結(jié)不好，使護套在合膠縫處的抗撕強度低導(dǎo)致開裂；溫度控制不良使護套內(nèi)產(chǎn)生氣孔導(dǎo)致強度和伸率下降導(dǎo)致開裂等。模具的選配不當也會導(dǎo)致材料的塑化不良或者使護套內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，在模具設(shè)計時要考慮模具的拉伸及模芯與模套的錐度要合適。冷卻時*段水槽采用50℃左右的水溫為宜，可以在一定程度上減小和釋放護套在擠塑過程中的內(nèi)應(yīng)力，減少開裂現(xiàn)象的發(fā)生。在產(chǎn)品和工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計上也要盡量使護套前的半成品表面光滑圓整，如縱包金屬帶，可以考慮在金屬帶處反方向以一定的節(jié)距繞扎一定強度的扎紗，控制金屬帶的回彈，見效無鹵護套內(nèi)部的應(yīng)力集中，也可以避免開裂的發(fā)生。此外，成品線纜的貯存也應(yīng)避免陽光的長時間暴曬。 

三、關(guān)于熱變形指標的討論 
國內(nèi)外相關(guān)標準中，針對熱變形指標的規(guī)定有所不同，下表是幾個涉及到通信線纜及材料的幾個標準對熱變形指標的規(guī)定。 
標準名稱 IEC60092-359 EN50290-2-27 GB/T 19666 YD/T 1113 YD/T 1119 YD/T 1120 YD/T 886 
試驗溫度（℃） 80±2 80±2 80±2 90 100 試驗時間（h） 4（D≤12.5） 6（D＞12.5） 4 4（D≤12.5） 6（D＞12.5） 1 - 
重物重量(kg) 根據(jù)纜的外徑(D)計算 根據(jù)纜的外徑(D)計算 根據(jù)纜的外徑(D)計算 1 1 變形率（%） ≤50 ≤50 ≤50 ≤20 ≤20 

試驗方法 IEC60811-3-1 IEC60811-3-1 GB/T 2951.6 GB/T 8815 - 注：GB/T 2951.6等同采用IEC60811-3-1 
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