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阻燃电缆生产原理 低烟无卤阻燃电缆生产工

时间:2017-08-28 09:18

  阻燃电缆所用材料的氧指数越高,阻燃性能越好,但是随着氧指数的提高,就要损失一部分其他性能。如材料的物理性能和工艺性能有所下降,操作困难,同时又使材料成本提高,因此要合理适当地选择氧指数,一般绝缘材料氧指数达到30,则产品即可通过标准中C类的试验要求,若护套料、填充料都采用阻燃材料,则产品可达到B类和A类要求。阻燃电线电缆用材料主要分为含卤阻燃材料和无卤阻燃材料。

  1、含卤阻燃材料

  由于在燃烧受热时发生分解放出卤化氢,卤化氢能够捕捉活性自由基HO根,从而使材料的燃烧延缓或熄灭,达到阻燃的目的。常用的有聚氯乙烯、氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯、乙丙橡胶等材料。

  (1)阻燃聚氯乙烯(PVC):由于聚氯乙烯的价格便宜,绝缘性能良好,阻燃性好,被广泛应用在普通阻燃电线电缆中。为提高PVC阻燃性,常在配方中添加卤素阻燃剂(十溴联苯醚)、氯化石蜡和增效阻燃剂来提高聚氯乙烯的阻燃性。

  (2)乙丙橡胶(EPDM):是非极性碳氢化合物,具有优良的电气性能,绝缘电阻高,介质损耗小,但是乙丙橡胶是易燃材料,必须减少乙丙橡胶的交联程度,减少分子链断开而产生的低分子量物质,才能提高材料的阻燃性能。随着乙丙橡胶交联度增加,氧指数增大。例如在配方中加入交胶剂DC(P过氧化二异丙苯),交联助剂TAIC(三丙烯基氰脲酸酯)、HVA—(2N、N间—亚苯基双马酰亚胺)可使氧指数提高10~15。另一种方法,在乙丙橡胶中加入无机阻燃填充剂也可以使氧指数增大。一般常用的填充剂有A(lOH)3,它们在高温下可以释放结晶水,大量吸收热量而达到阻燃效果。但是大量加入填充剂会使材料的机械性能和电性能下降(如抗张强度和伸长率下降)。因此填充剂不能超过150份。为了获得较好的阻燃性能并保持较高的机械性能,必须适当减少阻燃填充剂而适当增加其他的阻燃剂。

  2、低烟低卤阻燃材料

  主要针对聚氯乙烯和氯磺化聚乙烯两种材料而言。在聚氯乙烯的配方中加入CaCO3和A(lOH)3。硼酸锌及MoO3可以减少阻燃聚氯乙烯的HCL释放量和发烟量,从而提高材料阻燃性,减少卤素、酸雾、烟雾的排放量,但可能使氧指数稍有下降。当添加剂用量较大时,也会使材料的机械性能和电性能有所下降。 3、无卤阻燃材料

  聚烯烃是无卤材料,由碳氢化合物组成,在燃烧时分解出二氧化碳和水,不产生明显的烟雾和有害气体。聚烯烃主要包括聚乙烯(PE)、乙烯—醋酸烯聚物(E-VA)。这些材料本身并不具有阻燃性,需要添加无机阻燃剂和磷系列阻燃剂,才能加工成实用的无卤阻燃材料,但是,由于非极性物质的分子链上缺乏极性基团具有憎水性,与无机阻燃剂的亲和性能较差,难以牢固的结合。为了改善聚烯烃的表面活性,可在配方中加入表面活性剂;或者在聚烯烃中混入含有极性基团的聚合物进行共混,从而提高阻燃填充剂的用量,改善材料的机械性能和加工性能,同时获得较好的阻燃性。

  首先要解决的问题是电缆的导体, 耐火电缆的导体采用铜导体,导体几何形状为圆形,且多根绞合导体应紧压。圆形紧压铜导体与扇形导体相比有许多优点:绕包云母带时使云母带与导体结合紧密,有利于电场均匀分布,增强电缆的电气绝缘性能,同时可以节约云母带的用量,降低成本。

  要想耐火,电缆必须有耐火层,导体外采用两层或多层云母带重叠绕包,一般重叠率不小于30%,有时重叠率达50%才能达到耐火试验要求,以达到耐火试验为基准。绕包角控制在40-50度。

  其次还需要电缆的绝缘和护套 电缆绝缘根据阻燃等级的不同允许选用交联聚乙烯或无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘材料,由于导体外重叠绕包两层或多层耐火云母带,对于导体截面25mm2及以上的电缆其绝缘层厚度允许减薄20%,但以能够通过耐火电缆试验为基准。电缆护套选用无卤低烟阻燃聚烯烃护套材料,其结构尺寸按照相关标准执行。

  电缆的制作当然离不开挤出模具,一般来说,无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘的挤出采用挤压式,护套采用挤管式或半挤管式生产。采用挤压式模具时由于无卤低烟阻燃聚烯烃熔体粘度大,使得机头压力增加,挤出制品压的比较密实,导致离模时有所膨胀,故选用模具内径尺寸比成品的标称直径小5%左右。使用挤管式或半挤管式生产时必须考虑拉伸比,无卤低烟阻燃聚烯烃拉伸比为2.5-3.2,理论上是拉伸比越小,表面越光洁,实践护套配模:模芯内径=绕包层外径+(0.6~1.5)mm,模套内径=电缆标称外径+(2~7)mm。

  挤出工艺至关重要,初始温度设定一般比正常挤出温度低5~10℃左右,以使挤塑稳定时,温度正好在材料的挤出温度范围之内。一般来说,无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料比低烟低卤及普通阻燃聚烯烃电缆料的摩擦升温快,工艺温度范围窄。 螺杆转速快,剪切作用增大,易引起阻燃剂的机械热分解;转速增加,摩擦生热量也大,也会造成阻燃剂分解从而影响挤出表面质量。同时螺杆转速大时,会导致电机超负荷运转。

  最后要有优质挤出设备,使用长径比L/D为20或25的螺杆能得到较理想的挤出表面,螺杆压缩比为1:1~2.5:1较合适。挤出设备要有良好的冷却装置。