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低烟无卤电缆开裂分析

发布时间:2018-01-12 作者:wubaiyi

低烟无卤电缆,是指不含卤素(F、Cl、Br、I、At)、不含铅镉铬汞等环境物质的胶料制成,燃烧时不会发出有毒烟雾的环保型电缆。环保型低烟无卤电缆发生火灾时不易燃烧,烟雾危害小,**性高,同时不会对环境产生危害,符合人们对生态及环境保护要求。低烟无卤电缆通常使用的阻燃剂填料为超细氢氧化铝或氢氧化镁。由于氢氧化镁添加量增大,会对电缆的物理性能产生不利影响,所以较常用的低烟无卤电缆阻燃剂填料是超细微粉氢氧化铝。

低烟无卤电缆挤出工艺特点

通常,无卤低烟阻燃电缆的挤出工艺流程:材料预热(干燥)60-80℃ 挤出机预热 采用非挤压式或半挤压式模具 挤出(挤出温度略高于普通电缆料) 冷却(宜采用分段冷却)。

一些材料供应商提示,应采用极低压缩比的挤塑螺杆进行挤出加工,其目的是为了防止由于采用较大压缩比的挤塑螺杆挤出,易导致机筒因摩擦产生的高温而引发超细氢氧化铝粉体的提前分解,*终造成材料失效。

但实际问题是,电缆制造时即使采取了上述措施后,有时仍未能收到良好的耐应力开裂的效果。

影响无卤低烟阻燃

电缆的应力开裂的因素

无卤低烟阻燃电缆较常见并令人头疼的质量问题是绝缘材料的应力开裂(stress crack)。所谓应力开裂即是在外力诱导或无外力作用的情况下由材料内应力能量释放而导致的材料龟裂。

造成无卤低烟阻燃材料开裂的基本因素包括:

(1)聚合物特性因素

由于阻燃填料超细氢氧化铝粉体的高填充量导致聚合物的强度降低,伸长率和柔顺性也同时降低,抗撕性及抗开裂性先天不足。目前通常采用的无卤料的载体一般为低密度聚乙烯,经阻燃化配合,其混合物的材料硬度偏高,材料相应的氧指数一般都**大于28。而此时材料的硬度往往都大于肖氏A90 以上。

(2)挤出工艺的因素

由于无卤低烟材料的高填充性,如挤出时的工艺温度,螺杆的压缩比控制及选用不当,会造成超细氢氧化铝粉体的分解和高剪切下聚合物断键。由于压缩比较大,挤出机的速度无法达到正常水平,致使物料在机筒和螺杆间滞留时间过长,在摩擦产生的高温作用下,超细氢氧化铝粉体提前分解在材料内部产生气泡(微孔)。

使挤出后成品的机械强度和抗曲绕能力大大下降。这可以从两个方面加以验证:

1)解剖挤出层断面,可以发现密集程度不同的微孔(分解后结晶水造成)。

2)对挤出成品进行机械性能试验。试验结果可见机械强度和拉伸断裂伸长率数据的分散性很大,特别是断裂伸长率往往在较低水平。如氧指数大于30 的无卤料如挤出不当,其断裂伸长率多数不足***,甚至出现80-90%,使聚合物失去高弹性。

骤然冷却也增加了不利因素,许多电缆应力开裂事故是由于挤出线速过快,冷却时极冷所引起的。

(3)使用环境或储存条件的因素

以聚乙烯为基料的无卤低烟料一般对温度较为敏感。在温差变化较大的环境条件下,由于热胀冷缩造成的内部应力往往会造成界面区域的开裂。例如位于北方的某用户将无卤低烟阻燃的成品成盘地置于户外场地,在无外包装的情况下,一周后发现几乎所有线盘上的电缆在向阳面上出现纵向开裂,长度达到线缆盘具的1/2 周长。经分析是由于线缆盘具面向阳,一面背阴,两面在较大温差及弯曲应力作用下产生了材料的开裂。

(4)挤出模具

挤出模具的结构形式,拉伸比及断裂伸长率对挤出后应力的消除有至关重要的作用。一般采用压力较小的半挤管式或半挤压式模具。内外模的拉伸比及拉伸平衡率应分别控制在1:2 及接近1。

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