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    綠寶電纜-阻燃電纜產(chǎn)品結構與性能

    對于普通的無(wú)鹵低煙阻燃電纜,由于在其絕緣或護套中滲入大量的Al(OH)3、Mg(OH)2阻燃無(wú)機材料,雖不產(chǎn)生含鹵的有害氣體,但阻燃等級停留在C類(lèi)或B類(lèi),很難達到A類(lèi),且因大量無(wú)機材料的滲入,使其機電性能及加工性能都變得較差,研制含有隔氧層的阻燃電纜就是在這種背景下產(chǎn)生的。

      為了使無(wú)鹵低煙阻燃電纜的阻燃性能更加可靠,圍繞電纜燃燒三要素(溫度、可燃物和氧氣)的燃燒機理分析,提出了一種電纜隔氧層的新結構,即在電纜絕緣層與護套層之間,增加一層由特殊的隔氧材料組成隔氧層。當電纜遇明火燃燒時(shí),隔氧材料能析出大量水分以降低環(huán)境溫度,并形成一個(gè)不熔不燃的氧化鋁硬殼,以隔絕絕緣有機物與外界空氣的接觸,***終使電纜達到自熄的目的,從而大大提高了阻燃的級別,可達A級阻燃水平。其次采用隔氧層結構的電纜其絕緣可采用普通型的絕緣材料,即避免了因加入無(wú)機的阻燃劑、消煙劑而引起的不良的影響。這就是試制交聯(lián)聚乙烯絕緣無(wú)鹵低煙護套隔氧層阻燃電力電纜的設計思路。

      由于本產(chǎn)品尚未有相應的******標準,所以根據以下有關(guān)產(chǎn)品標準及其試驗標準編制了企業(yè)標準,其中包括:GB12706-2002《額定電壓35kV及以下銅芯、鋁芯塑料絕緣電力電纜》,GB/T18380-2001《電纜在火焰條件下的燃燒試驗》,GB/T17651-1998《電纜或光纜在特定條件下燃燒時(shí)煙密度測定》和GB/T17650-1998《電纜或光纜特定條件下燃燒時(shí)釋出氣體的試驗方法》,GA306-2001《阻燃及耐火電纜:塑料絕緣阻燃及耐火電纜分級和要求》。

      2產(chǎn)品的結構與材料的選擇

      電纜的絕緣采用硅烷交聯(lián)聚乙烯(XLPE);護套采用意大利潘得那公司生產(chǎn)的無(wú)鹵低煙聚烯烴阻燃護套料;成纜后的纜芯外繞包一層隔氧層,它主要由含有Al(OH)3和Mg(OH)2并經(jīng)特殊工藝加工處理的繞包帶,當其受熱后釋放出結晶水并形成不熔不燃的硬殼,起著(zhù)降溫與隔離的作用;成纜時(shí)要絞入無(wú)塵巖棉阻燃填充繩,以便使纜芯圓整,它是由江蘇新奇特電纜材料廠(chǎng)生產(chǎn)的無(wú)鹵低煙礦物材料受熱后也可分解出結晶水,降低溫度、保護絕緣。試驗證明:這種結構設計和材料選用完全能滿(mǎn)足電纜阻燃性能要求,并已通過(guò)******防火建筑材料質(zhì)量監督檢測中心的檢測。圖1為0.6/1kVXLPE絕緣無(wú)鹵低煙護套隔氧層阻燃電纜結構示意圖。

      3試制中出現的問(wèn)題及解決的方法

      3.1成纜工藝

      絕緣線(xiàn)芯成纜用的阻燃填充繩含有Al(OH)3和Mg(OH)2等成分,它的抗拉強度特別低,起初選用普通的并線(xiàn)模,結果填充繩經(jīng)常斷裂,而且表面發(fā)粘和起毛。經(jīng)分析,其主要原因是其抗拉強度比較低,而且耐磨性差,再加上并線(xiàn)模的??字睆捷^小,產(chǎn)生的摩擦阻力大等多種原因所造成的。若將填充繩的根數減少,適當地減小繩的外徑,但這樣會(huì )使纜芯不圓整。***終將??字睆竭m當地增大,同時(shí)在成纜機的放線(xiàn)盤(pán)盤(pán)軸上安置抱閘,以便適當地給以一定的張力,這樣既保證了纜芯的圓整,又避免了填充繩斷裂、起毛和發(fā)粘。

      3.2護套的擠出工藝

      (1)擠出溫度的選擇由于熱塑性低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴護套料加入了大量的水合金屬氧化物氫氧化鋁、氫氧化鎂等無(wú)機材料,使其擠出工藝性能變得較差,其加工溫度應控制在160~170℃之間。低于這溫度將不能使物料完全塑化,擠出壓力過(guò)大,難以擠制;高于這個(gè)溫度會(huì )使其分解,一方面降低其阻燃性能,而另一方面會(huì )造成護套表面產(chǎn)生大量的氣孔。其次,應特別注意的是:由于電纜護套料中含有眾多的無(wú)機材料,在擠出過(guò)程中,擠壓摩擦會(huì )引起發(fā)熱(即摩擦生熱),從而影響了擠出溫度的控制。溫度控制的影響因素眾多,其中還包括擠出機螺桿結構及尺寸、螺桿的轉速和冷卻的方式等等。這就對擠出設備、擠出模具及其工藝提出了很高的要求。

      (2)擠出設備的選擇眾所周知,螺桿直徑越大,擠出加工能力越大;長(cháng)徑比越大,有利于塑料混合和塑化,能減小漏流和逆流,提高擠出機生產(chǎn)能力。但長(cháng)徑比過(guò)大,同樣會(huì )使塑料擠出壓力增大,尤其會(huì )使含有大量無(wú)機材料的阻燃護套料引起摩擦生熱嚴重,造成材料降解和分解,使其阻燃性能下降,材料擠出表面質(zhì)量下降;而長(cháng)徑比過(guò)小,易引起材料混煉后的塑化不良,導致其性能的下降。因此***終選用了長(cháng)徑比為20的單紋螺桿擠出機。

      (3)冷卻裝置的選擇由于阻燃聚烯烴護套料含有大量的無(wú)機填充料,在擠出過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生大量的摩擦生熱,這就要擠出機具有良好的冷卻裝置,為此,把原來(lái)的風(fēng)冷系統改為水冷系統。

      (4)螺桿轉速的選擇對于阻燃聚烯烴護套而言,擠出螺桿的轉速選擇也是一個(gè)不能忽視的問(wèn)題。通常在使用φ90mm擠出機擠塑時(shí),螺桿轉速宜控制在20~22r/min。若螺桿轉速過(guò)大,塑料會(huì )受到較大剪切應力,使物料摩擦生熱增加,導致阻燃劑的分解、護套表面毛糙。

      (5)擠出模具的選擇由于低煙無(wú)鹵聚烯烴護套料中無(wú)機填充物高達150%(每100份的樹(shù)脂中所含的份數量)這就導致了其在擠出時(shí)熔融狀態(tài)下,熔體的強度、拉伸比和粘度等,均與普通型護套料存在著(zhù)較大的差異,因此,擠出模具的選配也有所不同。根據理論分析和實(shí)際經(jīng)驗,通常阻燃聚烯烴護套料可適用于擠壓式、半擠管式及擠管式模具。在使用擠壓式模具時(shí),由于其熔體粘度大,使機頭中壓力增大,擠出成品壓得較密度,導致離模后電纜外徑會(huì )有所膨脹而增大,因此,選用的模套內徑應比成品電纜的標準直徑小5%左右;采用半擠管式或擠管式模具,要注意其拉伸比應選為2.5~3.2,比普通護套料(拉伸比為6~7)要小得多。若拉伸比過(guò)大,則會(huì )引起護套表面質(zhì)量下降,嚴重時(shí)會(huì )引起護套脫節或斷裂;若拉伸比過(guò)小,護套表面更光滑,但影響生產(chǎn)速度。

      ***終選用擠管式模具,模具尺寸的配合為:

      模芯內徑=繞包層外徑+(0.6 ~ 1.5)mm

      模套內徑=電纜標稱(chēng)外徑+(2 ~ 7)mm

      4產(chǎn)品的性能

      交聯(lián)聚乙烯絕緣無(wú)鹵低煙護套隔氧層阻燃電力電纜經(jīng)檢測,各項性能指標均符合標準的要求,其中,阻燃性能達到成束燃燒試驗的A類(lèi)標準,炭化高度為1.5m,低于GA 306-2001標準中規定的不小于2.5m的要求;燃燒氣體酸值(pH)合格;煙濃度指標中適光率達90%,比GA306-2001標準規定的一級A類(lèi)中要求的***小透光率為80%優(yōu)良;煙氣毒性指數按標準GA132-1996檢測為準安全級二級(ZA2)。該產(chǎn)品研制成功,不僅有良好的經(jīng)濟效益,而且具有良好的社會(huì )效益。


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