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高性能低卤低烟料在电缆和光缆中的应用
众所周知,阻燃PVC(pvc)电缆料在燃烧时会产生大量的黑色烟雾和卤酸(HCl)气体,为了降低其发烟量和HCl气体,常用的办法是在配方中添加大量的阻燃消烟剂,这样造成的结果:(1)使材料的机械物理性能大大下降;(2)使工艺挤出性能严重恶化即便如此,对于某些市售的低卤低烟料,其发烟量和放出的HCl量并未有多大的改善。 我们经过多年的努力,由于采用一种新型的高效助剂,使PVC电缆料的发烟量和分解的HCl量明显降低其机械物理性能和工艺挤出性能又与通用的PVC电缆料相齐,经电线电缆厂的批量使用,取得了较满意授级高工的效果,现介绍如下1工艺性能根据以往的经验,对于一种新的阻燃材料,尤其是低烟阻燃料,最令电线电缆厂担心的是它的工艺挤出性能料为作者开发的料为市售某国产料为进口料,它们均标明是低卤低烟PVC料,主要成份如下:基础树脂为PVC,塑料、稳定剂、润滑剂阻燃消烟剂和加工助剂其制造方法与通用PVC料相同料推荐的挤出熔体温度与常用PVC电缆料相同,在160~ 175C之间,挤出机温度设置也与常用PVC料相同由于在配方设计时充分考虑了混合物的流动性能,因而使1料的流动性极佳,用句通俗的话说,其挤出性能与常用的PVC护套料相同。所以料对挤出机的螺杆结构、长四种PVC电缆料的挤出特性(熔体温度一本开发料2―一市售国产料一一进口料4一一市售普通阻燃料从的挤出特性可以看出,进口料(3)的扭矩最小,本开发料(1)的扭矩略比普通PVC护套料(翁)高,但此三种料的扭矩彼此相互接近,且随螺杆转速的升高呈饱和性增长而某国产料则随螺杆转速的升高呈直线增长,这是线缆厂不欢迎的挤出物表面状况是判断材料优劣的一个重要指标,本开发料(1)能做到与普通料(4)完全相同的状态,表面平滑而光亮,断面结实无气孔,相比之下,进口料(3)显得有些毛糙,某国产料的表面则十分毛糙,径比、直径、转速、模具、动力、冷却等均无特殊要求,用讲料既可在小型(如M5/20)中型(如今65-90/20-25)大型(如今150/20 25)甚至特大型(如+200/20)机上进行生产,所用螺杆既可以是普通型的,也可以是BM型的挤出线缆的外径从+2+105mm,挤出线速度从1085m/min不等,挤出的线缆表面平滑光亮,断面结实无气孔;挤出的110kV高压电缆护套沙100,厚度4.5mm)还能通过25kV/1min高压直流试验。 与进口料揠以及国内某厂家生产的低卤低烟料进行挤出特性试验,其结果见为了便于比较,图中还绘制了70C普通型PVC阻燃护套料的挤出特性曲线。 断面有较多气孔。 挤出物的出胶量也是评价材料流动性优劣的重要指标,实测表明,当转速相同时,以挤出物每单位时间挤出的体积数计量,这四种料的出胶量几乎相同,但如将出胶量与螺杆扭矩相除,得到的每单位扭矩所获得的出胶量(即流动性)来比较,则某国产料就是最差的了。而其它三种料的流动性则处同一水平上(见表1)表1几种料的流动性实测数据比较相对出胶量1料2料3料4料每单位时间出胶量(螺杆转速25r/min)每单位扭矩出胶量(螺杆转速60r/min)以上试验室流变仪的对比试验结果,已从几个电线电缆厂的批量生产中得到了验证,根据众多挡车师傅们的反映以及挤出机各种仪表的显示(1)的工艺挤出性能、主机电流及参数显示与常用PVC料相同,几乎感觉不出有任何特殊之处,而产品表面也令人满意,相比之下,进口料(3)和某国产料的挤出表面不光,应用某国产料时,主机电流负荷明显增大,后换用低压缩比的特种螺杆,才使表面状况得以改善,主机电流有所下降。有些厂反映,市售的某些低卤低烟料较易受潮,因此,使用前需进行烘干预处理,否则会出现气孔,这给生产厂增添不少麻烦,料由于配方内无易吸潮成份,所以能与普通PVC料一样,无需作烘干预处理,拆包倒入机内即可挤出。 2材料和成品电缆性能2.1粒料性能粒料的性能见表2,为了便于比较,仍将进口的、国产的同类料实测结果列出由于料是按耐温90C设计的,所以热老化试验条件是按GB8815中的90C护套料进行的。为了便于比较,表中列出了GB8815中的90(护套性能要求及几个燃烧性能的实测结果(用括号注明)表2几种低卤低烟料的性能比较性能护套料①1料2料3料最高工作温度/°C抗张强度/MPa断裂伸长率(热变形(冲击脆化温度/°C 200C热稳定时间/min 20体积电阻率工频击穿场强(MV/m)热老化(100C)试验试验时间/h老化后抗张强度老化后抗强度变化率士老化后断裂伸长率士20变化率氧指数烟密度Dm(有焰)(无焰)化氢含量/(mg/g)pH值①GB8815中的90护套料的性能要求,其中括号内的数值为市售料的实测值。 从表2中的比较看出,1料的物理机械性能和热老化性能优于龙料和料,其耐热性能符合GB8815中对90°CPVC护套料的要求,而其阻燃性能、烟密度、HC1含量、pH值、电导率等指标与某进口料处于同一水平,但明显优于某国产料(潘)从经济上进行比较见表3由于线缆的实际生产是按体积计算,用户关心的不仅是材料的单价,也关注其密度,故表3中加了一栏单位体积的价格从表中可知,仅从经济上考虑使用进口料(龙)要比1料贵2(%,使用某国产料也比用料贵5% 2.2成品电缆的发烟性能和阻燃性能将表2中的三种同类材料做成同一型号规格的电缆,并从成盘电缆上取出样品进行全性能测量,其结果与表2所列相差无几检验材料的发烟性能,最直观最有说服力的是测成品电缆的透光率(表4),表4中普通阻燃料仅作为对照。 表3几种低卤低烟料的经济性比较指标1料2料3料密度99年市场单价/(元/t)单位体积价/(元/m3)比价表4低卤低烟PVC护套电缆f的透光率(电缆外径/mm 1料2料3料4普通阻燃料考核电缆的阻燃性能的是成束燃烧,试验表明,用1料,龙料,3料制成的电缆均能通过阻燃A类试验,这说明其阻燃性能是令人满意的3结束语本高性能低卤低烟料自1998年末批量投产使用以来,己获得众多线缆厂的好评,截止1999年末的一年时间里,使用量己超过350t,使用的线缆品种从电力电缆,到控制电缆和光缆它们绝大部分被用作护套材料,在控缆与布线中,也用作绝缘与国内外某些低烟低卤料相比,本料具有如下优点:有与普通阻燃PVC电缆料一样的良好工艺挤出性能有较好的低烟性能和阻燃性能机械物理性能和热老化性能优于国内外某些同类料。 原材料全部立足于国内,使用成本较低。 适用范围广泛,可用于布线、控缆、电力电缆光缆通讯电缆等。既可做护套,又可用绝缘。
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