電纜料專題

編者按:電線電纜具有輸送能源、傳遞信息的重要作用,在國民經(jīng)濟中占有極其重要的地位。西電東送、骨架電網(wǎng)升壓擴容、全國聯(lián)網(wǎng)等大規(guī)模的電網(wǎng)建設(shè)將為電線電纜行業(yè)提供廣闊的發(fā)展空間。近幾年,我國通信、汽車、造船、煤礦、建筑等行業(yè)的發(fā)展給電線電纜帶來了很大的市場需求。未來幾年,我國的電纜料需求也將會快速增長,特別是高壓、環(huán)保電纜料的需求量比較大。國內(nèi)約有300多家電纜料生產(chǎn)企業(yè),2004年國內(nèi)電纜料產(chǎn)量為550 kt左右,2007年約為710 kt,年增長率約為8.8%左右。而電纜料在生產(chǎn)和使用過程中還存在許多問題亟待解決,如顏色遷移、穩(wěn)定性和力學性能不足等。論壇里面的電纜料版塊已經(jīng)有很多壇友對電纜料的加工及應(yīng)用進行了深入討論,本期推出電纜料專題,對電纜料在加工及應(yīng)用中遇到的難題提供一些解決方案,供讀者參考。我刊今后將不定期對“中塑互聯(lián)”(http://www.ourp las.cn)上優(yōu)秀的帖子進行整理刊發(fā),敬請讀者關(guān)注。

1 PVC電纜料

PVC因含有氯元素而具有良好的阻燃效果,被應(yīng)用于電線、電纜和建材等領(lǐng)域,PVC電纜料是電線電纜行業(yè)應(yīng)用較廣泛的高分子材料。其中,硬質(zhì)PVC氯含量達56%,基本上不需要阻燃,而軟質(zhì)PVC由于添加了大量的增塑劑,氯含量下降,阻燃性能大大降低,所以對軟質(zhì)PVC進行阻燃是必要的。PVC電纜料是高黏度、熱敏性的熱塑性材料,其加工時對工藝溫度較敏感。

問:我們做的70度PVC絕緣電纜料是橙黃色的,客戶在加工電纜時發(fā)現(xiàn)絕緣層的顏色向護套層遷移,請問這個問題是否與色粉或助劑有關(guān)?是否還有其他原因?

答:可能與如下幾個因素有關(guān):

(1)色粉。應(yīng)該是色粉不耐遷移,建議換成其他顏色的色粉(如黃色粉)試試,看是否有遷移現(xiàn)象,如果沒有,說明是色粉的問題,應(yīng)選擇耐遷移性能好的顏料,建議換成DPP紅;否則,可能是其他原因造成的;

(2)配方?？赡苁窃鏊軇┑馁|(zhì)量不好,配方中原料(特別是增塑劑)的質(zhì)量不過關(guān)會使色粉出現(xiàn)遷移,建議采用聚酯類增塑劑;也可能是外潤滑太強,應(yīng)分析配方中能造成遷移析出的物質(zhì)(如DOP)的用量,調(diào)整配方。

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問:請問90度PVC電纜料用什么作增塑劑?是全部用TOTM?還是可以用部分DOP代替?TOTM要添加多少份?

答:一般情況下,可以將增塑劑混用以降低成本。提供以下幾種方案供參考:

(1)TOTM與DOP配混?？上葘OTM與DOP按1:1的比例混合進行試驗,如果性能不符合要求就要提高TOTM的用量。一般DOP的添加量在10份以下才能保證品質(zhì);

(2)用TOTM與DPDP配混;

(3)TOTM與D INP配混。TOTM與D INP的配比為3:1或2:1。

此外,還要看90度的PVC電纜料是按歐標90度還是美標90度。如果按照歐標90度,即使全部添加TOTM,也還需要很好的配方體系,否則過不了老化測試。國標90度老化要求是 135℃下 10 d,比美標105℃的要求高很多,全部添加 TOTM才能達到,國標90度與歐標90度要求接近,但是歐標產(chǎn)品對絕緣的老化要求為135℃下14 d,多了4天,對護套的要求相同。

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問:現(xiàn)有配方:PVC(1000):100份;DOP:40份;氯化石蠟:20份;10μm重鈣:80份;穩(wěn)定劑:6份;ACR (401):2份;PE蠟:0.4份;硬脂酸:0.6份。請問這個配方能否通過80℃、168h烘箱老化?拉伸強度和斷裂伸長率的變化率在±20%以內(nèi)。

答:這個配方不能通過80℃、168 h烘箱老化,原因如下:

(1)配方中沒有抗氧劑,可以添加抗氧劑1010;

(2)DOP、氯化石蠟在熱老化中極易揮發(fā),這2種增塑劑需要換,可以用TOTM,還可以添加D INP降低成本,但不能超過 TOTM的50%;主增塑劑可以用D IDP,還可以加抗氧劑和紫外線吸收劑;

(3)電纜料中很少有添加ACR的,可將ACR去掉,改用活性鈣。

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問:穩(wěn)定劑會造成PVC電纜料膠粒生產(chǎn)過程中的堵網(wǎng)現(xiàn)象,請問這是什么原因呢?

答:可能的原因為:

(1)鈣鋅穩(wěn)定劑的粒度問題。穩(wěn)定劑沒有磨細,有大顆的料;

(2)與分散劑或一些助劑的特性有關(guān);

(3)如果是剛換了穩(wěn)定劑后存在這種問題,則可能是穩(wěn)定劑過量或潤滑較多,造成剪切較小,填料分散不良,形成團聚;還可能是穩(wěn)定劑偏少或潤滑不夠,造成PVC粒子燒焦而產(chǎn)生堵網(wǎng)問題;

(4)穩(wěn)定劑中有與PVC塑化不相容的物質(zhì)。

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問:PVC電纜料熱切黏粒,擠出機轉(zhuǎn)速開不快,請問潤滑該怎么調(diào)?1:1的填充。

答:單階模頭切粒一般會產(chǎn)生這樣的問題,與配方及加工工藝也有關(guān)系,提供以下方法供參考:

(1)去掉ACR,添加外潤滑助劑;

(2)先冷卻再用風機打散;

(3)在水中切粒會有所改善;

(4)加硬脂酸鈣,然后降低加工溫度,可以避免黏料,降溫后再提速就不會黏粒了。

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問:做老化試驗時,PVC電線斷開成一段一段的,銅絲裸露出來,黑色的電線發(fā)生這個現(xiàn)象,但紅色的沒有(絕緣)。請問這種現(xiàn)象是什么原因造成的?

答:分析認為可能的原因為:

(1)黑色容易吸收熱量;

(2)可能黑色粉里面有雜質(zhì),促進PVC降解;

(3)可能穩(wěn)定劑里面有亞磷酸酯類抗氧劑,與黑色粉反應(yīng);

(4)如果黑色料中添加了回料,則可能由于回料的性能下降,造成整體的耐熱性下降,而且回料的配方是否一致也有影響;

(5)分散性不好;

(6)黑色粉填充過量;

(7)塑化不足,可將溫度提高5～10℃。

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2 EVA電纜料

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)是電線電纜用塑料領(lǐng)域的新寵,其在較寬的溫度范圍內(nèi)具有良好的柔軟性、耐沖擊性、耐環(huán)境應(yīng)力開裂性,以EVA作為電纜料基體對其進行無鹵阻燃,并改善阻燃后電纜料的力學性能使其滿足低煙無鹵阻燃電纜護套料的性能要求,這對于低煙無鹵阻燃電纜料的推廣應(yīng)用具有很大的價值。

問:最近生產(chǎn)一款無鹵阻燃電纜料,基體樹脂是EVA,阻燃劑是Mg(OH)2,協(xié)效阻燃劑是硼酸鋅,主要性能指標為氧指數(shù):37%、斷裂伸長率:150%、拉伸強度:11MPa。在押出抽線時,表面光滑度很好,但是很容易刮傷,請問用什么方法能改善這種情況?

答:提供以下幾種解決方法供參考:

(1)用EVA生產(chǎn)的電線耐磨性本來就不好,如果無鹵阻燃劑添加量非常大,耐磨性就更差了。可以從外潤滑劑著手改善,增加表面的油性,通過降低摩擦因數(shù)改善耐磨性;

(2)可以用硅烷交聯(lián);

(3)對阻燃劑進行表面處理,提高產(chǎn)品的分散性能和力學性能;

(4)原料選擇很重要。首先要選擇相對分子質(zhì)量合適的主料;其次,要選擇合適的粒徑和分布的MDH,國產(chǎn)的MDH都是礦石粉碎得到的,從純度和粒度的角度看,必然存在不穩(wěn)定的問題;

(5)降低 MDH含量。通過添加協(xié)效劑來降低MDH的含量;

(6)添加硅酮類助劑,從而降低表面摩擦因數(shù);

(7)最好將EVA與其他樹脂共混。

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問:目前的低煙無鹵防火材料很多是用EVA/PE填充體系做的,其耐刮性能很好,但是不耐磨。例如,兩條線輕輕地相互磨檫就會損傷,有白條出現(xiàn),有磨損的凹痕。高填充體系都有這樣的問題,請問用什么辦法能解決?

答:提供以下解決方案供參考:

(1)基料?？蓪⒒w樹脂與耐磨性好、阻燃性好、與填料相容性好的物質(zhì)共混;

(2)阻燃劑。對阻燃劑的表面進行處理,低煙無鹵電纜料的要求較高,所以所用的無機阻燃劑必須用硅烷進行處理,其他的鈦酸酯、硬脂酸處理只是簡單的物理包覆,在低煙無鹵電纜料中應(yīng)用對產(chǎn)品的力學和電化學性能影響極大;選擇阻燃效率高的阻燃劑,這樣可減少阻燃劑的添加量;

(3)加工助劑。選擇合適的加工助劑使阻燃劑分散均勻;

(4)改善加工條件,降低表面磨擦;

(5)添加抗氧化劑和交聯(lián)助劑。

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問:無鹵電纜料(EVA/PE-LLD)體系的氣味很難聞,請問這氣味是什么助劑產(chǎn)生的?

答:可以做對比試驗檢查出是什么物質(zhì)產(chǎn)生的氣味,分析認為可能的原因為:

(1)助劑揮發(fā)的氣味?？赡苁翘畛浞垠w表面處理劑(交聯(lián)劑或偶聯(lián)劑)的氣味,有些助交聯(lián)劑是溶劑型的,溶劑有很濃的煤油味;

(2)可能是物料降解的氣味;

(3)可能是紅磷阻燃得到的材料,紅磷的味道很大,而且DCP也有味道;

(4)可能是加工時分解出的小分子的氣味,例如, PS添加SBS時,兩者均沒有味道,但加工時如果控制不好,做出的膠粒有很大的氣味;

(5)可能是相容劑里的馬來酸酐等物質(zhì)的游離物的氣味。

此外,還可能是抗氧劑和有機錫催化劑的氣味。

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問:低煙無鹵電纜料(EVA)可以用開煉機生產(chǎn)嗎?開煉機原來是生產(chǎn)PVC的。

答:可以用開煉機生產(chǎn)EVA低煙無鹵電纜料,但是效率很低,用密煉機最好,因為用螺桿時添加阻燃劑比較困難。

可以用開煉機與密煉機配合,進行連續(xù)生產(chǎn),產(chǎn)能很高;也可以用開煉機與單螺桿擠出機配合,產(chǎn)量也很高;還可以用密煉機與開煉機和單螺桿擠出機共同配合使用,但操作比較繁瑣。

目前,做低煙無鹵電纜料一般均采用密煉機+雙腕喂料機+單螺桿磨面熱切的工藝,產(chǎn)量高、分散好。

(問題和解決方案來自“中塑互聯(lián),http://www. ourp las.cn”網(wǎng)友竹鹽、jvjin、ddai4701、熱愛高分子、海湘、519724780、teddy123、hkb等)

問:請問耐高溫的低煙無鹵電纜料怎么做?我們現(xiàn)在做的是普通的EVA型低煙無鹵電纜料,如果要做耐105、125 ℃的該怎么做?是否加交聯(lián)劑?

答:提供以下方法供參考:

(1)一般采用輻照交聯(lián);

(2)可以用TPU和TPE系列;

(3)可以用硅烷進行交聯(lián),但需要特殊的催化劑。

(問題和解決方案來自“中塑互聯(lián),http://www. ourp las.cn”網(wǎng)友竹鹽、jvjin、zzhhonglin、shinestfj等)

3 其他

問:我們做的白色護套線在太陽下曬2h就變黃,原料用的是DOP、輕重鈣、鈣鋅穩(wěn)定劑和色粉。開始懷疑是穩(wěn)定劑的問題,又試了3家穩(wěn)定劑還是變色,請問這種現(xiàn)象是什么原因造成的?

答:可能的原因及解決方法為:

(1)沒有添加光穩(wěn)定劑或紫外線吸收劑,光穩(wěn)定劑或紫外線吸收劑是必須添加的;

(2)色粉必須是金紅石鈦白,最好不要添加增白劑,增白劑添加過量會引起變色;

(3)添加抗氧劑;

(4)可能是鈣鋅穩(wěn)定劑的問題。由于鈣鋅穩(wěn)定劑中的硬鋅、硬鈣的酸值過高,從而引發(fā)其與碳酸鈣反應(yīng)變黃;

(5)可能與群青有關(guān),可換其他廠家群青試驗。

(問題和解決方案來自“中塑互聯(lián),http://www. ourp las.cn”網(wǎng)友熱穩(wěn)定劑、lianjl、chenshaotong、eaglesr、zhiyichem814、王銀東等)

問:無鹵電纜料的成本壓力越來越大,現(xiàn)做一款無鹵電纜料,其拉伸強度能達到要求,但斷裂伸長率不夠,如果添加POE等彈性體可以提高其斷裂伸長率,但是拉伸強度受到影響。請問是否有更好的方法提高無鹵電纜料的斷裂伸長率?基本配方為20份ATH、28份EVA、12份EVA-g-MAH、0.6份硅烷。

答:提供以下幾種解決方案:

(1)用SBS替換POE;

(2)將A TH用偶聯(lián)劑處理。力學性能較差是由于無機阻燃劑氫氧化鋁的處理不到位,影響其與樹脂的相容性,建議改用其他表面處理劑;

(3)添加一些交聯(lián)型彈性體,如PEO,其對斷裂伸長率的幫助較大,而且強度損失較小;

(4)POE的種類很多,要選對牌號,一般用得比較多的牌號是DF610、DF840和KS560T;

(5)生產(chǎn)工藝需要調(diào)整;

(6)選用比表面積小的A TH;

(7)添加相容劑可以提高斷裂伸長率,還可添加些硅酮類助劑。

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問:無鹵阻燃的TPU線在收卷的過程中沒有問題,但放一段時間(2d)后線與線之間出現(xiàn)粘連的情況,分開后線表面無不良現(xiàn)象。請問這種情況是由于TPU的不穩(wěn)定還是有析出?做的是黑色的TPU線,線粘連不嚴重,重新導線后就分開不再粘連了。

答:可能的原因及解決方法為:

(1)脫模性的問題。添加硅氧烷可以改善;

(2)可能是機器后段溫度升得太高了,部分材料分解了;

(3)添加德固賽的硅酮;

(4)可能是配方中液體料或小分子助劑造成的;

(5)充分冷卻;

(6)與TPU的質(zhì)量也有關(guān),應(yīng)采用硬度較高的原料;

(7)可以添加適量的外滑助劑。

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問:生產(chǎn)電纜料時,嘗試用PE蠟做潤滑劑,但試了很多產(chǎn)品后,均出現(xiàn)表面起泡的現(xiàn)象,析出很嚴重。如果降低添加量,潤滑的效果又不明顯。請問這是什么原因?怎么解決?

答:可能的原因和解決方法為:

(1)如果原配方?jīng)]問題,換 PE蠟后析出,則應(yīng)是PE蠟的問題。PE蠟要選對牌號,不同牌號的性能差別很大?？赡苁荘E蠟有水分或沸點低,建議改用高熔點的PE蠟,如巴斯夫的A蠟;選擇相對分子質(zhì)量大的PE蠟,相對分子質(zhì)量為2000～3000的 PE蠟容易析出,建議選擇相對分子質(zhì)量為10000左右的PE蠟;

(2)可能與添加PE蠟后的操作方法有關(guān)。

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問:請問耐油80℃的 UL105電纜料怎么做?要求:80℃耐油60d后,強度保留率為70%,斷裂伸長保留率為65%;136℃老化168h后,強度保留率為80%,斷裂伸長保留率為70%。

答:提供一下方法供參考:

(1)添加耐油劑、耐酸劑和增塑劑;

(2)添加NBR,可用TO TM與NBR配混;

(3)多添加一些效果好的抗氧劑,如N 445;

(4)選擇通過UL 105的穩(wěn)定劑。

(問題和解決方案來自“中塑互聯(lián),http://www. ourp las.cn”網(wǎng)友 lhk3456、yxp29418、shinestfj、haitaoxw、老陳等)

問:做低煙無鹵電纜料時,加工溫度為160℃,發(fā)現(xiàn)揮發(fā)分過大,口模出現(xiàn)斷條現(xiàn)象,請問這種情況一般是什么原因造成的?

答:可能的原因及解決方法如下:

(1)材料強度低。與配方有關(guān),也可能是材料發(fā)泡、燒焦造成強度低,或者材料中雜質(zhì)較多;

(2)降低溫度,尤其是模溫;

(3)潤滑不夠;

(4)可能與A TH有關(guān),產(chǎn)生的熱量太多,A TH分解出水;

(5)抽真空。

(問題和解決方案來自“中塑互聯(lián),http://www. ourp las.cn”網(wǎng)友色母專家、hao123、jxthxc、hadamc、polyericon、sp rite等)

問:正常加工電纜料時,擠出機螺桿異常升溫,速度很快,降不下來,請問是什么原因造成的?怎么解決?

答:可能的原因及解決方法為:

(1)設(shè)備的原因。檢查電流是否變大,如果電流一直比較大,可能是螺桿組合的問題,升溫處可能有反螺紋;也可能是溫控的問題,實際溫度很高但溫度顯示卻正常,應(yīng)在其他條件不變的前提下對設(shè)備進行仔細檢查;還可能是某段的水冷管堵了,沒有進行冷卻,檢查電子閥、水管和進水閥門;

(2)潤滑體系的問題。內(nèi)、外潤滑均不足,內(nèi)潤滑不足導致物料之間的摩擦生熱過多,應(yīng)加強內(nèi)、外潤滑;

(3)塑化太快;

(4)配方要與設(shè)備配套,不同的設(shè)備采用的配方也不同,要根據(jù)設(shè)備對配方進行調(diào)整。

(問題和解決方案來自“中塑互聯(lián),http://www. ourp las.cn”網(wǎng)友ddai4701、海湘、陽光、lostemp le、hadamc、y888888b、竹鹽、jokerjo、freejohnsen、shinestfj等)