楊光

（金川集團(tuán)電線電纜有限公司，甘肅 金昌 737100）

紫外光輻照交聯(lián)技術(shù)是繼電子束輻照交聯(lián)、化學(xué)交聯(lián)、硅烷交聯(lián)后的新型電線電纜交聯(lián)技術(shù)，該技術(shù)自1988 年以來(lái)獲得國(guó)家自然科學(xué)基金多次資助，進(jìn)行光交聯(lián)技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究?！捌呶濉薄鞍宋濉逼陂g，獲中國(guó)科學(xué)院重大項(xiàng)目資助，鐵道部“九五”技改項(xiàng)目資助，將該研究成果進(jìn)行工業(yè)化轉(zhuǎn)化研究。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)針對(duì)該技術(shù)申請(qǐng)了四項(xiàng)專利。潤(rùn)特科技有限公司引進(jìn)中國(guó)科技大學(xué)專利技術(shù)后，通過(guò)近幾年的研發(fā)，已對(duì)紫外光交聯(lián)技術(shù)完善，與中國(guó)科技大學(xué)、設(shè)備制造廠聯(lián)合研發(fā)適用于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)紫外光交聯(lián)材料配方體系及國(guó)產(chǎn)設(shè)備的研制，取得了突破性科研成果：（1）光交聯(lián)速率提高了近10 倍。（2）均勻交聯(lián)速度顯著提高，光交聯(lián)工業(yè)設(shè)備均勻交聯(lián)的厚度可達(dá)20mm。（3）1KV 電纜分色標(biāo)識(shí)問(wèn)題得到解決。（4）電纜材料的耐溫等級(jí)有了重大突破，研制開(kāi)發(fā)了90℃、105℃、125℃、135℃等系列紫外光電纜材料。（5）低煙無(wú)鹵阻燃光交聯(lián)電纜料配方體系研制成功。（6）成功研制了國(guó)產(chǎn)高壓汞燈為光源的紫外光輻照國(guó)產(chǎn)交聯(lián)設(shè)備。

1 紫外光交聯(lián)工藝原理

以聚烯烴為主要原料摻入適量的強(qiáng)化交聯(lián)光引發(fā)體系，在一定條件下用紫外光照射，通過(guò)光引發(fā)劑吸收特定波長(zhǎng)的紫外光引發(fā)產(chǎn)生聚烯烴自由基，從而發(fā)生一系列快速聚合反應(yīng)，將單獨(dú)的聚烯烴長(zhǎng)鏈大分子用化學(xué)鍵聯(lián)接成三維網(wǎng)狀的交聯(lián)聚烯烴分子結(jié)構(gòu)，如圖1 所示。

圖1 紫外光交聯(lián)原理示意圖

紫外光交聯(lián)法設(shè)備工藝流程如下：采用紫外光作為輻射源，將混煉好的光交聯(lián)聚烯烴配料擠塑包覆在導(dǎo)體線芯上，然后，立即進(jìn)入紫外光交聯(lián)設(shè)備中進(jìn)行熔融態(tài)光交聯(lián)（如圖2）。

圖2 紫外光輻照交聯(lián)生產(chǎn)線工藝流程

2 常見(jiàn)問(wèn)題原因分析及解決措施

紫外光輻照交聯(lián)電纜在理論上雖然突破了一些瓶頸，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，但在生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中仍然有許多問(wèn)題，概況起來(lái)大致有4 點(diǎn)。

2.1 交聯(lián)度不合格

按材料廠家提供的工藝速度和厚度，在生產(chǎn)時(shí)仍然出現(xiàn)了交聯(lián)度不合格的情況，這種情況的產(chǎn)生主要原因有：（1）反光板表面太臟，沾有灰塵和燒焦的絕緣料，長(zhǎng)期未清理造成反光板失效，不能將光源聚焦到中心點(diǎn)上造成交聯(lián)度不合格。因此，每次停機(jī)必須用干凈抹布蘸酒精清理反光板表面的灰塵，不得用帶絕緣的線芯作為牽引線以及停機(jī)時(shí)應(yīng)將絕緣線芯走出輻照箱再關(guān)閉燈光，以防止絕緣在輻照箱高溫下烤化滴落在反光板上；（2）偏心，當(dāng)偏心度超過(guò)14%時(shí)，取樣做啞鈴狀壓片取較厚一側(cè)則會(huì)出現(xiàn)不合格。針對(duì)此問(wèn)題，應(yīng)將偏心度控制在14%范圍內(nèi)或按照較厚一側(cè)選擇工藝速度；（3）高壓汞燈損壞或過(guò)了衰減期。損壞的燈管要及時(shí)更換，一般情況下，連續(xù)生產(chǎn)800h 的高壓汞燈已經(jīng)到了衰減期，無(wú)論燈管是否損壞，都應(yīng)立即更換燈管方可保證交聯(lián)度穩(wěn)定；（4）操作工在開(kāi)機(jī)時(shí)按產(chǎn)品截面選擇生產(chǎn)速度，如10mm2厚度為0.7mm，速度為40～60m/min，而實(shí)際若將厚度控制到0.8～0.9mm，速度仍然選擇40～60m/min 生產(chǎn)，則必然會(huì)出現(xiàn)交聯(lián)度不合格問(wèn)題。因此，操作工在按工藝速度生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)絕緣厚度較厚一側(cè)選擇對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)速度；（5）北方冬季生產(chǎn)時(shí)，紫外光絕緣材料在擠出過(guò)程中，因外部環(huán)境溫度低驟然冷卻使絕緣層形成內(nèi)應(yīng)力，影響絕緣的熱收縮性能。同時(shí)，溫度過(guò)低的銅導(dǎo)線與絕緣層接觸時(shí)，會(huì)在絕緣層內(nèi)表面形成結(jié)晶層，影響紫外光透射造成交聯(lián)度不合格。為此可采用中頻感應(yīng)式導(dǎo)線預(yù)熱，預(yù)熱溫度為110～120℃；冷卻系統(tǒng)采用三段分段式冷卻,第一段溫度為80±5℃，第二段溫度60±5℃，第三段為水冷卻。

2.2 料流不穩(wěn)

在擠出紫外光絕緣料時(shí)，由于長(zhǎng)時(shí)間未清理螺桿，部分絕緣料在螺筒內(nèi)積累形成回流易出現(xiàn)出料不穩(wěn)現(xiàn)象，另外，就是電纜料在生產(chǎn)環(huán)節(jié)或包裝不善及打開(kāi)包裝的電纜料長(zhǎng)期受日光照射，易產(chǎn)生預(yù)交聯(lián)造成絕緣料不穩(wěn)。針對(duì)這些問(wèn)題電纜廠家應(yīng)每周清理一次螺桿，嚴(yán)禁電纜料長(zhǎng)期裸露在日光下，同時(shí)電纜料廠家在使用包裝材料時(shí)，一定要選擇正規(guī)廠家生產(chǎn)的不透光的材料，防止在搬運(yùn)或儲(chǔ)藏時(shí)因日光照射產(chǎn)生預(yù)交聯(lián)。

2.3 絕緣表面破裂

紫外光輻照交聯(lián)絕緣料的溫度控制范圍非常廣，從170～230℃均能正常加工且能滿足性能要求，但連續(xù)生產(chǎn)12h后，由于螺桿對(duì)料的剪切作用產(chǎn)生剪切熱從而造成溫度升高出現(xiàn)間斷性絕緣表面破裂現(xiàn)象，因此，紫外光絕緣料生產(chǎn)時(shí)溫度控制在170～190℃比較合適，同時(shí)，在連續(xù)生產(chǎn)12h 后，將熔融段溫度降低5℃左右為宜。

2.4 表面有麻點(diǎn)

紫外光輻照交聯(lián)絕緣料擠出后表面光滑、透亮，但當(dāng)溫度控制較低，或者模具選擇不合適時(shí)極易出現(xiàn)表面麻點(diǎn)現(xiàn)象，因此，合理選擇溫度、模具是避免出現(xiàn)表面麻點(diǎn)的關(guān)鍵。一般而言，紫外光料擠出時(shí)，三區(qū)、四區(qū)溫度應(yīng)控制在185～190℃，每批次的料溫度稍有偏差；模具選擇上模套應(yīng)該比擠PVC 時(shí)偏大約3mm，當(dāng)選擇太大模套時(shí)，易出現(xiàn)斷膠現(xiàn)象。

3 結(jié)語(yǔ)

紫外光輻照交聯(lián)電纜有性能好、成本低等諸多優(yōu)勢(shì)，生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)輻照設(shè)備日常檢點(diǎn)和維護(hù)、模具選配、材料管理、工藝參數(shù)控制、生產(chǎn)過(guò)程控制，才能保證紫外光輻照交聯(lián)電纜質(zhì)量穩(wěn)定可靠。