低煙無鹵阻燃護套料-使用常見問題

一 擠出加工問題

聚烯烴是無鹵材料，純碳氫化合物，燃燒時分解出水和二氧化碳，不產生明顯的煙霧和有毒的腐蝕性氣體，其本身是可燃的，要加入無鹵的阻燃劑組成無鹵阻燃材料。要達到要求的阻燃效果，需添加量的阻燃填充劑Al(OH)3或Mg(OH)2，填充量150份以上。這種水合金屬氧化物受熱后，會釋放結晶水，吸收大量熱量，從而抑制聚合物溫度上升，延緩熱分解，來阻止燃燒。另外，脫水分解所產生的水蒸氣，能稀釋可燃性的氣體，從而起到阻燃效果。但是，添加大量的阻燃劑后，會使材料的機械性能明顯降低，由于無鹵阻燃護套料中含有較多的氫氧化鋁或氫氧化鎂填充劑，導致膠料硬度高，擠塑時生熱大，護套擠制困難。特別是使用普通PE的高壓縮比螺桿生產時，螺腔內壓力過大易導致剪切生熱，使實際溫度比設定的溫度高許多，容易引起物料過熱機械分解，吸出水分，從而使線纜在離模后表面粗糙，有氣孔，影響護套的機械物理性能。經過生產實踐，加強對主機溫度的控制可以消除此種現象，擠出機各段都要有風冷裝置，并保證功率足夠，使各區的溫度不要超過170℃。另外采用低壓縮螺桿，也可以大大降低材料的剪切熱，其壓縮比在1.1～1.5：1之間，長徑比在20～25：1之間即可，此種螺桿加工無鹵阻燃護套的工藝性能較優異且能大大提高生產效率，由于無機阻燃劑氫氧化鋁或氫氧化鎂的加入，使無鹵阻燃電纜料極易吸潮，為了達到更加的擠塑質量，一般在生產前需對無鹵阻燃料進行烘干，烘干溫度控制在60～80℃（zui高不得超過90℃）、時間控制在4小時左右。

低煙無鹵阻燃護套料-使用常見問題 無鹵阻燃料擠出加工中的關鍵工藝因素之一是擠出模具的設計。擠出模具分三種形式：擠壓式、擠管式和半擠壓式。三種形式的模具均可用于擠制此料。擠壓式模具是模芯沒有管狀承徑部分，模芯縮在模套承徑后面。料流是靠壓力通過模套實現zui后定型的，擠出的塑膠層結構緊密、外表平整。由于在模口處產生較大的反作用力，會出現離模膨脹，一般模套內徑比成品外徑小5%左右，但使用擠壓式模具，護套偏心調節困難，厚薄不易控制。擠管式模具模芯有管狀承徑部分，模芯口端面伸出模套口或持平。固有擠出速度快、生產操作簡單、偏心易調節、護套厚薄容易控制等優點，但該模具類型的缺點是塑膠層致密性差、外表不如擠壓式模具圓整。半擠壓式模具模芯有管狀承徑部分但比較短。模芯承徑的端面縮進模套口面，這是擠壓式與擠管式的過渡形式，通常在大規格擠包及護層要求緊密時采用。如果采用半擠壓式或擠管式模具，模具的拉伸比不能太大，1.5～2.0之間即可。

二、護套開裂問題 
使用低煙無鹵阻燃護套的電纜在敷設時或在電纜盤上護套即開裂的情況，幾年來已經發生過多次，由于在聚烯烴中添加了大量的無機阻燃料，使材料的機械物理性能急劇下降，相對于HDPE護套，抗拉強度下降了近40%，斷裂伸長率下降了近65%，如果在護套加工時溫度和模具選配的不夠合理，非常容易在合膠縫處出現開裂現象。 
筆者曾經做過一次破壞性試驗，選用了七家不同生產廠家的同類型低煙無鹵阻燃護套材料，采用相同的設備和相同的工藝，做同一種產品，產品在護套前采用0.3mm厚的鋁塑復合帶縱包，各做了100mm，纜芯充入了150kPa的氮氣。使用相同的盤具收線（為了提高應力，采用了較小的收線盤徑，線盤的筒體直徑為纜徑的10倍左右），放在陽光下暴曬，時值盛夏6月底，天公作美，沒有出現陰雨天氣，環境溫度變化為25℃～35℃，實際電纜表面的溫度要高于35℃，甚至達到50℃～60℃，經過7個晝夜的暴曬，電纜內的氣壓均變為0，經檢查，電纜表面均出現不同程度的開裂，多數為縱向開裂，開裂處多在鋁帶的搭接縫處，個別在合膠縫處，同樣情況的PE護套則不會出現此類現象。 

由此可見，為了提高材料的阻燃性能而添加了大量的無機阻燃劑，導致護套的機械性能降低，希望材料廠商在滿足材料阻燃要求的同時，提高材料的耐熱應力開裂性能和抗撕性能，以避免護套在應用時開裂現象的發生。此外，無鹵阻燃材料在進行護套加工時的工藝也會影響到開裂性能，如塑化不良，導致合膠縫處粘結不好，使護套在合膠縫處的抗撕強度低導致開裂；溫度控制不良使護套內產生氣孔導致強度和伸率下降導致開裂等。模具的選配不當也會導致材料的塑化不良或者使護套內產生應力，在模具設計時要考慮模具的拉伸及模芯與模套的錐度要合適。冷卻時*段水槽采用50℃左右的水溫為宜，可以在一定程度上減小和釋放護套在擠塑過程中的內應力，減少開裂現象的發生。在產品和工藝結構設計上也要盡量使護套前的半成品表面光滑圓整，如縱包金屬帶，可以考慮在金屬帶處反方向以一定的節距繞扎一定強度的扎紗，控制金屬帶的回彈，見效無鹵護套內部的應力集中，也可以避免開裂的發生。此外，成品線纜的貯存也應避免陽光的長時間暴曬。 

三、關于熱變形指標的討論 
國內外相關標準中，針對熱變形指標的規定有所不同，下表是幾個涉及到通信線纜及材料的幾個標準對熱變形指標的規定。 
標準名稱 IEC60092-359 EN50290-2-27 GB/T 19666 YD/T 1113 YD/T 1119 YD/T 1120 YD/T 886 
試驗溫度（℃） 80±2 80±2 80±2 90 100 試驗時間（h） 4（D≤12.5） 6（D＞12.5） 4 4（D≤12.5） 6（D＞12.5） 1 - 
重物重量(kg) 根據纜的外徑(D)計算 根據纜的外徑(D)計算 根據纜的外徑(D)計算 1 1 變形率（%） ≤50 ≤50 ≤50 ≤20 ≤20 

試驗方法 IEC60811-3-1 IEC60811-3-1 GB/T 2951.6 GB/T 8815 - 注：GB/T 2951.6等同采用IEC60811-3-1 
低煙無鹵阻燃護套料-使用常見問題