电缆料专题

电缆料专题

编者按:电线电缆具有输送能源、传递信息的重要作用,在国民经济中占有极其重要的地位。西电东送、骨架电网升压扩容、全国联网等大规模的电网建设将为电线电缆行业提供广阔的发展空间。近几年,我国通信、汽车、造船、煤矿、建筑等行业的发展给电线电缆带来了很大的市场需求。未来几年,我国的电缆料需求也将会快速增长,特别是高压、环保电缆料的需求量比较大。国内约有300多家电缆料生产企业,2004年国内电缆料产量为550 kt左右,2007年约为710 kt,年增长率约为8.8%左右。而电缆料在生产和使用过程中还存在许多问题亟待解决,如颜色迁移、稳定性和力学性能不足等。论坛里面的电缆料版块已经有很多坛友对电缆料的加工及应用进行了深入讨论,本期推出电缆料专题,对电缆料在加工及应用中遇到的难题提供一些解决方案,供读者参考。我刊今后将不定期对“中塑互联”(http://www.ourp las.cn)上优秀的帖子进行整理刊发,敬请读者关注。

1 PVC电缆料

PVC因含有氯元素而具有良好的阻燃效果,被应用于电线、电缆和建材等领域,PVC电缆料是电线电缆行业应用较广泛的高分子材料。其中,硬质PVC氯含量达56%,基本上不需要阻燃,而软质PVC由于添加了大量的增塑剂,氯含量下降,阻燃性能大大降低,所以对软质PVC进行阻燃是必要的。PVC电缆料是高黏度、热敏性的热塑性材料,其加工时对工艺温度较敏感。

问:我们做的70度PVC绝缘电缆料是橙黄色的,客户在加工电缆时发现绝缘层的颜色向护套层迁移,请问这个问题是否与色粉或助剂有关?是否还有其他原因?

答:可能与如下几个因素有关:

(1)色粉。应该是色粉不耐迁移,建议换成其他颜色的色粉(如黄色粉)试试,看是否有迁移现象,如果没有,说明是色粉的问题,应选择耐迁移性能好的颜料,建议换成DPP红;否则,可能是其他原因造成的;

(2)配方。可能是增塑剂的质量不好,配方中原料(特别是增塑剂)的质量不过关会使色粉出现迁移,建议采用聚酯类增塑剂;也可能是外润滑太强,应分析配方中能造成迁移析出的物质(如DOP)的用量,调整配方。

(问题和解决方案来自“中塑互联,http://www. ourp las.cn”网友rtp006、lianjl、hapblue、candyyte、better、zzhhonglin、jiujiangye、yyf19801227、gedabao12、benson、shizhihua、啊松、jacky.lan、余宏波、lmq1982、九出祁山等)

问:请问90度PVC电缆料用什么作增塑剂?是全部用TOTM?还是可以用部分DOP代替?TOTM要添加多少份?

答:一般情况下,可以将增塑剂混用以降低成本。提供以下几种方案供参考:

(1)TOTM与DOP配混。可先将TOTM与DOP按1:1的比例混合进行试验,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份以下才能保证品质;

(2)用TOTM与DPDP配混;

(3)TOTM与D INP配混。TOTM与D INP的配比为3:1或2:1。

此外,还要看90度的PVC电缆料是按欧标90度还是美标90度。如果按照欧标90度,即使全部添加TOTM,也还需要很好的配方体系,否则过不了老化测试。国标90度老化要求是 135℃下 10 d,比美标105℃的要求高很多,全部添加 TOTM才能达到,国标90度与欧标90度要求接近,但是欧标产品对绝缘的老化要求为135℃下14 d,多了4天,对护套的要求相同。

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问:现有配方:PVC(1000):100份;DOP:40份;氯化石蜡:20份;10μm重钙:80份;稳定剂:6份;ACR (401):2份;PE蜡:0.4份;硬脂酸:0.6份。请问这个配方能否通过80℃、168h烘箱老化?拉伸强度和断裂伸长率的变化率在±20%以内。

答:这个配方不能通过80℃、168 h烘箱老化,原因如下:

(1)配方中没有抗氧剂,可以添加抗氧剂1010;

(2)DOP、氯化石蜡在热老化中极易挥发,这2种增塑剂需要换,可以用TOTM,还可以添加D INP降低成本,但不能超过 TOTM的50%;主增塑剂可以用D IDP,还可以加抗氧剂和紫外线吸收剂;

(3)电缆料中很少有添加ACR的,可将ACR去掉,改用活性钙。

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问:稳定剂会造成PVC电缆料胶粒生产过程中的堵网现象,请问这是什么原因呢?

答:可能的原因为:

(1)钙锌稳定剂的粒度问题。稳定剂没有磨细,有大颗的料;

(2)与分散剂或一些助剂的特性有关;

(3)如果是刚换了稳定剂后存在这种问题,则可能是稳定剂过量或润滑较多,造成剪切较小,填料分散不良,形成团聚;还可能是稳定剂偏少或润滑不够,造成PVC粒子烧焦而产生堵网问题;

(4)稳定剂中有与PVC塑化不相容的物质。

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问:PVC电缆料热切黏粒,挤出机转速开不快,请问润滑该怎么调?1:1的填充。

答:单阶模头切粒一般会产生这样的问题,与配方及加工工艺也有关系,提供以下方法供参考:

(1)去掉ACR,添加外润滑助剂;

(2)先冷却再用风机打散;

(3)在水中切粒会有所改善;

(4)加硬脂酸钙,然后降低加工温度,可以避免黏料,降温后再提速就不会黏粒了。

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问:做老化试验时,PVC电线断开成一段一段的,铜丝裸露出来,黑色的电线发生这个现象,但红色的没有(绝缘)。请问这种现象是什么原因造成的?

答:分析认为可能的原因为:

(1)黑色容易吸收热量;

(2)可能黑色粉里面有杂质,促进PVC降解;

(3)可能稳定剂里面有亚磷酸酯类抗氧剂,与黑色粉反应;

(4)如果黑色料中添加了回料,则可能由于回料的性能下降,造成整体的耐热性下降,而且回料的配方是否一致也有影响;

(5)分散性不好;

(6)黑色粉填充过量;

(7)塑化不足,可将温度提高5～10℃。

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2 EVA电缆料

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)是电线电缆用塑料领域的新宠,其在较宽的温度范围内具有良好的柔软性、耐冲击性、耐环境应力开裂性,以EVA作为电缆料基体对其进行无卤阻燃,并改善阻燃后电缆料的力学性能使其满足低烟无卤阻燃电缆护套料的性能要求,这对于低烟无卤阻燃电缆料的推广应用具有很大的价值。

问:最近生产一款无卤阻燃电缆料,基体树脂是EVA,阻燃剂是Mg(OH)2,协效阻燃剂是硼酸锌,主要性能指标为氧指数:37%、断裂伸长率:150%、拉伸强度:11MPa。在押出抽线时,表面光滑度很好,但是很容易刮伤,请问用什么方法能改善这种情况?

答:提供以下几种解决方法供参考:

(1)用EVA生产的电线耐磨性本来就不好,如果无卤阻燃剂添加量非常大,耐磨性就更差了。可以从外润滑剂着手改善,增加表面的油性,通过降低摩擦因数改善耐磨性;

(2)可以用硅烷交联;

(3)对阻燃剂进行表面处理,提高产品的分散性能和力学性能;

(4)原料选择很重要。首先要选择相对分子质量合适的主料;其次,要选择合适的粒径和分布的MDH,国产的MDH都是矿石粉碎得到的,从纯度和粒度的角度看,必然存在不稳定的问题;

(5)降低 MDH含量。通过添加协效剂来降低MDH的含量;

(6)添加硅酮类助剂,从而降低表面摩擦因数;

(7)最好将EVA与其他树脂共混。

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问:目前的低烟无卤防火材料很多是用EVA/PE填充体系做的,其耐刮性能很好,但是不耐磨。例如,两条线轻轻地相互磨檫就会损伤,有白条出现,有磨损的凹痕。高填充体系都有这样的问题,请问用什么办法能解决?

答:提供以下解决方案供参考:

(1)基料。可将基体树脂与耐磨性好、阻燃性好、与填料相容性好的物质共混;

(2)阻燃剂。对阻燃剂的表面进行处理,低烟无卤电缆料的要求较高,所以所用的无机阻燃剂必须用硅烷进行处理,其他的钛酸酯、硬脂酸处理只是简单的物理包覆,在低烟无卤电缆料中应用对产品的力学和电化学性能影响极大;选择阻燃效率高的阻燃剂,这样可减少阻燃剂的添加量;

(3)加工助剂。选择合适的加工助剂使阻燃剂分散均匀;

(4)改善加工条件,降低表面磨擦;

(5)添加抗氧化剂和交联助剂。

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问:无卤电缆料(EVA/PE-LLD)体系的气味很难闻,请问这气味是什么助剂产生的?

答:可以做对比试验检查出是什么物质产生的气味,分析认为可能的原因为:

(1)助剂挥发的气味。可能是填充粉体表面处理剂(交联剂或偶联剂)的气味,有些助交联剂是溶剂型的,溶剂有很浓的煤油味;

(2)可能是物料降解的气味;

(3)可能是红磷阻燃得到的材料,红磷的味道很大,而且DCP也有味道;

(4)可能是加工时分解出的小分子的气味,例如, PS添加SBS时,两者均没有味道,但加工时如果控制不好,做出的胶粒有很大的气味;

(5)可能是相容剂里的马来酸酐等物质的游离物的气味。

此外,还可能是抗氧剂和有机锡催化剂的气味。

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问:低烟无卤电缆料(EVA)可以用开炼机生产吗?开炼机原来是生产PVC的。

答:可以用开炼机生产EVA低烟无卤电缆料,但是效率很低,用密炼机最好,因为用螺杆时添加阻燃剂比较困难。

可以用开炼机与密炼机配合,进行连续生产,产能很高;也可以用开炼机与单螺杆挤出机配合,产量也很高;还可以用密炼机与开炼机和单螺杆挤出机共同配合使用,但操作比较繁琐。

目前,做低烟无卤电缆料一般均采用密炼机+双腕喂料机+单螺杆磨面热切的工艺,产量高、分散好。

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问:请问耐高温的低烟无卤电缆料怎么做?我们现在做的是普通的EVA型低烟无卤电缆料,如果要做耐105、125 ℃的该怎么做?是否加交联剂?

答:提供以下方法供参考:

(1)一般采用辐照交联;

(2)可以用TPU和TPE系列;

(3)可以用硅烷进行交联,但需要特殊的催化剂。

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3 其他

问:我们做的白色护套线在太阳下晒2h就变黄,原料用的是DOP、轻重钙、钙锌稳定剂和色粉。开始怀疑是稳定剂的问题,又试了3家稳定剂还是变色,请问这种现象是什么原因造成的?

答:可能的原因及解决方法为:

(1)没有添加光稳定剂或紫外线吸收剂,光稳定剂或紫外线吸收剂是必须添加的;

(2)色粉必须是金红石钛白,最好不要添加增白剂,增白剂添加过量会引起变色;

(3)添加抗氧剂;

(4)可能是钙锌稳定剂的问题。由于钙锌稳定剂中的硬锌、硬钙的酸值过高,从而引发其与碳酸钙反应变黄;

(5)可能与群青有关,可换其他厂家群青试验。

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问:无卤电缆料的成本压力越来越大,现做一款无卤电缆料,其拉伸强度能达到要求,但断裂伸长率不够,如果添加POE等弹性体可以提高其断裂伸长率,但是拉伸强度受到影响。请问是否有更好的方法提高无卤电缆料的断裂伸长率?基本配方为20份ATH、28份EVA、12份EVA-g-MAH、0.6份硅烷。

答:提供以下几种解决方案:

(1)用SBS替换POE;

(2)将A TH用偶联剂处理。力学性能较差是由于无机阻燃剂氢氧化铝的处理不到位,影响其与树脂的相容性,建议改用其他表面处理剂;

(3)添加一些交联型弹性体,如PEO,其对断裂伸长率的帮助较大,而且强度损失较小;

(4)POE的种类很多,要选对牌号,一般用得比较多的牌号是DF610、DF840和KS560T;

(5)生产工艺需要调整;

(6)选用比表面积小的A TH;

(7)添加相容剂可以提高断裂伸长率,还可添加些硅酮类助剂。

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问:无卤阻燃的TPU线在收卷的过程中没有问题,但放一段时间(2d)后线与线之间出现粘连的情况,分开后线表面无不良现象。请问这种情况是由于TPU的不稳定还是有析出?做的是黑色的TPU线,线粘连不严重,重新导线后就分开不再粘连了。

答:可能的原因及解决方法为:

(1)脱模性的问题。添加硅氧烷可以改善;

(2)可能是机器后段温度升得太高了,部分材料分解了;

(3)添加德固赛的硅酮;

(4)可能是配方中液体料或小分子助剂造成的;

(5)充分冷却;

(6)与TPU的质量也有关,应采用硬度较高的原料;

(7)可以添加适量的外滑助剂。

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问:生产电缆料时,尝试用PE蜡做润滑剂,但试了很多产品后,均出现表面起泡的现象,析出很严重。如果降低添加量,润滑的效果又不明显。请问这是什么原因?怎么解决?

答:可能的原因和解决方法为:

(1)如果原配方没问题,换 PE蜡后析出,则应是PE蜡的问题。PE蜡要选对牌号,不同牌号的性能差别很大。可能是PE蜡有水分或沸点低,建议改用高熔点的PE蜡,如巴斯夫的A蜡;选择相对分子质量大的PE蜡,相对分子质量为2000～3000的 PE蜡容易析出,建议选择相对分子质量为10000左右的PE蜡;

(2)可能与添加PE蜡后的操作方法有关。

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问:请问耐油80℃的 UL105电缆料怎么做?要求:80℃耐油60d后,强度保留率为70%,断裂伸长保留率为65%;136℃老化168h后,强度保留率为80%,断裂伸长保留率为70%。

答:提供一下方法供参考:

(1)添加耐油剂、耐酸剂和增塑剂;

(2)添加NBR,可用TO TM与NBR配混;

(3)多添加一些效果好的抗氧剂,如N 445;

(4)选择通过UL 105的稳定剂。

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问:做低烟无卤电缆料时,加工温度为160℃,发现挥发分过大,口模出现断条现象,请问这种情况一般是什么原因造成的?

答:可能的原因及解决方法如下:

(1)材料强度低。与配方有关,也可能是材料发泡、烧焦造成强度低,或者材料中杂质较多;

(2)降低温度,尤其是模温;

(3)润滑不够;

(4)可能与A TH有关,产生的热量太多,A TH分解出水;

(5)抽真空。

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问:正常加工电缆料时,挤出机螺杆异常升温,速度很快,降不下来,请问是什么原因造成的?怎么解决?

答:可能的原因及解决方法为:

(1)设备的原因。检查电流是否变大,如果电流一直比较大,可能是螺杆组合的问题,升温处可能有反螺纹;也可能是温控的问题,实际温度很高但温度显示却正常,应在其他条件不变的前提下对设备进行仔细检查;还可能是某段的水冷管堵了,没有进行冷却,检查电子阀、水管和进水阀门;

(2)润滑体系的问题。内、外润滑均不足,内润滑不足导致物料之间的摩擦生热过多,应加强内、外润滑;

(3)塑化太快;

(4)配方要与设备配套,不同的设备采用的配方也不同,要根据设备对配方进行调整。

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