[如乙烯-醋酸乙烯(EVA)树脂]中添加大量的无机填充剂或有机化合物,以满足燃烧发烟量少、无卤、环保、阻燃等性能。但由于低烟无卤电缆料填充量大,熔料的粘度也比较大,生产中螺杆旋转剪切,以及低分子物之间、低分子物与螺杆、机筒之间及低分子物与高聚物之间的摩擦比其他电缆材料严重,会产生大量的热,使挤出机温度迅速升高,易使阻燃剂提前分解,产生气孔。
通常,低烟无卤电缆料在80℃就会软化,在100~160℃即可挤出。而部分厂家的产品使用EVA比例较高,熔料粘度大,挤出需要较高温度。不熟悉情况的电缆厂挤出电缆时如低温低速,会造成生产速度下降,效率降低,同时材料的各项性能也 不能充分地显现。 2挤出设备 电线电缆挤塑成型设备基本和通用的是单 螺杆挤出机。螺杆是挤出机的主要部件,关系到挤出机的应用范围和生产效率。鉴于低烟无卤电缆料填充高,生产中,因剪切而产生热量多,这就需要一个较好的冷却系统来冷却降温。同时,与电缆相对应的挤出模具也是电缆挤出成功的关键。2.1 螺杆 电线电缆挤出设备的主要部件是螺杆,它关系到挤出机的应用范围和生产效率,为适应不同塑料加工的需要,螺杆的型式有许多种。低烟无卤电缆料中填充大量的氢氧化镁和氢氧化铝,当挤出螺杆的压缩比大时,很容易造成聚合物的化学键断裂,产品的抗张强度和断裂伸长率等机械特性下降。同时螺杆压缩比较大,挤出机速度达不到正常水平,致使物料在机筒和螺杆间滞留时间过长,且挤出过程中熔融物料摩擦较大,会产生大量摩擦热。熔融物料在机筒内处于难以控制的高温态,从而引发阻燃剂的提前分解,在材料内部产生气泡,终导致材料失效。 所以对低烟无卤电缆料来说,一般选用无卤料的螺杆,这种螺杆前端(挤出端,计量段)1/3处压缩比为1∶1,后端2/3压缩比为1.2∶1。图1为低烟无卤材料的螺杆。如无螺杆,可使用普通型的螺杆,但它的压缩比不能过大,一般在1∶1-1∶2.5之间比较适宜
挤出机的冷却装置在挤出过程中,因低烟无卤电缆料的特殊性,熔 融物料因磨擦而产生大量的热量,这就要求挤出设备要有良好的冷却装置,才能控制工艺温度。这是一个不可忽视的问题,如果温度过高,将使线缆的表面产生很大的气孔,温度过低又会使设备的整机电流加大,容易损伤设备。我曾经见过上海某电缆厂将挤出机冷却系统的风冷改掉,换成水冷系统,变更后,升温有点缓慢,但升温平稳,冷却速度很快,系统温度稳定。2.3 挤出模具 低烟无卤电缆料中填充材料很多,导致它在熔融状态下熔体的强度、拉伸比和粘度与其它电缆材料存在较大的差异,所以对模具的选配也有所不同。低烟无卤电缆料的机械性能没有普通型电缆料和低烟低卤的材料,其拉伸比小,只有2.5~3.2左右,所以在选择模具的时候也要充分考虑它的拉伸性能,这就要求模套的选配不能过大,否则电缆的表面可能不致密,且挤包比较松。 3挤出温度设置 低烟无卤电缆料在80℃环境下就会软化, 100℃即可熔融挤出。挤出温度(设备内实际温度)达到180~200℃则有阻燃剂分解的风险,超过230℃已无法使用;挤出温度过低又会使设备的整机电流增大,影响设备寿命和生产效率。同时因配方体系不同,各种低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的挤塑工艺温度也是不同的。且同一种料在不同的挤塑设备上挤塑工艺温度也略有不同,主要随挤出机螺杆结构不同而相异。一般来说,在剪切力大的挤出机上,挤塑工艺温度要比剪切力小的挤出机上低。另 外,不同温区温度对电缆挤出表面质量影响程度不 同,其中机头影响大,其次是计量段,该两区温度过高后极易引起材料分解,从而影响挤出表面质量。 随着技术的不断进步,目前市场上比较成熟的 低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料工艺温度范围还是比较宽的,一般各区温度控制在110~170℃范围内,均能得到光洁细腻的电缆表面。低烟无卤电缆料在90挤出机的温度设置,推荐:***区125~140℃;第2区130~150℃;第3区150~165℃;第4区155~170℃;法兰160~175℃;机头160~175℃;模口155~170℃。一般情况下,低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料比聚氯乙烯、非阻燃及含卤阻燃聚烯烃电缆料工艺温度范围窄。相应地,挤出温度设置,应该有温度梯度,这样可使低烟无卤电缆料能更好地塑化、挤出。 挤出温度设置与挤出设备有关,小型挤出机温度设置偏高一些,大型挤出机温度设置低一些。以90挤出机为例,***区的温度不能太高,温度高会使电缆料在***区塑化,导致推力不匀,模口出料不均,甚至导致螺杆与机筒不同心,螺杆蹭机筒,发出异常响声;第4区为螺杆的计量段,电缆料要在这里完全塑化,温度不宜过高,否则会导致阻燃剂提前分解,产生气泡;法兰段温度不宜低于第4区,否则对电缆料挤出后性能会产生不利影响;模口的温度不宜过高,否则会产生模口外翻现象,俗称“流涎”或“流延”。 4冷却方式 低烟无卤的护套在挤出时收缩更急剧,导致护 套外层已冷却定型,而内层电缆料还处于高温未定型状态,进而埋下应力集中的隐患,甚至终导致电缆外护套的应力开裂。为减少生产过程中的应力集中,建议在护套挤出过程中,采用分段冷却的方式进行冷却。如热水冷却(循环水)—温水冷却—空气冷却—冷水冷却。在电缆冷却过程中,尤其要注意的一点是:从模口出来后进入水槽的电缆,完全浸泡在冷却水中,否则除应力集中问题外,还可能在电缆表面出现一系列的小圆点,使电缆外护套的表面出现坑坑洼洼,影响电缆外观.