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電纜絕緣表面產生凹凸不平、鼓包的原因?解決方法?

海天一線2019-12-08 10:52:47

線纜課堂

【易纜網】聚乙烯(PE)是非極性材料,具有良好的電性能,但其分子結構呈線性,擠包成絕緣層后易開裂。交聯技術是PE改性的主要手段之一,交聯后的PE可顯著地提高其耐環境應力、使用溫度及在高溫下的力學性能。作為PE交聯方法之一的硅烷交聯,使PE分子間形成C-Si-O-Si-C的交聯網絡,目前以其簡單、經濟和優越的性能而在低壓電纜生產中被電纜制造商所推崇。由于不同生產廠家的硅烷交聯電纜料采用的擠出溫度、擠出速度和交聯速度等加工工藝不盡相同,對低壓電纜絕緣線芯擠出表面質量的影響也較大。本文就生產硅烷交聯聚乙烯絕緣線芯過程中出現的表面凹凸不平、鼓包問題進行分析,并提出解決辦法和控制對策。

1 產生的原因

1.1 生膠現象

交聯絕緣線芯在生產過程中有時會出現生膠現象,也稱為絕緣僵塊或硬塊。產生這種現象的原因主要是:(1)機頸或機頭的溫度不夠,造成內部局部冷膠產生;(2)由于機身溫度或剪切力不夠而引起的局部塑化不好;(3)當過濾網的襯墊不到位,最終影響到交聯絕緣料的擠出壓力,也會產生生膠,使絕緣線芯表面出現凹凸的硬塊。

1.2 老膠現象

交聯絕緣線芯在生產過程中有時會出現老膠現象,也成為預交聯,是由于交聯料擠出時機頭溫度過高或交聯料長期停留在流道內的死角所引起的,該老膠呈琥珀色,停留時間越長,其顏色越深,溫度越高其顏色也越深。一般產生老膠的原因有:(1)擠出速度過快,螺桿轉速越快,螺筒內交聯料剪切作用力越強烈,這樣使機身局部溫度升高,導致老膠現象產生;(2)交聯絕緣料在機筒內停留時間過長,有一部分絕緣料產生過早交聯,這樣線芯在出模時就造成了表面凹凸不平。(3)過濾網襯墊位移造成分流板處的膠料壓力分布不均勻,形成流道死角,這種情況下也會產生老膠,同時也有可能因過濾網失去部分過濾的作用,經過長時間生產后,也會使積累在螺桿頭上的老膠在擠出時被帶出,在絕緣層內混入老膠雜粒,造成絕緣線芯出現質量問題。

1.3 材料穩定性

普通兩步法硅烷交聯聚乙烯,先用硅烷與PE產生接枝反應,生成可交聯的PE(簡稱A料),為了加速其交聯反應,制成含有催化劑的母料(簡稱B料),再將A、B料按照一定比例均勻混合,擠塑成型后再溫水中交聯。由材料穩定性引起的絕緣線芯質量問題原因主要有:(1)交聯聚乙烯絕緣料各組分混合不均勻,由于A料中含有交聯劑和少量抗氧化劑,若在生產過程中抗氧劑未攪拌均勻,會造成絕緣料通過擠塑機高溫擠制后,較為集中的抗氧劑受熱氣化,在絕緣層內形成鼓包;(2)交聯聚乙烯絕緣料貯存不當,硅烷交聯聚乙烯料即使不加入催化劑,在室溫下也將慢慢地進行交聯,這是因為材料中含有微量的水分(約50×10-4%)引起的,若貯存時高溫多濕,會造成擠出絕緣層表面不光滑。

1.4 冷卻工藝

除了擠出溫度、擠出速度、交聯速度和材料穩定性因素外,交聯聚乙烯從機頭擠出后冷卻工藝也存在可能導致絕緣線芯表面質量問題的因素:(1)電纜表面附有氣泡,當電纜進入水中后,其表面若有氣泡附著,該位置冷卻后會有"小坑包",這是因為氣泡將空氣包覆于絕緣表面,氣泡覆蓋的部分冷卻速度比與水接觸部分緩慢。形成氣泡附著電纜表面的原因一般是冷卻用的循環水進入水槽時流速快、水流急,高速水流將空氣帶入水中,一部分空氣附著到電纜表面,形成氣泡;(2)進入冷卻水前有水滴濺落在電纜表面,與水接觸部分先冷卻收縮,而與空氣接觸部分還處于高溫狀態,因冷卻速度的差異形成絕緣線芯表面凹凸不平現象。

2 解決方法

2.1 絕緣表面的"生膠"和"老膠"現象,在線芯外觀上差不多,容易引起混淆,因此要注意區分。解決方法:(1)從開機時間上進行判斷,時間短的產生"生膠"可能性大,時間長產生"老膠"可能性大;(2)從工藝條件的變化來進行判斷,結合"生膠"和"老膠"產生的原因進行綜合分析;(3)擠出時線速度要嚴格按照工藝規范要求執行,擠出速度變化后,一定要密切關注擠塑機溫度的變化;(4)檢查機頭各部位的溫度控制是夠準確,查出是由哪個部位引起的,然后再根據實際情況進行調整;(5)必要時采取調整溫度、調整擠出速度、清理過濾網及機頭等查找原因。

2.2 選擇生產工藝穩定、技術和管理水平高、有連續監測雜質含量、擠出樹脂熔融指數恒定的硅烷交聯聚乙烯絕緣料生產廠家,保證材料性能的穩定性。用兩步法工藝生產的硅烷交聯料的貯存期較短,一般不超過6個月,貯存時應避免高溫多濕,以防材料發生交聯,造成擠出表面不光滑。

2.3 電纜絕緣線芯從擠塑機機頭擠出后,應整體平穩進入水中,避免水珠濺在表面。冷卻水循環過程中,向水槽加水要特別注意,宜采用大口徑、低流速加水,這是因為注水口的口徑小,勢必提高水流速度,高速水流會把大量空氣帶入水中,另外可在絕緣線芯入水后約半米處增加細棉紗等除氣泡的裝置,拂去附著的氣泡,保持絕緣線芯表面光潔。

綜上所述,要避免硅烷交聯聚乙烯絕緣表面凹凸不平、鼓包等質量缺陷,必須提高員工自身素質和操作技能,要嚴把材料質量關,對不同廠家生產的交聯聚乙烯絕緣料要有一定的調整,只有這樣才能提高產品質量,提高經濟效益。

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