LSZH低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料性能、挤塑设备及工艺推荐(2)

剂氢氧化镁、氢氧化铝的加入，使无卤阻燃电缆料极易吸湿，若无真空铝箔包装，常态下其贮存期最好不要超过1个月，否则将吸潮影响使用。经对比实验发现，无卤阻燃电缆料浸水一天后，体积电阻率将下降60~80%。（7）体积电阻率及电气击穿强度有所下降。与含卤阻燃聚烯烃电缆料相比下降并不很明显，但与非阻燃聚烯烃电缆料相比下降却比较明显。（8）介电常数ε及介质损耗角正切tgδ急剧下降。这与大量填充剂的加入密切相关。

表1为低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料与聚氯乙烯、含卤阻燃聚烯烃及非阻燃聚烯烃电缆料一些性能比较。

表1

项目 密度（23℃） 邵氏硬度 熔体流动速率 （190℃/2.16kg） 抗张强度 断裂伸长率 热老化条件 抗张强度变化率 断裂伸长率变化率 单位 g/㎝3 HA HD g/10min Mpa % % % 低烟无卤阻燃聚烯烃 1.4~1.55 >90 40~45 0.1~1.0 10~14 150~250 100℃×168hr ≤±30 ≤±20 ≤±30 ≤50 热变形 % (80℃×4hr) -25~ -40 1013~1014 ≤±20 ≤40 (120℃×1hr) -15~ -20 1013~1014 －－ ≤-45 1013~1014 －－ ≤-76 1015~1016 ≤±25 ≤±25 聚氯乙烯 1.35~1.40 85~90 35~40 －－ 18~23 160~280 135℃×168hr ≤±25 ≤±25 含卤阻燃聚非阻燃聚烯烯烃 烃 1.15~1.30 0.92~0.98 ≈90 －－ －－ －－ 1.0~5.0 11~17 400~700 100℃×168hr 0.3~2.0 ≥15 ≥600 100℃×240hr 低温脆化温度 ℃ 20℃时体积电阻率 Ω·㎝ 介电强度 介电常数（1MHZ） 介质损耗角正切 极限氧指数 温度指数 自熄性 烟 有焰 密 度 无焰 PH值 电导率 卤素气体发生量 毒性指数 （NES 713） 二恶英发生可能 耐SAE20#机油 （70℃×4hr） 抗张强度变化率 断裂伸长率变化率 吸水性 （23℃×24hr） 耐外伤 经济性 KV/㎜ 弧度 % ℃ 18~25 3.4~5.2 0.014~0.07 32~41 270~350 稍差 40~90 80~150 4.5~6.0 7~50 0 0.7~3.0 无 -10~-30 +10~-20 1.0~2.5 稍差 稍差 18~20 5.0~6.0 0.09~0.1 28~33 －－ 好 543~795 300~511 1~2 －－ 190~300 15.2 有 +10~+20 +10~+40 0.5~1.0 好 优 ≥25 2.4~2.8 0.001~0.000.008~0.05 5 27~30 －－ －－ －－ 较好 －－ 540~700 －－ 140~250 1~2 470~600 12~100 >5 有 -10~-30 -10~-30 0.5~1.0 较好 较好 －－ －－ －－ 0 1.77 无 -10~-30 -10~-30 0.5~0.6 好 好 18~25 3.2~4.5 μs/㎝ mg/g % % mg/cm2

三、 挤塑设备及工艺

低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料中不熔化的氢氧化镁、氢氧化铝含量达到60%以上，使其在塑化温度下具有比聚氯乙烯、非阻燃及含卤阻燃聚烯烃电缆料更高的粘度。这一特点导致了低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料在挤塑设备及工艺上与其他电缆料有所不同。 （1）挤塑设备

电线电缆挤塑成型设备最基本和最通用的是单螺杆挤出机。螺杆是挤出机的最主要部件，关系到挤出机的应用范围和生产效率。为适应不同塑料的加工，螺杆种类很多，结构上也有些差异。表示螺杆结构特征的基本参数有直径、长径比、压缩比、螺距、螺槽深度、螺旋角、螺杆与料筒间隙等。螺杆结构特征的基本参数对塑料混炼、成型效果影响都较大。

螺杆直径越大，加工能力越大。长径比越大，能改进物料温度分布，有利于塑料的混合和塑化，但长径比过大时，会使塑料受热时间增长易引起降解，并增大挤出机的功率消耗；长径比过短，易引起混炼不好、塑化不良。经过实践表明，低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料使用L/D为20―25的螺杆均可以得到较为理想的表面，但相比而言L/D为20的螺杆挤出表面更加光洁。这是因为低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料中高填充量的氢氧化镁或氢氧化铝，在L/D为25的螺杆中受热时间较长后易有分解的危险而影响挤出表面质量。就螺杆压缩比、螺槽深度、螺旋角、螺杆与料筒间隙等方面而言，压缩比越大、螺槽深度越浅、螺旋角越小、螺杆与料筒间隙越小对塑料产生的剪切作用和摩擦力增大，物料在螺杆中的剪切生热也越大，容易引起物料热机械分解，这些都对低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的挤出不利，易造成不良挤出表面。所以，相比之下PVC螺杆（压缩比较小、螺槽深度较深、螺旋角较大、螺杆与料筒间隙较大）比聚乙烯螺杆更适于低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的挤塑成型。一般挤出低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料时，螺杆压缩比在1.1：1至3：1之间比较适宜。目前，很多电缆厂为进一步提高生产效率和挤出电缆表面质量而采用的所谓“低烟无卤专用螺杆” 压缩比一般在1.1―1.5左右。

对低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料来说，还存在挤出机选型的问题。L/D为20―25的普通单螺纹螺杆挤出机最适合于这类电缆料，而剪切作用较大的双螺纹螺杆、屏障式螺杆、带密炼块螺杆挤出机等则较难适应。使用这些挤出机挤塑低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料时，一方面

易出现上文提到的温度难控、挤出表面不太理想等情况，另外还会出现螺杆转距、主机电流较大的现象。电缆生产厂家在使用低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料时必须注意到这一点。

挤塑设备中另一影响低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料挤塑性能的因素是挤出机的温控装置。因低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料在挤出过程中粘度较大，摩擦生热大，这就要求挤出机要有较好的冷却装置才能保证稳定地控制工艺温度，这是挤塑工艺中不容忽视的一个问题。经多次实践表明，低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料要求挤出机最起码要做到各温控区都有风冷，才能保证控温良好，挤出表面稳定。很多使用过这类材料的电缆生产厂家都有这种经验。这是由该类材料的本性所决定的。

（2）挤塑模具

低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料与聚氯乙烯、非阻燃及含卤阻燃聚烯烃电缆料相比，在熔融状态下熔体强度、拉伸比、熔体粘度存在较大差异，从而要求挤塑成型时模具的选配也有所不同。一般来说，挤压式、半挤管式及挤管式模具均适用于低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，但从制成电缆表面质量比较而言，挤压式最好，半挤管式次之，挤管式稍逊。使用挤压模时，因低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料熔体粘度大使得机头压力增加、挤出制品压得较密实，导致离模时会有所膨胀，可选用模套内径尺寸比成线标称外径小5%左右；使用半挤管式或挤管式模具时，必须考虑到低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的拉伸比。笔者经过对多种阻燃聚烯烃电缆料进行工艺试验发现，聚氯乙烯、非阻燃及含卤阻燃聚烯烃电缆料拉伸比可达6~7左右，低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料拉伸比可达2.5~3.2左右当然，模具选配拉伸比越小，挤出表面会愈光洁，但这在实际生产中是不大可能的，也不可取，一般情况下，选择拉伸比为1.7~2.0的较多。针对低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料

通常挤塑于绕包层外作为阻燃护套的特点，经过摸索，认为挤塑低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料时模芯、模套采用如下配比较为合理：模芯内径=绕包层外径+1~1.5mm，模套内径=电缆标称外径+2~7mm。 （3）挤塑工艺

挤塑工艺主要包括工艺温度及螺杆转速的设置。随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有所不同。另外，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，其中机头影响最大，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150~170℃范围内，均能得到光洁细腻的电缆表面。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。

对于低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料来说，挤塑时螺杆转速的设置也是一个不容忽视的问题。基于其配方特点，挤塑时它不可能达到其他电缆料那样快的螺杆转速，其原因主要为：1、螺杆转速快后物料受到的剪切作用大，易引起其中的无机阻燃剂热机械分解；2、螺杆转速快后物料摩擦生热也大，温度难于控制，易造成阻燃剂受热分解。例如：对低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料而言，在普通φ90挤出机上，当螺杆转速超过20~22rpm时，即使在较低挤出温度下也会造成无卤阻燃剂分解，导致挤出表面毛糙。而且在这种情况下对于只有风冷的挤塑设备来说，其工艺温度是难于控制的，会一直往上升。另外，对于低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料来说，因其在熔融状态下粘度较大，挤塑过程中主机电流一般比较大，当螺杆转速过快时很容易引起主机电

流过大，导致电机超负荷运转。螺杆转速限制的结果是导致低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料挤塑电缆时生产速度明显低于聚氯乙烯、非阻燃及含卤阻燃聚烯烃电缆料。

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