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交联聚乙烯绝缘电缆表面凹凸不平、鼓包的原因

2019-07-30

聚乙烯是属于非极性塑料,具有优异的电性能,但是其材料的化学成分结构是线性,挤包成绝缘层后易开裂。交联技术是PE改性的主要手段之一,交联后的PE可显著地提高其耐环境应力、使用温度及在高温下的力学性能。硅烷交联是PE交联方法中的一种,是把PE各分子之间形成C-Si-O-Si-C的交联网络,目前以其简单、经济和优越的性能而在低压电缆生产中被电缆制造商所推崇。

由于不同生产厂家的硅烷交联电缆料采用的挤出温度、挤出速度和交联速度等加工工艺不尽相同,对低压电缆绝缘线芯挤出表面质量的影响也较大。在制作硅烷交联聚乙烯绝缘导体的生产过程中,会经常发生的现象和原因大概有下面几种:

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1、生胶现象

交联绝缘导体在生产操作中会偶尔发生生胶现象,也就是所说的绝缘僵块或硬块。产生这种现象的原因主要是:

(1)某些机器重要部位的温度没有达到理想温度,使内部局部发生冷胶现象;

(2)机器自身温度没有达到理想温度或者是剪切力不合格而造成的局部塑化不合格;

(3)当过滤网的装置不合格,交联绝缘材料挤出时的压力就会受到影响,也会出现生胶现象,使绝缘线芯表面出现凹凸的硬块。

2、老胶现象

交联绝缘线芯在生产过程中有时会出现老胶现象,也成为预交联,是由于交联料挤出时机头温度过高或交联料长期停留在流道内的死角所引起的,该老胶呈琥珀色,停留时间越长,其颜色越深,温度越高其颜色也越深。一般产生老胶的原因有:

(1)挤出过程中速度过快,螺杆的转速也会跟着越来越快,螺杆内交联材料的剪切作用力就会越来越强烈,这样使机身局部温度升高,导致老胶现象产生;

(2)交联绝缘材料在机器内没有及时整理,有些绝缘材料发生了过早交联的现象,这样线芯在出模时就造成了表面凹凸不平。

(3)当过滤网的衬垫位置出现移动情况时会造成分流板处的胶料压力出现不均衡,出现流到死角,这种情况下也会产生老胶,同时也有可能因过滤网失去部分过滤的作用,经过长时间生产后,也会使积累在螺杆头上的老胶在挤出时被带出,在绝缘层内混入老胶杂粒,造成绝缘线芯出现质量问题。

3、材料稳定性

普通两步法硅烷交联聚乙烯,先用硅烷与PE产生接枝反应,生成可交联的PE(简称A料),为了加速其交联反应,制成含有催化剂的母料(简称B料),再将A、B料按照一定比例均匀混合,挤塑成型后再温水中交联。因为材料的稳定性问题造成的绝缘导体的质量发生问题的原因有下面几种:

(1)交联聚乙烯绝缘材料的组合成分没有按照比例混合在一起,因为A种材料中含有一定量的交联剂和抗氧化剂,若在生产过程中抗氧剂未搅拌均匀,会造成绝缘料通过挤塑机高温挤制后,较为集中的抗氧剂受热气化,在绝缘层内形成鼓包;

(2)交联聚乙烯绝缘材料保存不合格,硅烷交联聚乙烯材料在没有添加催化剂时,在室温下也将慢慢地进行交联,这是因为材料中含有微量的水分(约50×10-4%)引起的,若贮存时高温多湿,会造成挤出绝缘层表面不光滑。

4、冷却工艺

除了挤出温度、挤出速度、交联速度和材料稳定性因素外,交联聚乙烯从机头挤出后冷却工艺也存在可能导致绝缘线芯表面质量问题的因素:

(1)电缆表面附有气泡,当电缆进入水中后,其表面若有气泡附着,该位置冷却后会有"小坑包",这是因为气泡将空气包覆于绝缘表面,气泡覆盖的部分冷却速度比与水接触部分缓慢。

电缆上面会有气泡产生的原因是在进入循环水冷却时其水槽里的水流过快、过急,高速水流将空气带入水中,一部分空气附着到电缆表面,形成气泡;

(2)电缆在被放入水中冷却之前有水滴滴落在电缆的表面,与水滴先接触的部分发生冷却收缩现象,而与空气接触部分还处于高温状态,因冷却速度的差异形成绝缘线芯表面凹凸不平现象。

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