電纜絕緣表面凹凸不平、鼓包的成因及解決方法

    西安雁之塔電力線纜有限公司-電纜絕緣表面凹凸不平、鼓包的成因及解決方法：

    聚乙烯（PE）是非極性材料，具有良好的電性能，但其分子結(jié)構(gòu)呈線性，擠包成絕緣層后易開裂。交聯(lián)技術(shù)是PE改性的主要手段之一，交聯(lián)后的PE可顯著地提高其耐環(huán)境應(yīng)力、使用溫度及在高溫下的力學(xué)性能。作為PE交聯(lián)方法之一的硅烷交聯(lián)，使PE分子間形成C-Si-O-Si-C的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，目前以其簡單、經(jīng)濟和優(yōu)越的性能而在低壓電纜生產(chǎn)中被電纜制造商所推崇。由于不同生產(chǎn)廠家的硅烷交聯(lián)電纜料采用的擠出溫度、擠出速度和交聯(lián)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(zhì)量的影響也較大。本文就生產(chǎn)硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣線芯過程中出現(xiàn)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。

    電纜絕緣表面凹凸不平、鼓包的成因及解決方法

    1 產(chǎn)生的原因

    1.1 生膠現(xiàn)象

    交聯(lián)絕緣線芯在生產(chǎn)過程中有時會出現(xiàn)生膠現(xiàn)象，也成為絕緣僵塊或硬塊。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要是：（1）機頸或機頭的溫度不夠，造成內(nèi)部局部冷膠產(chǎn)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(dāng)過濾網(wǎng)的襯墊不到位，將會影響到交聯(lián)絕緣料的擠出壓力，也會產(chǎn)生生膠，使絕緣線芯表面出現(xiàn)凹凸的硬塊。

    1.2 老膠現(xiàn)象

    交聯(lián)絕緣線芯在生產(chǎn)過程中有時會出現(xiàn)老膠現(xiàn)象，也成為預(yù)交聯(lián)，是由于交聯(lián)料擠出時機頭溫度過高或交聯(lián)料長期停留在流道內(nèi)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(chǎn)生老膠的原因有：（1）擠出速度過快，螺桿轉(zhuǎn)速越快，螺筒內(nèi)交聯(lián)料剪切作用力越強烈，這樣使機身局部溫度升高，導(dǎo)致老膠現(xiàn)象產(chǎn)生；（2）交聯(lián)絕緣料在機筒內(nèi)停留時間過長，有一部分絕緣料產(chǎn)生過早交聯(lián)，這樣線芯在出模時就造成了表面凹凸不平。（3）過濾網(wǎng)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(chǎn)生老膠，同時也有可能因過濾網(wǎng)失去部分過濾的作用，經(jīng)過長時間生產(chǎn)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(nèi)混入老膠雜粒，造成絕緣線芯出現(xiàn)質(zhì)量問題。

    1.3 材料穩(wěn)定性

    普通兩步法硅烷交聯(lián)聚乙烯，先用硅烷與PE產(chǎn)生接枝反應(yīng)，生成可交聯(lián)的PE（簡稱A料），為了加速其交聯(lián)反應(yīng)，制成含有催化劑的母料（簡稱B料），再將A、B料按照固定比例均勻混合，擠塑成型后再溫水中交聯(lián)。由材料穩(wěn)定性引起的絕緣線芯質(zhì)量問題原因主要有：（1）交聯(lián)聚乙烯絕緣料各組分混合不均勻，由于A料中含有交聯(lián)劑和少量抗氧化劑，若在生產(chǎn)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(nèi)形成鼓包；（2）交聯(lián)聚乙烯絕緣料貯存不當(dāng)，硅烷交聯(lián)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(lián)，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(lián)速度和材料穩(wěn)定性因素外，交聯(lián)聚乙烯從機頭擠出后冷卻工藝也存在可能導(dǎo)致絕緣線芯表面質(zhì)量問題的因素：（1）電纜表面附有氣泡，當(dāng)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(huán)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(tài)，因冷卻速度的差異形成絕緣線芯表面凹凸不平現(xiàn)象。

    2 解決方法

    2.1 絕緣表面的"生膠"和"老膠"現(xiàn)象，在線芯外觀上差不多，容易引起混淆，因此要注意區(qū)分。解決方法：（1）從開機時間上進行判斷，時間短的產(chǎn)生"生膠"可能性大，時間長產(chǎn)生"老膠"可能性大；（2）從工藝條件的變化來進行判斷，結(jié)合"生膠"和"老膠"產(chǎn)生的原因進行綜合分析；（3）擠出時線速度要嚴(yán)格按照工藝規(guī)范要求執(zhí)行，擠出速度變化后，要密切關(guān)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(zhǔn)確，查出是由哪個部位引起的，然后再根據(jù)實際情況進行調(diào)整；（5）必要時采取調(diào)整溫度、調(diào)整擠出速度、清理過濾網(wǎng)及機頭等查找原因。

    2.2 選擇生產(chǎn)工藝穩(wěn)定、技術(shù)和管理水平高、有連續(xù)監(jiān)測雜質(zhì)含量、擠出樹脂熔融指數(shù)恒定的硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣料生產(chǎn)廠家，保證材料性能的穩(wěn)定性。用兩步法工藝生產(chǎn)的硅烷交聯(lián)料的貯存期較短，一般不超過6個月，貯存時應(yīng)避免高溫多濕，以防材料發(fā)生交聯(lián)，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(yīng)整體平穩(wěn)進入水中，避免水珠濺在表面。冷卻水循環(huán)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(lián)聚乙烯絕緣表面凹凸不平、鼓包等質(zhì)量缺陷，必須提高員工自身素質(zhì)和操作技能，要嚴(yán)把材料質(zhì)量關(guān)，對不同廠家生產(chǎn)的交聯(lián)聚乙烯絕緣料要有調(diào)整，只有這樣才能提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高經(jīng)濟效益。

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