硅烷XLPE簡(jiǎn)介及二步法硅烷交聯(lián)工藝控制

摘 要：本文介紹硅烷交聯(lián)的交聯(lián)原理，并通過(guò)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)分析硅烷交聯(lián)生產(chǎn)過(guò)程的控制要求，及注意事項(xiàng)，同時(shí)也經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)驗(yàn)證硅烷交聯(lián)料的線芯蒸汽時(shí)間。

關(guān)鍵詞：硅烷交聯(lián)聚乙烯；擠出機(jī)；低壓電力電纜

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.013

現(xiàn)階段低壓電力電纜、交聯(lián)聚乙烯絕緣控制電纜絕緣材料采用硅烷交聯(lián)料，硅烷交聯(lián)料在電纜廠加工簡(jiǎn)便，只需要普通擠出機(jī)擠出在經(jīng)過(guò)水煮交聯(lián)或著蒸汽房蒸汽交聯(lián)即可，操作簡(jiǎn)單，設(shè)備占地面積小（見(jiàn)圖1），電纜行業(yè)普遍使用硅烷交聯(lián)料。

1 硅烷交聯(lián)電纜料交聯(lián)原理

制成硅烷交聯(lián)聚乙烯主要有兩個(gè)過(guò)程接枝和交聯(lián)。在接枝過(guò)程中，聚合物在游離引發(fā)劑及熱解成的自由基作用下，失去叔碳原子上的H原子產(chǎn)生自由基，該自由基與乙烯基硅烷的-CH=CH2基反應(yīng)生成含有三氧基硅酯基的接枝聚合物。在交聯(lián)過(guò)程中，接枝聚合物首先在水的作用下發(fā)生水解生成硅醇，-OH與鄰近的Si-O-H基團(tuán)縮合形成Si-O-Si鍵從而使聚合物大分子間產(chǎn)生交聯(lián)。

2 硅烷交聯(lián)電纜料及其電纜的生產(chǎn)方式

硅烷交聯(lián)料分兩種一種是一步法交聯(lián)料，另一種是二步法交聯(lián)料。所謂的一步法硅烷交聯(lián)料是指接枝過(guò)程在電纜制造廠進(jìn)行絕緣擠出時(shí)完成的，二步法是指接枝過(guò)程在硅烷交聯(lián)料生產(chǎn)廠家預(yù)先完成的。

現(xiàn)階段電纜廠家普遍使用二步法硅烷交聯(lián)料，二步法交聯(lián)料分A料即已接枝了硅烷的聚乙烯和B料為催化劑母料，其分配比（重量）一般為A∶B=95∶5，電纜廠生產(chǎn)絕緣線芯時(shí)需將A、B料配比好混合均勻后在普通擠出機(jī)上擠出，生產(chǎn)好的絕緣線芯再經(jīng)過(guò)水煮或蒸汽交聯(lián)。

另一種一步法硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣料是由硅烷交聯(lián)料生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，是將所有料按配方中的配比經(jīng)一種特殊方法混合在一起，包裝在一個(gè)袋內(nèi)，電纜廠可直接在普通擠出機(jī)中一步同時(shí)完成成接枝和擠制電纜絕緣線芯。該方法的獨(dú)到之處在普通的PVC擠出機(jī)中即能完成硅烷接枝過(guò)程，且省去了二步法在擠出前A料和B料需混合的勞作。

3 二步法硅烷交聯(lián)加工工藝控制

（1）擠出配模時(shí)，拉伸比一般為2.5～4，配模系數(shù)為1.1～1.2為宜，模芯內(nèi)徑為D（導(dǎo)體外徑）+2～5mm，同時(shí)提高模套口的光潔程度，減少流道凸臺(tái)，從而降低熔體破裂，提高表面質(zhì)量，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)我們公司50mm2以下圓形緊壓銅導(dǎo)體擠包XLPE絕緣時(shí)產(chǎn)品配模系數(shù)在1.25～1.35之間， 模芯內(nèi)徑為D（導(dǎo)體外徑）+4～8mm，配模系數(shù)越大絕緣擠壓越緊密，產(chǎn)品質(zhì)量越高，但是材料消耗卻越大，特別對(duì)于非緊壓導(dǎo)體如扇形、瓦形銅導(dǎo)體，由于單絲間的縫隙大，配模系數(shù)越大，將會(huì)導(dǎo)致嵌入導(dǎo)體縫隙間材料越多。

（2）螺桿轉(zhuǎn)速一般為40～50轉(zhuǎn)/分，轉(zhuǎn)速太慢會(huì)增加在機(jī)筒內(nèi)的停留時(shí)間，導(dǎo)致物料過(guò)早交聯(lián)，轉(zhuǎn)速太快將剪切力和熔體的摩擦熱增大從而也加大過(guò)早交聯(lián)的可能性。

（3）線速度應(yīng)合理控制，防止拉伸比過(guò)大，取向作用明顯，產(chǎn)生收縮問(wèn)題，牽引速度過(guò)快也增加熔體破裂的可能性，如果已有預(yù)交聯(lián)則會(huì)大大增加絕緣上出現(xiàn)凹點(diǎn)的可能性。

（4）溫度應(yīng)控制，目前公司主要的供應(yīng)商有浙江萬(wàn)馬、上海新上化等，溫度均統(tǒng)一按如下范圍設(shè)置：加料段172℃—177℃，壓縮段177—182℃，熔融段182—187℃，均化段187—192℃，法蘭184—189℃，機(jī)頭186—191℃，眼模178—183℃，如果機(jī)身壓縮段及均化段溫度太低，將會(huì)導(dǎo)致剪切過(guò)度、熔化不充分，太高則先期交聯(lián)，導(dǎo)致絕緣表面粗糙，機(jī)頸、模套口溫度太低，熔體破裂，太高則預(yù)交聯(lián)、焦燒甚至變稀，導(dǎo)致絕緣表面粗糙呈桔皮狀同包覆不均。

（5）裝盤(pán)量的控制，由于交聯(lián)反應(yīng)必須有水的參加，裝盤(pán)量過(guò)多，將會(huì)導(dǎo)致水氣無(wú)法充分的滲入到盤(pán)內(nèi)，最終導(dǎo)致產(chǎn)品熱延伸等性能不合格，特別對(duì)于10平方以下的絕緣線芯，建議在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)該有意識(shí)的在每層絕緣線芯中間散水，提高交聯(lián)率（蒸汽交聯(lián)時(shí)間見(jiàn)表1）。

（6）基于以上XLPE材料本身特點(diǎn)，在機(jī)身、機(jī)頭及模具構(gòu)成的整個(gè)加工流道中，實(shí)際不可能做到?jīng)]有前臺(tái)或后臺(tái)的積料現(xiàn)象，因此長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)開(kāi)機(jī)，要適度考慮清機(jī)或清機(jī)頭，開(kāi)包或破包的物料，也應(yīng)及時(shí)使用，最好當(dāng)日用完，開(kāi)包后材料能否繼續(xù)使用，往往取決于環(huán)境溫度、空氣溫度及開(kāi)包后時(shí)間。

4 設(shè)備操作方法

4.1 開(kāi)車生產(chǎn)

4.1.1 擠管式開(kāi)車過(guò)程

（a）開(kāi)車將螺桿轉(zhuǎn)速放在10rpm，將料斗插板打開(kāi)排料。

（b）料到達(dá)機(jī)頭充分塑化后，根據(jù)推出的料調(diào)節(jié)偏芯。

（c）調(diào)偏心方法。首先在相應(yīng)最薄的一面將螺絲逆時(shí)針擰松，然

后再在厚的一面順時(shí)針擰緊，正確的調(diào)節(jié)方法是根據(jù)偏差的大小調(diào)節(jié)校模螺絲的角度。

（d）偏心調(diào)好以后才能正式開(kāi)車生產(chǎn)。

（e）牽引線可以是在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)專用牽引線盤(pán)具上的線芯，也可以是車上生產(chǎn)結(jié)束的線芯。

（f）拉牽引做好接頭，電纜進(jìn)入水槽冷卻后及時(shí)用游標(biāo)卡尺測(cè)量線徑，并剝頭子測(cè)量平均厚度，最薄處厚度及偏心度，合格后方可收線上盤(pán)，并做好過(guò)程檢驗(yàn)記錄。正常后可通過(guò)調(diào)節(jié)牽引速度與螺桿轉(zhuǎn)速控制線芯的外徑。

4.1.2 擠壓式開(kāi)車過(guò)程

（a）開(kāi)車將螺桿轉(zhuǎn)速放在10rpm，將料斗插板打開(kāi)排料。

（b）將導(dǎo)體穿過(guò)模具，固定在牽引繩上，調(diào)節(jié)好放線張力，后調(diào)動(dòng)牽引調(diào)速器使導(dǎo)體受牽引力張緊拉直。

（c）待料到達(dá)機(jī)頭后，將牽引速度穩(wěn)定在4m/min，防止有料倒進(jìn)模芯內(nèi)，觀察正常后對(duì)偏心度進(jìn)行調(diào)節(jié)，先目測(cè)絕緣料擠包到導(dǎo)體四周的厚薄程度，對(duì)絕緣偏心進(jìn)行調(diào)節(jié)。在相應(yīng)最薄的一面將螺絲逆時(shí)針擰松，然后再在厚的一面順時(shí)針擰緊，正確的調(diào)節(jié)方法是根據(jù)偏差的大小調(diào)節(jié)校模螺絲的角度。待目測(cè)四周絕緣出料厚度無(wú)偏差時(shí)，將擠包的外徑調(diào)至實(shí)際需要生產(chǎn)的外徑，然后再絕緣的一面做標(biāo)記，待冷卻后剝開(kāi)做好標(biāo)記的絕緣，從標(biāo)記的端面切開(kāi)，觀察絕緣層的偏心情況，并進(jìn)行微調(diào)。

（d）偏心調(diào)好以后才能正式開(kāi)車生產(chǎn)，通過(guò)調(diào)節(jié)牽引速度與螺桿轉(zhuǎn)速控制線芯的外徑。

（e）當(dāng)頭子過(guò)牽引后，將絕緣皮層剝至外徑均勻處測(cè)量平均厚度，最薄處厚度及偏心度，合格后方可收線上盤(pán)，并做好過(guò)程檢驗(yàn)記錄。開(kāi)剪后方可收線上盤(pán)。

4.1.3 開(kāi)車生產(chǎn)注意事項(xiàng)及產(chǎn)品質(zhì)量要求

（a）料開(kāi)口后的4小時(shí)之內(nèi)使用結(jié)束。

（b）推料前必須檢查各區(qū)溫度是否正常，防止虛假溫度，可用手輕觸加熱塊來(lái)感覺(jué)或調(diào)節(jié)熱電偶檢查溫度顯示的變化，檢查熱電偶是否插到位。

（c）推料時(shí)保證各區(qū)溫度正常，低速下排料，同時(shí)注意觀察主機(jī)電流表和電壓表指針的示值，防止主機(jī)負(fù)荷過(guò)大而損壞，待排出的料塑化正常后，調(diào)節(jié)螺桿速度，目的是防止機(jī)頭崩掉。

（d）推料時(shí)必須檢查絕緣料是否有殘留物以及表面是否光滑、圓整。

（f）接頭過(guò)水槽時(shí)當(dāng)心擋水紗布被帶走，擠管式頭子過(guò)水槽時(shí)必須提離水面；擠壓式生產(chǎn)為防止偏心，頭子可以不提離水面。

（g）開(kāi)車時(shí)應(yīng)使導(dǎo)體在進(jìn)入機(jī)頭時(shí)保證對(duì)中，防止應(yīng)不對(duì)中引起的絕緣偏心以及模具的磨損。

（h）當(dāng)頭子過(guò)計(jì)米器時(shí)應(yīng)把計(jì)米器松開(kāi)，防止頭子在計(jì)米處卡死；到噴碼機(jī)噴頭處應(yīng)該把噴頭移開(kāi)，待頭子開(kāi)過(guò)去后方可把噴頭對(duì)準(zhǔn)線芯表面印字，防止噴頭被線芯頭子刮到。

通過(guò)以上分析我想人員的操作技能、設(shè)備的完好性對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量也起到至關(guān)重要的影響，只有認(rèn)真按照設(shè)備操作規(guī)程，規(guī)范操作，并且了解材料的使用特性，才能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)：

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[2]GB/T12706.1-2008.額定電壓1kV（Um=1.2kV）到35kV（Um=40.5kV）擠包絕緣電力電纜及附件（第1部分）：額定電壓1kV（Um=1.2kV）和3kV（Um=3.6kV）電纜[S].

[3]GB/T9330-2008.塑料絕緣控制電纜[S].

作者簡(jiǎn)介：王良友（1985-），男，大專，中級(jí)技師，研究方向：電線電纜。