淺談?lì)~定電壓450/750V B1級(jí)高阻燃環(huán)保電線的制造

毛娟娟 魏永乾

摘 要 文章介紹了一種額定電壓450/750V B1級(jí)高阻燃環(huán)保電線的設(shè)計(jì)與制造，詳細(xì)分析了電線制造過(guò)程中的工藝控制要點(diǎn)、材料選用及試驗(yàn)性能指標(biāo)詳細(xì)要求。

關(guān)鍵詞 B1級(jí);高阻燃;環(huán)保電線

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，人們對(duì)環(huán)保安全的要求越來(lái)越高，電線電纜作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的血管，其高阻燃性、環(huán)保性日益重要。許多新建高層建筑、隧道、地鐵、大型船舶、汽車(chē)、核電站、海上采油平臺(tái)等現(xiàn)代化設(shè)施中已越來(lái)越多使用的環(huán)保型高阻燃電纜。根據(jù)最新版DGJ 08-2048-2016《民用建筑電氣防火設(shè)計(jì)規(guī)程》和GB 50016-2018《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》要求：民用建筑中的超高層建筑及一類(lèi)高層建筑中規(guī)定必須使用阻燃B1級(jí)電纜;同時(shí)高層建筑、商場(chǎng)、學(xué)校、地鐵站、機(jī)場(chǎng)、體育場(chǎng)、展覽館、醫(yī)院等人口密集型公眾場(chǎng)所即將強(qiáng)制使用阻燃B1級(jí)電纜。

阻燃B1級(jí)電纜不同于通常所說(shuō)的阻燃B類(lèi)電纜，阻燃B1級(jí)電纜指在受火條件下，滿足標(biāo)準(zhǔn)GB 31247-2014燃燒性能B1等級(jí)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電纜在受火條件下的火焰蔓延、熱釋放和產(chǎn)煙特性進(jìn)行主分級(jí)，同時(shí)針對(duì)不同使用場(chǎng)所和用戶的需求還從電纜在受火條件下的產(chǎn)煙毒性、腐蝕性和燃燒滴落物/微粒等方面進(jìn)行了附加分級(jí)。而阻燃B類(lèi)電纜需滿足GB/T19666-2005《阻燃和耐火電線電纜通則》要求，這兩種阻燃電纜的性能要求不同，試驗(yàn)方法差別較大，B1級(jí)電纜的特性要求更嚴(yán)苛，使用場(chǎng)所更特殊。為了滿足特殊場(chǎng)合對(duì)于高阻燃等級(jí)家裝電線的需求，我公司近期開(kāi)發(fā)出額定電壓450/750V B1級(jí)高阻燃環(huán)保電線，該產(chǎn)品主要用于軌道交通。本文以WDZB1-BYJ-450/750V-2.5 B1級(jí)高阻燃環(huán)保電線為例，介紹了阻燃B1級(jí)電線的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過(guò)程。

1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)

由于目前尚無(wú)B1級(jí)高阻燃環(huán)保電線相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)頒布，唯有對(duì)此類(lèi)電纜燃燒性能指標(biāo)要求。我公司W(wǎng)DZB1-BYJ-450/750V-2.5 B1級(jí)高阻燃環(huán)保電線在研制過(guò)程中參考了JB/T 10491.1-2004《額定電壓450/750V及以下交聯(lián)聚烯烴絕緣電線和電纜 第1部分：一般規(guī)定》[1]、JB/T 10491.2-2004《額定電壓450/750V及以下交聯(lián)聚烯烴絕緣電線和電纜 第2部分：耐熱105℃交聯(lián)聚烯烴絕緣電線和電纜》和GB 31247-2014《電纜及光纜燃燒性能分級(jí)》對(duì)B1級(jí)高阻燃環(huán)保電線的要求，并參考了相關(guān)技術(shù)資料。

1.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

B1級(jí)高阻燃環(huán)保電線結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，只有導(dǎo)體和絕緣層。為了滿足B1級(jí)高阻燃性能，必須對(duì)電線的材料進(jìn)行選擇，尤其是絕緣材料的選擇。最終絕緣選用105℃輻照交聯(lián)無(wú)鹵低煙阻燃B1級(jí)聚烯烴絕緣料。該絕緣料擠出后經(jīng)高頻高壓電子加速器輻照交聯(lián)，電纜長(zhǎng)期工作溫度可達(dá)105℃，阻燃性能可達(dá)到B1級(jí)。圖1為WDZB1-BYJ-450/750V-2.5 B1級(jí)高阻燃環(huán)保電線的結(jié)構(gòu)示意圖。

（1）導(dǎo)體：采用GB/T 3956-2008標(biāo)準(zhǔn)要求的第1類(lèi)或第2類(lèi)退火銅導(dǎo)體。

（2）絕緣：采用105℃輻照交聯(lián)無(wú)鹵低煙阻燃B1級(jí)聚烯烴絕緣料。絕緣料具有優(yōu)異的絕緣性能和較高的氧指數(shù)，長(zhǎng)期使用溫度最高可達(dá)105℃。

（3）交聯(lián)：采用DD型高頻高壓電子加速器輻照交聯(lián)，控制輻照參數(shù)，使交聯(lián)后材料具有最佳的熱延伸，既保證了絕緣材料的機(jī)械性能，同時(shí)又滿足B1等級(jí)燃燒性能。

2 材料選擇及工藝控制

WDZB1-BYJ-450/750V-2.5 B1級(jí)高阻燃環(huán)保電線在生產(chǎn)過(guò)程中，絕緣的擠出和輻照交聯(lián)兩個(gè)工序的工藝穩(wěn)定性對(duì)產(chǎn)品的性能至關(guān)重要。

2.1 絕緣擠出工序

絕緣擠出直接影響電線的電氣性能和B1級(jí)阻燃性能，因此在制造過(guò)程中應(yīng)滿足以下工藝要求。

（1）考慮到電線需要滿足B1級(jí)高阻燃性能，我們?cè)O(shè)計(jì)電線的長(zhǎng)期工作溫度最高為105℃。選擇了105℃輻照交聯(lián)無(wú)鹵低煙阻燃B1級(jí)聚烯烴絕緣料，材料以無(wú)鹵無(wú)毒聚烯烴樹(shù)脂為主要原材料，添加各種助劑而制得，該類(lèi)材料具有加工性能好、耐濕熱性能優(yōu)、阻燃性能好等特點(diǎn)，制成的電纜經(jīng)輻照交聯(lián)后表面光滑圓整、色澤均勻、手感好，特別適用于家裝電線。

（2）為了達(dá)到高阻燃要求，材料配方中增加了氫氧化鎂等阻燃劑和阻燃增效劑的含量，阻燃性能優(yōu)異，也正因?yàn)槿绱?，材料的硬度也有所加大，在絕緣擠出過(guò)程中，擠出壓力過(guò)大易造成主機(jī)負(fù)荷增加，溫控波動(dòng)大，長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)機(jī)造成溫度出現(xiàn)失控現(xiàn)象，絕緣層斷面出現(xiàn)氣孔或者表面氣泡，產(chǎn)生熟膠現(xiàn)象，存在質(zhì)量隱患，嚴(yán)重影響電纜的整體性能。

為保證絕緣層質(zhì)量，我們將擠出機(jī)與機(jī)頭連接處的過(guò)濾板裝置由原來(lái)的孔徑3.5mm改造為孔徑7.0mm，大大降低了擠出壓力，溫度上升速度降低。同時(shí)，在生產(chǎn)過(guò)程中要緩慢提高螺桿轉(zhuǎn)速，注意主機(jī)電流的變化，防止電流過(guò)大，燒壞電機(jī)，密切觀察擠出電纜表面質(zhì)量情況。

2.2 輻照交聯(lián)工序

輻照交聯(lián)采用DD-1.5-60高頻高壓電子加速器，能量1.5MeV，束流40mA，線速194m/min，計(jì)量4m/min/mA，采用小束下排線，電線在輻照窗下經(jīng)過(guò)多次往返、旋轉(zhuǎn)，使電線上部和下部都能均勻地照到射線。

在輻照過(guò)程中，要合理選擇輻照計(jì)量及保證輻照的均勻性。輻照計(jì)量過(guò)大，會(huì)使材料分子裂解，導(dǎo)致材料脆化、變硬，斷裂伸長(zhǎng)率等指標(biāo)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求;輻照計(jì)量過(guò)小，會(huì)導(dǎo)致材料交聯(lián)度不夠，材料的耐熱、機(jī)械性能及阻燃性能等指標(biāo)無(wú)法達(dá)到。最后截取電線樣品進(jìn)行材料的熱延伸測(cè)試，以熱延伸在60%～80%范圍內(nèi)為佳。

3 性能測(cè)試

B1級(jí)高阻燃環(huán)保電線的機(jī)械性能參照J(rèn)B/T 10491.1-2004《額定電壓450/750V及以下交聯(lián)聚烯烴絕緣電線和電纜第1部分：一般規(guī)定》標(biāo)準(zhǔn)的要求[2]，B1級(jí)阻燃性能參照GB 31247-2014《電纜及光纜燃燒性能分級(jí)》標(biāo)準(zhǔn)的要求對(duì)研制的電線進(jìn)行性能測(cè)試[3]，其中B1級(jí)阻燃性能檢測(cè)送國(guó)家防火建筑材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心測(cè)試，性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，主要性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

4 結(jié)束語(yǔ)

我公司研制的額定電壓450/750V B1級(jí)高阻燃環(huán)保電線能夠滿足B1級(jí)阻燃性能，同時(shí)也可作為耐溫105℃低煙無(wú)鹵阻燃環(huán)保電線使用[4]。該類(lèi)電線將用于工程建設(shè)防火系統(tǒng)中地鐵、機(jī)場(chǎng)、商場(chǎng)、醫(yī)院、幼兒園、高層建筑等一些人口密集的場(chǎng)所和需要特殊保護(hù)的場(chǎng)所的固定布線中，有廣闊的市場(chǎng)前景。

參考文獻(xiàn)

[1] JB/T 10491.1-2004.額定電壓450/750V及以下交聯(lián)聚烯烴絕緣電線和電纜第1部分：一般規(guī)定[S].北京：中華人民共和國(guó)發(fā)展和改革委員會(huì)，2004.

[2] JB/T 10491.2-2004.額定電壓450/750V及以下交聯(lián)聚烯烴絕緣電線和電纜 第2部分：耐熱105℃交聯(lián)聚烯烴絕緣電線和電纜[S].北京： 中華人民共和國(guó)發(fā)展和改革委員會(huì)，2004.

[3] GB 31247-2014.電纜及光纜燃燒性能分級(jí)[S].中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)，2014.

[4] 韓惠福.阻燃B1級(jí)電纜和阻燃B類(lèi)電纜的差異辨析[J].光纖與電纜及其應(yīng)用技術(shù)，2019，（4）：38-40.

作者簡(jiǎn)介

毛娟娟（1981-），女，蘭州眾邦電線電纜集團(tuán)有限公司工程師，蘭州眾邦電線電纜集團(tuán)有限公司。