电缆绝缘表面凹凸不平、鼓包的成因及解决方法—德源电缆

      聚乙烯（PE）是非极性材料，具有良好的电性能，但其分子结构呈线性，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。作为PE交联方法之一的硅烷交联，使PE分子间形成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。本文就生产硅烷交联聚乙烯绝缘线芯过程中出现的表面凹凸不平、鼓包问题进行分析，并提出解决办法和控制对策。 　　 

        1 产生的原因 　　 

        1.1 生胶现象 　　 

        交联绝缘线芯在生产过程中有时会出现生胶现象，也成为绝缘僵块或硬块。产生这种现象的原因主要是：（1）机颈或机头的温度不够，造成内部局部冷胶产生；（2）由于机身温度或剪切力不够而引起的局部塑化不好；（3）当过滤网的衬垫不到位，最终影响到交联绝缘料的挤出压力，也会产生生胶，使绝缘线芯表面出现凹凸的硬块。 　　 

        1.2 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）挤出速度过快，螺杆转速越快，螺筒内交联料剪切作用力越强烈，这样使机身局部温度升高，导致老胶现象产生；（2）交联绝缘料在机筒内停留时间过长，有一部分绝缘料产生过早交联，这样线芯在出模时就造成了表面凹凸不平。（3）过滤网衬垫位移造成分流板处的胶料压力分布不均匀，形成流道死角，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。 　　 

        1.3 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。由材料稳定性引起的绝缘线芯质量问题原因主要有：（1）交联聚乙烯绝缘料各组分混合不均匀，由于A料中含有交联剂和少量抗氧化剂，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）交联聚乙烯绝缘料贮存不当，硅烷交联聚乙烯料即使不加入催化剂，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。 　　 

        1.4 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。形成气泡附着电缆表面的原因一般是冷却用的循环水进入水槽时流速快、水流急，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）进入冷却水前有水滴溅落在电缆表面，与水接触部分先冷却收缩，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。 　　 

        2 解决方法 　　 

        2.1 绝缘表面的"生胶"和"老胶"现象，在线芯外观上差不多，容易引起混淆，因此要注意区分。解决方法：（1）从开机时间上进行判断，时间短的产生"生胶"可能性大，时间长产生"老胶"可能性大；（2）从工艺条件的变化来进行判断，结合"生胶"和"老胶"产生的原因进行综合分析；（3）挤出时线速度要严格按照工艺规范要求执行，挤出速度变化后，一定要密切关注挤塑机温度的变化；（4）检查机头各部位的温度控制是够准确，查出是由哪个部位引起的，然后再根据实际情况进行调整；（5）必要时采取调整温度、调整挤出速度、清理过滤网及机头等查找原因。 　　 

        2.2 选择生产工艺稳定、技术和管理水平高、有连续监测杂质含量、挤出树脂熔融指数恒定的硅烷交联聚乙烯绝缘料生产厂家，保证材料性能的稳定性。用两步法工艺生产的硅烷交联料的贮存期较短，一般不超过6个月，贮存时应避免高温多湿，以防材料发生交联，造成挤出表面不光滑。 　　 

        2.3 电缆绝缘线芯从挤塑机机头挤出后，应整体平稳进入水中，避免水珠溅在表面。冷却水循环过程中，向水槽加水要特别注意，宜采用大口径、低流速加水，这是因为注水口的口径小，势必提高水流速度，高速水流会把大量空气带入水中，另外可在绝缘线芯入水后约半米处增加细棉纱等除气泡的装置，拂去附着的气泡，保持绝缘线芯表面光洁。 　　 

        综上所述，要避免硅烷交联聚乙烯绝缘表面凹凸不平、鼓包等质量缺陷，必须提高员工自身素质和操作技能，要严把材料质量关，对不同厂家生产的交联聚乙烯绝缘料要有一定的调整，只有这样才能提高产品质量，提高经济效益。