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电线电缆行业如何用好氯化聚乙烯

一、橡胶型CPE应用的现状和推广前景 1. 国外橡胶型CPE在线缆行业的应用领域 ⑴ 按美国UL标准规定,橡胶型CPE主要用途: •耐油平行软线(典型代表是HPN线)的绝缘和纤维编织软线(C型或PD型)的绝缘; •多种服务性、消费性电器(如吸尘器、电热器、炊具、空调机、车辆等)用软线和软缆的护套; • 十多种轻、中、重型耐油橡套电缆的护套; •
二种建筑用线(RH型和RHW型)的护套; • 用户引入电缆的护套等。 ⑵ 国际电工委员会(IEC)标准规定: •IEC92-359-1987规定可用于船用电缆护套,其工作温度为85℃; •IEC245-1994规定可用于通用橡套电缆、电梯电缆、电焊机电缆的护套,其工作温度为60℃。 2.国内橡胶型CPE在线缆行业的应用由于CPE与氯丁橡胶(以下简称CR)和氯磺化聚乙烯(以下简称CSM)胶性能相近,将CPE理解为“氯丁橡胶或其它相当材料的混合物组成”,已经为绝大多数电线电缆生产厂和用户接受。因此用CPE胶替代CR或CSM胶具有一定的认知度。GB5013-1997规定通用橡套、电焊机电缆、电梯电缆的护套,其工作温度为60℃,此标准与IEC245-1994版相同。目前国内橡胶型CPE用量大的还是以空调线为主体的橡套软电缆,如YZW以及相似德国VDE标准的H05RN-F和H07RN-F等橡套软电缆的护套和绝缘的用料占橡胶型CPE产量的90%左右,其中绝缘用CPE占一小部分。电梯电缆和电焊机电缆的护套也可用CPE作护套,但由于生产技术的原因,至今没有得到推广,仅在少数有条件的厂家试用。GB9331-1988规定,可将CPE替代CR用作某些型号的船用电缆护套,其工作温度为85℃,一些有条件的厂已在今年试用,但品种不多,尚未推广。GB12972-91规定,可将CPE用作矿用电缆的护套,其工作温度为65℃、90℃;对于有抗撕性能要求的护套,很多厂在技术上还没有解决好。中型、重型橡套扁电缆在我国新老国家标准中尚没有相应的产品标准,但近十多年来,市场的需求量却很大,如起重机、行车、电梯和电站输送煤炭轨道车等用重型橡套扁电缆,其工作条件恶劣,且都有阻燃和耐油、耐气候的要求,CPE胶是很适合做此类电缆的护套。其工作温度是60℃或65℃;也可与三元乙丙胶配合做绝缘胶料,工作温度达到75℃或90℃;按美国标准规定的双芯平行线、三芯平行线可用CPE做外护套,这种线柔软、美观,非常适用于做家用电器、仪器、仪表的插头线,用量很大。在我国南方的一些企业按国外标准大量生产并出口这类电线。而我们国内之所以很少应用,问题涉及到新标准执行、用户是否认可等等;CPE辐照交联仅有少数单位在搞试验,由于不用过氧化物交联剂,所以电性能良好,体积电阻率比过氧化物交联要高100倍,同时又具备过氧化物交联的优点,有很好的耐油、耐气候、耐热、阻燃和高强度等性能,这在国内是一个尚待开发的新材料;根据美国UL1581-1996标准规定,热塑性护套的工作温度是90℃,在国内用CPE作为热塑性弹性体的护套材料还是一个待开发的品种,需要投入力量去研究和开发;对照国外CPE的应用领域,国内CPE在应用上的差距很大,要做的工作非常多,需要专门来研究和解决这些问题,才能缩小和国外的差距,将CPE的应用推向更广阔的领域。二、CPE应用过程中存在的问题在九十年代初,当潍坊亚星化学引进德国赫斯特全套的CPE生产线投产后,上海电缆研究所作为国内线缆行业的技术开发中心,曾召开过二次CPE应用技术交流会,并提出CPE可以替代CR,对某些产品还可以用CPE代CSM。但是几年来却受到市场推广、材料、技术、设备、标准等方面滞后的影响。1. 市场因素 ⑴ CPE作为一种新材料,其优缺点尚未真正被认识。 ⑵作为橡套电缆的大用户是煤矿用橡胶电缆,90年代以后出现了许多中小型生产厂,依托煤矿生产电缆,技术力量差,设备落后,只能按老标准生产氯丁胶护套的矿用电缆。另外前几年的煤炭工业不景气对矿用电缆的技术提高带来影响。⑶我国线缆的品种结构与国外有差异,在国外很早就使用橡胶阻燃电线和电缆软线,在国内建筑用线和家用电器软线仍大量使用PVC电线。我国空调机行业有正式文件下达,不准使用塑料电线,必须用橡胶阻燃软电缆,即执行GB5013-1997规定的YZW(245IEC57)产品,但CR价格比较贵,加工出来的电缆护套外观不好,在加工过程中很容易造成胶料焦烧而增加损耗和成本。CPE橡胶型材料的改进,促进了CPE在空调机用橡胶阻燃电缆护套和绝缘方面的应用,其用量达到橡胶型CPE产量的90%以上,这一事实值得我们认真总结,以利于CPE在其它线缆品种中的应用和推广。⑸南方有一些厂在按美国UL标准、加拿大CAS标准或德国VDE标准生产家用电器及各种服务性电器用的橡胶软线或软电缆,采用CPE硫化胶作基材的橡胶电线电缆,直接出口或者为出口配套,但国内市场还没有推广。2. 材料与技术 ⑴材料九十年代后期南方地区橡胶型氯化聚乙烯(CPE)的用量逐年加大,潍坊亚星化学非常重视这个发展方向,加大了橡胶型CPE品种的开发,如我们现在使用量非常大的CPE135B,就是前几年开发出来的品种,并且根据用户反映将生胶门尼粘度从过去的90左右,降至现在的65-75(ML1+4125℃)之间。特别是今年,用户对65-75之间的粘度使用是比较满意的,为此进一步推出了满足客户要求的高、中、低门尼粘度的产品以供选用。另外根据用户需要,将继续开发电线电缆用的绝缘型氯化聚乙烯新品种,为电缆行业开发新品种创造条件,以满足电线电缆行业对橡胶型CPE日益增长的需要。⑵技术橡胶型CPE经过南方一些企业生产空调机用软电缆的护套,在连续硫化挤出机上使用CPE护套胶料的技术基本掌握,但在配方、橡胶混炼和挤橡连续硫化设备、加工工艺和中间控制都存在一些问题,现分述如下:a.CPE的橡胶配方上海电缆研究所在九十年代曾召开过两次CPE的应用技术交流会,当时由于材料、标准等问题一直没有推广开来。九十年代后期南方一些厂急需要CPE护套料配方替代氯丁胶(CR)护套料,不仅降低了生产成本,而且护套表面特别漂亮,这样浙江一些厂直接使用电缆所配方,广东地区使用早的是台资企业,均是自己搞的配方,或者从台湾本部带来的配方。大多数企业是用钱买配方,很多生产厂都没有搞橡胶配方的测试设备和仪器,因此都不具备配方试验的条件,从目前情况看,无论是CPE的绝缘还是CPE的护套胶,国内均尚无进行系统研究,这样橡胶型CPE是无法挑起替代CR和CSM在电线电缆行业应用的任务。CPE护套橡胶配方主要是硫化系统,目前大多数厂是使用过氧化物DCP(过氧化二异丙苯)和硫化助剂TAIC(三烯丙基异腈脲酸酯)。而这个硫化系统出来的硫化胶有气味,为了解决此问题,很多厂使用天津荷兰阿克苏诺贝尔有限公司生产的无气味的14S[1,3-双(叔丁基过氧异丙基)苯],其价格高达125元/kg;浙江也有一些厂硫化助剂是用TMPTA(三羟基丙烷三丙烯酸酯)代替比利时进口的TAIC,但该品接触皮肤后要立即冲洗,有一定毒性;而南京吉化润滑油有限公司生产的TMPTM(三羟基丙烷三甲基丙烯酸酯)效果和TMPTA相同,没有毒性,对皮肤的刺激性基本消除,而售价和进口的TMPTA一样,希望用户能改过来。CPE护套其它硫化系统,如用Na-22硫脲进行硫化,很少单位在试用,较先进的硫化系统由于助剂跟不上,噻二唑衍生物国内还没有单位在试验,亚星化学从国外搞到一点样品,但其它助剂配不上,硫化罐硫化还比较困难。国内仍有许多中小型橡胶电线电缆的生产厂,只有硫化罐生产通用橡胶,而CPE用过氧化物硫化需要160℃以上的温度,但硫化罐只有145℃左右的温度,因此至今无法使用CPE。我们亚星化学含氯聚合物材料研究中心,正在研制适合于低温硫化罐硫化的CPE各种型号的护套胶料,今年底会有所突破。b.CPE胶料的混炼和挤橡连续硫化设备目前南方一些企业,除小型厂仍使用开炼机加工CPE胶料外,大多数中型厂都使用翻斗式捏炼机来加工CPE护套胶料以及CPE与EPDM并用的绝缘胶料。这种混炼投资小,设备全部放置在地上,节省基建投资,用电省。但对橡胶料的混炼效果比较差。一次混炼必须将除硫化剂以外的全部配合剂加入,根据设备容量要加足,如35立升捏炼机差不多要45kg一车料,不存在分阶段加料,基本上属于逆混法一次加料。在混炼中只有一半混炼室发挥作用,即从辊子的中心线以下的混炼室有密炼作用。当胶料随辊子带到上部时,胶料进入一个宽平的空间,上顶栓面积非常大,压力小,被胶料顶起浮动,很难将上部胶料再带入下部混炼室,不能进行充分强有力的捏炼。因此混炼不均,也容易造成粉料结粒,对含胶量小的胶料混炼时间长,生产率低,劳动强度大,遇到原料变化很容易出质量问题。针对目前线缆行业的现状,亚星化学含氯材料研究中心组建了一个中试车间(橡塑分公司),配备当前国内比较先进的啮合型密炼机,仿英国弗朗西斯•肖K4密炼机,压力比国内密炼机大五倍。功率达320kW,确保胶料在里面进行强有力的捏炼,混炼时间短,效果好,可根据工艺控制混炼温度,控制密炼机的转速,是目前加工CPE胶料比较理想的密炼机。据上海电缆研究所专家观点,CPE胶料加工中,就主机而言,挤橡连续硫化机的挤橡螺杆长径比少要14:1,用这个标准来衡量南方一些企业,除台资企业外,大多数的生产厂都是12:1和10:1螺杆。压缩比也非常小,要获表面非常光亮的护套,这只有要求胶料的门尼粘度要低,流动性要好,胶料质量稍有变动,马上就会出现护套表面不光滑、毛糙没有光泽。特别是YZW空调软电缆,满足不了用户要求,就要停机。由于CPE胶料磨擦生热快,发热量大,机筒和螺杆均要用冷水控制温度,就是挤出时的模套都需要用冷水冷却,防止高压蒸汽对模套不断加热,确保挤橡连续硫化长时间不出现小熟皮。目前有一些厂螺杆没有通冷却水,机筒冷却不分段,要冷全冷,要热全热,都做不到加料口保持所需温度,机身通过分段冷却,使温度不宜过高要求。对胶料的要求也比较高,硫化仪上Ts1在1分30秒以上到2分钟之间(165℃×16min),才能保持长时间挤出不出小熟皮。台资企业一些经验值得借鉴,他们的挤橡机螺杆长径比是20:1,绝缘为乙丙橡胶,护套为CPE,双根导线进入,用大螺杆挤小线,速度很快,每分钟80米左右,硫化管在100米以上,蒸汽压力达2.1MPa,劳动生产率很高。c.加工工艺及中间控制橡塑型CPE在南方一些厂用量非常大,由于使用都是翻斗式捏炼机,不可能分段混炼,混炼时间是上顶栓提起以后,看是否结成大块胶料,如没有余下的粉料,到开炼机进行补充加工后滤胶和加入硫化剂,这样一次完成后停放待用。大多数厂都无法进行胶料的中间测试,不知道胶料的硫化曲线,胶料的门尼粘度(即塑性的大小)没有检验、使用和管理制度,胶料不停放,或者很少时间停放就使用,挤橡连续硫化出来的绝缘线芯和电缆护套都不能及时取样测定,对生产工艺起不到指导作用。有些厂根本就不做,只是在出厂时做一些必须测定的项目,如绝缘电阻、绝缘和护套物理机械性能等,这些都是的必不可少的出厂检验。建议有条件的电缆企业应建立CPE胶料的中间测试和控制,配备必要的测试仪器和控制手段,确保空调用软电缆的产品质量。