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pvc電纜料是由聚氯乙烯樹脂、穩(wěn)定劑、增塑劑、填充劑、潤滑劑、抗氧劑、著色劑等組成。PVC電纜料的耐電壓和絕緣電阻比較高，但介電常數(shù)和介電損耗較大。因此，一般主要用作低壓(≤1KV)和中高壓(6~10KV)電纜的絕緣層。PVC塑料由于具有難燃、耐油、耐電暈、耐化學(xué)腐蝕和良好的耐水性能，因此還廣泛用作電線電纜的護(hù)層材料。
利用添加特種性能助劑或改性劑，可以分別制造出耐熱型(105℃)、耐寒型、耐油型、難燃型、特軟型和無毒型的PVC電纜料，以滿足特殊電線電纜產(chǎn)品的需要。
電纜料在PVC配方中屬于性能要求較高的品種，特別是電絕緣性、耐低溫性和耐老化性等都有一定要求。配方設(shè)計時必須考慮這些特殊的要求。PVC電纜料可分為護(hù)層級和絕緣級兩種。護(hù)層級要求耐熱性好，而絕緣級則要求絕緣性好。
各組分選擇的要點(diǎn)如下：
1、 PVC樹脂：要求分子量高，而且吸收增塑劑容易，因此選用懸浮法疏松型PVC樹脂。另外，還應(yīng)選用純度高的、雜質(zhì)少的、魚眼少的低型號樹脂，一般選用SG-1或SG-2，目前一些廠家也有選擇SG-5型的樹脂的，但原則上不提倡。
目前由于1、2型樹脂偏少，所以很多電纜料采用的是SG-3型PVC樹脂。高級電絕緣材料應(yīng)選用SG-1型樹脂，一般電絕緣材料可選用SG-2、3型。耐熱級要求高的電纜料，更要選用SG-1型。
2、 增塑劑：增塑劑含量一般在50PHR左右，最高高達(dá)60PHR。通常選用耐熱性和電絕緣性較好的品種，如DOP，為改善耐寒性可添加DOS、DOA，為提高耐熱性可添加偏苯三酸三辛酯。幾種增塑劑復(fù)合使用往往效果好，實(shí)際電纜料配方中一般增塑劑都是復(fù)合使用的。
電絕緣性高的電纜料，主增塑劑可選用磷酸酯，通用級則可選用苯二酸酯作主增塑劑。氯化石蠟可提高電絕緣性。脂肪酸酯、環(huán)氧增塑劑都可改善電纜料的耐低溫性能，且后者耐氣候性也很好。
增塑劑的耐揮發(fā)性能和耐熱性是決定電纜料的耐高溫性能的關(guān)鍵。對于耐溫70℃的電纜料，可使用鄰苯二甲酸二異癸酯(DIDP)或鄰苯二甲酸二異壬酯(DINP)等增塑劑。對于耐溫90℃的電纜料，應(yīng)使用鄰苯二甲酸雙十一酯、鄰苯二甲酸雙十三酯。耐高溫105℃的電纜料，則應(yīng)選用具有更高耐熱性的增塑劑，如偏苯三酸三辛酯(TOTM)。
增塑劑的酸值對電纜料的電絕緣性、耐熱性有影響，應(yīng)選擇酸值較小的增塑劑。增塑劑的分子量、閃點(diǎn)對電纜料的加熱損失有影響，應(yīng)選擇閃點(diǎn)較高、分子量較大的增塑劑，如鄰苯二甲酸二丁酯與鄰苯二甲酸二辛酯比較，己二酸二辛酯與癸二酸二辛酯比較，前者分子量小，閃點(diǎn)低，故加熱損失也較大。
選用增塑劑時還應(yīng)考慮其增塑效率。選用增塑效率較高的增塑劑，可以減少配方中增塑劑用量。增塑劑用量與絕緣性能有關(guān)，減少增塑劑量有利于提高絕緣性能。
3、 穩(wěn)定劑鹽基性鉛鹽作主穩(wěn)定劑，一般選用多種穩(wěn)定劑配合使用，發(fā)揮協(xié)同作用，以提高熱穩(wěn)定性。三鹽基性硫酸鉛、二鹽基性亞磷酸鉛并用，可兼顧熱、光穩(wěn)定性。耐高溫電纜主穩(wěn)定劑采用耐熱性好的二鹽基性苯二甲酸鉛。國外配方大多是無鉛、無鎘的，以防止鉛、鎘中毒。目前復(fù)合鉛穩(wěn)定劑在PVC電纜料中也有了廣泛的應(yīng)用，添加量在4~6PHR。環(huán)保類電纜料中多使用鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑。在配方中添加抗氧劑，可以抑制PVC的熱氧化降解。抗氧劑可以選用雙酚A。
4、 潤滑劑：由于有較大量的增塑劑，所以對內(nèi)潤滑劑的要求不是很高。潤滑劑主要是提高電纜料的表面光亮度。常選用金屬皂類、硬脂酸及石蠟等，加入量為1PHR左右。
5、 填充劑：電纜料中加入填料可以提高電絕緣性能、耐熱性能和降低成本，但用量過多會造成成型性及電纜料性能下降。為提高絕緣性，在絕緣級電纜料中科選用煅燒陶土(電用級)為填充劑。護(hù)套(層)級電纜料可選用碳酸鈣為填充劑。
PVC電纜料因生產(chǎn)設(shè)備的不同主要有如下四種方式：
1、 雙輥開煉切粒：原輔料→配料→高速混合機(jī)→密煉機(jī)→雙輥開煉機(jī)→冷卻水槽→干燥→切粒機(jī)→篩選磁選→計量→包裝。
2、 單螺桿擠出機(jī)造粒：原輔料→配料→高速混合機(jī)→冷卻混合機(jī)→單螺桿擠出機(jī)→熱切機(jī)頭→風(fēng)冷→篩選磁選→計量→包裝。
3、 雙階擠出機(jī)(一階雙螺桿擠出機(jī)，二階單螺桿擠出機(jī))造粒：原輔料→配料→高速混合機(jī)→冷卻混合機(jī)→雙階擠出機(jī)→熱切機(jī)頭→風(fēng)冷→篩選磁選→計量→包裝。
4、 雙螺桿擠出機(jī)造粒：原輔料→配料→高速混合機(jī)→冷卻混合機(jī)→雙螺桿擠出機(jī)→熱切機(jī)頭→風(fēng)冷→篩選磁選→計量→包裝。
具體工藝：
1、 雙輥開煉切粒生產(chǎn)工藝
(1)準(zhǔn)備工作：著色劑、填充劑分別用80目篩網(wǎng)過篩，并分別加入增塑劑浸透后用三輥研磨機(jī)或膠體磨進(jìn)行研磨，備用。穩(wěn)定劑、抗氧劑及少量填充劑加入增塑劑中，攪拌成糊狀漿料，然后用三輥研磨機(jī)或膠體磨研磨，使?jié){料粒度小于0.050mm，升溫到90℃并一直攪拌，備用。PVC樹脂用60目篩網(wǎng)過篩。
(2)捏合：高速混合機(jī)中通入0.2MPa的蒸汽進(jìn)行加熱，投入PVC樹脂，然后緩慢加入研磨好的混合漿，待樹脂將增塑劑基本吸收后再加入填充劑、著色劑，物料呈膨脹疏松粉末時卸料，此時料溫在110℃左右。全過程約需要5~10分鐘。
(3)密煉：蒸汽壓力0.3~0.4MPa，壓縮空氣壓力0.5MPa，密煉時間3~5分鐘，上頂拴抬起次數(shù)2~3次，物料密煉成團(tuán)狀小塊，無粉料時卸料。
(4)雙輥開煉：蒸汽壓力0.4~0.5MPa，輥溫160~170℃(絕緣料溫度宜高些)至料完全塑化均勻后，以3mm厚度出片，所出料片應(yīng)塑化均勻，韌而光潔、無生料。
(5)冷卻：采用逆流浸沒式水冷卻槽，鼓風(fēng)機(jī)除去料片上粘著的水分。
(6) 切粒：采用平板切粒機(jī)。切好的電纜料無長條、斜方形及連粒現(xiàn)象。
(7)包裝：經(jīng)篩選磁選、計量后包裝。
2、 普通單螺桿擠出機(jī)造粒生產(chǎn)工藝
(1) 準(zhǔn)備工作：穩(wěn)定劑、填充劑、著色劑分別用80目篩網(wǎng)過篩，并分別加入增塑劑浸透后用三輥研磨機(jī)或膠體磨研磨。稱量后備用。增塑劑混合均勻后預(yù)熱90℃待用;樹脂用60目篩網(wǎng)過篩。
(2) 捏合：投入PVC樹脂，然后加入增塑劑攪拌片刻，待樹脂將增塑劑基本吸收后，加入穩(wěn)定劑，靠摩擦熱使料溫升到90℃左右，再加入填充劑、著色劑，料溫升至110℃時，將料卸到冷卻混合機(jī)中降溫，至45~50℃以下時出料。
(3) 擠出造粒：擠出機(jī)(以SJ-120/20為例)溫度為80℃、120℃、160℃、170℃，機(jī)頭165℃(增塑劑添加量少時，溫度提高5~10℃左右);擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速10~30轉(zhuǎn)/分;機(jī)頭過濾網(wǎng)80目、120目各一層;風(fēng)冷采用風(fēng)壓0.07MPa(544mmHg)、風(fēng)量2250m3/h功率7.5kw的離心式通風(fēng)機(jī)。
(4) 包裝：經(jīng)篩選磁選、計量后包裝。
3、 雙螺桿擠出機(jī)造粒生產(chǎn)工藝
(1) 準(zhǔn)備工作和捏合工藝同單螺桿擠出機(jī)造粒工藝。
(2) 擠出造粒：機(jī)身溫度130~150℃;機(jī)頭溫度140~186℃;主機(jī)轉(zhuǎn)速5~15轉(zhuǎn)/分。
(3) 包裝：經(jīng)篩選磁選、計量后包裝。
4、 雙階擠出機(jī)造粒生產(chǎn)工藝
(1) 準(zhǔn)備工作和捏合工藝同單螺桿擠出機(jī)造粒工藝。
(2) 擠出造粒：雙階擠出機(jī)由兩部分組成，第一階為高速同向雙螺桿混煉機(jī)，第二階為低速單螺桿擠出機(jī)，兩者呈垂直正交布置，構(gòu)成雙階式復(fù)合機(jī)組;將同向雙螺桿與單螺桿優(yōu)勢結(jié)合互補(bǔ)。雙螺桿強(qiáng)制輸送、高效塑化混煉與剪切分散，無機(jī)頭背壓回流，避免了高剪切過熱;單螺桿高壓擠出，但低速低剪切，同樣回避了過熱矛盾。特別適合PVC等熱敏性物料的加工。雙螺桿加工溫度150~185℃，單螺桿溫度130~165℃。采用風(fēng)冷磨面熱切粒方式，粒料經(jīng)旋風(fēng)分離器、振動篩進(jìn)入料倉。
(3) 包裝：經(jīng)篩選磁選、計量后包裝。
PVC電纜料實(shí)際生產(chǎn)，可根據(jù)設(shè)備情況和現(xiàn)場條件靈活組合及搭配，關(guān)鍵是要保證配方準(zhǔn)確、物料混合充分均勻、塑化良好。因為電纜成型時還要再次受熱成型，所以造粒溫度不能太高。
目前很多電纜料的生產(chǎn)，為了方便省事，研磨物料的種類和數(shù)量有所減少，甚至不研磨直接混合使用，往往會造成一些質(zhì)量方面的問題。
PVC電纜料質(zhì)量問題原因剖析
這里主要結(jié)合擠出造粒工藝來進(jìn)行分析和說明。一些簡單的常規(guī)問題，比如粒料粘連(冷卻不充分)、模頭出料不一致或只有部分地方出料(模頭加熱不均或加熱不透、物料流動性差等原因造成)等，這里不作為說明的重點(diǎn)。
1、 電纜料氣孔問題
造成此問題的原因主要有兩個，一是原料中水分偏高，有可能水分超標(biāo)的原料有PVC樹脂、增塑劑、填料和穩(wěn)定劑，由于添加量比較大，PVC樹脂和填料應(yīng)作為檢查的重點(diǎn)。這種狀況，一般在捏合過程和擠出機(jī)抽真空處會有所表現(xiàn)。二是因為配方體系穩(wěn)定性差或物料高溫停留時間過長，物料分解而導(dǎo)致氣孔出現(xiàn)。此問題嚴(yán)重時，一般會伴有顏色的變化。
2、 電纜料析出問題
因為電纜料中增塑劑比例較高，加之為降低成本一些抵擋增塑劑的混用，實(shí)際生產(chǎn)中析出問題出現(xiàn)還是較多的。該問題主要和增塑劑品種及PVC樹脂顆粒結(jié)構(gòu)有關(guān)，如果增塑劑與PVC樹脂的相容性差，這類增塑劑比例過高時，析出問題就不可避免。一般都會歸結(jié)到增塑劑這里。其實(shí)PVC樹脂顆粒形態(tài)也與此有很大關(guān)系，如果顆粒過于緊密，皮膜太厚，增塑劑就不易進(jìn)入到顆粒中，從而影響樹脂與增塑劑分子的“結(jié)合”。100gPVC樹脂增塑劑吸收量只能部分反應(yīng)樹脂的這種性能，可以作為一個參照。但和實(shí)際情況還是有較大差異的。如果是因樹脂原因造成的析出，一般還會出現(xiàn)料偏硬或塑化不好現(xiàn)象，出現(xiàn)一些類似魚眼狀的小顆粒物質(zhì)。
另外，物料的混合工藝對此影響也很大。特別是混合過程中各種助劑的添加順序及時機(jī)(溫度或前面物料混合程度)，對混合過程中增塑劑分散吸收以及電纜料析出問題有明顯影響，這也是大家容易忽視的問題?；炝蠒r要盡量保證增塑劑與PVC樹脂有充足的混合時間和一定的混合溫度(90℃左右)。
3、 電纜料表面粗糙問題
表面粗糙分兩種，一種是疙瘩，一種是麻點(diǎn)。
疙瘩主要是由一些混合時分散不均勻的粉料聚集體，擠出過程中不能塑化，被塑化的PVC物料包覆一起由口模擠出，而在電纜料中形成的。前面提到的魚眼和未充分吸收增塑劑的PVC樹脂顆粒，也會造成疙瘩現(xiàn)象，但一般比較小。如今配方，追求填料更細(xì)更多，填料如果表面處理不好，混合時效果不佳，出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象的幾率會比較大，只不過團(tuán)聚程度的大小以及電纜料中表現(xiàn)是否嚴(yán)重，是否成為了問題。
麻點(diǎn)問題相對要復(fù)雜一些，一般認(rèn)為和物料中跑出的小分子物質(zhì)有關(guān)。這些小分子物質(zhì)來源于樹脂本身、增塑劑、潤滑劑。由于擠出造粒生產(chǎn)電纜料時，都需要抽真空，按道理這些小分子物質(zhì)應(yīng)該被抽提走，但為什么還會出現(xiàn)呢?通過分析發(fā)現(xiàn)，其實(shí)這些小分子物質(zhì)更多是抽真空后，物料中產(chǎn)生出來的，很多是來自量不是很大的潤滑劑，當(dāng)然也有增塑劑中的。因為電纜料作為軟制品，有大量的增塑劑，所以配方設(shè)計時一般不太注意潤滑劑，會使用一些低檔滑劑，這些低檔滑劑熔點(diǎn)低，擠出后期很多成分易揮發(fā)出來，此時已無法排除，只好被熔融物料夾裹著前行，由于氣體比重輕，會盡可能逃逸到表面，占據(jù)一定空間，和物料一起被強(qiáng)制輸送，從?？诔鰜砗笏⒓催M(jìn)入空氣中，但在電纜料上卻留下了點(diǎn)點(diǎn)痕跡。
還有一種情況是，配方外潤滑嚴(yán)重不夠，特別是后期潤滑不夠，熔融物料在擠出過程中與機(jī)械表面產(chǎn)生粘連現(xiàn)象，造成表面粗糙，會有出現(xiàn)一些坑洼。發(fā)生這種情況時，一般電纜料表面的整體都不會太好。
4、 絕緣性不好
因為PVC材質(zhì)局限及增塑劑等助劑影響的原因，PVC電纜料的絕緣性是有一定限度的。對于普通電纜料來說，如果絕緣性明顯偏差，主要有如下幾個原因：
(1)雜質(zhì)偏多。雜質(zhì)的混入會對電纜料產(chǎn)生不利影響，過多的雜質(zhì)會造成絕緣性的問題。這些雜質(zhì)有可能來源于PVC樹脂和各種助劑，也有可能來源于混料和加料環(huán)節(jié)。
(2)粉狀顆粒太粗。電纜料中粉狀助劑一般是要經(jīng)過研磨后才使用的，如果圖省事或者一些機(jī)械故障，造成加入的粉狀物質(zhì)顆粒過粗，會對電纜料的絕緣性產(chǎn)生不利影響。
(3)著色劑重金屬問題。很多顏料都是一些重金屬鹽類，這些重金屬離子會提高電纜料的導(dǎo)電性，降低其絕緣性。所以電纜料顏料的選擇是很重要的。
5、 電纜料受潮
因為電纜料中有一定比例的填料，有些還會有一定比例的低檔增塑劑(或增塑劑替代品)，本來不易產(chǎn)生受潮現(xiàn)象的電纜料，在一定季節(jié)也會出現(xiàn)這類問題。電纜料受潮和包裝過程及包裝物有很大關(guān)系，應(yīng)該強(qiáng)化干燥，使其冷卻到一定溫度下再封口密閉，另外還應(yīng)改善包裝物，增加防潮措施。同時，還應(yīng)注意由潛在降解和表面附層引起的假受潮現(xiàn)象，這方面楊濤已在“PVC電纜料受潮現(xiàn)象剖析”[1]一文中進(jìn)行了詳細(xì)的分析和說明，這里不再重述。
6、 電纜料發(fā)脆
電纜料脆的問題，一般和PVC樹脂型號、增塑劑、潤滑劑、填料等配方組分有關(guān)。PVC樹脂如果選用偏高的型號，由于PVC分子鏈短，做出的電纜料性能就會偏脆。增塑劑添加量少，電纜料偏硬，有時也會有偏脆的感覺。更多的是因為填料添加量太大，而造成的電纜料性能下降，強(qiáng)度不好。潤滑劑是另一重點(diǎn)，如果外潤滑過量，往往會造成塑化不好(塑化溫度低也是塑化不好的另一主要原因)，此時電纜料就會明顯強(qiáng)度不好，發(fā)脆。
