1. 交联基本原理
为了使聚乙烯提高耐温等级,我们可以采用化学或物理的方法使其变成体型分子结构,这就叫交联。
化学法交联就是在聚乙烯中加入一定量的交联剂(常用过氧化二异丙苯——DCP),在加热到一定温度时迅速分解生成游离基,游离基不稳定,它夺取聚乙烯分子中的氢,使聚乙烯分子变成大分子游离基,它们的相互结合就形成了体型分子结构。
2. 交联度与工艺参数
交联度是电缆热性能的一个重要指标。一般采用热延伸法测量(200℃下承载20牛顿/厘米,15分钟时的伸长率)。
⑴ 温度
交联过程是在硫化管的加热段内完成的,硫化管的温度越高,交联度也越高(其它因素不变时)。一般来讲,考虑到各种因素,干法交联的硫化管温度在290~310℃左右为宜。
⑵ 线速度
很显然,线速度越高,生产效率也越高,但交联度会变低(其它因素不变时)。一般来讲,线速度受以下几个因素控制:
① 额定电压:电压越高,绝缘越厚,交联速度越慢,因此线速度越受限制。
② 电缆规格:截面越大,要求挤出机的出胶量越大,因此线速度不能太快。
③ 冷却水温和水位:冷却水温低、水位高,对冷却有利,但对交联度不利。
④ 硫化管:温度越高、管路越长,线速度越可加快。
⑶ 挤出温度
挤出温度主要取决于原材料的配方。要求挤出的材料既充分塑化又没有先期交联。
3. 屏蔽与绝缘层的挤包
⑴ 内屏蔽层的挤出
l 挤出温度
内屏蔽料分为交联型和非交联型两种。前者温度控制要求更高。由于材料、设备的不同,挤出温度也有差异。但挤出温度的选择原则是:
① 总原则:要求挤出的材料既充分塑化又没有先期交联。
② 加料段:温度不宜过高。以免料粒过早软化或粘连,造成出胶量减少或不均。
③ 导胶管:温度不宜过低。否则机身压力过大,易损坏设备。
内屏蔽挤出参考温度(±5℃)
挤出机部位 |
机 身 |
导 胶 管 |
机 头 |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
1 |
|
温度范围 (℃) |
95 |
105 |
110 |
115 |
115 |
115 |
115~120 |
由于内屏蔽料伸长率较小,挤包要求紧密,表面要求圆整,故采用挤压式模具。
内屏蔽层应均匀,表面光滑、无明显绞线凸纹,不应有尖角、颗粒、烧焦、擦伤痕迹。厚度以工艺性良好,经济合理为准,一般取0.5~0.8mm。
l 模具选择(挤压式)
内屏蔽层模芯孔径D1 = 导体直径d +(0.3~0.6)
孔径过大,易造成偏心;孔径过小,易产生竹节。
内屏蔽层模套孔径D2 = 导体直径d + 2 × 内屏蔽层厚度t1
⑵ 绝缘层的挤出
l 挤出温度
绝缘料为交联聚乙烯。由于材料、设备的不同,挤出温度也有差异。挤出温度的选择原则与内屏蔽层相同。
绝缘挤出参考温度(±5℃)
挤出机部位 |
机 身 |
导 胶 管 |
机 头 |
|||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1 |
2 |
1 |
|
温度范围 (℃) |
95 |
100 |
105 |
110 |
113 |
115 |
115 |
115~120 |
绝缘层要求无气泡、杂质等;厚度六点平均值不小于标称值,最薄点不小于标称值的90%-0.1。
l 模具选择(挤压式)
绝缘层模芯孔径D3 = 内屏蔽后直径D2 +(0.5~0.8)
孔径过大,绝缘易形成“耳朵”;孔径过小,易刮伤内屏蔽层。
绝缘层模套孔径D4 = 内屏蔽后直径D2 + 2×绝缘层厚度t2 + 2×模芯嘴厚度δ
对于三层共挤设备:
绝缘层模芯孔径D3 = 内屏蔽层模套孔径D2
绝缘层模套孔径D4 = 内屏蔽后直径D2 + 2×绝缘层厚度t2 + 2×模芯嘴厚度δ
⑶ 外屏蔽层的挤出
l 挤出温度
外屏蔽层采用半导电绝缘屏蔽料。由于材料、设备的不同,挤出温度也有差异。挤出温度的选择原则与内屏蔽层相同。
绝缘屏蔽挤出参考温度(±5℃)
挤出机部位 |
机 身 |
导 胶 管 |
机 头 |
|||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1 |
2 |
1 |
|
温度范围 (℃) |
90 |
100 |
105 |
110 |
110 |
115 |
115 |
115~120 |
外屏蔽层应均匀,表面光滑、无明显绞线凸纹,不应有尖角、颗粒、烧焦、擦伤痕迹。厚度以工艺性良好,经济合理为准,一般取0.5~0.8mm。
l 模具选择(挤压式)
外屏蔽层模芯孔径D5 = 绝缘后直径D4 +(0.5~0.8)
孔径过大,易造成偏心;孔径过小,易产生竹节。
外屏蔽层模套孔径D6 = 绝缘后直径D4 + 2×外屏蔽层厚度t2 + 2×模芯嘴厚度δ
对于三层共挤设备:
外屏蔽层模芯孔径D5 = 绝缘层模套孔径D4
外屏蔽层模套孔径D6 = 绝缘后直径D4 + 2×外屏蔽层厚度t2 + 2×模芯嘴厚度δ
4. 交联工艺(干法)
干法交联设备与湿法交联设备基本相同,只有交联管路的加热方式不同,干法交联是采用电热辐射加热。
干法交联管道温度与线速度、管道加热段长度、冷却段长度、电缆规格等密切相关。
交联管加热段温度控制范围参考表(±10℃)
管道区域 |
1区 |
2区 |
3区 |
4区 |
5区 |
6区 |
温度范围(℃) |
340 |
330 |
320 |
300 |
270 |
240 |
干法交联因为加热温度较高,高聚物会发生氧化降解,因此需要惰性气体加以保护。氮气由于来源丰富、价格便宜而被广泛采用。
交联型屏蔽料,特别是绝缘料中含有交联剂(过氧化二异丙苯),在高温下的分解产物及交联副产物等小分子会变成气体,如果没有压力的控制,就会形成较大的气泡,所以,交联反应一定要在压力下进行,一般在0.7~1.2MPa。
5. 开停车程序
⑴ 开车前准备
① 选择封闭垫及配模:按生产的电缆规格准备好上、下封闭垫和模具,并装机。
② 挤出机加热及保温:为使挤出机温度满足工艺要求,应提前3~4小时升温。
③ 穿牵引线:将牵引线从上牵引引至下密封,并绕在下牵引轮上,连接在收线盘上。
④ 导线接头:将导线与引线用接头钢管(最好是铜管)液压连接,放线盘升到位,张力适当,储线器储满导线。
⑤ 牵引与收线:按工艺要求选择上、下牵引,辅助牵引,收线的档位。
⑥ 屏蔽料干燥:屏蔽料应在使用前进行干燥,温度40~60℃,时间为4小时以上。
⑦ 收线:按计划长度选择收线盘,调好排线节距、限位、排线导轮的角度。
⑵ 开车
① 走线:调好上、下牵引,并使其同步。
② 张力调节:调节下牵引使导线张力适当,投入悬控器,当悬控器指示为零或摆动不大时,意味着张力调好。调好收放线张力。
③ 挤出机启动:走线后先启动内屏蔽机,调好后分别启动绝缘和外屏蔽机,当各层厚度、偏心度外观质量调好后,(待牵引线出下封后)将下封闭封好。
④ 水气工艺:开启水泵使冷却水进入冷却管道。
⑤ 封上封闭器:挤出机调整完毕后可封上封闭器。
⑥ 交联管加热:按给定工艺温度加热管道。
⑦ 供氮:按操作程序和工艺规定供氮。
⑧ 成品标记:当温度、压力符合工艺要求时,在下封闭处作出标记,X(60)米后为成品。
⑨ 启车完毕:将成品线收在线盘上,调好速度和排线节距,转入正常生产。
⑶ 停车
① 停止交联管加热电源。
② 分别将挤出机停止供料。
③ 把水位调到控制范围的最高位置。
④ 停止供氮,降低挤出机转速,减小电缆外径,释放氮气,氮气放完时全线停车。
⑤ 管道内压力为零时,打开连锁装置和上封闭器。
⑥ 作出成品标志,将带绝缘的废线走出管路。
⑦ 停水泵,放掉冷却水。
⑧ 挤出机按规定清理。
⑨ 关闭所有开关、阀门。
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