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1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。PVC线缆用色母粒制造技术随着国内电线电缆市场的高速发展 , 当前 PVC绝缘和 PVC护套用电线应用越来越广泛 , 不同的用户会针对电线电缆提出不同的颜色标准 ( RAL 、 MUNSELL、 REA等) , 这样对 PVC电线电缆制造厂家在 PVC着色上提出了更高的要求 , 当前国内 PVC色母生产制造仅仅是起步阶段 , 笔者在该行业就职多年 , 就 PVC色母粒生产和制造提出几点经验和看法。PVC树脂是一种热敏性和剪切敏感性的树脂 , 若对其进行”多次加工”操作 , 会影响其应用性能。由于种种原因 , 常常会遇到”一次加工”的
2、产品质量不符合要求 , 而不得不进行多次加工情况。这样 , 不但影响了生产效率 , 增加原料消耗 , 提高了生产成本 , 而且还可能会影响产品的内在质量。因此 , 仔细分析造成” 多次加工” 操作的原因 , 了解影响”一次加工” 合格率的主要因素 , 寻求提高”一次加工” 合格率的方法 , 对于高效、 低耗和优质地生产 PVC线缆色母粒具有重要的意义。一 PVC线缆色母粒加工现状PVC线缆色母粒的品种繁多、 成分复杂、 配方各异。有的经”一次加工”就能合格 , 而有的要经数次加工才符合要求。其中颜色谱系不同 , 其”一次加工”合格率相差甚大 , 合格率的关系大致如下 :白色灰色黄色橙色棕色黑色
3、兰色绿色 红色。二 PVC线缆色母粒生产中常见的”加工”问题PVC线缆色母粒”一次加工”不合格的,其不符合项主要集中在以下几条:粒形不良分散不佳颜色偏差其中颜色偏差而导致”一次加工”不合格的,主要是配方方面出现的一些问题,不在本文讨论范围之列 ,因为对于一个成熟的配方,首先其颜色是应当不会有问题的。造成粒形不良的原因、不良情况的分类及其分析,其中最常见的情况有以下三种:1 挤出条料牵引困难 ,时粗时细 ,粒形不佳。2 挤出条料表面有凸起物。3 挤出条料表面极其粗糙。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。其中第一种情况 ,主要是由于挤出机加料量不稳定所造成的。在生产中常遇
4、到两种情况:( 1)预混料结块 ,造成加料器下料困难或结块料堵塞在挤出机加料口处。( 2) 预混料堆积密度太小 , 在料斗加料口处因” 气阻”而造成底部结块 , 预混料在料斗中架桥。这样 , 造成挤出机机头熔体的压力波动很大 , 流出口模的物料时多时少 , 极不均衡 , 当然就很难得到好的粒形。第二种情况 , 一般出现在硬度比较低的产品上 , 有的经”二次加工”后 , 挤出条料的平滑感觉得到明显改进 , 但有的产品 , 却并无明显好转。若检测其分散性 , 却是符合要求的。第三种情况 , 则出现在某些使用了特种增塑剂或某些颜料含量特别高的产品上。此时生产状况可能是良好的 , 但挤出条料表面相当毛
5、糙 , 唯有经过多次加工后 , 挤出条料手感才光滑平整。至于遇到分散不佳问题 ,生产上一般上能选用最简单的方法,即”二次加工”了。三 影响”一次加工”合格率的主要原因分析影响 PVC线缆色母粒产品”一次加工”合格率的因素是相当多的。为了便于分析和比较 , 不考虑人、 料和环这三项可控制的因素及机这个客观上不可变的因素对” 一次加工” 合格率的影响。每一种产品也是从多批生产的加工情况综合起来的 , 具有一定的代表性 , 若从配方的角度作分析 , 会给我们一些启示。1. 有机颜料含量的影响将色母粒按照有机颜料含量和加工次数以递减法排序则可看到 : 当配方中有机颜料含量超过2%时 , 其”一次加工”
6、合格率仅为 25%; 而有机颜料含量低于 2%时, 其”一次加工”合格率高达 80%。这表明 , 有机颜料含量高低对”一次加工”合格率有着举足轻重的影响。且其临界浓度在 2%左右。超过此值大多数要进行” 二次加工” 。其原因之一是有机颜料堆积密度小 , 体积大 , 加工时预混料比重较轻 , 常常会造成”加料”困难 , 影响挤出操作 ; 原因之二是有机颜料的分散性较差 , 含量越高 , 分散越困难 , 造成产品的分散性不佳。2. 无机颜料含量的影响PVC线缆大多数要求有良好的遮盖性 , , 着色时除用有机颜料或无机颜料之外 , 一般要加入适量的钛白粉来提高遮盖性。统计表明 , 无机颜料含量不同
7、, 同样对”一次加工”合格率有影响。3. 增塑剂品种的影响资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。增塑剂是 PVC线缆色母料的主要成分之一。它影响产品的可加工性、耐热性、耐寒性及柔软性。4. 增塑剂含量的影响不但增塑剂的品种影响合格率 , 而且即使用同一种增塑剂 , 因其用量不同 , 也会影响”一次加工”合格率 , 若以树脂和增塑剂的重量份数之比为参数 , 当比值小于 1 时, 其”一次加工”合格率明显低于比值大于 1 的。因为当增塑剂用量增加时 , 会增加预混料操作的难度 , 易造成预混料”过湿”而结块成团 , 在挤出加工时会堵塞加料口影响操作或挤出条料太”软”而造成切
8、粒困难。5. 填料含量的影响PVC线缆色母粒中加入填料 , 不但能够降低产品成本 , 还能够改进熔体的流动性能 , 有利于控制生产工艺条件及方便操作。 不过其含量也应恰当 , 否则也会影响” 一次加工” 的合格率。当填料含量为树脂的两倍以上时 , 其”一次加工”合格率不足 40%; 若含量为树脂的 12 倍时 , 则其”一次加工”合格率达 75%。因为重质碳酸钙类填料毕竟与树脂的亲和性能差 , 若含量较高时 , 则”一次加工”时可能在熔体中不能达到均匀分布与分散 , 造成挤出条料毛糙或有凸起的感觉。若经”二次加工”后 , 则条料明显光滑。6硬度的影响硬度的影响比较复杂。 因为硬度不是一个独立的
9、变量,它受树脂的制法、增塑剂的品种和用量 , 填料及颜料的种类和用量所支配的。不过纵观生产中碰到的情况 , 经验告诉我们能够认为硬度高的 , 其”一次加工”合格率也较高 , 这可能是因为硬度高 , 有利于预混料操作及改进颜料的分散性的缘故。四 。提高”一次加工”合格率的方法与措施1改进预混料的质量良好的预混料应当是混和均匀的,不结块的比较疏松的。因此,在预混料操作时 :l选择合适的预混设备。l恰当选择预混料的重量。合理安排配方中各组分的加料次序:a 先加树脂、蜡、 润滑剂、热稳定剂 ,并高速预混。b 再加预料、填料、 高速预混。c 再加流变性调节剂 ,高速预混。资料内容仅供您学习参考，如有不当
10、或者侵权，请联系改正或者删除。d 最后一次性加入增塑剂 ,低速短时间混合。( 4)预混料最好现混现用。2调正预混料的堆积密度。目的是为了减少或消除预混料再挤出机加料口处”气阻”及架桥现象。可采用的方法如:从配方上考虑 :在用户许可的情况下 ,降低使用时的稀释比 ,以降低母料中有机色粉的含量。重新配色 ,选用色力更高的有机颜料。在保证硬度的前提下 ,采用增加活性填料的含量,减少增塑剂用量。在硬度许可的情况下 ,尽量少加增塑剂 ,多加填充剂。在硬度较高配方中 ,少加或不加流变性调节剂。从工艺上考虑在预混时 ,先加入 20%左右的同品种同批次的成品粒子,这样能够提高预混料的比重,有利于加料操作。3改
11、进加料计量装量若将加料计量器的闸板的宽度设计成可调节式 , 即在生产 PVC线缆色母粒时 , 经过调整闸板的宽度与高度 , 就可更方便、 更精确地控制加料速度。 例如 , 当闸板宽度设定至原来的二分之一 , 闸板高度保持不变 , 那么其加料速度的控制范围就比原来提高一倍。这样就可能解决较”轻”的预混料的加料问题 , 从而提高”一次加工”的合格率。4优化工艺参数挤出操作的重要工艺参数是温度 ( 螺杆、 机筒、 机头、 口模 ) 、 加料速度、 螺杆转速以及口模板的孔径与孔数 , 另外还有熔体的温度 , 扭矩及压力。不同的配方 , 应有其最佳操作参数。五几条重要建议尽快改进加料计量装置 ,以解决加
12、料速度不匀问题对于预混料比重较轻的 ,采用”掺合粒子”法预混料工艺对于填料含量较高的 ,采用”活化处理”法工艺,以改进粒子表面粗糙问题,具体方法有两种 :填料在线活化处理法资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。即在预混时 , 先将填料碳酸钙加入混合器中 , 再加入偶联剂有机钛酸酯或有机硅烷类 , 高速混合几分钟 , 即得活性填料后 , 再按常规法工艺预混 .改变电缆填充材料提高电缆传输能力26/35kV随着城市电网的改造 , 有不少大中城市的架空线路将改成埋地电缆 , 8.7/10kV 的电压级别将作为电网的主干线路而得到广泛应用。如何提高线路的传输容量至,如何降低线路
13、传输损耗和如何防止大量交联聚乙烯电缆在隧道中敷设所带来的防火隐患 ? 这一系列的问题正待我们去回答。众所周知 , 电缆的传输容量决定于导体传输电流时所产生的温升和导体外绝缘材料能够长期承受的温度以及电缆内外绝缘向周围媒质散发热量的能力。为了追求传输容量的增大,以往的注意力大多放在如何增大导体截面和如何克服大截面导体 ( 如 1000mm2及以上 ) 所带来的集肤效应 ; 至于绝缘材料的允许工作温度、 绝缘及护套材料的热阻系数和它们的厚薄尺寸 , 在标准上都有规定 , 似乎没有什么潜力可挖 , 只要电缆结构尺寸相同 , 应用材质相同其传输能力也就大致相同。能够说电缆的传输容量决定于结构设计和应用
14、材料的差异 , 而与制造工艺的先进或优劣相关不大。当然更动电缆设计并不是一件轻而易举的事。 作为中压电缆的典型结构 : 铜导体、 内屏蔽、 绝缘、 外屏蔽、 铜带屏蔽、 相间填充和外护套 ( PVC) , 其中”填充”是唯一更动后对电缆电性能、 机械性能影响最小的环节填充在电缆中的功能只是保持电缆的外形和对外传导散发热量 , 仅此而已 , 故常常被人轻视而无睹。其实不然 , 电缆填充料的选用将严重影响电缆的传输能力大小及额定电流在同等截面导体中的损耗。上海中月电缆技术有限公司和上海电缆厂十分厂就0.6/1kv8.7/10kV分三组共六根电缆作了以下对比试验, 见表 1。表1 电缆试样型号和规格
15、序号电压型号芯数和截面导体形状电缆外径kV2扇形圆形mmmm10.6/1ZAYJV4*7036.020.6/1ZRYJV4*7030.430.6/1ZAYJV3*120+1*7042.6资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。40.6/1ZRYJV3*120+1*7036.158.7/10ZAYJV3*7058.968.7/10ZRYJV3*7055.0上述六根电缆试样中编号2 和4 为传统型结构,导体为铜质扇形,与其相对应的1和 3 号试样在导体截面上是一致的 , 均为 4*70 和 3*120+70, 唯新结构的导体形状为圆形以及相间的填充材料由原来的玻璃纤维改成低热
16、阻的矿物质材料 ; 5 号和 6 号为 8.7/10kV 级的试验组别 , 其导体截面、 形状、 绝缘材质和厚度、 屏蔽和铜带、 外护套材质和厚度 , 二者均一一相同 , 差别的是 5 号为矿物质填充 , 6 号为传统的玻璃纤维填充。试验分二个步骤进行 , 试验的第一部分是把 1 号和 2 号, 3 号和 4 号 , 5 号和 6 号三组规格截面相同 , 型号填充不同的一对试样的各相导体串联 , 并在外部环境温度一致的条件下通以恒定的电流 ( 测试方法依据 IEC60287 标准对架空敷设电缆截面载流量计算 ) , 测得结果如表 2。第二步试验方法是 :外部环境温度恒定在40,三组试样 6 根
17、电缆的导体温度控制在 90条件下 , 测其导体的稳态电流值 , 详见表 3。表 2施加电流环境温导体温导体工作温 护套表组别试样编号度下交流电面温线损比( A)度度阻 /km度一127118.3900.342774.50.96227118.31030.356376.7二339321.4900.196978.80.95439321.41050.205877.3三526423.0660.3185560.93626423.0900.342762表 3增容能组别试样编号环境温度导体温度载流量 ( A)力%一14090226108.7资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。2409
18、020834090335110.2二4090304454090280122.8三40902286以上试验报告值均由上海电缆研究所提供,其试验报告编号为缆研试字 040342 号。从上述试验报告能够得出如下几点:1) 用低热阻的矿物质填充料代替纤维型填充后 , 其传导热的能力明显增大 , 这能够从表2 的数据中获得 : 老结构导体 ( 第二对比组 ) 温度高 ( 105 ) 但护套表面温度低 ( 77.3 ) ; 新结构导体温度低 ( 90 ) , 但护套表面温度却高 ( 78.8 ) 。在电缆导体截面相同的条件下, 其对比组的载流量分别提升 8.7%, 10.2% 和 22.8%。2) 从载流
19、量提升的百分比能够看出中压级 8.7/10kV 的效果明显优于 0.6/1kV 电压等级 ,其原因也是显而易见的 : 传统的 8.7/10kV 交联聚乙烯电缆均为三芯圆形绝缘 , 其芯间填充的是高热阻的玻璃纤维或聚丙烯撕裂绳 , 三相导电芯对外的散热极不顺畅 , 极大部分的热量只能经过屏蔽铜带与外护套的外切边缘向周围散发 , 由于散发的有效区段狭窄 , 故热阻值极大 ; 用低热阻的矿物质材料取代后 , 其导电芯的热量能够比较均匀地向四周散发 , 填充的热阻系数低 , 散发面积大 , 二者优势的叠加使得线芯的载流能力提高到 122.8%也就能够理解了。0.6/1kV 级低压电缆 , 不论是四芯等
20、截面还是 3+1 芯, 导体形状基本由扇形芯围集成圆 ,芯绝缘间的填充量原本就很小,故用低热阻的填充材料来代替传统的高热阻的纤维型填充其散热效果的递增就没有中压电缆如此明显了,尽管在数值上仍有810%的增量 ,但这里有相当部分是依靠导电绝缘线芯由扇形变成圆形后,导体散热面由扇形弧面之和变成多芯园周长之和 ,其热交换界面的增加 ( 相间填充低热阻矿物质料) 的缘故。3) 当中压 8.7/10kV 系统改用低热阻矿物质填充后 , 其载流量值仍维持在原先额定电流值264( A) 时, 它的导电线芯温度只有 66, 外护套的表面温度仅为 56 , 均大大低于传统型同规格结构的 90和 62, 根据铜导体的电阻系数与温度成正比的关系能够推出 66时的线损仅为 90线损的 93%。这一结论对于电厂正在兴建和城市架空线有待入地的当前是有积极意义的。