低壓電力電纜絕緣表面凹凸不平鼓包的原因

聚乙烯(PE)是非極性材料，具有良好的電性能，但其分子結(jié)構(gòu)呈線性，擠包成絕緣層后易開(kāi)裂。交聯(lián)技術(shù)是PE改性的主要手段之一，交聯(lián)后的PE可顯著地提高其耐環(huán)境應(yīng)力、使用溫度及在高溫下的力學(xué)性能。作為PE交聯(lián)方法之一的硅烷交聯(lián)，使PE分子間形成C-Si-O-Si-C的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，目前以其簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)和優(yōu)越的性能而在低壓電纜生產(chǎn)中被電纜制造商所推崇。

由于不同生產(chǎn)廠家的硅烷交聯(lián)電纜料采用的擠出溫度、擠出速度和交聯(lián)速度等加工工藝不盡相同，對(duì)低壓電纜絕緣線芯擠出表面質(zhì)量的影響也較大。本文就生產(chǎn)硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣線芯過(guò)程中出現(xiàn)的表面凹凸不平、鼓包問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出解決辦法和控制對(duì)策。

產(chǎn)生的原因

生膠現(xiàn)象

交聯(lián)絕緣線芯在生產(chǎn)過(guò)程中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)生膠現(xiàn)象，也成為絕緣僵塊或硬塊。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要是：

機(jī)頸或機(jī)頭的溫度不夠，造成內(nèi)部局部冷膠產(chǎn)生;

由于機(jī)身溫度或剪切力不夠而引起的局部塑化不好;

當(dāng)過(guò)濾網(wǎng)的襯墊不到位，最終影響到交聯(lián)絕緣料的擠出壓力，也會(huì)產(chǎn)生生膠，使絕緣線芯表面出現(xiàn)凹凸的硬塊。

老膠現(xiàn)象

交聯(lián)絕緣線芯在生產(chǎn)過(guò)程中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)老膠現(xiàn)象，也成為預(yù)交聯(lián)，是由于交聯(lián)料擠出時(shí)機(jī)頭溫度過(guò)高或交聯(lián)料長(zhǎng)期停留在流道內(nèi)的死角所引起的，該老膠呈琥珀色，停留時(shí)間越長(zhǎng)，其顏色越深，溫度越高其顏色也越深。一般產(chǎn)生老膠的原因有：

擠出速度過(guò)快，螺桿轉(zhuǎn)速越快，螺筒內(nèi)交聯(lián)料剪切作用力越強(qiáng)烈，這樣使機(jī)身局部溫度升高，導(dǎo)致老膠現(xiàn)象產(chǎn)生;

交聯(lián)絕緣料在機(jī)筒內(nèi)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，有一部分絕緣料產(chǎn)生過(guò)早交聯(lián)，這樣線芯在出模時(shí)就造成了表面凹凸不平。

過(guò)濾網(wǎng)襯墊位移造成分流板處的膠料壓力分布不均勻，形成流道死角，這種情況下也會(huì)產(chǎn)生老膠，同時(shí)也有可能因過(guò)濾網(wǎng)失去部分過(guò)濾的作用，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)后，也會(huì)使積累在螺桿頭上的老膠在擠出時(shí)被帶出，在絕緣層內(nèi)混入老膠雜粒，造成絕緣線芯出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。

材料穩(wěn)定性

普通兩步法硅烷交聯(lián)聚乙烯，先用硅烷與PE產(chǎn)生接枝反應(yīng)，生成可交聯(lián)的PE(簡(jiǎn)稱A料)，為了加速其交聯(lián)反應(yīng)，制成含有催化劑的母料(簡(jiǎn)稱B料)，再將A、B料按照一定比例均勻混合，擠塑成型后再溫水中交聯(lián)。由材料穩(wěn)定性引起的絕緣線芯質(zhì)量問(wèn)題原因主要有：

交聯(lián)聚乙烯絕緣料各組分混合不均勻，由于A料中含有交聯(lián)劑和少量抗氧化劑，若在生產(chǎn)過(guò)程中抗氧劑未攪拌均勻，會(huì)造成絕緣料通過(guò)擠塑機(jī)高溫?cái)D制后，較為集中的抗氧劑受熱氣化，在絕緣層內(nèi)形成鼓包;

交聯(lián)聚乙烯絕緣料貯存不當(dāng)，硅烷交聯(lián)聚乙烯料即使不加入催化劑，在室溫下也將慢慢地進(jìn)行交聯(lián)，這是因?yàn)椴牧现泻形⒘康乃?約50×10-4%)引起的，若貯存時(shí)高溫多濕，會(huì)造成擠出絕緣層表面不光滑。

冷卻工藝

除了擠出溫度、擠出速度、交聯(lián)速度和材料穩(wěn)定性因素外，交聯(lián)聚乙烯從機(jī)頭擠出后冷卻工藝也存在可能導(dǎo)致絕緣線芯表面質(zhì)量問(wèn)題的因素：

電纜表面附有氣泡，當(dāng)電纜進(jìn)入水中后，其表面若有氣泡附著，該位置冷卻后會(huì)有"小坑包"，這是因?yàn)闅馀輰⒖諝獍灿诮^緣表面，氣泡覆蓋的部分冷卻速度比與水接觸部分緩慢。形成氣泡附著電纜表面的原因一般是冷卻用的循環(huán)水進(jìn)入水槽時(shí)流速快、水流急，高速水流將空氣帶入水中，一部分空氣附著到電纜表面，形成氣泡;

進(jìn)入冷卻水前有水滴濺落在電纜表面，與水接觸部分先冷卻收縮，而與空氣接觸部分還處于高溫狀態(tài)，因冷卻速度的差異形成絕緣線芯表面凹凸不平現(xiàn)象。