浅谈低烟无卤阻燃护套料生产挤出

引 言

生活中网络对火灾的报道频繁发生，普通电缆料在燃烧时会产生大量的黑色烟雾和有毒有害气体，对人们的安全带来很大的威胁。而低烟无卤阻燃材料在燃烧时大大的减少了黑色烟雾和有毒气体，一旦发生火灾后也能为救援工作创造更大的机会。因此低烟无卤阻燃材料在近年来越来越被广泛使用。近期，我们公司接到一批低烟无卤阻燃低压电力电缆订单，外护套使用低烟无卤阻燃护套料，由于低烟无卤阻燃护套料不同于普通PVC、PE护套材料，在生产挤出过程中经常会遇到一些问题：护套表面出现竹节状，表面粗糙发毛、有气孔，护套挤出过程中材料出料不稳，出现环状拉薄、破洞等现象。针对这些问题，本文主要就原材料性能、挤出设备和模具等方面进行分析探讨。

一、低烟无卤阻燃护套料特性

1、物料组成

根据GB/T 32129-2015《电线电缆用无卤低烟阻燃电缆料》标准规定，低烟无卤阻燃护套材料的氧指数要达到30以上，所以原材料厂家肯定会在其中加入大量的填充料和无卤阻燃剂，比如氢氧化镁、氢氧化铝等，这些阻燃剂都是金属氢氧化物，不可溶化且粘度十分大，而低烟无卤阻燃护套料中基材主要以乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)为主，EVA相较于其他材料粘性也是比较大的，从而导致低烟无卤阻燃护套料的塑性、流动性变差。为了改善这一状况，原材料厂家会添加一部分的润滑剂、相溶剂能有效提高材料流动性，降低螺杆的扭力，使得生产挤出更顺利。

通过上述介绍，我们知道低烟无卤阻燃护套原材料的组成物料较多，要使得低烟无卤阻燃护套料顺利挤出，原材料中各物料组成比例尤为重要。由于大家对环保安全的重视，现在市场上做低烟无卤料的厂家也越来越多，但是有些厂家只是为了达到高氧指数和低烟的要求，大量添加阻燃剂和消烟剂，而减少了润滑剂、相溶剂的占比，导致生产挤出时出料难，出料后温度失控、一拉就破的问题。反之，润滑剂加入比例过大会导致挤出时料在螺杆间打滑，也会有出料不均匀、出料不稳的现象。所以，选择原材料供应商时，首先要对原材料老化前后抗拉强度、断裂伸长率等性能进行检测。

2、温度设置

同普通聚氯乙烯、聚乙烯护套料相比，低烟无卤阻燃护套料对温度的控制要求比较高，根据不同的原材料配方，不同的挤塑机设备，需要设置适当的挤出温度。机身温度偏低会导致材料塑化不良，主机电流升高，机身温度偏高时护套表面则会出现气孔，外观粗糙发毛。而在护套正常生产挤出以后，因为材料会在模口区逐渐摩擦生热，则需要将模口区温度适当降低，确保挤出表面质量。另外，低烟无卤阻燃护套料中含有大量的阻燃剂，导致很容易受潮，通常在挤制前需先将其烘干处理（温度设置60℃，2-4小时左右），若不经烘干处理直接挤制，护套断层面或外表面也会出现气孔的现象。

二、挤出设备和模具

1、螺杆、冷却系统

低烟无卤阻燃护套料使用普通PVC、PE高压缩比螺杆生产时，螺腔内压力会非常大，容易产生剪切摩擦生热现象，导致生产挤出时实际温度要比设置温度高出很多，使得材料在挤出过程中因温度太高而分解，从而护套表面出现气孔、粗糙等不良现象，直接影响了挤出质量。因此，低烟无卤阻燃护套料应采用低烟无卤专用螺杆，也就是低压缩比螺杆。

我们采用150护套挤塑机生产护套，根据低烟无卤阻燃护套料的特性以及生产多次实践，压缩比不能过大控制在1.1-1.2左右，长径比不能过小也不能过大，控制在25-26较为理想，压缩比小影响料的塑化，压缩比大使得料因在螺杆停留时间长而分解。由于低烟无卤阻燃护套料粘性大，生产挤出时，螺筒内部压力较大摩擦升温明显，为了能有效控制挤塑生产过程中的各区温度，挤塑机需要配备正常的冷却装置，常规的冷却方式为风冷，如果风冷的方式不能满足要求时，可以增加水冷装置进行水冷，水冷方式效果更佳。

2、模具选择

由于低烟无卤阻燃护套料中填充阻燃剂多，导致它在熔融状态下熔体的强度、拉伸比和粘度与其它电缆材料存在较大的差异，所以对模具的选配也有所不同。挤管式有生产操作比较简单，容易调偏心等优点。但生产低烟无卤阻燃护套时，选择模套时要考虑拉伸比，模套过大会导致护套表面粗糙，甚至出现环状拉薄，脱料等问题，还有，挤管式模具承径区长度不宜过长，建议控制在5mm-8mm，承径区过长使得开机过程中阻力增大会使护套表面出现竹节状。

半挤管式模具与挤管式模具大致相同，只是配合方式上有区别，挤管式是模芯模套端口持平，半挤管是模芯头端往后移至模套承径1/2处，半挤管式吸取了挤管式的优点，同时在挤出中还有一定的压力，减小了拉伸，使得包覆在缆芯上的护套致密性更好，外表也更光滑。以上两种方式都可以正常挤出低烟无卤阻燃护套料，具体可根据护套前缆芯种类和客户技术要求选择合适的挤出方式。

三、结束语

低烟无卤阻燃护套料跟普通的护套材料相比，其生产挤出难度确实增加了很多，比如挤出温度范围窄、流动拉伸性能差、对设备冷却系统要求高等等。但是只要加强原材料性能检测，结合材料设备调整合适的工艺温度，选择合适的模具，再对生产操作人员多加培训学习低烟无卤阻燃料的挤出特殊性，我们还是可以克服以上这些难题，生产出合格高质量的产品。