交联聚乙烯绝缘电缆的绝缘热收缩控制.docx

交联聚乙烯绝缘电缆的绝缘热收缩控制交联聚乙烯电缆料（XLPE）经交联工艺能使绝缘料的聚集态结构处于合理状态可使电力电缆长期工作温度提高到90℃瞬时短路温度为170℃～250℃优良的电性能不变而其他性能得到提高和增强。因此交联聚乙烯电缆的使用范围越来越广。但是笔者在试验中发现小面积的电缆由于绝缘材料和导体的接触面积相对较小尤其是单芯导体表面光滑圆整附着力不够时绝缘的热收缩较大难以达到国家标准GB/T12706-2008《额定电压1kV（Um=1.2kV）到35kV（Um=40.5kV）挤包绝缘电力电缆及附件》中规定的不大于4%的要求而较大面积电压等级较高的电缆由于绝缘和导体接触面积较大绝缘厚度比较大这一试验则较易合格。绝缘热收缩试验不合格的电缆在使用过程中随着时间的延长因绝缘产生的收缩量过大有可能导体产生裸露产生触电危险所以在生产中要尽力解决好这个问题提高电缆的产品质量。那么哪些因素会对绝缘热收缩产生影响又有什么原因会导致了绝缘热收缩试验不合格呢？PE是一种结晶型聚合物在加热的环境（熔融温度）下受到剪切和牵引拉伸作用使得PE分子的晶粒沿拉伸方向（纵向）尺寸增大、横向尺寸减小有序性提高即PE分子发生取向使晶核数量增加结晶时间缩短结晶度增大取向加强。但当成品XLPE绝缘电缆放置在室温下时因XLPE绝缘挤出时产生的内应力（收缩应力）增大使得结晶的XLPE分子容易解取向（回缩的趋势）。而这几个因素又主要与熔融温度和时间、冷却速度、外力（牵引拉伸）作用以下这三方面有关。1）熔融温度和时间在高于熔体温度时结晶型聚合物为含有晶核的熔体且熔融时间越长晶核的数量越少。因此在电缆绝缘挤出过程中XLPE绝缘料的加热熔融温度越高、在加热温度下停留的时间（保温时间）越长晶核的数量将越少PE的结晶性能越低有利于降低绝缘的结晶度可使绝缘热收缩达到标准要求。2）冷却速度聚合物熔体从熔体温度以上冷却到玻璃化温度以下的温度降低速度称为冷却速度冷却速度是影响聚合物结晶的关键。冷却速度除了与熔体温度、室温有关外还与聚合物本身的结晶速率和热性能有关。PE本身的结晶速率很大在极快的冷却条件下PE绝缘也能得到较高的结晶度。因此在冬天这种情况尤其明显应特别注意XLPE电缆绝缘挤出过程中冷却速度的控制。PE比热容大、热导率小若PE熔体冷却速度较慢获得充分冷却则PE分子的松弛过程延长可轻易解取向取向程度下降并可控制PE晶核的产生和延缓晶粒的长大。此外导体温度对XLPE绝缘的冷却速度也有影响。导体温度过低在挤出机的模口处高温的PE熔体包覆在导体表面时XLPE绝缘会因与低温导体接触而冷却收缩产生收缩应力并减小XLPE绝缘与导体间的附着力降低对热收缩的抵御力最终影响XLPE绝缘电缆绝缘层的热收缩性能。3）外力（牵引拉伸）作用在电缆绝缘生产过程中PE分子在外力（牵引拉伸）作用下沿作用力方向发生取向这将促进PE晶核的形成使晶核生成速度加炔、晶核数量增加结晶时间缩短结晶度增大。挤管式挤塑在目前电缆生产企业中普遍使用相比于挤压式模具在挤出过程中必须进行拉伸的挤管式模具生产的Si-XLPE绝缘电缆的绝缘热收缩要大很多挤管式挤出的塑胶层致密性较差的缺点容易导致缘热收缩试验不合格只不过由于过程检验和最终检验不做型式试验项目绝缘热收缩试验而被忽略了。但即使是挤压式模具一般为了提高生产速度和挤出表面的光洁度挤压式模具的模套内径比电缆的绝缘外径大几个毫米这样在绝缘生产过程中为了确保绝缘外径绝缘不可避免的会受到拉伸在拉伸过程中PE分子仍受到了外力影响产生了取向使得生产的电缆的绝缘热收缩也较大甚至远远超过了标准的要求。绝缘热收缩的控制措施首先要严把电缆料的进货质量关如果是交联聚乙烯电缆料的质量有问题那么用再好的工艺和设备也生产不出合格产品来。所以交联聚乙烯电缆料的质量显得尤为重要。此外如果有条件的话采用挤压式模具可以增加对摸距离使XLPE绝缘层紧紧包覆导体增加绝缘和导体之间附着力以尽量抵消XLPE绝缘挤出时产生的内应力（收缩应力）使绝缘相对不容易产生热收缩。对于还采用挤管式挤塑的我们可以在工艺上采取如下措施：（1）在绝缘挤出时采用缓冷和温水分段冷却尤其是在冬天环境温度比较低的场合（夏天由于环境温度比较高则相对来说要好些）。并同时对导体进行合适温度的预热。（2）为了提高XLPE绝缘料熔融温度和保温时间最好选用两步法硅烷交联的PE绝缘料这样可以增加熔融段保温时间避免XLPE绝缘料在机筒里预交联产生焦烧。（3）尽量选用机筒加长和机头加长的挤出机以延长XLPE绝缘料在机筒里的时间更有利于抑制PE晶粒的长大和结晶的产生。