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关于125℃环保型低烟无卤阻燃聚烯烃汽车电线

时间:2015-11-30 来源:薛幸春 作者:中国国家电缆网 点击:
  

(宁波卡倍亿电气技术有限公司  浙江  315600

摘要:目前汽车电线使用的绝缘材料以聚氯乙烯(PVC)为主,但由于PVC材料燃烧时会产出大量的有害气体,对人体健康和环境会造成巨大伤害。于是新型环保、无卤、低烟、阻燃材料便应运而生,并逐渐应用于汽车电线行业;其中125℃环保型低烟无卤阻燃聚烯烃汽车电线是最具代表性的产品之一,此产品可满足最新版欧盟RoHS指令和Reach法规要求

关键词:环保、无卤、低烟、阻燃材料、RoHS指令、Reach法规

The study of 125℃ environmental protection low smoke zero 

halogen flame retardant polyolefin automobile cable

XingChun Xue

Abstract:At present,The insulating materials of automobile cable are given priority to with polyvinyl   chloride (PVC),but due to the PVC material combustion would produce a large number of harmful gas, which can cause great damage to human health and environment. So the environmental protection, halogen free, low smoke and flame retardant materials has come out, and gradually applied in autom-obile cables; The 125℃ environmental protection low smoke zero halogen flame retardant polyolefin cable is one of the most representative products, this product can meet the latest edition of the Europ-ean Union RoHS directive and the Reach regulation. 

Key wordsenvironmental protection low smoke zero halogen flame retardant polyolefinRoHSReach

引 言 
    目前汽车电线的绝缘材料主要以聚氯乙烯(PVC)为主,但由于PVC材料燃烧时会产生大量黑烟,同时释放出腐蚀性有害气体,对人体健康和环境会造成巨大伤害。于是新型环保、无卤、低烟、阻燃材料便应运而生,并逐渐应用于汽车电线行业;其中125℃环保型低烟无卤阻燃聚烯烃汽车电线是最具代表性的产品之一,此产品可满足最新版欧盟RoHS指令和Reach法规。
   但目前对于此料的加工工艺还不成熟,尤其0.5mm2以下小截面产品,存在生产效率低、报废率高、例行试验不合格率较高等等问题。    
为此,本文以ISO 2X/T3/FLR2X 0.35mm2为例,针对环保型低烟无卤阻燃聚烯烃料的生产加工工艺方面进行探讨,以供同仁借鉴。
1 主要生产装备及工艺条件
干燥机
低烟无卤阻燃聚烯烃属于结晶型材料,吸湿性较强,如塑料中含有一定量的水分或受潮,在挤出时绝缘层中会产生气泡现象(详见下图),此不良直接影响绝缘的抗张强度、断裂伸长率、低温卷绕和耐温水等等性能。

我司根据使用情况规定烘料温度85±5°,烘料时间≥4h,保证含水量<0.02%. 

挤出螺杆
挤出机主要由动力传动系统、挤压系统和加热冷却系统组成,其中螺杆是最关键的部件,它直接关系到设备的应用范围和生产效率。我司使用的是等距不等深单螺纹低烟无卤专用螺杆,长径比为25:1,压塑比为1.4(对于低烟无卤聚烯烃料,螺杆对塑料的压缩、剪切与机筒内壁的摩擦和物料分子间的内摩擦产生的热量远大于外部的电加热);

机头和模具
我司使用的是专用低烟无卤免调自定心机头,与普通机头最大的区别是内部流道宽;模具为挤压式加长型,模芯20°,模套24°,目的是尽可能降低机头内部压力和塑料成型压力。

蜂巢板
普通PVC料用的蜂巢板由168个料孔组成(不同企业有不同要求),针对环保型低烟无卤聚烯烃料,我司采取减少蜂巢板料孔面积的措施以降低机头压力,此法对改善电线的剥离力也有一定效果;

预热装置
对于薄壁汽车电线来说,尤其0.5mm2及以下小截面产品,预热器的作用不可小觑(由于生产速度高,建议配置高频预热器),主要有以下几点:
1.消除导体内应力,改善伸长率和柔软性
2.避免在模口处绝缘料遇导体骤冷而影响绝缘伸长率
3.改善绝缘与导体的附着力(剥离力)
经试验详细数据供参考:

截面
mm2
绝缘
材料
预热
温度
断裂伸长率
(辐照后)%
剥离力
N
0.35
环保型
低烟
无卤
聚烯烃
关闭
121/134/132
5.5/6.2/8.1
100
148/155/143
9.1/9.4/10.3
130
168/157/152
9.2/9.4/10.1
150
161/174/166
7.6/7.9/8.8
180
154/140/153
8.6/9.8/10.7
200
152/165/168
7.1/8.2/9.4

 

注:如预热温度过高,绝缘内部导体周围会产生微小气孔(可用100倍以上放大镜观测)

温水漕
普通PVC挤出时通常采用冷水直接冷却,这样对绝缘料定型有利;但对于低烟无卤阻燃聚烯烃料而言,如果料突然冷却,易在绝缘层内部残留内应力,导致绝缘的机械性能下降,如断裂伸长率、低温卷绕等不合格;为避免此现象发生,我司采用温水冷却,水槽温度规定为85±5℃.

辐照交联
即用电子束产生的高能射线对电线进行照射,其绝缘料的分子链被高能射线打断,形成游离自由基,多个线型大分子自由基重新交叉链接形成网状结构。交联后的产品,可显著提高其力学性能、耐环境应力开裂性能、耐化学腐蚀性能、抗蠕变性能等等。

经多次测试绝缘热延伸数据范围如下:
截面
mm2
绝缘
材料
辐照剂量
Mrad
热延伸
%
0.35
环保型
低烟
无卤
聚烯烃
8
65~70
10
55~60
12
35~45
14
25~30
16
15~20

(根据不同热延伸要求,确定对应的辐照剂量)

2 成品测试结果

 

型号规格:ISO 2X/T3/FLR2X 0.35mm2
类别
检测
项目
标准值
单位
检测
结果
单项
判定
电气
性能
耐电压
无击穿
-
无击穿
OK
70℃绝缘
体积电阻率
≥109
Ω•mm
4.6×1014
OK
机械
性能
高温压力
无开裂不击穿
-
无开裂不击穿
OK
断裂伸长率
/
%
65
/
抗张强度
/
MPa
14.58
/

 

 

 

 

 

 

 

 

剥离力
5~30
N
9.5
OK
低温
性能
低温卷绕
无开裂不击穿
-
无开裂不击穿
OK
低温冲击
无开裂不击穿
-
无开裂不击穿
OK
耐刮磨
针式刮磨
≥200
262/254/237
OK
热老化
热过载
无开裂不击穿
-
无开裂不击穿
OK
240h 
短期老化
无开裂不击穿
-
无开裂不击穿
OK
3000h
长期老化
无开裂不击穿
-
无开裂不击穿
OK

 

 

 

 

 

3 总 结
   本文论述了环保型低烟无卤阻燃聚烯烃汽车电线的加工工艺条件(以0.35mm2为例,由于各企业生产设备、工装模具、环境条件等因素都有差别,所以上述各数据仅供参考),经过各不同方法的调试与验证,用此方法生产的汽车电线可满足各国汽车电线标准。
4 结束语
   随着我国汽车工业的蓬勃发展,人们对汽车安全性的要求不断提高,对环境保护的呼声也日渐强烈,我们相信,新型的环保低烟无卤阻燃聚烯烃汽车电线将会有巨大的市场潜力。
参考文献
[1] 王俊刚 朱俊 包金芳  《低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的发展》 2010年中国阻燃学术年会论文
[2] 深圳市万利实业有限公司  《热塑型低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料》
[3] 霍焰 王亚东 《汽车电线电缆的发展动向》 2005年
[4] 侯海良 曾光新 施冬梅 牛咏曲  《125℃辐照交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的开发研究》2004年12月
[5] 刘敬忠  《挤塑工艺学》  2001年12月
[6] 洪永华  《塑料电线挤出模具设计》1989年9月
[7] 关  鹏  《低烟无卤电缆料挤出的探讨》  上海斯瑞聚合体科技有限公司
[8] 郭家声  《低烟无卤阻燃聚烯烃材料的研制》

 

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