[科普] 什么是交聯工藝

發布時間：2019-05-10 14:40:51   

1. 交聯基本原理

為了使聚乙烯提高耐溫等級，我們可以采用化學或物理的方法使其變成體型分子結構，這就叫交聯。

化學法交聯就是在聚乙烯中加入一定量的交聯劑（常用過氧化二異丙苯——DCP），在加熱到一定溫度時迅速分解生成游離基，游離基不穩定，它奪取聚乙烯分子中的氫，使聚乙烯分子變成大分子游離基，它們的相互結合就形成了體型分子結構。

2. 交聯度與工藝參數

交聯度是電纜熱性能的一個重要指標。一般采用熱延伸法測量（200℃下承載20牛頓/厘米，15分鐘時的伸長率）。

⑴ 溫度

交聯過程是在硫化管的加熱段內完成的，硫化管的溫度越高，交聯度也越高（其它因素不變時）。一般來講，考慮到各種因素，干法交聯的硫化管溫度在290~310℃左右為宜。

⑵ 線速度

很顯然，線速度越高，生產效率也越高，但交聯度會變低（其它因素不變時）。一般來講，線速度受以下幾個因素控制：

① 額定電壓：電壓越高，絕緣越厚，交聯速度越慢，因此線速度越受限制。

② 電纜規格：截面越大，要求擠出機的出膠量越大，因此線速度不能太快。

③ 冷卻水溫和水位：冷卻水溫低、水位高，對冷卻有利，但對交聯度不利。

④ 硫化管：溫度越高、管路越長，線速度越可加快。

⑶ 擠出溫度

擠出溫度主要取決于原材料的配方。要求擠出的材料既充分塑化又沒有先期交聯。

3. 屏蔽與絕緣層的擠包

⑴ 內屏蔽層的擠出

l 擠出溫度

內屏蔽料分為交聯型和非交聯型兩種。前者溫度控制要求更高。由于材料、設備的不同，擠出溫度也有差異。但擠出溫度的選擇原則是：

① 總原則：要求擠出的材料既充分塑化又沒有先期交聯。

② 加料段：溫度不宜過高。以免料粒過早軟化或粘連，造成出膠量減少或不均。

③ 導膠管：溫度不宜過低。否則機身壓力過大，易損壞設備。

內屏蔽擠出參考溫度（±5℃）

由于內屏蔽料伸長率較小，擠包要求緊密，表面要求圓整，故采用擠壓式模具。

內屏蔽層應均勻，表面光滑、無明顯絞線凸紋，不應有尖角、顆粒、燒焦、擦傷痕跡。厚度以工藝性良好，經濟合理為準，一般取0.5~0.8mm。

l 模具選擇（擠壓式）

內屏蔽層模芯孔徑D1 = 導體直徑d +（0.3～0.6）

孔徑過大，易造成偏心；孔徑過小，易產生竹節。

內屏蔽層模套孔徑D2 = 導體直徑d + 2 × 內屏蔽層厚度t1

⑵ 絕緣層的擠出

l 擠出溫度

絕緣料為交聯聚乙烯。由于材料、設備的不同，擠出溫度也有差異。擠出溫度的選擇原則與內屏蔽層相同。

絕緣擠出參考溫度（±5℃）

絕緣層要求無氣泡、雜質等；厚度六點平均值不小于標稱值，最薄點不小于標稱值的90%－0.1。

l 模具選擇（擠壓式）

絕緣層模芯孔徑D3 = 內屏蔽后直徑D2 +（0.5～0.8）

孔徑過大，絕緣易形成“耳朵”；孔徑過小，易刮傷內屏蔽層。

絕緣層模套孔徑D4 = 內屏蔽后直徑D2 + 2×絕緣層厚度t2 + 2×模芯嘴厚度δ

對于三層共擠設備：

絕緣層模芯孔徑D3 = 內屏蔽層模套孔徑D2

絕緣層模套孔徑D4 = 內屏蔽后直徑D2 + 2×絕緣層厚度t2 + 2×模芯嘴厚度δ

⑶ 外屏蔽層的擠出

l 擠出溫度

外屏蔽層采用半導電絕緣屏蔽料。由于材料、設備的不同，擠出溫度也有差異。擠出溫度的選擇原則與內屏蔽層相同。

絕緣屏蔽擠出參考溫度（±5℃）

外屏蔽層應均勻，表面光滑、無明顯絞線凸紋，不應有尖角、顆粒、燒焦、擦傷痕跡。厚度以工藝性良好，經濟合理為準，一般取0.5~0.8mm。

l 模具選擇（擠壓式）

外屏蔽層模芯孔徑D5 = 絕緣后直徑D4 +（0.5～0.8）

孔徑過大，易造成偏心；孔徑過小，易產生竹節。

外屏蔽層模套孔徑D6 = 絕緣后直徑D4 + 2×外屏蔽層厚度t2 + 2×模芯嘴厚度δ

對于三層共擠設備：

外屏蔽層模芯孔徑D5 = 絕緣層模套孔徑D4

外屏蔽層模套孔徑D6 = 絕緣后直徑D4 + 2×外屏蔽層厚度t2 + 2×模芯嘴厚度δ

4. 交聯工藝（干法）

干法交聯設備與濕法交聯設備基本相同，只有交聯管路的加熱方式不同，干法交聯是采用電熱輻射加熱。

干法交聯管道溫度與線速度、管道加熱段長度、冷卻段長度、電纜規格等密切相關。

    交聯管加熱段溫度控制范圍參考表（±10℃）

干法交聯因為加熱溫度較高，高聚物會發生氧化降解，因此需要惰性氣體加以保護。氮氣由于來源豐富、價格便宜而被廣泛采用。

交聯型屏蔽料，特別是絕緣料中含有交聯劑（過氧化二異丙苯），在高溫下的分解產物及交聯副產物等小分子會變成氣體，如果沒有壓力的控制，就會形成較大的氣泡，所以，交聯反應一定要在壓力下進行，一般在0.7~1.2MPa。

5. 開停車程序

⑴ 開車前準備

① 選擇封閉墊及配模：按生產的電纜規格準備好上、下封閉墊和模具，并裝機。

② 擠出機加熱及保溫：為使擠出機溫度滿足工藝要求，應提前3～4小時升溫。

③ 穿牽引線：將牽引線從上牽引引至下密封，并繞在下牽引輪上，連接在收線盤上。

④ 導線接頭：將導線與引線用接頭鋼管（最好是銅管）液壓連接，放線盤升到位，張力適當，儲線器儲滿導線。

⑤ 牽引與收線：按工藝要求選擇上、下牽引，輔助牽引，收線的檔位。

⑥ 屏蔽料干燥：屏蔽料應在使用前進行干燥，溫度40～60℃，時間為4小時以上。

⑦ 收線：按計劃長度選擇收線盤，調好排線節距、限位、排線導輪的角度。

⑵ 開車

① 走線：調好上、下牽引，并使其同步。

② 張力調節：調節下牽引使導線張力適當，投入懸控器，當懸控器指示為零或擺動不大時，意味著張力調好。調好收放線張力。

③ 擠出機啟動：走線后先啟動內屏蔽機，調好后分別啟動絕緣和外屏蔽機，當各層厚度、偏心度外觀質量調好后，（待牽引線出下封后）將下封閉封好。

④ 水氣工藝：開啟水泵使冷卻水進入冷卻管道。

⑤ 封上封閉器：擠出機調整完畢后可封上封閉器。

⑥ 交聯管加熱：按給定工藝溫度加熱管道。

⑦ 供氮：按操作程序和工藝規定供氮。

⑧ 成品標記：當溫度、壓力符合工藝要求時，在下封閉處作出標記，X（60）米后為成品。

⑨ 啟車完畢：將成品線收在線盤上，調好速度和排線節距，轉入正常生產。

⑶ 停車

① 停止交聯管加熱電源。

② 分別將擠出機停止供料。

③ 把水位調到控制范圍的最高位置。

④ 停止供氮，降低擠出機轉速，減小電纜外徑，釋放氮氣，氮氣放完時全線停車。

⑤ 管道內壓力為零時，打開連鎖裝置和上封閉器。

⑥ 作出成品標志，將帶絕緣的廢線走出管路。

⑦ 停水泵，放掉冷卻水。

⑧ 擠出機按規定清理。

⑨ 關閉所有開關、閥門。