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　　pvc電纜料是由聚氯乙烯樹(shù)脂、穩(wěn)定劑、增塑劑、填充劑、潤(rùn)滑劑、抗氧劑、著色劑等組成。PVC電纜料的耐電壓和絕緣電阻比較高，但介電常數(shù)和介電損耗較大。因此，一般主要用作低壓(≤1KV)和中高壓(6~10KV)電纜的絕緣層。PVC塑料由于具有難燃、耐油、耐電暈、耐化學(xué)腐蝕和良好的耐水性能，因此還廣泛用作電線電纜的護(hù)層材料。

　　利用添加特種性能助劑或改性劑，可以分別制造出耐熱型(105℃)、耐寒型、耐油型、難燃型、特軟型和無(wú)毒型的PVC電纜料，以滿足特殊電線電纜產(chǎn)品的需要。

　　電纜料在PVC配方中屬于性能要求較高的品種，特別是電絕緣性、耐低溫性和耐老化性等都有一定要求。配方設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮這些特殊的要求。PVC電纜料可分為護(hù)層級(jí)和絕緣級(jí)兩種。護(hù)層級(jí)要求耐熱性好，而絕緣級(jí)則要求絕緣性好。

　　各組分選擇的要點(diǎn)如下：

　　1、 PVC樹(shù)脂：要求分子量高，而且吸收增塑劑容易，因此選用懸浮法疏松型PVC樹(shù)脂。另外，還應(yīng)選用純度高的、雜質(zhì)少的、魚(yú)眼少的低型號(hào)樹(shù)脂，一般選用SG-1或SG-2，目前一些廠家也有選擇SG-5型的樹(shù)脂的，但原則上不提倡。

　　目前由于1、2型樹(shù)脂偏少，所以很多電纜料采用的是SG-3型PVC樹(shù)脂。高級(jí)電絕緣材料應(yīng)選用SG-1型樹(shù)脂，一般電絕緣材料可選用SG-2、3型。耐熱級(jí)要求高的電纜料，更要選用SG-1型。

　　2、 增塑劑：增塑劑含量一般在50PHR左右，最高高達(dá)60PHR。通常選用耐熱性和電絕緣性較好的品種，如DOP，為改善耐寒性可添加DOS、DOA，為提高耐熱性可添加偏苯三酸三辛酯。幾種增塑劑復(fù)合使用往往效果好，實(shí)際電纜料配方中一般增塑劑都是復(fù)合使用的。

　　電絕緣性高的電纜料，主增塑劑可選用磷酸酯，通用級(jí)則可選用苯二酸酯作主增塑劑。氯化石蠟可提高電絕緣性。脂肪酸酯、環(huán)氧增塑劑都可改善電纜料的耐低溫性能，且后者耐氣候性也很好。

　　增塑劑的耐揮發(fā)性能和耐熱性是決定電纜料的耐高溫性能的關(guān)鍵。對(duì)于耐溫70℃的電纜料，可使用鄰苯二甲酸二異癸酯(DIDP)或鄰苯二甲酸二異壬酯(DINP)等增塑劑。對(duì)于耐溫90℃的電纜料，應(yīng)使用鄰苯二甲酸雙十一酯、鄰苯二甲酸雙十三酯。耐高溫105℃的電纜料，則應(yīng)選用具有更高耐熱性的增塑劑，如偏苯三酸三辛酯(TOTM)。

　　增塑劑的酸值對(duì)電纜料的電絕緣性、耐熱性有影響，應(yīng)選擇酸值較小的增塑劑。增塑劑的分子量、閃點(diǎn)對(duì)電纜料的加熱損失有影響，應(yīng)選擇閃點(diǎn)較高、分子量較大的增塑劑，如鄰苯二甲酸二丁酯與鄰苯二甲酸二辛酯比較，己二酸二辛酯與癸二酸二辛酯比較，前者分子量小，閃點(diǎn)低，故加熱損失也較大。

　　選用增塑劑時(shí)還應(yīng)考慮其增塑效率。選用增塑效率較高的增塑劑，可以減少配方中增塑劑用量。增塑劑用量與絕緣性能有關(guān)，減少增塑劑量有利于提高絕緣性能。

　　3、 穩(wěn)定劑鹽基性鉛鹽作主穩(wěn)定劑，一般選用多種穩(wěn)定劑配合使用，發(fā)揮協(xié)同作用，以提高熱穩(wěn)定性。三鹽基性硫酸鉛、二鹽基性亞磷酸鉛并用，可兼顧熱、光穩(wěn)定性。耐高溫電纜主穩(wěn)定劑采用耐熱性好的二鹽基性苯二甲酸鉛。國(guó)外配方大多是無(wú)鉛、無(wú)鎘的，以防止鉛、鎘中毒。目前復(fù)合鉛穩(wěn)定劑在PVC電纜料中也有了廣泛的應(yīng)用，添加量在4~6PHR。環(huán)保類電纜料中多使用鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑。在配方中添加抗氧劑，可以抑制PVC的熱氧化降解?？寡鮿┛梢赃x用雙酚A。

　　4、 潤(rùn)滑劑：由于有較大量的增塑劑，所以對(duì)內(nèi)潤(rùn)滑劑的要求不是很高。潤(rùn)滑劑主要是提高電纜料的表面光亮度。常選用金屬皂類、硬脂酸及石蠟等，加入量為1PHR左右。

　　5、 填充劑：電纜料中加入填料可以提高電絕緣性能、耐熱性能和降低成本，但用量過(guò)多會(huì)造成成型性及電纜料性能下降。為提高絕緣性，在絕緣級(jí)電纜料中科選用煅燒陶土(電用級(jí))為填充劑。護(hù)套(層)級(jí)電纜料可選用碳酸鈣為填充劑。

　　PVC電纜料因生產(chǎn)設(shè)備的不同主要有如下四種方式：

　　1、 雙輥開(kāi)煉切粒：原輔料→配料→高速混合機(jī)→密煉機(jī)→雙輥開(kāi)煉機(jī)→冷卻水槽→干燥→切粒機(jī)→篩選磁選→計(jì)量→包裝。

　　2、 單螺桿擠出機(jī)造粒：原輔料→配料→高速混合機(jī)→冷卻混合機(jī)→單螺桿擠出機(jī)→熱切機(jī)頭→風(fēng)冷→篩選磁選→計(jì)量→包裝。

　　3、 雙階擠出機(jī)(一階雙螺桿擠出機(jī)，二階單螺桿擠出機(jī))造粒：原輔料→配料→高速混合機(jī)→冷卻混合機(jī)→雙階擠出機(jī)→熱切機(jī)頭→風(fēng)冷→篩選磁選→計(jì)量→包裝。

　　4、 雙螺桿擠出機(jī)造粒：原輔料→配料→高速混合機(jī)→冷卻混合機(jī)→雙螺桿擠出機(jī)→熱切機(jī)頭→風(fēng)冷→篩選磁選→計(jì)量→包裝。

　　具體工藝：

　　1、 雙輥開(kāi)煉切粒生產(chǎn)工藝

　　(1)準(zhǔn)備工作：著色劑、填充劑分別用80目篩網(wǎng)過(guò)篩，并分別加入增塑劑浸透后用三輥研磨機(jī)或膠體磨進(jìn)行研磨，備用。穩(wěn)定劑、抗氧劑及少量填充劑加入增塑劑中，攪拌成糊狀漿料，然后用三輥研磨機(jī)或膠體磨研磨，使?jié){料粒度小于0.050mm，升溫到90℃并一直攪拌，備用。PVC樹(shù)脂用60目篩網(wǎng)過(guò)篩。

　　(2)捏合：高速混合機(jī)中通入0.2MPa的蒸汽進(jìn)行加熱，投入PVC樹(shù)脂，然后緩慢加入研磨好的混合漿，待樹(shù)脂將增塑劑基本吸收后再加入填充劑、著色劑，物料呈膨脹疏松粉末時(shí)卸料，此時(shí)料溫在110℃左右。全過(guò)程約需要5~10分鐘。

　　(3)密煉：蒸汽壓力0.3~0.4MPa，壓縮空氣壓力0.5MPa，密煉時(shí)間3~5分鐘，上頂拴抬起次數(shù)2~3次，物料密煉成團(tuán)狀小塊，無(wú)粉料時(shí)卸料。

　　(4)雙輥開(kāi)煉：蒸汽壓力0.4~0.5MPa，輥溫160~170℃(絕緣料溫度宜高些)至料完全塑化均勻后，以3mm厚度出片，所出料片應(yīng)塑化均勻，韌而光潔、無(wú)生料。

　　(5)冷卻：采用逆流浸沒(méi)式水冷卻槽，鼓風(fēng)機(jī)除去料片上粘著的水分。

　　(6) 切粒：采用平板切粒機(jī)。切好的電纜料無(wú)長(zhǎng)條、斜方形及連?，F(xiàn)象。

　　(7)包裝：經(jīng)篩選磁選、計(jì)量后包裝。

　　2、 普通單螺桿擠出機(jī)造粒生產(chǎn)工藝

　　(1) 準(zhǔn)備工作：穩(wěn)定劑、填充劑、著色劑分別用80目篩網(wǎng)過(guò)篩，并分別加入增塑劑浸透后用三輥研磨機(jī)或膠體磨研磨。稱量后備用。增塑劑混合均勻后預(yù)熱90℃待用;樹(shù)脂用60目篩網(wǎng)過(guò)篩。

　　(2) 捏合：投入PVC樹(shù)脂，然后加入增塑劑攪拌片刻，待樹(shù)脂將增塑劑基本吸收后，加入穩(wěn)定劑，靠摩擦熱使料溫升到90℃左右，再加入填充劑、著色劑，料溫升至110℃時(shí)，將料卸到冷卻混合機(jī)中降溫，至45~50℃以下時(shí)出料。

　　(3) 擠出造粒：擠出機(jī)(以SJ-120/20為例)溫度為80℃、120℃、160℃、170℃，機(jī)頭165℃(增塑劑添加量少時(shí)，溫度提高5~10℃左右);擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速10~30轉(zhuǎn)/分;機(jī)頭過(guò)濾網(wǎng)80目、120目各一層;風(fēng)冷采用風(fēng)壓0.07MPa(544mmHg)、風(fēng)量2250m3/h功率7.5kw的離心式通風(fēng)機(jī)。

　　(4) 包裝：經(jīng)篩選磁選、計(jì)量后包裝。

　　3、 雙螺桿擠出機(jī)造粒生產(chǎn)工藝

　　(1) 準(zhǔn)備工作和捏合工藝同單螺桿擠出機(jī)造粒工藝。

　　(2) 擠出造粒：機(jī)身溫度130~150℃;機(jī)頭溫度140~186℃;主機(jī)轉(zhuǎn)速5~15轉(zhuǎn)/分。

　　(3) 包裝：經(jīng)篩選磁選、計(jì)量后包裝。

　　4、 雙階擠出機(jī)造粒生產(chǎn)工藝

　　(1) 準(zhǔn)備工作和捏合工藝同單螺桿擠出機(jī)造粒工藝。

　　(2) 擠出造粒：雙階擠出機(jī)由兩部分組成，第一階為高速同向雙螺桿混煉機(jī)，第二階為低速單螺桿擠出機(jī)，兩者呈垂直正交布置，構(gòu)成雙階式復(fù)合機(jī)組;將同向雙螺桿與單螺桿優(yōu)勢(shì)結(jié)合互補(bǔ)。雙螺桿強(qiáng)制輸送、高效塑化混煉與剪切分散，無(wú)機(jī)頭背壓回流，避免了高剪切過(guò)熱;單螺桿高壓擠出，但低速低剪切，同樣回避了過(guò)熱矛盾。特別適合PVC等熱敏性物料的加工。雙螺桿加工溫度150~185℃，單螺桿溫度130~165℃。采用風(fēng)冷磨面熱切粒方式，粒料經(jīng)旋風(fēng)分離器、振動(dòng)篩進(jìn)入料倉(cāng)。

　　(3) 包裝：經(jīng)篩選磁選、計(jì)量后包裝。

　　PVC電纜料實(shí)際生產(chǎn)，可根據(jù)設(shè)備情況和現(xiàn)場(chǎng)條件靈活組合及搭配，關(guān)鍵是要保證配方準(zhǔn)確、物料混合充分均勻、塑化良好。因?yàn)殡娎|成型時(shí)還要再次受熱成型，所以造粒溫度不能太高。

　　目前很多電纜料的生產(chǎn)，為了方便省事，研磨物料的種類和數(shù)量有所減少，甚至不研磨直接混合使用，往往會(huì)造成一些質(zhì)量方面的問(wèn)題。

　　PVC電纜料質(zhì)量問(wèn)題原因剖析

　　這里主要結(jié)合擠出造粒工藝來(lái)進(jìn)行分析和說(shuō)明。一些簡(jiǎn)單的常規(guī)問(wèn)題，比如粒料粘連(冷卻不充分)、模頭出料不一致或只有部分地方出料(模頭加熱不均或加熱不透、物料流動(dòng)性差等原因造成)等，這里不作為說(shuō)明的重點(diǎn)。

　　1、 電纜料氣孔問(wèn)題

　　造成此問(wèn)題的原因主要有兩個(gè)，一是原料中水分偏高，有可能水分超標(biāo)的原料有PVC樹(shù)脂、增塑劑、填料和穩(wěn)定劑，由于添加量比較大，PVC樹(shù)脂和填料應(yīng)作為檢查的重點(diǎn)。這種狀況，一般在捏合過(guò)程和擠出機(jī)抽真空處會(huì)有所表現(xiàn)。二是因?yàn)榕浞襟w系穩(wěn)定性差或物料高溫停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，物料分解而導(dǎo)致氣孔出現(xiàn)。此問(wèn)題嚴(yán)重時(shí)，一般會(huì)伴有顏色的變化。

　　2、 電纜料析出問(wèn)題

　　因?yàn)殡娎|料中增塑劑比例較高，加之為降低成本一些抵擋增塑劑的混用，實(shí)際生產(chǎn)中析出問(wèn)題出現(xiàn)還是較多的。該問(wèn)題主要和增塑劑品種及PVC樹(shù)脂顆粒結(jié)構(gòu)有關(guān)，如果增塑劑與PVC樹(shù)脂的相容性差，這類增塑劑比例過(guò)高時(shí)，析出問(wèn)題就不可避免。一般都會(huì)歸結(jié)到增塑劑這里。其實(shí)PVC樹(shù)脂顆粒形態(tài)也與此有很大關(guān)系，如果顆粒過(guò)于緊密，皮膜太厚，增塑劑就不易進(jìn)入到顆粒中，從而影響樹(shù)脂與增塑劑分子的“結(jié)合”。100gPVC樹(shù)脂增塑劑吸收量只能部分反應(yīng)樹(shù)脂的這種性能，可以作為一個(gè)參照。但和實(shí)際情況還是有較大差異的。如果是因樹(shù)脂原因造成的析出，一般還會(huì)出現(xiàn)料偏硬或塑化不好現(xiàn)象，出現(xiàn)一些類似魚(yú)眼狀的小顆粒物質(zhì)。

　　另外，物料的混合工藝對(duì)此影響也很大。特別是混合過(guò)程中各種助劑的添加順序及時(shí)機(jī)(溫度或前面物料混合程度)，對(duì)混合過(guò)程中增塑劑分散吸收以及電纜料析出問(wèn)題有明顯影響，這也是大家容易忽視的問(wèn)題?；炝蠒r(shí)要盡量保證增塑劑與PVC樹(shù)脂有充足的混合時(shí)間和一定的混合溫度(90℃左右)。

　　3、 電纜料表面粗糙問(wèn)題

　　表面粗糙分兩種，一種是疙瘩，一種是麻點(diǎn)。

　　疙瘩主要是由一些混合時(shí)分散不均勻的粉料聚集體，擠出過(guò)程中不能塑化，被塑化的PVC物料包覆一起由口模擠出，而在電纜料中形成的。前面提到的魚(yú)眼和未充分吸收增塑劑的PVC樹(shù)脂顆粒，也會(huì)造成疙瘩現(xiàn)象，但一般比較小。如今配方，追求填料更細(xì)更多，填料如果表面處理不好，混合時(shí)效果不佳，出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象的幾率會(huì)比較大，只不過(guò)團(tuán)聚程度的大小以及電纜料中表現(xiàn)是否嚴(yán)重，是否成為了問(wèn)題。

　　麻點(diǎn)問(wèn)題相對(duì)要復(fù)雜一些，一般認(rèn)為和物料中跑出的小分子物質(zhì)有關(guān)。這些小分子物質(zhì)來(lái)源于樹(shù)脂本身、增塑劑、潤(rùn)滑劑。由于擠出造粒生產(chǎn)電纜料時(shí)，都需要抽真空，按道理這些小分子物質(zhì)應(yīng)該被抽提走，但為什么還會(huì)出現(xiàn)呢?通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，其實(shí)這些小分子物質(zhì)更多是抽真空后，物料中產(chǎn)生出來(lái)的，很多是來(lái)自量不是很大的潤(rùn)滑劑，當(dāng)然也有增塑劑中的。因?yàn)殡娎|料作為軟制品，有大量的增塑劑，所以配方設(shè)計(jì)時(shí)一般不太注意潤(rùn)滑劑，會(huì)使用一些低檔滑劑，這些低檔滑劑熔點(diǎn)低，擠出后期很多成分易揮發(fā)出來(lái)，此時(shí)已無(wú)法排除，只好被熔融物料夾裹著前行，由于氣體比重輕，會(huì)盡可能逃逸到表面，占據(jù)一定空間，和物料一起被強(qiáng)制輸送，從模口出來(lái)后它立即進(jìn)入空氣中，但在電纜料上卻留下了點(diǎn)點(diǎn)痕跡。

　　還有一種情況是，配方外潤(rùn)滑嚴(yán)重不夠，特別是后期潤(rùn)滑不夠，熔融物料在擠出過(guò)程中與機(jī)械表面產(chǎn)生粘連現(xiàn)象，造成表面粗糙，會(huì)有出現(xiàn)一些坑洼。發(fā)生這種情況時(shí)，一般電纜料表面的整體都不會(huì)太好。

　　4、 絕緣性不好

　　因?yàn)镻VC材質(zhì)局限及增塑劑等助劑影響的原因，PVC電纜料的絕緣性是有一定限度的。對(duì)于普通電纜料來(lái)說(shuō)，如果絕緣性明顯偏差，主要有如下幾個(gè)原因：

　　(1)雜質(zhì)偏多。雜質(zhì)的混入會(huì)對(duì)電纜料產(chǎn)生不利影響，過(guò)多的雜質(zhì)會(huì)造成絕緣性的問(wèn)題。這些雜質(zhì)有可能來(lái)源于PVC樹(shù)脂和各種助劑，也有可能來(lái)源于混料和加料環(huán)節(jié)。

　　(2)粉狀顆粒太粗。電纜料中粉狀助劑一般是要經(jīng)過(guò)研磨后才使用的，如果圖省事或者一些機(jī)械故障，造成加入的粉狀物質(zhì)顆粒過(guò)粗，會(huì)對(duì)電纜料的絕緣性產(chǎn)生不利影響。

　　(3)著色劑重金屬問(wèn)題。很多顏料都是一些重金屬鹽類，這些重金屬離子會(huì)提高電纜料的導(dǎo)電性，降低其絕緣性。所以電纜料顏料的選擇是很重要的。

　　5、 電纜料受潮

　　因?yàn)殡娎|料中有一定比例的填料，有些還會(huì)有一定比例的低檔增塑劑(或增塑劑替代品)，本來(lái)不易產(chǎn)生受潮現(xiàn)象的電纜料，在一定季節(jié)也會(huì)出現(xiàn)這類問(wèn)題。電纜料受潮和包裝過(guò)程及包裝物有很大關(guān)系，應(yīng)該強(qiáng)化干燥，使其冷卻到一定溫度下再封口密閉，另外還應(yīng)改善包裝物，增加防潮措施。同時(shí)，還應(yīng)注意由潛在降解和表面附層引起的假受潮現(xiàn)象，這方面楊濤已在“PVC電纜料受潮現(xiàn)象剖析”[1]一文中進(jìn)行了詳細(xì)的分析和說(shuō)明，這里不再重述。

　　6、 電纜料發(fā)脆

　　電纜料脆的問(wèn)題，一般和PVC樹(shù)脂型號(hào)、增塑劑、潤(rùn)滑劑、填料等配方組分有關(guān)。PVC樹(shù)脂如果選用偏高的型號(hào)，由于PVC分子鏈短，做出的電纜料性能就會(huì)偏脆。增塑劑添加量少，電纜料偏硬，有時(shí)也會(huì)有偏脆的感覺(jué)。更多的是因?yàn)樘盍咸砑恿刻?，而造成的電纜料性能下降，強(qiáng)度不好。潤(rùn)滑劑是另一重點(diǎn)，如果外潤(rùn)滑過(guò)量，往往會(huì)造成塑化不好(塑化溫度低也是塑化不好的另一主要原因)，此時(shí)電纜料就會(huì)明顯強(qiáng)度不好，發(fā)脆。