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淺析如何解決鋼帶鎧裝外的聚乙烯外護(hù)套開裂問題

聚乙烯是現(xiàn)代塑料中使用量最大的原材料之一。由于它具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、韌性及其優(yōu)異的耐熱性、絕緣和化學(xué)穩(wěn)定性，目前已被廣泛地應(yīng)用于電線電纜、市話電纜的絕緣和護(hù)套上。聚乙烯另一個優(yōu)點(diǎn)就是具有較好的防水性能，因此在設(shè)計阻水電纜的結(jié)構(gòu)時，常用聚乙烯材料作為電纜的護(hù)層。

有些客戶根據(jù)電纜敷設(shè)的環(huán)境，要求電纜必須有較好的防水性能，不僅要求用聚乙烯材料作為電纜的內(nèi)墊層，而且要求外護(hù)套材料也采用聚乙烯。但是聚乙烯材料還有一個更為重要的缺點(diǎn)就是耐環(huán)境應(yīng)力開裂差。由于其材料本身的結(jié)構(gòu)原因，使得它對外應(yīng)力非常敏感，特殊情況下在很小的應(yīng)力下短期發(fā)生開裂，影響材料的使用壽命。我公司曾兩次接到該類合同(YJY23 8.7/10kV 3*400)，在擠制聚乙烯外護(hù)套上收線盤后均在外層鋼帶的鋼帶邊緣位置出現(xiàn)護(hù)套開裂現(xiàn)象，而與對方協(xié)商采用聚氯乙烯作為電纜的外護(hù)套。

那么鋼帶鎧裝外的聚乙烯外護(hù)套開裂是如何形成的，我個人認(rèn)為有以下幾點(diǎn)：

一、 擠出溫度及冷卻速度

擠出溫度對聚乙烯護(hù)套的性能有很大影響，溫度太高不容易定型，太低會造成塑化不均，直接影響產(chǎn)品的力學(xué)性能及表面光潔度，所以擠出溫度的設(shè)定顯得尤為重要。聚乙烯在高溫拉伸下很易結(jié)晶，使材料脆化，在生產(chǎn)過程中，在很短的時間內(nèi)聚乙烯從二百多度一下子進(jìn)入幾十度的冷水中，（冬天可能只有幾度）外層先冷卻后體積固定，內(nèi)層后冷卻收縮會產(chǎn)生微孔。一些聚乙烯鏈段來不及調(diào)整就被凍結(jié)，使得護(hù)套的玻璃化溫度很高，使護(hù)套在較大外力作用下開裂的幾率上升。因此采用低溫擠出、水槽逐段冷卻可以減小材料由于冷卻溫度而產(chǎn)生的脆性。

二、 鎧裝表面平整度及護(hù)套厚度

由于鎧裝外徑大，電纜重，在生產(chǎn)外護(hù)套時只能采用擠管式或半擠管式進(jìn)行擠出。加上鎧裝層是由雙層鋼帶間隙繞包而成，而像YJY23 8.7/10kV 3*400所用的鋼帶厚度為0.8mm，表面平整度差，經(jīng)拉伸后包覆在鎧裝表面的護(hù)套的厚度不一致，拉伸過程可見左圖：護(hù)套在拉伸過程中，從①經(jīng)過②、③、④、⑤（一個循環(huán)）的護(hù)套厚度會發(fā)生很大變化，其中②、④兩個點(diǎn)（即外層鋼帶的邊緣部分）的護(hù)套厚度最薄，內(nèi)部應(yīng)力最為集中，是未來發(fā)生開裂的主要位置。

三、 聚乙烯本身的熱收縮性能

聚乙烯材料本身還有一個熱收縮性能，由熱態(tài)向冷態(tài)的收縮率普遍在8%左右，所以包覆在鎧裝表面的熱聚乙烯護(hù)套進(jìn)入水槽后會慢慢冷卻最后變?yōu)槔鋺B(tài)，冷的聚乙烯護(hù)套會緊緊的包裹雙層鋼帶，使得鋼帶無法左右滑移。加上上面所講的在外層鋼帶的邊緣部分的護(hù)套厚度最薄，在電纜上盤彎曲時鎧裝層邊緣翹起，對外護(hù)套有一個張力作用，這個力恰好作用于護(hù)套最薄弱處，最后導(dǎo)致護(hù)套發(fā)生開裂。

我公司在2004年11月份又接到蘇州蘇源供電局YJY23  8.7/15kV  3*400合同約30km，共計60多盤電纜，蘇源供電局的技術(shù)規(guī)范書中又提到，要求采用聚乙烯作為電纜的內(nèi)墊層和外護(hù)層。為了解決這個長期困擾的難題，我們通過多次驗證終于解決了鋼帶鎧裝外的聚乙烯外護(hù)套開裂問題。具體措施如下：

1、 降低擠出溫度，采用溫水逐段冷卻。

2、 最重要的一點(diǎn)是，在聚乙烯護(hù)套的同時，在鋼帶鎧裝表面縱包一層重疊10%的無紡布。因為縱包的無紡布和鋼帶鎧裝層有一定的間隙，緩解了護(hù)套前的表面平整度，使得聚乙烯護(hù)套厚度均勻一致。再利用聚乙烯本身的熱收縮性能，使均勻一致的松護(hù)套進(jìn)入溫水后逐步冷卻進(jìn)行收縮，使縱包無紡布后的聚乙烯護(hù)套既不會出現(xiàn)松包現(xiàn)象，也不會包裹太緊減少了內(nèi)應(yīng)力。

3、 在選配模具時采用較小的拉伸比（1.5~2.0）。

最終通過以上三個措施，如期完成交貨任務(wù)，聚乙烯開裂率為0%，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。

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［aassdd 在 2008-3-5 14:40:48 編輯過］