無鹵低煙阻燃耐火電纜及其工藝的探討

鮑啟偉，林愛華，宋彩華

(1.無錫江南電纜有限公司，江蘇 宜興 214251；2.江蘇長峰電纜有限公司，江蘇 宜興 214251；3. 江蘇宏圖高科技股份有限公司光電線纜分公司，江蘇 無錫 214091)

近幾年隨著國家加強對電纜行業(yè)的監(jiān)督管理，客戶對其常規(guī)的結(jié)構(gòu)尺寸性能也有所了解，所以這些指標(biāo)也大都能合格。但還有部分性能，客戶自己難以測量或不容易判斷其是否合格，如是否達(dá)到低煙指標(biāo)、阻燃性高低等。2020年10月，國家市場監(jiān)管總局組織開展了電線電纜產(chǎn)品質(zhì)量安全專項整治活動，抽查電纜的阻燃、無鹵低煙、耐火性能等指標(biāo)，說明人們已意識到電纜的安全環(huán)保性了。那么，這和哪些因素有關(guān)呢？如何不浪費材料又能生產(chǎn)出合格產(chǎn)品呢？本文闡述了筆者在實踐中總結(jié)的心得。

1 性能指標(biāo)

阻 燃、耐火性能、無鹵、低煙性能見GB/T 19666-2019。

1.1 示例

（1）1kV,WDZN-YJY 3×70，工藝結(jié)構(gòu)：無鹵低煙阻燃內(nèi)、外護套、氧指數(shù)最小34、阻燃填充、4層阻燃包帶；可通過阻燃A類、低煙、無鹵試驗。

工藝結(jié)構(gòu)：無鹵低煙阻燃外護，氧指數(shù)最小34、阻燃填充、2層阻燃包帶；可通過B類阻燃、低煙、無鹵試驗；至少用2層云母帶，重疊率不低于30%，可通過耐火（N）試驗；至少3層云母帶或陶瓷硅橡膠帶，重疊率不低于20%，可通過耐火（NJ）試驗。

（2）1kV, WDZNJ-YJY23 3×70，工藝結(jié)構(gòu)：無鹵低煙阻燃外護套、氧指數(shù)最小34、阻燃填充、4層阻燃包帶；可通過阻燃A類、低煙、無鹵試驗；

1.2 影響因素分析

（1）電纜的結(jié)構(gòu)。從上述可看出，電纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計對其阻燃性、無鹵低煙和耐火性有極大的影響。阻燃試驗的取樣根數(shù)和燃燒時間，均與電纜的外徑及金屬鎧裝層有關(guān)；計算的樣品根數(shù)，與電纜的結(jié)構(gòu)及外徑有關(guān)，同一型號規(guī)格，阻燃材料越多，相對阻燃性越好；而耐火性能與無機礦物材料如云母帶層數(shù)及搭蓋率相關(guān)。

（2）電纜材質(zhì)。要達(dá)到的阻燃等級越高，需要材料的阻燃性越高，同時應(yīng)減少易燃性材料，或采用能降低燃燒速度的材質(zhì)；與無鎧裝的電纜相比，有金屬鎧裝層電纜的阻燃性較好，因為金屬層有擋焰抑制作用。耐火電纜需要在火災(zāi)或燃燒情況下，在一定時間內(nèi)，依靠耐熱耐火材料，不發(fā)生短路、斷路，能保持正常輸電。因此，導(dǎo)體外部的材質(zhì)需具備耐熱耐火和良好的絕緣性，如云母帶、陶瓷硅橡膠等材質(zhì)，可滿足普通耐火（N），而要滿足NS類耐火,僅僅依靠導(dǎo)體外部的云母層結(jié)構(gòu)，不易合格。而滿足無鹵低煙性能，采用的材料中，鹵素含量要在規(guī)定值內(nèi)，酸度和電導(dǎo)率達(dá)標(biāo)，若采用PVC護套就不會合格，且采用的材質(zhì)不易燃不助燃且發(fā)煙量低。

（3）生產(chǎn)裝備和工藝技術(shù)。生產(chǎn)工藝對其阻燃性也有影響，比如成纜節(jié)徑比越小，結(jié)構(gòu)越緊湊嚴(yán)密，纜芯間空隙小，而氧氣不足不易燃燒；阻燃護套厚度越厚，燃燒時燒透至內(nèi)層所需時間越長。耐火電纜中采用陶瓷硅橡膠帶繞包，該工藝沒有擠包工藝制作的同類產(chǎn)品耐火性穩(wěn)定。普通螺桿擠出PVC阻燃材料均可，卻不適用擠低煙無鹵護套料，需專用螺桿，該螺桿的長徑比L/D以20或25為宜，壓縮比以1:1為宜。長徑比過大、螺桿轉(zhuǎn)速過高會使料在擠出過程中摩擦生熱，溫度急劇上升，而受熱時間又長，造成料中阻燃劑分解，致使擠塑表面變差，阻燃性降低。低煙無鹵料與PVC相比，擠塑溫度范圍窄且低，一般控制在110～150 ℃之間較好，該工藝能避免產(chǎn)生焦粒或塑化不好的情況，避免導(dǎo)致阻燃性差或影響低煙性能。

（4）結(jié)構(gòu)設(shè)計與工藝。那到底什么樣的結(jié)構(gòu)工藝能滿足電纜的阻燃等級、無鹵、低煙、耐火性能呢？當(dāng)然是按最高指標(biāo)設(shè)計肯定能合格，然而企業(yè)要生存需考慮生產(chǎn)成本。因為這些試驗需要的樣品較多，還需相應(yīng)的試驗器材，對于規(guī)模較小或無相關(guān)經(jīng)驗的企業(yè)來講，若是從頭來試制，勢必浪費很大。本人結(jié)合多年的試驗和經(jīng)驗，總結(jié)出以下工藝，此僅為一種工藝結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)，并不是唯一的途徑。

具體工藝結(jié)構(gòu)見表1、表2和表3。

表1 單一阻燃工藝

表2 單一耐火工藝

表3 無鹵低煙阻燃工藝

產(chǎn)品類別 示例型號 各等級對應(yīng)的結(jié)構(gòu)工藝ZA ZB ZC ZD塑料 WDZ-BYJ、WDZ-RY等 / 絕緣料，氧指數(shù)最小34絕緣料，氧指數(shù)最小32絕緣料，氧指數(shù)最小30電線 WDZ-RYY等絕緣料和護套料（氧指數(shù)最小34）、阻燃填充、2層阻燃包帶護套料氧指數(shù)最小32、阻燃填充和2層阻燃包帶護套料氧指數(shù)最小30、和1層阻燃包帶 護套料氧指數(shù)最小28表中的絕緣和護套，均為無鹵低煙阻燃料

2 結(jié)束語

電纜產(chǎn)品的性能涉及到各方面，與電纜的規(guī)格、電纜結(jié)構(gòu)、原材料、工人技術(shù)水平、生產(chǎn)工藝綜合因素有關(guān)，不僅僅受某一方面的影響。因此，實際能達(dá)到相應(yīng)性能的途徑有很多，本文就一般情況下的觀點進行陳述，希望能為電纜生產(chǎn)企業(yè)帶來些許幫助。