輻照交聯低煙無鹵電線電纜

輻照交聯低煙無鹵電線電纜 

    目前火災事故中，電線電纜引起的火災不容忽視。據不*統計，1998年我國發生的火災中，因電線電纜所引起的占35%以上，在火災死亡人員中有三分之二是因為吸入電線電纜燃燒時釋放出的有毒氣體而窒息死亡，怎樣阻止電線電纜的燃燒,即使是被明火燃燒還低煙無毒,這是電線電纜制造業的一大課題。

    1．阻燃材料的演變
      從20世紀70年代開始，許多國家開始阻燃電線電纜的研制，一開始人們首先想到了用含有鹵素的材料來進行阻燃，因為含有鹵素的材料具有很好的阻燃性。此類材料分為兩種：一種是材料的基體樹脂含有鹵素，如聚氯乙烯（PVC）、聚四氟乙烯（PTFE）等；另一種基體樹脂不含鹵素，如聚乙烯（PE）等，添加溴聯苯醚，氯化石蠟，前一種稱有鹵阻燃，后一種稱低鹵阻燃，但是這些阻燃電線電纜在燃燒時存在高發煙高毒性的弊端，當火災發生時，產生溴化二惡英。被困人員乃至消防人員極易吸入此類有毒的含鹵氣體而窒息傷亡，造成火災的二次災害。

     從20世紀80年代開始，上開始對低煙無鹵阻燃材料的研制，這種材料的優點是低煙無鹵、無毒，即使被明火燃燒時，釋放出來的是二氧化碳氣體和水蒸汽。

    2. 低煙無鹵阻燃聚烯烴
      低煙無鹵聚烯烴是以聚乙烯為基體，將被EVA（乙烯-醋酸乙烯酯關聚物）活化了的大量*或*捏合在聚乙烯基體中，利用氫氧化物被燃燒受熱時，分解成金屬氧化物和水，該反應為吸熱反應。

      阻燃原理如下：氫氧化物被燃燒時是分解反應，該反應是吸熱反應，吸收周圍空氣中的大量熱量，降低了燃燒現場的溫度，此為阻燃機理之一；生成的水分子，也吸收大量熱量，此為阻燃機理之二；產生的金屬氧化物結殼，阻止了氧氣與有機物的再一次接觸,此為阻燃機理之三。所以低煙無鹵聚烯烴是采用吸熱與金屬氧化物隔氧的方法進行阻燃的。

    3. 輻照交聯工藝在低煙無鹵電線電纜中的應用
      低煙無鹵聚烯烴主要是采用氫氧化物作為阻燃劑。氫氧化物又稱為堿，其特性是容易吸收空氣中的水分，即稱為潮解。潮解的結果是絕緣層的體積電阻系數大幅度下降，由原來的17MΩ/km可降至為0.1MΩ/km。怎樣阻止潮解的發生呢？只有將基體--聚烯烴的分子結構予以改變，形成致密層以阻止空氣中的水分子與阻燃劑氫氧化物相結合從而形成潮解現象，人們稱此為交聯。

      交聯的方式分為兩大類，即化學交聯和物理交聯。而化學交聯又分為干法交聯和溫水交聯二種。
      干法交聯的方法是在溫度達300-400℃的高壓氣體中，經過一定的時間使聚乙烯分子鏈交聯。在此狀況下，氫氧化物已分解為金屬氧化物和水，因此電纜表面將出現裂紋及水泡，所以干法交聯的方法是不可用于低煙無鹵材料的。
      溫水交聯的方法是將電線電纜置于90℃的溫水中浸泡5至7小時，在此狀況下，氫氧化物將吸收大量的水份，導致絕緣電阻下降，直接影響到電纜的綜合性能。
      物理交聯又稱輻照交聯，是利用電子加速成器產生的高能量電子束流，轟擊絕緣層及護套，將高分子鏈打斷，被打斷的每一個斷點稱為自由基。自由基不穩定，相互之間要重新組合, 重新組合后由原來的鏈狀分子結構變為三維網狀的分子結構而形成交聯，此交聯方式既無高溫又無水，既能使聚烯烴交聯，又不影響阻燃性能和電氣性能，所以低煙無鹵聚烯烴材料只能采用輻照的方式交聯，別無選擇。
    4. 輻照交聯低煙無鹵耐熱電線電纜的綜合性能
       4.1 電氣性能
           絕緣電阻常數（90℃）:17.6MΩ.km。
       4.2 阻燃性能（無鹵、低煙特性）
          a.氧指數為38。
          b.電纜燃燒時氣體逸出試驗：絕緣PH值為6.74；絕緣電導率為1.18。
          c.電纜燃燒時煙濃度試驗（透光率）：97%。
       4.3 機械物理性能（耐高溫特性）
          a. 135℃、168h空氣箱老化試驗：老化后抗張強度保留率為106%;老化后斷裂伸長率保留率為90%。
          b. 延伸試驗（200℃.15min）：負載下伸長率為≤175%；冷卻后*變形率為≤15%。
   備注：保留率-如果物體原來的抗張強度為10公斤/cm2，老化后的抗張強度為10.6公斤/cm2 ，此物體老化后的抗張強度保留率為106%。

    工業化帶來的環境破壞是當今各國面臨的主要難題之一，電線電纜領域同樣也存在這樣的困境，如何有效解決這一難題是每一個有社會良知的企業正在認真思考的課題。

   常規的電線電纜主要采用聚氯乙烯（PVC）絕緣，是相當嚴重的污染源，其在制造、使用及廢棄處理時會產生大量的煙霧、二惡英、鉛、鹵等公害物質。

   尤其是在火災事故方面人們有著數不清的慘痛教訓，如倫敦地鐵Kings Cross站大火；Piper Alpha北海油井大火；德國杜塞爾多夫機場大火；里昂、東京、芝加哥等地的電信局火災，上述所有火災事故，電纜都被認定為造成災難的罪魁禍首，因為常規的電纜材料易燃，且會放出濃黑的煙霧及腐蝕性、刺激性氣體，對火災的撲滅和逃生都帶來極大的困難。

  綠色環保型輻照交聯電線電纜，成功地解決了普通電纜的上述缺陷，其優異品質表現在如下方面：

    1、不含有鹵素，不產生有害氣體及腐蝕性氣體。（無鹵）

   對PVC的應用持zui強烈反對態度的是瑞士、德國、瑞典、美國、日本等國家，這些國家的執法機構及協調機構已經制定了嚴格的法律，限制并將zui終取消PVC的工業應用，以減少災害，保護環境。

    2、燃燒時發煙量少。（低煙）

   火災時，為確保不熟悉現場的人員有逃生的機會，可視距離不得低于15M，常規電纜燃燒時的可視距離僅為5-8M，而環保型電纜的該項指標遠遠高于15M。

    3、具有更好的阻燃性能。（阻燃性）

   應用電子加速器輻照交聯等*工藝手段，環保型電纜無論在耐溫等級、耐老化、機械性能、阻燃性能等指標方面，相比常規電纜都有很大的提高。

   4、不含鉛等重金屬，不含環境激素，不污染土壤。

  鉛及鉛的化合物，會被人體的消化器官和呼吸器官攝取，在人的血液及腦部積累。當電線電纜被破碎、掩埋時，鉛化合物會從氫化合物中拆出，污染土壤和水質，危害人體。

捭闔牌綠色環保電纜與普通電纜的性能對比如下表：

   附：國內外在“綠色”環保型電線電纜應用方面的相關措施。

     1、日本建設部（國土*）責成日本電線工業協會（JCS）制定環保型電線電纜產品標準，環保電纜均采用統一的標志“EM”，2001年開始實施“綠色采購法”，明確規定“EM”電線電纜是標準適用產品。日本松下公司也宣布2005年公司的所有電器產品中都采用環保型電線電纜，日本豐田公司和本田公司也采取了同樣的舉措。

     2、歐盟各國在多年前就對鉛、鎳等重金屬實行zui嚴格的限制，并建立了生態管理和審核體系（EMAS），旨在必須全面遵守當地及歐盟的環保法規，歐盟各國頒布的無鹵阻燃電纜標準，其環保等級并不低于日本的EM標準。環保型電纜在歐盟市場已占據主導地位。美國也采取了類似的措施。

     3、在國內，1998年3月，北京市*頒文，在所轄系統禁用PVC電纜；2002年6月，北京市府向奧委會承諾2008年奧運會全部采用環保型建筑材料；2002年10月，上海市建委規定在大中型建筑或公共場所，不應使用PVC等非環保型電纜（DGJ08-93-2002）；2003年8月，國家強制規定，地鐵工程必須采用環保型電纜（GB50157-2003）；同時香港地鐵全面采用環保型電線電纜，香港青衣大橋在國內應用環保型超高壓電纜。

     4、歐盟RoHS指令。歐盟議會和歐盟理事會于2003年1月通過了RoHS指令，全稱是The Restriction of the use of certain Hazardous substances in Electnical and Electronic Equipment,即在電子電氣設備中限制使用某些有害物質指令，也稱2002/95/EC指令，2005年歐盟又以2005/618/EC決議的形式對2002/95/EC進行了補充，明確規定了六種有害物質的zui大*值，其中鉛（Pb）、汞(Hg)、六價鉻(Cr6+)、多溴聯苯(PBB)、多溴二苯醚(PBDE)的zui大允許含量為0.1%(1000ppm)，鎘(cd)為0.01%(100ppm)，該限值是制定產品是否符合RoHS指令的法定依據。© 天

     RoHS指令的出臺反響強烈，有的稱其為綠色環保指令，有的稱其為技術壁壘指令，還有的稱其為牽動制造業神經的指令。其間，美國、日本、韓國、泰國等也相繼出臺了類似指令。

捭闔牌環保型輻照交聯低煙無鹵阻燃耐熱電線電纜

本產品適用于額定電壓0.6/1KV及以下的電力線路中作輸送電能用。

 一、產品執行標準:企業標準

二、輻照原理的說明 
輻照交聯是利用輻照產生的高能量β射線，形成高分子自由基，然后高分子自由基重新組合成為交聯鍵，從而使原來的線性分子結構變成三維網狀的分子結構而形成交聯。

三、輻照交聯低煙無鹵電線電纜的特點 
    1、載流量大：輻照交聯電纜，經高能電子束輻照后，材料的分子結構從線形變成三維網狀分子結構，耐溫等級從非交聯的70℃提高到90℃、105℃、125℃、135℃、甚至150℃，比同規格的電纜的載流量提高15-50%。 
    2、絕緣電阻大；由于輻照交聯電纜避免了采用氫化物作為阻燃物，因此防止了交聯時出現的預交聯和因絕緣層吸收空氣中的水分而使絕緣電阻下降現象。從而保證了絕緣電阻值。
    3、使用壽命長，過載能力強；由于輻照交聯后的聚稀烴材料的耐溫等級高，老化溫度高，所以延長了電纜在使用過程中循環發熱的使用壽命。 
    4、環保、安全：由于電纜所采用的材料都是無鹵環保材料，所以電纜的燃燒特性符合環保要求。
    5、產品質量穩定： 傳統的溫水交聯電纜的質量受水溫度、擠制工藝、交聯添加劑等因素的影響，質量不穩定，而輻照交聯電纜的質量取決于電子束的輻照劑量，輻照劑量是由計算機控制，少了人為的因素，所以質量穩定。 
     輻照交聯低煙無鹵阻然電線電纜具有難以著火并具有阻止或延緩火焰蔓延的能力，過載能力強，而且，一旦著火，它具有無鹵、低煙、無毒、無腐蝕等特性，適用于如高層建筑、賓館、醫院、地鐵、核電站、隧道、發電廠、礦山、石油、化工等 
     輻照交聯低煙無鹵耐火電線電纜除滿足輻照低煙無鹵阻燃電纜的特性外，它還能在火災條件下滿足線路供電的能力，過載能力強。主要用于火災報警、消防設備、排煙設備、以及緊急通道運輸、照明等應急設施的供電線路中需要耐火的場合。

     輻照交聯低煙無鹵電纜的阻燃等級 
     根據GB/T18380.3-2002規定的試驗條件,輻照低煙無鹵電纜的阻燃等級分為A、B、C、D四個等級 
表1

 四、產品結構:

五、輻照交聯低煙無鹵電纜產品表示方法

  (1) 輻照交聯低煙無鹵電纜的型號由燃燒特性代號和電纜型號兩部分組成

     （2）輻照低煙無鹵電線電纜的允許工作溫度可以為90℃、105℃、125℃、135℃等，表示時在型號后面加上溫度等級105℃、125℃、135℃、90℃可以省略。 
     （3）產品用型號、額定電壓、芯數、標稱截面和本標準號表示。 
例如： 
     額定電壓600/1000V輻照交聯聚乙烯絕緣聚稀烴護套阻燃B類低煙無鹵電纜，3芯，240mm2
     表示為WDZB-YJ（F）Y  600/1000V  3*240  Q/TEC16.06-2005。 
     額定電壓600/1000V 輻照交聯聚乙烯絕緣聚稀烴護套阻燃B類耐火低煙無鹵電纜，3芯240mm2
     表示為 WDZBN-YJ（F）Y   600/1000V  3*240 Q/TEC16.06-2005。 
     額定電壓450/750V輻照交聯聚乙烯絕緣聚稀烴護套阻燃B類低煙無鹵控制電纜，7芯，1.5mm2
     表示為:WDZB-KYJ（F）Y    450/750V  7*1.5  Q/TEC16.06-2005。

六、電纜的型號及名稱

生產范圍：

七、使用特性 
    1.電力電纜的額定電壓U0/U為0.6/1KV。控制電纜的額定電壓U0/U為450/750V，電線電纜的額定電壓U0/U為U0/U及以下。 
    2. 電纜長期允許工作溫度不超過135℃ 
    3.安裝時環境溫度不宜低于0℃。 
    4．電纜安裝時的zui小彎曲半徑: 
       a.控制電纜：無鎧裝層的電纜應不小于電纜外徑的6倍，有鎧裝或銅帶屏蔽結構的電纜應不小于電纜外徑的12倍。 
       b、電力電纜的zui小彎曲半徑見表3

D-電纜的外徑 

5、多芯電纜中性線導體標稱截面見表4
表4

6、單芯電纜導電線芯為圓形，16mm2及以上者可以緊壓。多芯電纜線芯截面為35mm2及以下者，其線芯應為圓形，線芯截面在50mm2及以上者為扇形、瓦形或半圓形。四芯電纜中第4芯（中性線芯）可為圓形或扇形。五芯電纜中性線可為圓形或瓦型6mm2及以下者允許由單根導體構成，10mm2及以上者由多根單線組成。成型導體（扇形、瓦形或半圓形）應當緊壓。 

八、主要性能 
1、輻照低煙無鹵阻燃型 
1）、阻燃性能應能通過GBGB18380的成束電纜燃燒試驗,試驗后電纜燒焦或受影響部分達到的高度應不超過火焰作用點以上2.5m.
2）、鹵酸氣體釋放量試驗應能通過GB/T17650.1-1998鹵酸氣體總量的測定∠5mg/g以及GB/T17650.2-19981用測量PH值和電導率來測定氣體的酸度  (1L水中PH≥4.3   電導率值應不超過10us/mm)
3）、煙密度試驗應能通過GB/T17651.1.2-1998電纜或光纜在特定條件下燃燒的煙密度測定(透光率的zui小值≥60%) 
4）、導體直流電阻符合GB/T3956的規定 
5)工頻耐壓實驗：電力電纜應經受3500V、5min不擊穿，控制電纜應經受3000V、5min不擊穿。電線電纜應經受2500V、5min不擊穿 
6）、應經受-15℃的低溫卷繞試驗或低溫沖擊試驗.試驗后試樣表面應無目力可見的裂紋.
2、輻照低煙無鹵阻燃耐火型 
除滿足低煙無鹵燃型的性能以外，其耐火試驗應能通過GB/T19216-2003在火焰條件下電纜或光纜的線路完整性試驗中的規定，在750℃  90min燃燒，2A熔絲不熔斷。

九、電纜的規格及參考數據見表5-12
表5 銅芯輻照交聯聚乙烯絕緣低煙無鹵阻燃電線電纜結構參數
表6 軟銅芯輻照交聯聚乙烯絕緣低煙無鹵阻燃電線電纜結構參數

表7 WDZ-KYJ（F）Y  輻照交聯聚乙烯絕緣聚烯烴護套低煙無鹵阻燃控制電纜
表8 WDZN-KYJ（F）Y 輻照交聯聚乙烯絕緣聚烯烴護套低煙無鹵阻燃耐火電力控制電纜

表9 WDZ-YJ（F）Y   輻照交聯聚乙烯絕緣聚烯烴護套低煙無鹵阻燃電力電纜
表10 WDZ-YJ（F）Y22 輻照交聯聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚烯烴護套低煙無鹵電力電纜
表11 WDZN-YJ（F）Y   輻照交聯聚乙烯絕緣聚烯烴護套低煙無鹵阻燃耐火電力電纜
表12 WDZN-YJ（F）Y22   輻照交聯聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚烯烴護套低煙無鹵阻燃耐火電力電纜

十、電線電纜結構尺寸：
　 　（１）WDZ-BYJ(F)或WL-BYJ(F)450/750銅芯輻照交聯低煙無鹵阻燃聚乙烯絕緣電線電纜

（２）WDZ-BYJ(F)EB或WL-BYJ(F)EB 300/500 銅芯輻照交聯低煙無鹵阻燃聚乙烯護套扁平型

（３）WDZ-BYJ(F)R或WL-BYJ(F)R 450/750 軟銅芯輻照交聯低煙無鹵阻燃聚乙烯絕緣電線電纜