WCA January 2019

❍ 图 3 : 电缆 3 的 DSC 曲线

❍ 图 4 : 电缆 4 的 DSC 曲线

• 电缆 1 ：“完好”电缆，已老化，半径更小，管壁更薄。该 设计 4 年多以来从未出过问题 • 电缆 2 ：“完好”电缆，直径较大，管壁较厚，无断裂 • 电缆 3 ：“缺陷”电缆，在应用现场发生了开裂。其直径和 壁厚与电缆 2 相同 通过一个热-冷-热测试循环，对缺陷电缆和两个对照用的 “完好”电缆进行了 DSC 分析。在第一个热循环，温度从 25°C 上升到 200°C ，加热速度为每分钟 10°C 。接下来是一个 缓慢制冷循环，使温度从 200°C 降到 -25°C ，速率为每分钟 5°C 。第二个热循环又使温度从 -25°C 上升至 200°C ，速率为 每分钟 10°C 。参见图 1 。 通过观察图 1 中电缆 1 的 DSC 曲线，可以看出第一条加热曲线 (虚线)与第二条加热曲线(实线)并无太大区别。这表明该材 料的加工流程很好，没有显著的冻结应力水平。这一结果在 预料之中，因为这是“完好电缆”。其直径较小、管壁较 薄，因此在生产流程中更容易缓慢冷却，这样便可使聚合物 达到平衡态，不会产生显著的应力水平。 图 2 中电缆 2 的 DSC 曲线特征也非常类似。第一个加热曲线 (虚线)与第二个加热曲线(实线)并无多大不同。同样的，这 也表明该电缆的加工流程很好，没有显著的冻结应力水平。 尽管制造商将此电缆标记为“完好”，但据图表显示，它的 生产流程还有优化空间。较厚的护套壁更不容易缓慢冷却(可 用水冷却槽中的热水来实现)。图 2 表明，该材料在生产流程 中可以对化合物造成最小的冻结应力。 观察电缆 3 — “缺陷”开裂电缆的 DSC 曲线，可以看到第一 个加热曲线(虚线)和第二个加热曲线(实线)之间存在很大差 别。护套化合物的真正熔融行为发生在缓慢制冷后的第二个 加热循环，这时护套化合物达到了平衡态。第一个加热曲线 似乎有多个假熔融点且热含量高(曲线面积)。这表明该电缆 护套包含大量冻结应力。 根据 DSC 分析， Mexichem 得出在应用现场发生开裂的“缺 陷”电缆在加工流程中存在冻结应力，从而导致开裂。对加工 流程的建议是，在生产过程中尽量使电缆缓慢冷却，以最小化 任何冻结应力。该电缆制造商的流程工程师表示，在电缆出现 问题前他们安装了一个水冷却器，以促进生产线速率。 为了实现更高的生产线速率，他们安装了一个额外的水槽， 以便电缆能先后通过热水和冷水，从而实现梯度制冷。在改 进生产线后，用于生产“缺陷”电缆的同一批化合物被投入 更快的生产线中，生产出的电缆被送至 Mexichem Specialty Compounds 公司进行分析。这称为电缆 4 。电缆 4 也接受了 DSC 分析，以确定应力水平是否有所下降。

图 4 表明，电缆 4 并无明显的冻结应力，因为第一个加热曲线 和第二个加热曲线非常接近。之后对电缆 4 进行了热循环测 试，以确定它在严苛环境中是否会发生断裂。电缆 4 通过了断 裂耐受性测试的全部要求。 电缆 3 和电缆 4 具有相同结构，而且由同一批低烟无卤化合 物制成，对二者的 DSC 分析可看出，加工流程能决定电缆是 “完好”还是“缺陷”。 4 结论 差示扫描量热( DSC )分析能帮助确定电缆是否存在与生产流 程相关的冻结应力，并因此而更容易发生热应力开裂。该分 析法也能帮助确定改进电缆的生产流程是否能影响可造成电 缆开裂和应用故障的冻结应力水平。 除帮助这些聚合物类型确定最佳的流程技术之外， Mexichem Specialty Compounds 公司还设计了对热应力断裂更有耐受 性的低烟无卤( LSHF )材料。这些化合物的构成更加稳健， 使其成为在恶劣环境条件下使用的特种电缆的高性能解决方 案。 Mexichem 设计的电缆评估方法对于确定低烟无卤电缆的 断裂问题十分重要。了解开裂问题的原因，可以让加工人员 生产出更不容易发生热应力开裂的产品。 随着低烟无卤化合物市场上电缆设计和应用环境的复杂化， 以及电缆制造商对电缆现场性能和加工技术的日益优化，一 个对现有聚合物类型和分析方法有深刻了解的供应商将具有 不可估量的价值，可以帮助解决线缆市场不断增加的需求。

Mexichem Specialty Compounds Leominster, Massachusetts, USA 电话 : +1 978 840 2134 电子邮件 : mark.jozokos@mexichem.com 网址 : www.mexichem.com Mexichem Specialty Compounds Melton Mowbray, Leicestershire, UK 电话 : +44 166 450 2203 电子邮件 : tanya.artingstall@mexichem.com 网址 : www.mexichem.com

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Wire & Cable ASIA – January/February 2019