辐照交联聚烯烃绝缘电线及其对绝缘材料的要求

2006年第4期电线电缆2006年8月No,42006Electric Wire CableAug.,2006辐照交联聚烯烃绝缘电线及其对绝缘材料的要求游泳(无锡爱邦高聚物有限公司,江苏无锡214035)摘要:介绍了几类常见的辐照交联聚烯烃绝电气装备用电线(电机绕组引接线、汽车线、电器安装线、机车车辆用线、建筑用线)相关标准及其机槭物理性能的要求,并对绝缘材料的选用提出一些建议关键词:电气装备用电线;辐照交联聚烯烃绝繚;相关国内外标准;要求;选用中图分类号:TM246.9文献标识码:A文章编号:16726901(2006)040001-06Irradiated XLPO Wires and the Requirement for the Insulating MaterialsYOU YoAibang Polymer Co, Ld, Wuxi, Wuxi 214035, China)Abstract: The mechanical/physical requirements for some irradiated XLPO wires for electric equipment in common use(motor lead, automobile wire, hook-up wire, wires for railway rolling stock, building wires)are preinsulating materials is proposedKey words: wires for electric equipment; irradiated XLPO insulation; related Chinese and foreign standards; requirement;selection照交联电线以用于Y2系列电机的125℃电机绕组1前言引接软电缆和软线为主。由上海电缆研究所起草的近年来,随着电机、电子电器、汽车等相关行业对该产品的性能要求最早作为一技术规范附在的飞速发展及辐照交联技术在电线电缆工业的广泛JB6213-9标准中,2004年依据Bs619593对应用,辐照交联电线也呈较快的发展趋势。目前,辐JB6213-92进行修订时,对原有技术规范做了部分修照交联电线己成功地用于电机绕组引接线、电器安改将其“第6部分连续运行导体最高温度125℃的装线、汽车线机车车辆用线建筑用线舰船用电软电缆和软线”归到新行业标准JB/T6213XX线、石油工业用电缆架空电缆等方面。就绝缘材料中。对该电线的物理机械性能要求见表种类而言,目前常见的主要为辐照交联聚氯乙烯绝新的行业标准除对原技术规范中的绝缘厚度及缘电线及辐照交联聚烯烃绝缘电线,其中以辐照交电线外径上限值加大外,对绝缘材料的老化前拉伸联聚烯烃绝缘电线用量较大。辐照交联聚烯烃绝缘性能及耐老化性能均提高了要求,并将热效应试验电线按使用温度等级一般分为105℃、125℃、150℃,耐溶剂试验、耐浸溃试验烘烤温度由原来的170℃其中以125℃、150℃等级电线最常见。本文将就常提高到180℃。对电机引接线来说,除了以上一些见的几类辐照交联聚烯烃绝缘电线相关标准及其物机械物理性能外,为满足不同电机厂的工艺,对绝缘理机械性能要求做一探讨。材料还会有一些特殊要求,例如:高温下不粘连、变形小等,而电机引接线制造的难点往往在于满足这2几类辐照交联聚烯烃绝缘电线物理机械电机绕组引接软线(以下简称电机引线)中,辐色说决些特殊要求。另外,目前一些电机厂家为满足出口性能要求配套的要求,提出要使用150℃耐温等级辐照交联2.1电机绕组引接软线引接线要求,耐老化等性能参照UL及CSA标准的n凵中国煤化工收稿日期:2005-1222CNMH(线性能主要参照标作者简介:游泳(198-),男,江西新干县人,高级工准有BO6722196.日本 JASON608-1992和美国程师,总工程师SAEJ11281995。这三个标准对辐照交联汽车线的作者地址:江苏无锡市新惠路14号[214035物理机械性能要求不尽相同,具体性能要求见表2006年第4期电线电缆2006年8月No,42006Electric Wire CableAug.,2006表1新标准规定的125℃电机绕组引接线性能要求性能要求项目名称J6213-9新标准JB/T6213XXXX绝缘老化前抗张强度≥=I0MPa≥12.5MPa断裂伸长率≥150%≥250%绝缘老化后④抗张强度变化率断裂伸长率变化率≤±30%≤±25%热延伸试验①载荷下伸长率175%冷却后永久变形弯曲试验15-25D圆轴上弯曲后不开裂或损坏浸水3v1.5-25D圆轴上弯曲后不开裂或损坏浸水3wvx1mn,不击穿x1min,不击穿热效应试验170℃×48h,冷却后在2-4D圆轴上弯曲不开裂180℃x48h冷却后在2-4D圆轴上弯曲,不开裂或损坏,浸水3kvx1min,不击穿或损坏,浸水3kVx1min,不击穿耐溶剂试验I70℃x24h后即浸二甲苯Ib,干燥15min,烘180℃x24h后即浸二甲苯Ih,干燥15min,烘180℃170℃x×24h,冷却后在2-4D圆轴上弯曲不开裂×24h,冷却后在2-4D圆轴上弯曲,不开裂或损或损坏,浸水3kV×1min,不击穿坏,浸水3kVx1min,不击穿耐浸渍试验170℃×24h预热,2mn内浸入浸溃漆1h,干燥30180℃x24h预热,2mn内浸人浸渍漆1h,干燥30min,烘170℃x16h,冷却后在3-6D圆轴上弯曲,mn,烘180℃x16h,冷却后在3-6D圆轴上弯曲不开裂或损坏,浸水3kVx1min,不击穿不开裂或损坏,浸水3kvx1min,不击穿注;表中涉及的弯曲试验中,圆轴直径为数倍电线或电缆外径,例如圆轴直径为电线直径(D)的1.5-2.5倍,即1.5-2.5D其他类推①绝缘老化条件:空气箱158℃x168b;热廷伸试验条件:200℃,0.2MPa,15min表2三种标准规定的辐照交联聚烯烃绝缘汽车线的性能要求rso67221996SAEJ II128-1995JASON608-1992C类D类TXL GXL. SXL绝缘抗张强度≥10.3MPa绝缘斷裂伸长率≥150%≥150%高温压力试验125℃x4h155℃x4h冷却后在盐溶液中加压1kV,30min不击穿,再升压至3kV或5kV不击短期老化试验l50℃x240h155℃xI68hI50℃经240h,然后绕棒卷绕后,绝25℃下卷绕后,不得呈现裂纹断抗张强度保留率≥80%断裂伸长率缘表面无裂纹浸水耐压 I kv,I min裂或其他缺陷;盐溶液中电压试验不保留率≥50%不击穿击穿长期老化后卷绕和冲击125℃×300h55℃x3000h试验23℃下经卷绕或冲击后绝缘不得呈现裂纹、断裂或其他缺陷,盐溶液中电压试验不击穿中国煤化工热过载试验175℃x6h205℃x6hCNMHG试棒上,经20℃、30m23℃下经卷绕或冲击后绝缘不得呈后绝缘应无裂纹及熔化现象现裂纹、断裂或其他缺陷,盐溶液中电压试验不击穿乃方数据2006年第4期电线电缆2006年8月42006Electric Wire CableAug.,2006性能要求ls06722-1996SAEJ I128-1995JASOD608-1992C类D类TXL GXL. SXL老化前低温卷绕试验-40℃下圈绕后不得呈现裂纹、断裂或其他缺陷。盐溶液中电压试验不击穿低温性试验10m2以上电线在-15℃时落锤冲-40℃经3h后绕棒卷绕不应有裂40℃经3b,仍在低温下卷绕再击后绝缘不得呈现裂纹断裂或其他纹或开裂室温下浸入盐溶液中5h放开取出后浸水耐压1kV、1mi缺陷,盐溶液中电压试验不击穿后施加1kv电压1mn不击穿不击穿热收缩试验50℃x15min后10cm长试样,绝缘20cm长试样,经150℃x15min后从任一端头的收缩≤2mme收缩率应小于4%耐液体试验油类:BO1817No,1经90℃×48h;引擎油汽油、甲醇变压器油、电池在0℃的JsK601中的1号油中浸燃液:ISO1817 liqiud c经23℃x0.5酸等液体中在不同温度下浸一定时|20b,然后室温下绕棒卷绕浸入盐间考核外径变化率室温下绕棒卷溶液中5b后。耐压1Vx1m不干燥后记录外径变化率并在23℃时绕不应有裂纹或开裂浸盐溶液中5击穿进行卷绕或冲击绝缘不得呈现裂h后耐压1Vx1mi不击穿纹、断裂或其他缺陷,盐溶液中电压试验不击穿耐磨性试验用刮针加载荷7N进行循环刮磨最在规定负荷下磨透绝缘所用砂纸长(1)砂皮带拖磨试验:砂皮带拖磨长小循环次数由供需双方协议度应不小于规定值度应大于规定值;(2)往复刀片刮磨试验:耐刮磨往复次数由供需双方协商耐臭氧试验将试样绕棒卷绕在65℃含100pom臭氧中处理192h,绝缘无裂纹或开耐切通试验电线上施加重量,切通时刀具所加负荷应不低于规定值交联试验电线绕直径6mm棒置于250℃热板|凝胶率大于50%上,施加5~7N力,5-6s,导体不应裸露另外,随着汽车业国际竞争的日益激烈,不同的较高要求,对阻燃性要求不很高。汽车生产厂商都有自己的汽车电线采购技术规范。23电器安装线这些技术规范除参照以上三个标准外,还加入了辐照交联电器安装线用量较多的为125℃、些特殊的要求。150℃温度等级辐照交联阻燃电线,最常见的电压等从表2来看,IS067221996、 JASOD608-1992、级为300V及600V,该类电线通常采用的为UL758SAFJ1128-1995三个标准对电线机械物理性能考核标准及CSA标准。表3为UL758标准对125℃项目较多,在耐热老化、高温下变形、耐液体、阻燃等150℃辐照交联聚烯烃阻燃电线的一些物理机械性性能考核方法方面有所差异,在机械性能、耐低温、能方面的要求热收缩等性能考核要求相似。除了以上三个标准从表3来看,UL758标准对辐照交联聚烯烃绝外,较多采用的还有一些德国工业标准、法国标准缘电线物理柙能画面曰并不是很多,CSA标(NFR345199以及国外汽车制造商如:标致准要中国煤化工在阻燃测试方法上(FSA9609503299)大众(VW60306)的技术规范,总的有CNMHG引接线中型号为来说,这些标准或规范考核项目基本相似,具体试验CL1251、CL252、CL1502、CL503等产品补充了耐浸方法和要求上会有所差异,但都对电线绝缘材料的渍漆试验及长期老化试验要求。但以上两个标准只耐热老化、耐热变形、耐磨性及耐油性等方面提出了是通用性的标准,由于电气安装线使用领域很广泛,2006年第4期电线电缆006年8月No.42006Electric Wire CableAug.,2006表3UL758标准规定的125℃、150℃辐照交联聚烯烃阻燃特别是小截面的电线如:22AWG、24AWG等较多,这电器安装线的性能要求些小截面的电线要达到上表中所要求的性能并不容性能要求易除了要绝缘材料性能优异外,电线制造工艺也很项目12安装线13℃安装线重要。另外很多用户在采购该类电线时除了以上老化前绝缘层通常性能要求外,往往会在采购文件中加入很多其抗张强度MPa≥10.3≥13.79他特殊要求,如耐油、耐磨、耐溶剂、热过载、长期老断裂伸长率/%≥150300化等,有时还会有使用工艺上的要求。所以电线制老化后绝缘层造厂家在选用绝缘材料时要充分考虑这些要求。老化条件158℃x168h180 x 168 h24机车车辆用线抗张强度保留率/%辐照交联机车车辆用线常采用的标准为法国标断裂伸率保留率/%70准NFF63-808-1992、NFF63-826-1990、XPF63-827低温弯曲试验低温弯曲后电线表面无裂纹1995及国标GB12528.11-2003补充件1。其中国标热变形试验厚度减少率≤50%。GB12528.11-2003补充件1参照采用了TB/T1484阻燃性试验vwl燃烧试验或水平燃烧试验并通过2001和NFF63808-1992标准。表4为GB12528注:01738标准12℃电器安装线产品型号有:326,321,3272,11-2003补充件1及XPF63827-1995标准对辐照交3173等;150℃的有3289,321,3398等。联机车车辆用电线的物理机械性能要求。①低温弯曲试验。试样在-10℃条件下处理4h,然后按规定从表4中可以看出,由于机车车辆电线的使用的圈数卷绕于圆轴上圆轴直径为电线直径的2倍。特性,对其绝缘材料的耐油性、耐酸碱性、耐臭氧和②热变形试验。试样放入烘箱内121℃x60min,然后加应力60mn,测试厚度减少率(%)低温性能提出了较高的要求,同时要求无卤阻燃。③阻燃试验。VW1燃烧:试验垂直供火5次15,任何一次施其中就耐油性而言,国标GB12528.1120030补充件火后必须在60s内熄灭,并不得烧焦25%以上指示旗,滴落物不引1中浸燃料油试验比耐矿物油苛刻得多,一般来说,燃棉层;水平燃烧:一次供火30离火后延燃速度小于25mmmn,若能通过浸燃料油试验,则耐矿物油试验不会有问滴落物不引燃棉层。题表4两个标准对辐照交联机车车辆用电线的性能要求性能要求项目GB12528.112003补充件1XPF63-827-1995WDZ-DCYJ-125WDZ-DCYJ/ B-125WDZ-DCYJ/B-150125℃级无卤电线老化前绝缘层抗张强度≥9MPa≥30MPa7 MPa断裂伸长率125%≥100%≥100%老化后绝缘层老化条件58℃x168h158℃x168h78℃xl68h抗张强度变化率断裂伸长率变化率≤-40%≤±25%电压试验不击穿不击穿浸矿物油试验试验条件00℃x70h100℃x70h120℃x70hN°2矿物油100℃×24h抗张强度变化率≤±25%断裂伸长率变化率电缆外径变化率≤±5%中国煤化工(<6mm3电线)CNMHO%(≥6mm2电线)电压试验不击穿不击穿浸燃料油试验试验条件70℃x168h70x168h70℃x168h2006年第4期电线电缆2006年8月No,42006Electric Wire CableAug.2006性能要求GB12528.112003补充件1XFF63-827-1995WDZ-DCYJ-125WDZ-DCYJ/B-125WDZ-DCYJ/B-150125℃级无卤电线抗张强度变化≤-55%断裂伸长率变化率正在研究中电缆外径变化率≤±5%≤±5%电压试验不击穿不击穿耐臭氧试验臭氧浓度为0.025%-电线表面无裂纹及不电线表面无裂纹及不电线表面无裂纹及不电线卷绕后在臭氟浓度0.025%-00%,3h处理后,电压击穿击穿击穿0.03%条件下25℃x24h,无裂纹或开裂高温压力试验(压痕深度125℃,≤50%125℃,≤50%150℃,≤50%140℃,≤50%低温卷绕试验(直径小开-40℃卷绕电线表面-60℃卷绕电线表面-60℃卷绕电线表面-40℃卷绕电线表面不开裂无击12.5mm电线)不开裂不开裂,无击穿不开裂,无击穿低温拉伸试验(-40℃,直径大于125mm电线)≥20%,不开裂耐磨性试验(往返刮磨次次次阻燃性试验按NFC32070规则进行试验,试验结燃烧时释放卤素气体的果达C级以上,释放气体卤酸气体总量≤5mg≤5mg/g含量≤2mg/g,按NFF16-101规定试pH值≥4.3验,烟气指数归为F类导电率≤10pS/mm成品电缆烟密度≥80%单根垂直燃烧(未烧焦≥50mm部分)耐酸碱试验①耐酸碱后抗张强度耐酸碱后断裂伸长率>100%抗张强度变化率≤±30%断裂伸长率变化率≤±30%①XPE63-827-1995标准规定耐酸碱试验条件:在HC和NaOH中浸23℃x168h后测试。2.5建筑用线从表5中可看出,JB/T10491-2004对交联聚烯鉴于建筑用线的发展趋势,2004年参照GB烃电线区分了含卤和无卤阻燃要求,标准规定若进5023-1997结构要求及相关的国外标准和一些公司行了成束燃烧试验,则不要求再做单根垂直燃烧试的产品样本、技术条件制定了行业标准JB/T0491-验。在实际试验中发现,对于无卤阻燃来说,小截面2004《额定电压450/750V及以下交联聚烯烃绝缘电电线(小于2.5mm2)通过单根垂直燃烧比通过B类线和电缆》,该标准适用于额定电压450/750V及以成束燃烧要求更高,电线制造厂家在选用材料的时下有耐热要求的固定布线和电力、电子设备内部连候要考虑到这一情况。另外,建筑用线在实际使用接用铜导体交联聚烯烃绝缘电线和电缆。由于市场中中国煤化工求,对含卤阻燃电线原因,目前该标准较多地为交联建筑用线所采用。该表5为该标准对交联聚烯烃绝缘电线物理机械性能常来CNMH无卤电线一般厂家不赠认它潮湿问题,并选用刮的要求。磨后发白较轻微的绝缘材料来改善电线耐刮磨性。52006年第4期电线电2006年8月No,42006Electric Wire CableAug.,2006表5JBT1049标准规定的交联聚烯烃绝缘电线性能要求性能要求Z-BYJ-105WDZ-BYJ-105Z-BY」125WDZ-BYJ-125ZBYJ-150WDZ-BYJ-150Z-RYJ-105WDZ-RYJ-105Z-RYJ-125WDZ-RYJ-125Z-RYJ-150WDZ-RYJ-150老化前绝缘层抗张强度≥12,5MPa≥9.0MPa≥12.5MPa≥9.0MPa≥9.0MP断裂伸长率≥120%≥200%200%≥120%老化后绝缘层试验条件35℃×168h158℃×168h158℃x168h180℃x168抗张强度变化率%≤±30%≤±25%≤士30%断裂伸率变化率≤±25%≤±25%≤±30%≤±25%绝缘热延伸试验试验温度200℃200℃200℃载荷下伸长率≤l75%≤175%175%≤175%≤175%冷却后永久变形≤15%≤15%≤25%≤15%%绝缘热收缩试验试验条件13s℃xlh135℃x1h158℃x1h158℃x1h180C xI h180℃x1h收缩率≤4%≤4%低温卷绕试验35℃不开裂-20℃,不开裂-25℃,不开裂-25℃,不开裂20℃,不开裂低温拉伸试验(绝缘断-25℃,≥20%-20℃,≥20%-20℃,≥20%-2020℃,≥20%20℃,≥20%裂伸长率)单根垂直燃烧试验通过通过通过通过通过成品电缆成束燃烧试验通过通过通过通过通过通过燃烧气体腐蚀性pH值≥4.34.3电导率≤10gS/mm成品电缆烟密度≥60%3辐照交联聚烯烃绝缘电线对绝缘材料的选择绝缘材料,一方面可以更好地保证电线产品的质量,另一方面对产品成本的把握也会有好处。要求在选择绝缘材料时,除了要考虑其物理机械性从上述分析可以看出,用于不同场合的辐照交能外,绝缘材料的挤出工艺性和辐照交联工艺性也联聚烯烃电线要求有较大差异,对绝缘材料的要求必须加以考虑。一种好的绝缘材料在赋予电线应具也不尽相同。电机引接线偏重于绝缘材料耐溶剂、备的物理机械性能的同时,还应具备较宽的挤出工耐浸渍漆及满足电机厂家工艺方面的要求;汽车线艺温度范围及较宽的辐照剂量适应范围。较宽的挤偏重于绝缘材料耐热老化、耐热变形、耐磨性及耐油出工艺温度范围可以保证绝缘材料挤出熔融后能塑性方面的要求;电器安装线偏重于耐老化、阻燃性及化良好、包覆均匀,以保证电线表面质量及辐照时既些特殊场合性能要求;机车车辆用线在耐油性、耐能得到均匀的交联度,又不因挤山过程中热剪切等臭氧、低温性、阻燃性及无卤等方面有所侧重;建筑原因引起材质变化;较宽的辐照剂量适应范围可以用线在实际使用中对耐潮湿性、耐刮磨性及成束燃保证绝缘材料有较宽的辐照适应性,在辐照过程中烧性能比较注重。基于不同电线的性能要求,电线既可fv凵中国煤化工至于由于辐照剂量制造厂家在选择绝缘材料时也要有针对性,合理地的相CNMHG大影响。方数据