Optymalizacja dyspersji wypełniacza i przetwarzalności w mieszankach LSZH do kabli transportowych

I. Złożone wyzwanie LSZH

Produkcja o wysokiej wydajności Mieszanki LSZH do kabli transportowych (niskodymowe, bezhalogenowe) przedstawia wyjątkową zagadkę techniczną: potrzebę niezwykle dużego obciążenia nieorganicznymi wypełniaczami uniepalniającymi (do 60-70% wagowo), aby spełnić normy bezpieczeństwa pożarowego, przy jednoczesnym zachowaniu doskonałej stabilności przetwarzania i końcowych właściwości mechanicznych. Zła dyspersja tych wypełniaczy (takich jak wodorotlenek glinu lub magnezu) prowadzi bezpośrednio do defektów materiałowych, zwiększonej lepkości i katastrofalnej utraty wytrzymałości na rozciąganie, pogarszając niezawodność końcowego kabla.

Hangzhou Meilin New Material Technology Co., Ltd., w tym Hangzhou Meilin Special Material Co., Ltd., obsługuje trzy zakłady produkcyjne i 31 zaawansowanych zautomatyzowanych linii produkcyjnych. Nasz zespół techniczny, w skład którego wchodzą starsi inżynierowie oraz specjaliści ds. badań i rozwoju, koncentruje się na opanowaniu złożonej wiedzy o materiałach niezbędnej do produkcji związków LSZH, FR-PE i XLPE o optymalnej wydajności i spójności zarówno na rynku krajowym, jak i międzynarodowym.

II. Inżynieria dyspersyjna: osiągnięcie równomierności ładowania wypełniacza

Skuteczna dyspersja nieorganicznego wypełniacza jest najważniejszym czynnikiem decydującym o jakości związku LSZH.

A. Modyfikacja powierzchni wypełniacza dla mieszanek kablowych LSZH

Wypełniacze nieorganiczne są z natury hydrofilowe (lubią wodę), podczas gdy matryca polimerowa (np. poliolefina) jest hydrofobowa. Ta niezgodność chemiczna uniemożliwia równomierne wymieszanie wypełniacza, co prowadzi do aglomeracji. Aby temu zaradzić, obowiązkowa jest modyfikacja powierzchni wypełniacza w przypadku mieszanek kablowych LSZH. Wypełniacze zazwyczaj traktuje się środkami sprzęgającymi, takimi jak silany lub pochodne kwasu stearynowego, które szczepią się na powierzchni wypełniacza. Obróbka ta znacznie obniża energię powierzchniową wypełniacza, poprawiając jego zwilżalność i przyczepność do niepolarnej matrycy polimerowej, zmniejszając w ten sposób ryzyko ponownej aglomeracji podczas mieszania.

B. Techniki łączenia materiałów LSZH o dużej zawartości wypełniacza

Wybór sprzętu do przetwarzania ma kluczowe znaczenie w przypadku technik łączenia materiałów LSZH o dużej zawartości wypełniacza. Wytłaczarki dwuślimakowe są stosowane głównie ze względu na ich doskonałe właściwości mieszania i silne ścinanie w porównaniu z wytłaczarkami jednoślimakowymi. Kluczowe parametry techniczne, takie jak konfiguracja ślimaka (np. zastosowanie bloków ugniatających, elementów odwracających) i stosunek długości do średnicy (L/D), są skrupulatnie optymalizowane, aby zapewnić przyłożenie wystarczającej energii ścinania do rozbicia aglomeratów wypełniacza bez powodowania nadmiernego, miejscowego ciepła, które mogłoby przedwcześnie rozłożyć środki zmniejszające palność.

III. Przetwarzalność i wydajność wytłaczania

Wysoko wypełnione związki LSZH do kabli transportowych wykazują wysoką lepkość stopu, co stanowi wyzwanie dla procesów wytłaczania z dużą prędkością wymaganych do wydajnej produkcji kabli.

A. Stabilność przetwarzania przez wytłaczanie LSZH przy dużej prędkości

High viscosity leads to increased torque demand, higher melt temperature, and potential melt fracture—a surface imperfection that destroys the cable's aesthetic and electrical integrity. To enhance LSZH Extrusion Processing Stability at High Speed, processing aids, such as specialty low molecular weight polyolefins or synthetic waxes, are incorporated. These additives migrate to the polymer/metal interface inside the extruder barrel and die, effectively lubricating the compound and lowering the apparent viscosity. Crucially, this allows for faster extrusion speeds while maintaining lower and safer processing temperatures, well below the decomposition temperature (e.g., $220^{\circ}C$ for ATH).

B. Kompromis: środki pomocnicze w przetwarzaniu a skuteczność działania ognia

Istnieje niezbędny kompromis techniczny: chociaż środki wspomagające przetwarzanie poprawiają przepływ, są one zazwyczaj organiczne i palne. Dlatego też stężenie tych substancji pomocniczych musi być ściśle ograniczone (np. zazwyczaj < 1-2% masowych). Przekroczenie tego limitu skutecznie osłabiłoby stężenie środka zmniejszającego palność, co potencjalnie prowadziłoby do niepowodzenia kluczowych testów bezpieczeństwa pożarowego, takich jak testy ograniczania wskaźnika tlenowego (LOI) lub badania pionowej propagacji płomienia.

IV. Zachowanie integralności mechanicznej

Wysoka zawartość wypełniacza samoistnie zmniejsza elastyczność. Inżynieria jest wymagana w celu zapewnienia zachowania integralności mechanicznej w kablach halogenowych o niskiej emisji dymu i zerowej emisji dymu podczas instalacji i okresu użytkowania.

A. Zachowanie integralności mechanicznej w kablach bezhalogenowych o niskiej emisji dymu

Zła optymalizacja dyspersji nieorganicznego wypełniacza zmniejszającego palność prowadzi do dużych, słabych aglomeratów wypełniacza, które działają jako punkty koncentracji naprężeń w matrycy polimerowej. Kiedy końcowy kabel jest poddawany naprężeniom (np. podczas zginania lub ciągnięcia), punkty te inicjują pęknięcia, drastycznie zmniejszając wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie przy zerwaniu. Wybór polimeru bazowego jest również krytyczny. Zastosowanie elastycznych polimerów, takich jak EVA o wysokim wydłużeniu lub specjalne elastomery poliolefinowe, pozwala związkowi zachować wymagane wydłużenie (typowo> 125%) nawet przy dużych ilościach wypełniacza, zapewniając, że kabel wytrzyma trudy instalacji.

B. Kontrola jakości i walidacja

Nasze zaangażowanie w produkt wysokiej jakości potwierdzają nasze protokoły zapewnienia jakości. Po zmieszaniu każda partia poddawana jest kompleksowym testom mechanicznym, w tym wytrzymałości na rozciąganie, wydłużeniu przy zerwaniu i testom twardości. Ta rygorystyczna walidacja, nadzorowana przez naszych starszych inżynierów, potwierdza, że ​​stabilność przetwarzania osiągnięta podczas stabilności przetwarzania wytłaczania LSZH przy dużej prędkości nie zagroziła istotnej integralności żywotności związków LSZH do kabli transportowych.

V. Precyzyjne mieszanie dla bezpieczeństwa transportu

Rozwój i produkcja wysokiej jakości mieszanek LSZH do kabli transportowych to delikatna równowaga nauki o materiałach i inżynierii precyzyjnej. Mistrzostwo techniczne w modyfikacji powierzchni wypełniacza w przypadku mieszanek kablowych LSZH i optymalizacja Techniki łączenia materiałów LSZH z dużą zawartością wypełniaczy są niezbędne do uzyskania wymaganej dyspersji wypełniacza. Ta wiedza ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia stabilności procesu wytłaczania LSZH przy dużej prędkości i niezawodnego zachowania integralności mechanicznej w kablach o niskiej zawartości dymu i zerowej zawartości halogenu — gwarancja bezpieczeństwa i wydajności zapewniana przez Hangzhou Meilin New Material Technology Co., Ltd.

VI. Często zadawane pytania (FAQ)

1. Dlaczego optymalizacja dyspersji nieorganicznego wypełniacza uniepalniającego jest tak istotna dla końcowych właściwości kabla?

• Odp.: Słaba optymalizacja dyspersji nieorganicznego wypełniacza zmniejszającego palność skutkuje powstawaniem aglomeratów wypełniacza, które działają jak punkty koncentracji naprężeń. Te słabe strony znacznie zmniejszają wytrzymałość kabla na rozciąganie, wydłużenie przy zerwaniu i odporność na ścieranie, pogarszając zachowanie integralności mechanicznej w kablach halogenowych o niskiej emisji dymu i skracając żywotność kabla.

2. Jaką rolę odgrywają środki powierzchniowo sprzęgające w modyfikacji powierzchni wypełniacza w mieszankach kablowych LSZH?

• Odp.: Środki sprzęgające (np. silany) są stosowane podczas modyfikacji powierzchni wypełniacza w przypadku mieszanek kablowych LSZH, które działają jak mostek chemiczny. Wiążą się z hydrofilowym nieorganicznym wypełniaczem na jednym końcu i zakotwiczają się w hydrofobowej matrycy polimerowej na drugim, znacznie poprawiając kompatybilność i zapobiegając zlepianiu się wypełniacza podczas mieszania.

3. W jaki sposób producenci osiągają stabilność procesu wytłaczania LSZH przy dużej prędkości pomimo wysokiej lepkości materiału?

• Odp.: Stabilność osiąga się przede wszystkim dzięki zastosowaniu mieszanki dwuślimakowej o wysokim ścinaniu i dodaniu środków pomocniczych w przetwarzaniu (smary/woski). Środki te zmniejszają lepkość stopu, umożliwiając płynny przepływ mieszanki przez dyszę wytłaczarki przy dużych prędkościach, bez powodowania defektów powierzchni lub nadmiernych skoków temperatury.

4. Jakie są kluczowe wyzwania techniczne, którym odpowiadają techniki łączenia materiałów LSZH o dużej zawartości wypełniaczy?

• Odp.: Techniki łączenia wysoko wypełnionych materiałów LSZH muszą stawić czoła dwóm kluczowym wyzwaniom: (1) zapewnić całkowite rozproszenie dużej zawartości wypełniacza oraz (2) kontrolować temperaturę stopu, aby zapobiec przedwczesnemu rozkładowi termicznemu nieorganicznych wypełniaczy zmniejszających palność (np. ATH/MDH).

5. Jakie jest niebezpieczeństwo naruszenia integralności mechanicznej w przewodach bezhalogenowych o niskiej emisji dymu?

• Odp.: Naruszona integralność mechaniczna oznacza, że ​​kabel jest podatny na uszkodzenia podczas instalacji (np. przeciąganie przez przewody) lub cykliczne zmiany naprężeń podczas pracy (np. wibracje w taborze). Brak wytrzymałości na rozciąganie lub odporności na ścieranie może prowadzić do przedwczesnej degradacji płaszcza, odsłaniając przewody i ryzykując katastrofalną awarię, negując w ten sposób korzyści związane z bezpieczeństwem samych mieszanek LSZH do kabli transportowych.