電線電纜行業如何用好氯化聚乙烯（CPE）

一、橡膠型CPE應用的現狀和推廣前景

　　1. 國外橡膠型CPE在線纜行業的應用領域

　　⑴ 按美國UL標準規定，橡膠型CPE主要用途：

　　· 耐油平行軟線（典型代表是HPN線）的絕緣和纖維編織軟線（C型或PD型）的絕緣；

　　· 多種服務性、消費性電器（如吸塵器、電熱器、炊具、空調機、車輛等）

　　用軟線和軟纜的護套；

　　· 十多種輕、中、重型耐油橡套電纜的護套；

　　· 二種建筑用線（RH型和RHW型）的護套；

　　· 用戶引入電纜的護套等。

　　⑵ 國際電工委員會（IEC）標準規定：

　　· IEC92-359-1987規定可用于船用電纜護套，其最高工作溫度為85℃；

　　· IEC245-1994規定可用于通用橡套電纜、電梯電纜、電焊機電纜的護套，

　　其最高工作溫度為60℃。

　　2. 國內橡膠型CPE在線纜行業的應用

　　由于CPE與氯丁橡膠（以下簡稱CR）和氯磺化聚乙烯（以下簡稱CSM）膠性能相近，將CPE理解為“氯丁橡膠或其它相當材料的混合物組成”，已經為絕大多數電線電纜生產廠和用戶接受。因此用CPE膠替代CR或CSM膠具有一定的認知度。

　　GB5013-1997規定通用橡套、電焊機電纜、電梯電纜的護套，其最高工作溫度為60℃，此標準與IEC245-1994版相同。

　　目前國內橡膠型CPE用量最大的還是以空調線為主體的橡套軟電纜，如YZW以及相似德國VDE標準的H05RN-F和H07RN-F等橡套軟電纜的護套和絕緣的用料占橡膠型CPE產量的90%左右，其中絕緣用CPE占一小部分。

　　電梯電纜和電焊機電纜的護套也可用CPE作護套，但由于生產技術的原因，至今沒有得到推廣，僅在少數有條件的廠家試用。

　　GB9331-1988規定，可將CPE替代CR用作某些型號的船用電纜護套，其最高工作溫度為85℃，一些有條件的廠已在今年試用，但品種不多，尚未推廣。

　　GB12972-91規定，可將CPE用作礦用電纜的護套，其最高工作溫度為65℃、90℃；對于有抗撕性能要求的護套，很多廠在技術上還沒有解決好。

　　中型、重型橡套扁電纜在我國新老國家標準中尚沒有相應的產品標準，但近十多年來，市場的需求量卻很大，如起重機、行車、電梯和電站輸送煤炭軌道車等用重型橡套扁電纜，其工作條件惡劣，且都有阻燃和耐油、耐氣候的要求，CPE膠是很適合做此類電纜的護套。其最高工作溫度是60℃或65℃；也可與三元乙丙膠配合做絕緣膠料，最高工作溫度達到75℃或90℃；

　　按美國標準規定的雙芯平行線、三芯平行線可用CPE做外護套，這種線柔軟、美觀，非常適用于做家用電器、儀器、儀表的插頭線，用量很大。在我國南方的一些企業按國外標準大量生產并出口這類電線。而我們國內之所以很少應用，問題涉及到新標準執行、用戶是否認可等等；

　　CPE輻照交聯僅有少數單位在搞試驗，由于不用過氧化物交聯劑，所以電性能良好，體積電阻率比過氧化物交聯要高100倍，同時又具備過氧化物交聯的優點，有很好的耐油、耐氣候、耐熱、阻燃和高強度等性能，這在國內是一個尚待開發的新材料；

　　根據美國UL1581-1996標準規定，熱塑性護套的最高工作溫度是90℃，在國內用CPE作為熱塑性彈性體的護套材料還是一個待開發的品種，需要投入力量去研究和開發；

　　對照國外CPE的應用領域，國內CPE在應用上的差距很大，要做的工作非常多，需要專門來研究和解決這些問題，才能縮小和國外的差距，將CPE的應用推向更廣闊的領域。

　　二、CPE應用過程中存在的問題

　　早在九十年代初，當濰坊亞星化學引進德國赫斯特全套的CPE生產線投產后，上海電纜研究所作為全國線纜行業的技術開發中心，曾召開過二次CPE應用技術交流會，并提出CPE可以替代CR，對某些產品還可以用CPE代CSM。但是幾年來卻受到市場推廣、材料、技術、設備、標準等方面滯后的影響。

　　1. 市場因素

　　⑴ CPE作為一種新材料，其優缺點尚未真正被認識。

　　⑵ 作為橡套電纜的大用戶是煤礦用橡膠電纜，90年代以后出現了許多中小型生產廠，依托煤礦生產電纜，技術力量差，設備落后，只能按老標準生產氯丁膠護套的礦用電纜。另外前幾年的煤炭工業不景氣對礦用電纜的技術提高帶來影響。

　　⑶ 我國線纜的品種結構與國外有差異，在國外很早就使用橡膠阻燃電線和電纜軟線，在國內建筑用線和家用電器軟線仍大量使用PVC電線。

　　⑷ 我國空調機行業有正式文件下達，不準使用塑料電線，必須用橡膠阻燃軟電纜，即執行GB5013-1997規定的YZW（245IEC57）產品，但CR價格比較貴，加工出來的電纜護套外觀不好，在加工過程中很容易造成膠料焦燒而增加損耗和成本。CPE橡膠型材料的改進，促進了CPE在空調機用橡膠阻燃電纜護套和絕緣方面的應用，其用量達到橡膠型CPE產量的90%以上，這一事實值得我們認真總結，以利于CPE在其它線纜品種中的應用和推廣。

　　⑸ 南方有一些廠在按美國UL標準、加拿大CAS標準或德國VDE標準生產家用電器及各種服務性電器用的橡膠軟線或軟電纜，采用CPE硫化膠作基材的橡膠電線電纜，直接出口或者為出口配套，但國內市場還沒有推廣。

　　2. 材料與技術

　　⑴ 材料

　　九十年代后期南方地區橡膠型氯化聚乙烯（CPE）的用量逐年加大，濰坊亞星化學非常重視這個發展方向，加大了橡膠型CPE品種的開發，如我們現在使用量非常大的CPE135B，就是前幾年開發出來的品種，并且根據用戶反映將生膠門尼粘度從過去的90左右，降至現在的65－75（ML1+4125℃）之間。特別是今年，用戶對65－75之間的粘度使用是比較滿意的，為此進一步推出了滿足客戶要求的高、中、低門尼粘度的產品以供選用。另外根據用戶需要，將繼續開發電線電纜用的絕緣型氯化聚乙烯新品種，為電纜行業開發新品種創造條件，以滿足電線電纜行業對橡膠型CPE日益增長的需要。

　　⑵ 技術

　　橡膠型CPE經過南方一些企業生產空調機用軟電纜的護套，在連續硫化擠出機上使用CPE護套膠料的技術基本掌握，但在配方、橡膠混煉和擠橡連續硫化設備、加工工藝和中間控制都存在一些問題，現分述如下：

　　a. CPE的橡膠配方

　　上海電纜研究所在九十年代曾召開過兩次CPE的應用技術交流會，當時由于材料、標準等問題一直沒有推廣開來。九十年代后期南方一些廠急需要CPE護套料配方替代氯丁膠（CR）護套料，不僅降低了生產成本，而且護套表面特別漂亮，這樣浙江一些廠直接使用電纜所配方，廣東地區使用最早的是臺資企業，均是自己搞的配方，或者從臺灣本部帶來的配方。大多數企業是用錢買配方，很多生產廠都沒有搞橡膠配方的測試設備和儀器，因此都不具備配方試驗的條件，從目前情況看，無論是CPE的絕緣還是CPE的護套膠，國內均尚無進行系統研究，這樣橡膠型CPE是無法挑起替代CR和CSM在電線電纜行業應用的任務。

　　CPE護套橡膠配方主要是硫化系統，目前大多數廠是使用過氧化物DCP（過氧化二異丙苯）和硫化助劑TAIC（三烯丙基異腈脲酸酯）。而這個硫化系統出來的硫化膠有氣味，為了解決此問題，很多廠使用天津荷蘭阿克蘇諾貝爾有限公司生產的無氣味的14S[1，3-雙（叔丁基過氧異丙基）苯]，其價格高達125元/kg；浙江也有一些廠硫化助劑是用TMPTA（三羥基丙烷三丙烯酸酯）代替比利時進口的TAIC，但該品接觸皮膚后要立即沖洗，有一定毒性；而南京吉化潤滑油有限公司生產的TMPTM（三羥基丙烷三甲基丙烯酸酯）效果和TMPTA相同，沒有毒性，對皮膚的刺激性基本消除，而售價和進口的TMPTA一樣，希望用戶能改過來。

　　CPE護套其它硫化系統，如用Na-22硫脲進行硫化，很少單位在試用，較先進的硫化系統由于助劑跟不上，噻二唑衍生物國內還沒有單位在試驗，最近亞星化學從國外搞到一點樣品，但其它助劑配不上，硫化罐硫化還比較困難。

　　國內仍有許多中小型橡膠電線電纜的生產廠，只有硫化罐生產通用橡膠，而CPE用過氧化物硫化需要160℃以上的溫度，但硫化罐只有145℃左右的溫度，因此至今無法使用CPE。我們亞星化學含氯聚合物材料研究中心，正在研制適合于低溫硫化罐硫化的CPE各種型號的護套膠料，今年底會有所突破。

　　b. CPE膠料的混煉和擠橡連續硫化設備

　　目前南方一些企業，除小型廠仍使用開煉機加工CPE膠料外，大多數中型廠都使用翻斗式捏煉機來加工CPE護套膠料以及CPE與EPDM并用的絕緣膠料。這種混煉投資小，設備全部放置在地上，節省基建投資，用電省。但對橡膠料的混煉效果比較差。一次混煉必須將除硫化劑以外的全部配合劑加入，根據設備容量要加足，如35立升捏煉機差不多要45kg一車料，不存在分階段加料，基本上屬于逆混法一次加料。在混煉中只有一半混煉室發揮作用，即從輥子的中心線以下的混煉室有密煉作用。當膠料隨輥子帶到上部時，膠料進入一個寬平的空間，上頂栓面積非常大，壓力小，被膠料頂起浮動，很難將上部膠料再帶入下部混煉室，不能進行充分強有力的捏煉。因此混煉不均，也容易造成粉料結粒，對含膠量小的膠料混煉時間長，生產率低，勞動強度大，遇到原料變化很容易出質量問題。針對目前線纜行業的現狀，亞星化學含氯材料研究中心組建了一個中試車間（橡塑分公司），配備當前國內比較先進的嚙合型密煉機，仿英國弗朗西斯·肖K4密煉機，壓力比國內密煉機大五倍。功率達320kW，確保膠料在里面進行強有力的捏煉，混煉時間短，效果好，可根據工藝控制混煉溫度，控制密煉機的轉速，是目前加工CPE膠料比較理想的密煉機。

　　據上海電纜研究所專家觀點，CPE膠料加工中，就主機而言，擠橡連續硫化機的擠橡螺桿長徑比最少要14:1，用這個標準來衡量南方一些企業，除臺資企業外，大多數的生產廠都是12:1和10:1螺桿。壓縮比也非常小，要獲表面非常光亮的護套，這只有要求膠料的門尼粘度要低，流動性要好，膠料質量稍有變動，馬上就會出現護套表面不光滑、毛糙沒有光澤。特別是YZW空調軟電纜，滿足不了用戶要求，就要停機。由于CPE膠料磨擦生熱快，發熱量大，機筒和螺桿均要用冷水控制溫度，就是擠出時的模套都需要用冷水冷卻，防止高壓蒸汽對模套不斷加熱，確保擠橡連續硫化長時間不出現小熟皮。目前有一些廠螺桿沒有通冷卻水，機筒冷卻不分段，要冷全冷，要熱全熱，都做不到加料口保持所需溫度，機身通過分段冷卻，使溫度不宜過高要求。對膠料的要求也比較高，硫化儀上Ts1在1分30秒以上到2分鐘之間（165℃×16min），才能保持長時間擠出不出小熟皮。臺資企業一些經驗值得借鑒，他們的擠橡機螺桿長徑比是20:1，絕緣為乙丙橡膠，護套為CPE，雙根導線進入，用大螺桿擠小線，速度很快，每分鐘80米左右，硫化管在100米以上，蒸汽壓力達2.1MPa，勞動生產率很高。

　　c. 加工工藝及中間控制

　　橡塑型CPE在南方一些廠用量非常大，由于使用都是翻斗式捏煉機，不可能分段混煉，混煉時間是上頂栓提起以后，看是否結成大塊膠料，如沒有余下的粉料，到開煉機進行補充加工后濾膠和加入硫化劑，這樣一次完成后停放待用。大多數廠都無法進行膠料的中間測試，不知道膠料的硫化曲線，膠料的門尼粘度（即塑性的大小）沒有檢驗、使用和管理制度，膠料不停放，或者很少時間停放就使用，擠橡連續硫化出來的絕緣線芯和電纜護套都不能及時取樣測定，對生產工藝起不到指導作用。有些廠根本就不做，只是在出廠時做一些必須測定的項目，如絕緣電阻、絕緣和護套物理機械性能等，這些都是最后的必不可少的出廠檢驗。建議有條件的電纜企業應建立CPE膠料的中間測試和控制，配備必要的測試儀器和控制手段，確保空調用軟電纜的產品質量。很多廠無論是混煉還是擠橡，操作工人都是臨時工，沒有培訓過，因而只能靠少數熟練工來擋車，對產品質量的提高極為不利。

　　三、線纜行業應用CPE有哪些好處

　　1. 提高我國線纜產品的技術水平

　　CPE具有較全面的技術性能，如優良的阻燃性和耐油性，較高的物理機械性能（即力學性能），良好的耐熱老化、耐臭氧、耐氣候性能，較好的電性能和良好的工藝加工性能，一般的橡膠加工設備都可以使用，膠料不易發生焦燒，CPE原料貯存數年也不會變質，有硫化劑的膠料貯存條件好一點也可以存放1－2年不變質。以往用天然-丁苯膠作絕緣或護套，其最高長期工作溫度只允許60－65℃；如果使用CPE作一般低壓絕緣，其最高長期工作溫度可達75－85℃。我國生產的氯丁橡膠或氯磺化聚乙烯，污染嚴重，能耗大，價格昂貴，在使用中還時常出現這樣或那樣的質量問題，影響橡纜技術水平的提高。

　　CPE的長期工作溫度是90℃，只要配方設計得當，其最高工作溫度可達105℃，比氯丁膠（CR）作為護套橡皮耐熱水平要高一些（CR護套最高達85℃）。和氯磺化聚乙烯（CSM）是一樣的耐熱等級。但CSM產量低，價格貴，生產中工藝不易掌握，質量問題多。CPE在美國一家公司的產品廣告中還介紹可供應125℃的輻照交聯CPE料。用亞星化學的CPE制造90℃絕緣料或護套完全能達到美國UL標準或IEC標準的規定，并能與乙丙膠配合，生產90℃的電線電纜。這樣，應用CPE可以把我國低壓橡纜的生產水平從65℃提高到國外發達國家的75－90℃甚至105℃的水平。

　　用CPE作750V及以下的軟線和軟電纜的絕緣，最大優點是不會污染銅，CPE絕緣線芯的銅絲一點也不會變色，這無疑又提高了線纜技術水平的檔次。

　　CPE本身潔白如雪，因此，無論用它做絕緣或護套，都可以根據用戶要求，著成各種鮮艷的色彩，特別是紅色和黃色礦用電纜的護套，不僅顏色鮮艷而且長時間保持不變色。

　　過氧化二異丙苯（DCP）硫化時有苦杏仁味，這是由于DCP分解時產生的一種化合物所致，目前通過調整配方，選用無味或少氣味的過氧化物來解決，也可用加熱后處理的方法將氣味降低。

　　2. 工藝廣，成本低，效益好

　　CPE混合膠用擠橡機擠出后，能用高溫進行熱交聯，也可在常溫下用電子輻照的方法進行交聯，二種交聯方法得到的電線電纜產品在性能上幾乎一樣，而常規用的氯丁膠（CR）、天然膠（NR）-丁苯膠（SBR）并用膠則不宜采用電子輻照交聯。

　　CPE高溫交聯硫化體系主要是有機過氧化物，而硫脲類的代表是Na-22，使用廠家比較少，其交聯速度慢，硫化時間長，性能不及過氧化物。罐式硫化用CPE膠料，亞星化學正在開發，年底橡塑分公司就可以供貨。

　　CPE混合膠的成本計算：CPE原料價是1萬1千多元一噸，而氯丁膠（CR）要2萬左右一噸，差價達8千元/噸。CR易焦燒而產生廢品，使生產成本高，CSM膠的成本與CR相近，CPE硫化膠的抗張強度高，因而膠料的含膠量還可適當降低，這樣CPE膠料成本要比CR和CSM明顯降低。

　　從80年代到現在，線纜行業中的一些廠曾花巨資，上了約40多條輻照交聯生產線，但由于市場變化、體制改革和管理等方面的原因，它們大多數處于嚴重開工不足的困境。如這些廠能對本廠設備略加改造，使之用于生產輻照交聯CPE電纜，可以肯定，由于加工方式的不同，帶來產品性能更優于熱硫化CPE，使CPE線纜外觀表面更光亮，線纜的型號品種更寬廣，這也是產品的一場革命。

　　3. 可推動線纜產品的結構的調整

　　我國低壓電線電纜中，設備用線和建筑用線是電氣裝備用線是二個主要的品種。按其所用材料主要分PVC塑料和天然—丁苯膠絕緣編織涂瀝青線，七十年代后至今已被PVC塑料線完全取代。在設備用線情況與建筑用線類似，只是在一些非用橡膠線纜不可的地方保留。

　　與發達國家相比，我國線纜行業所能生產的型號品種以及所使用的材料類別可說是少而又少，這對線纜行業和用戶選擇都是既不科學又不合理，CPE的推廣可以為改變我國目前線纜行業產品結構及相關的使用選型起促進作用。設備用線，特別是空調線YZW為代表的橡套軟電纜，用硫化型CPE護套取代PVC塑料線纜，才改變了PVC塑料線纜一統天下的局面。CPE橡膠線纜所特有的柔軟、手感好、不怕火燙、不會熔化、阻燃、外觀漂亮，是以往塑料線纜無法比擬的，由于CPE具有許多合成膠所沒有的優點，因此，CPE可大量用于制造家用電器軟線以及電氣裝備用軟電纜。

　　建筑用線，按照美國的電氣規范規定，阻燃交聯線在建筑中大量使用，而這種阻燃交聯材料在美國大多用CPE、CSM和交聯PVC三種，但因為CPE成本低，工藝簡單是最具競爭力的。

　　線纜行業產品結構調整是件大事，它既關系到行業內各生產廠，又關系到行業外各用戶以及設計、規劃、標準等部門，希望通過這次交流會促使各部門都行動起來，促進線纜行業產品結構的調整，也是線纜行業的一件大事。

　　四、亞星化學CPE向電線電纜行業推薦的具體做法

　　亞星化學作為世界上CPE產量列第二位的大型企業，面臨國內CPE產量比重中用于電線電纜的橡膠型CPE 不足10%局面，與先進工業國家CPE產量的50%是用于電線電纜的橡膠型CPE的差距，深感橡膠型CPE應用和推廣工作的重任和潛力，為此將拓展CPE在橡膠領域的應用作為主要目標。企業組建了含氯聚合物材料研究中心，配備了配方試驗研究的多種測試設備和儀器，其中較先進的有DXLL-5000型電子萬能拉力機、C-2000E橡膠無轉子硫化儀。最近從德國進口的哈克流變儀PolyLab系統，可以進行微型膠料密煉和擠出試驗，是CPE膠料配方研究和加工工藝條件模擬的理想儀器。

　　1. 目前研究中心全面開展電線電纜行業多種牌號CPE膠種的應用開發

　　⑴ 通用型配電線路連接電纜（電線）：BXF、BLXF、銅芯和鋁芯橡皮絕緣氯丁或其相當的合成膠護套電線，適用于戶內明敷和戶外特別是寒冷地區使用，可以改為CPE主體的絕緣型護套橡皮，不僅絕緣性能好，物理機械強力高，耐臭氧、耐氣候老化、耐北方寒冷，這是氯丁膠和PVC護套無法比的。

　　⑵ 大力開發以CPE為主體材料的多種護套膠料配方；

　　· XH-01A（貫徹執行GB5013-1997標準）膠料配方的研制；

　　· XH-03A（貫徹執行GB12972-91和MT818、1～14—1999）膠料配方的

　　研制（包括阻燃達到GB12666、5-90A類和B類的阻燃標準）；

　　· XH-21A（貫徹執行JB/T8140、1～4—1995、GB9331—88）膠料配方的研制（包括阻燃性能達到GB12666、5—90A類和B類的阻燃標準）；

　　· 彩色礦用電纜護套膠料（執行GB12972—91和MT818、1～14—1999）阻燃達到A類和B類試驗要求，著色鮮艷，持久不變色，紅色和黃色護套膠料外觀光滑漂亮，性能超過傳統的CR彩色護套，配方已經成熟；

　　· 鐵路機車車輛用電纜的護套膠料（執行JB/T8145、1～3-1995）代替CSM；

　　· 低溫硫化（硫化罐145℃）CPE多種護套膠料，包括XH-01A、XH—03A、XH—21A以及彩色CPE礦用電纜護套；

　　· 無氣味CPE硫化護套膠料，除使用無氣味過氧化物外，我們將致力于噻二唑衍生物硫化體系的試驗和研究；

　　· CPE為主體的絕緣膠料的配方試驗和研究，解決絕緣線芯銅線發黑的老大難問題；

　　· 用戶要求特殊電纜護套和絕緣配方時，我們將根據性能要求積極開展配方試驗，力爭在較短時間里做好用戶的服務工作。

　　2. 建立CPE膠料中試車間

　　為了加快橡膠型CPE在電線電纜行業應用的步伐，擴大應用領域，研究中心下設的年產8000噸CPE膠料加工中試車間，即將投產，屆時可將研制成功的配方直接生產各牌號的CPE膠料，供電線電纜企業直接使用，全方位為線纜行業做好服務工作。

　　CPE膠料中試車間還要面對橡膠行業，如防水卷材、膠管、膠帶等所需要的CPE膠料（包括并用膠料）開展試驗和研究，提供符合要求的CPE膠料和CPE與其他合成膠并用膠料，均由研究中心提供配方和工藝，由中試車間執行為用戶提供膠料。

　　綜上所述，亞星化學在橡膠型CPE的應用和推廣中，將不遺余力的全方位做好為用戶的服務工作。和美國一樣，亞星化學的目標也是橡膠型CPE的產量是CPE總產量的一半，并且主要用于電線電纜行業，這就是今后我們亞星化學長期奮斗的目標，力爭在不太長的時間里達到發達國家的對CPE的應用水平。