Партия кабеля, нагретая до 75°C, соответствует требованиям Shore A, но не проходит проверку объемного удельного сопротивления, и руководитель лаборатории хочет знать, какой параметр следует изменить. Разделение phr в порядке. Дозировка стеарата кальция не в порядке, а показания термопары разряда снизились на 8°C в предыдущую смену — именно эти две переменные, а не содержание DOTP, являются причиной того, что удельное сопротивление находится в диапазоне 10⁹ вместо 10¹².
Диапазоны содержания изоляционного материала в частях на 100 частей смолы (phr) хорошо известны: 40-50 phr пластификатора, 6-8 phr стабилизатора, 1-1.5 phr смазки, ~10 phr наполнителя. Вопрос о том, «почему DOTP» необходим на этапе производства, рассматривается в соответствующем разделе. Руководство по выбору пластификаторов для ПВХ-изоляции проводов и кабелейОтличить прошедшую проверку партию от не прошедшей – это соблюдение процедурных правил в отношении трех контролируемых переменных: температуры выгрузки, порядка добавления и совместимости стабилизатора и пластификатора.
Выберите исходную рецептуру по температурному классу.
Исходный состав зависит от температурного диапазона кабеля, а не от единого рецепта. Состав изоляции находится в диапазоне 40-50 частей пластификатора на 100 частей кабеля / 6-8 частей стабилизатора на 100 частей кабеля / 1-1.5 части смазки на 100 частей кабеля / ~10 частей наполнителя на 100 частей кабеля, с корректировкой на 3 части DOTP и 1 часть стабилизатора на 100 частей кабеля между значениями для температур 70°C и 90°C. Закрепите состав в соответствии с заданным температурным диапазоном, а затем пересмотрите его. концентрация пластификатора Только если скорость линии или толщина стенок вынуждают вас отказаться от использования карты.
стандартная теплоизоляция 70°C
Исходный состав, который я использую, включает ПВХ 100, ДОТП 45, стабилизатор Ca-Zn 7, стеарат кальция 1.5, карбонат кальция 15. ДоТП в количестве 45 частей на 100 частей обеспечивает средний показатель — достаточно мягкий, чтобы стенка толщиной 0.5 мм могла прогибаться на протяжении 6-кратного внешнего диаметра, и достаточно жесткий, чтобы удерживать внешний диаметр на высокоскоростном экструдере.
изоляция 75-90°C
Для достижения рабочей температуры 90°C уменьшите содержание DOTP до 42 частей на 100 частей смолы и увеличьте содержание кальциево-цинкового стабилизатора до 8 частей на 100 частей смолы. Меньшее содержание замедляет кривую испарения при длительной эксплуатации при высоких температурах; дополнительный стабилизатор компенсирует более длительное воздействие высоких температур в процессе ускоренного старения. Составы, содержащие только DOTP, не соответствуют стандарту ISO 6722-1 класса B (105°C) — для длительной эксплуатации при температуре 105°C и выше добавьте DTDP или перейдите на TOTM.
Тонкостенный сверхгибкий
Для проводов электроприборов или выдвижных шнуров повышайте удельное сопротивление DOTP до 50 phr и соглашайтесь на тепловые компромиссы. При значении выше 50 phr удельное сопротивление падает достаточно быстро, поэтому сначала следует ограничить сопротивление на электрической стороне — следите за значением удельного сопротивления, а не за сопротивлением по Шору А.
Перед добавлением пластификатора смолу и ДОТП необходимо предварительно нагреть до 80 °C.
Абсорбция пластификатора представляет собой диффузию в поры ПВХ, ограниченную кинетикой, поэтому смола должна нагреться до 80°C, прежде чем DOTP попадет в смеситель, а сам DOTP следует предварительно нагреть до 80°C, чтобы снизить его вязкость. Работа Яшодхана Канаде по физике смешивания наглядно это демонстрирует: нагревайте только смолу в течение первых 1-2 минут высокоскоростного смешивания, следите за термометром чаши и открывайте отверстие для пластификатора только при 80°C.
Если теплота трения превышает теплоту абсорбции, неабсорбированный ДОТП перемещается по поверхности смолы к выходному отверстию — это приводит к проблемам с текучестью, появлению «рыбьих глаз», и партия отображается как «неправильное количество на 1000 частей смолы», хотя количество на 1000 частей смолы в норме. Правило точки каплеобразования Канаде описывает это: полная абсорбция должна завершиться до точки каплеобразования, а точка каплеобразования должна находиться ниже температуры плавления пластификатора. Укажите обороты дроссельной заслонки смесителя, если ваша загрузка ДОТП находится в верхней части диапазона.
После добавления DOTP следует выдержать 2-3 минуты перед добавлением следующего ингредиента: стабилизатора, затем смазки, и, наконец, наполнителя. Наиболее распространенная ошибка в порядке добавления, которую я наблюдаю, — это добавление наполнителя перед пластификатором: наполнитель агломерируется с невпитавшимся пластификатором и образует тот же эффект «рыбьего глаза», что и при холодном смешивании.
Смешивайте ПВХ-компаунд до температуры слива 120 °C, а не по времени.
Разгрузка определяется температурой, а не временем. Температура разгрузки 120°C является отраслевым стандартом для горячекатаного ПВХ, и партия, разгружаемая при 110°C с фиксированным 10-минутным таймером, считается не соответствующей требованиям, тогда как партия, разгружаемая с помощью термопары, соответствует им.
Если смесителю требуется более 12 минут, чтобы достичь 120°C, остановите линию и проверьте прибор, прежде чем корректировать рецепт. Смещение термопары, износ лезвия или засорение паровой рубашки — все это может указывать на то, что «формула не застывает», хотя реальная проблема находится выше по потоку.
Я видел, как состав партий перерабатывали три раза, чтобы устранить проблему с «фантомным» содержанием 1000 мкг/ч, когда термометр в чаше показывал на 8°C меньше нормы — состав так и не изменился, а показания термопары изменились. После выгрузки перелейте материал в смеситель с водяным охлаждением и доведите его до температуры 50-60°C перед хранением.
Подберите стабилизатор в соответствии с DOTP, а не только с Phr.
Совместимость стабилизатора и пластификатора — это показатель, предсказывающий дефекты, а не просто галочка. Химический состав Ca-Zn не взаимозаменяем для разных пластификаторов — марка Ca-Zn, оптимизированная для DEHP, может привести к плохому сплавлению, осаждению или длительному выделению при использовании в паре с DOTP. Поставщик должен оптимизировать синергетический пакет добавок — полиолы или эпоксидные соединения, выступающие в качестве пластификаторных мостиков, — для работы с DOTP.
Содержание стеарата кальция достигает максимума при 1 phr; при содержании выше ~1 phr и температуре плавления выше 190°C происходит фазовая инверсия стеарата и выпадение осадка на фильере. Во многих рецептурах обычно используется 1.5 phr — следует снизить до 1.0.
В системах Ca-Zn при термическом воздействии также образуется водорастворимый ZnCl₂, который напрямую снижает объемное сопротивление. Если целевое значение объемного сопротивления превышает 10¹³ Ом·см, стабилизатору необходимы деактиваторы или хелаторы на основе ионов цинка.
Если в спецификации указано, что материал не содержит фталатов и обладает способностью к изгибу при низких температурах, то сам выбор пластификатора меняется — Учебное пособие по изоляции проводов DOA охватывает вариант с низким сопротивлением холоду.
Проводите контроль качества в следующем порядке: удельное объемное сопротивление, диэлектрическая прочность, твердость по Шору А.
Последовательность контроля качества так же важна, как и сами значения. Некачественная партия будет считываться по-разному в зависимости от того, какой тест выполняется первым, а считывание в неправильном порядке приведет к ошибочной диагностике. Сначала проверяйте электрические параметры, затем механические.
Объемное сопротивление
Объемное удельное сопротивление (ASTM D257) является наиболее чувствительным показателем для выявления чрезмерной пластификации, влажности и химического состава стабилизаторов. Целевое значение: от 10¹² до 10¹⁴ Ом·см.
Падение показателя ниже 10¹¹ указывает на одну из трех причин: содержание DOTP на 5+ частей на 100 частей смолы, остаточная влага в смоле или DOTP, или Ca-Zn стабилизатор, образующий ZnCl₂. Сначала проверьте журнал влажности, затем журнал содержания DOTP на 100 частей смолы, и только потом — химический состав стабилизатора.
Диэлектрическая прочность
Пробитие диэлектрика (ASTM D149) позволяет определить качество плавления и содержание включений, а не химический состав. Прохождение теста на вязкость при неудовлетворительном диэлектрике указывает на наличие «рыбьих глаз», твердых частиц или незастывшего ПВХ, по которым усреднялись результаты теста на удельное сопротивление — это связано с температурой смешивания или порядком добавления, а не с дефицитом phr.
Твердость по Шору А
Твердость по Шору А — последний контрольный пункт. Неудача на этом этапе обычно означает, что разделение phr действительно некорректно: слишком мягкий означает переизбыток DOTP, слишком твердый — недоизбыток или переизбыток наполнителя. Не корректируйте phr только по результатам измерения по Шору А, если также неисправны VR или диэлектрик; сначала исправьте их, а затем повторно проверьте твердость на исправленной партии.
Прочитайте статью «Четыре дефекта изоляции проводов: возвращение к переменной рецептуры».
Каждый распространенный дефект соответствует определенной процедурной переменной. Прежде чем корректировать рецепт, сопоставьте диагностику с указанной ниже переменной — большинство «проблем с рецептурой» на самом деле являются проблемами порядка добавления, температуры выгрузки или сочетания стабилизаторов, замаскированными под проблему phr.
Рыбий глаз / пятнышки / твердые частицы
В случае пластифицированного ПВХ «рыбий глаз» возникает из-за низкой температуры, а не высокой — в отличие от жесткого ПВХ. Три основные причины проявляются в следующем порядке: несоответствие значения K (смесь K-57 + K-67 образует неравномерный гель), содержание стеарата кальция выше 1 phr, вызывающее фазовую инверсию при температуре >190°C, или добавление DOTP до того, как смола достигла 80°C. В первую очередь проверьте сертификат значения K и дозировку стеарата.
Выход материала из кристалла на матрице
Осаждение — это отслоение низкомолекулярного материала (обычно стеарата кальция или воска) на матрице, проявляющееся в виде смещения внешнего диаметра. Снизьте концентрацию стеарата кальция ниже 1 phr. Добавление уайт-спирита по каплям в вакуумном сепараторе устраняет активное осадление без остановки линии, но решение проблемы заключается в замене стеарата на стержне.
Выделение пластификатора
Выделение маслянистых веществ — это долгосрочный дефект: кабель выглядит нормально на этапе контроля качества, но маслянистые поверхностные выделения проявляются спустя месяцы в процессе эксплуатации. Первопричина — несовместимость Ca-Zn-DOTP. Решение заключается в улучшении характеристик: использование Ca-Zn-соединения с полиольными или эпоксидными мостиками, оптимизированными для DOTP, а не увеличение содержания стабилизатора.
Низкое объемное сопротивление
Низкое значение VR указывает на чрезмерную пластификацию или загрязнение. Если сопротивление партии ниже 10¹¹ Ом·см, а логарифм phr чистый, то следует подозревать влагу (воздействие смолы или DOTP на влажный воздух), химический состав наполнителя (непокрытый карбонат кальция снижает VR; покрытый стеаратом повышает его) и содержание ESBO выше 5 phr (вторичный стабилизатор до 5 phr, повышенное значение может привести к проблемам с электропроводностью).
Ошибка, из-за которой чаще всего терпят неудачу партии продукции.
Чаще всего я вижу ошибку, когда температуру разряда рассматривают как параметр по умолчанию в процессе, а порядок добавления — как привычку, а не как две управляющие переменные, которые считывает результат контроля качества. Разряд при 110°C с правильным количеством звеньев на 1000 частей проволоки и разряд при 120°C с правильным количеством звеньев на 1000 частей проволоки дают разные кабели.
Лаборатория всегда будет винить показатель phr, потому что именно он регистрируется. Записывайте показания термопары разряда рядом с разбивкой phr на каждой карточке партии. В следующий раз, когда произойдет дрейф объемного удельного сопротивления, ответ будет записан на карточке еще до того, как лаборатория откроет измеритель удельного сопротивления.