高 峰， 王曉榮， 劉 洋

(1.東莞市聯(lián)升電線電纜有限公司，廣東東莞523920;2.衡陽恒飛電纜有限責任公司，湖南衡陽421008)

0 引言

在生活電器使用中，可能存在多種不利電線安全使用的環(huán)境:因物品的跌落或放置，對電線產(chǎn)生壓碾;因家具或座椅移動，對電線產(chǎn)生強烈沖擊性的夾擠;因電器移動或電線收放，在墻角或家具邊緣對電線產(chǎn)生磨擦和刮傷。為了防止觸電和引發(fā)火災，保護人身和財產(chǎn)安全。美國UL保險商在電器制造商的提議下，在UL 62第18版中，通過對HPN軟線增加機械損傷性能要求，而新增HPN-R軟線。本公司對HPN-R軟電線抗機械損傷性能進行了一段時間的摸索與試驗，已取得了可喜成效，現(xiàn)就其中的問題與大家交流與探討。

1 電線結構與性能

1.1 電線結構

以16AWG/2C電線為例，結構尺寸和圖示見表1和圖1。

表1 HPN/HPN-R 16AWG/2C電線結構尺寸(單位:mm)

圖1 HPN/HPN-R 16AWG/2C結構示意圖

1.2 主要性能

原HPN電線主要性能要求見表2。

1.3 新增-R性能要求

HPN-R電線是以HPN電線結構和性能為基礎，增加抗機械損傷性能(-R)，包括磨損、夾擠、壓碾和撓曲四項要求，具體要求值見表3。

1.3.1 磨損測試與評定

表2 HPN主要性能要求

表3 HPN-R機械損傷性能要求

(1)取5條各100 mm長的樣品。

(2)使用美規(guī)等級為1/2型的金鋼沙布，讓沙布的沙面向外，并緊緊包圍在直徑為88.9 mm的圓柱表面。

(3)每個樣品的末端吊(3.3±0.1)N的砝碼。

(4)電線扁平面平行于圓柱軸線，電線以每分鐘28個周期在沙布表面做水平行程為160 mm的來回磨損(見圖2)，每800個周期更換新的沙布。

(5)在磨完5 000個周期前，5個測試樣品不能有任何的導電部件外露。

圖2 磨損測試

1.3.2 夾擠測試與評定

(1)取5條各30 mm長樣品。

(2)樣品扁平面置于水平的鋼板表面，電線軸垂直于夾擠器具的刀刃軸線。

(3)夾擠器具以5 mm/min的速度夾壓在電線表面(見圖3)，及到對電線的壓力值升到2 254 N，導體之間及導體與夾擠器具之間不能有任何的導通。

(4)刀刃圓弧半徑為1.19 mm。

圖3 夾擠測試局部

1.3.3 壓碾測試與評定

(1)取5條各30 mm長樣品。

(2)樣品扁平面置于水平的鋼板表面。電線軸垂直于夾擠器具的刀刃軸線。

(3)夾擠器具以5 mm/min的速度下降，夾壓在電線表面壓力達890 N持續(xù)7 h(見圖4)，在持續(xù)的7 h期間，導體之間及導體與夾擠器具之間不能有任何的導通。

(4)刀刃圓弧半徑為1.19 mm。

圖4 壓碾測試

1.3.4 撓曲測試與評定

(1)取6條約100 mm樣品。

(2)給樣品施加負載電流和回路保護電流(見表3)。

表3 負載電流和回路保護電流 (單位:A)

(3)測試回路施加300 V工頻交流電。

(4)測試樣品向左右二個方向各彎曲90℃，以每分鐘20個周期進行，電線尾端吊重110 g，在3 100個周期內(nèi)，導體之間不能有任何的導通，絕緣不可破損，導體斷裂數(shù)量不能超過10%。

2 機械損傷性能的摸索與試驗

2.1 摸索與試驗介紹

針對HPN-R電線四項機械損傷性能，我們主要從材料、工藝、結構這三個方面進行摸索與試驗。抽測了多家HPN電線，磨損試驗集中在2000～4 000次，夾擠試驗最好的也在1 800 N壓力時絕緣破裂、壓碾試驗在2～5 h出現(xiàn)導通。如何在符合基本性能要求的同時滿足抗機械損傷性能，并且保持性能的穩(wěn)定性和可操作性，這需要找到各項性能的平衡點，下面介紹幾個摸索案例。

2.1.1 工藝選擇

輻照交聯(lián)比蒸汽交聯(lián)操作簡單、廢品率少、便于控制、制樣周期又短，較適合重復摸索與試驗，同時對比試驗發(fā)現(xiàn)，撓曲試驗輻照交聯(lián)也要好于蒸汽交聯(lián)，所以本公司選用了輻照交聯(lián)工藝進行試驗生產(chǎn)。

2.1.2 結構選擇

為提高電線抗機械損傷性能，以物理學角度可通過增加或加厚防護層或改善損耗對象的方式。

(1)增大電線的厚度與寬度，實際上就增大了損耗對象的損耗量，可以在一定范圍內(nèi)提高抗機械損傷。但UL在認證時對絕緣厚度有最大的限定，絕緣厚度增加值不能超出0.127 mm，我們選用了最大允許值，電線外觀從通常的3.8×7.6 mm提高到4.05×8 mm。

(2)在絕緣材料的內(nèi)部或外表，增加性能優(yōu)良的材料層，可提高抗損傷性能，曾嘗試過聚酰胺(PA)、聚乙烯(PE)、聚對苯二甲酸丁二(醇)酯(PBT)、聚丙烯(PP)、熱塑性聚氨酯(TPU)等材料，由于增加層的同時不能影響電線的VW-1阻燃、老化、耐油等性能，增加層的厚度同時受到了UL不成文規(guī)定的制約，增加后的效果不是很明顯，而且出現(xiàn)了因材料物理性能的差異，導致材料之間明顯的分層，最后放棄了通過增加層來改善機械損傷性能的方案。

2.1.3 材料配方摸索

材料主要成份:CPE橡膠45%;耐磨炭黑12%;滑石粉TALC 18%;增塑劑10%;其他助劑15%。

(1)增加耐磨炭黑含量以提高磨損性能，但耐磨炭黑具有導電性，會影響絕緣電阻。

(2)增加碳酸鈣、鎂強粉含量來提高夾擠、壓碾性能，會影響材料的軟硬度，使電線變硬，伸長率下降。

(3)提高材料的交聯(lián)度來提高夾擠、壓碾性能，增加交聯(lián)助劑量和輻照劑量，會使絕緣材料老化后變脆，老化后的伸長殘余變小。

綜合上述問題的出現(xiàn)，同時考慮電線的力學、絕緣、老化等性能，采用了 CPE與三元乙丙橡膠(EPDM)和線性低密度聚乙烯(LLDPE)并用方式，在CPE中并入12%～25%EPDM和5%～10%LLDPE，混煉均勻的CPE混合物經(jīng)交聯(lián)后，能較好地解決絕緣電阻、老化、機械損傷等性能。

2.2 檢測結果

本公司在2010年分別送樣UL和ETL測試，試驗結果全部符合要求，并取得了認證和生產(chǎn)許可，部分UL檢測結果見表3。

表3 HPN-R性能測試

3 結束語

本文介紹了生活電器用CPE絕緣105℃軟電線的主要性能要求，特別對新增加的抗機械損傷性能要求進行了詳細介紹，并且從工藝、材料、結構三個方面對抗機械損傷性能進行了探討。如何進一步提高性能穩(wěn)定性、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，是接下來需要解決的問題。相信隨著時間的推移、技術水平的提高和經(jīng)驗的積累，這些問題都能逐步得到解決。

［1］汪景璞，鄒元傳.電纜材料［M］.北京:機械工業(yè)出版社，1983.

［2］UL 62—2010 18thedition Fexible cords and cables［S］.

［3］UL 2556—2007 Wire and cable test methods［S］.

［4］徐曼立.高聚物的輻照交聯(lián)［J］.電線電纜，1986(6):13-19.

［5］歐迪恒.氯化聚乙烯的配合與加工［J］.電線電纜，1996(2):17-19.

［6］王柏東，曾立平，劉吉兆.氯化聚乙烯HPN線材料的研制［J］.橡膠工業(yè)，2005(12):12-14.