交联聚乙烯绝缘热收缩探讨
交联聚乙烯电缆料（XLPE）经交联工艺能使绝缘料的聚集态结构处于合理状态，可使电力电缆长期工作温度提高到90℃，瞬时短路温度为170℃～250℃，优良的电性能不变而其他性能得到提高和增强。因此交联聚乙烯电缆的使用范围越来越广。
但是笔者在试验中发现，小面积的电缆由于绝缘材料和导体的接触面积相对较小，尤其是单芯导体表面光滑圆整附着力不够时，绝缘的热收缩较大，难以达到国家标准GB/T12706-2008《额定电压1kV（Um=1.2kV）到35kV（Um=40.5kV）挤包绝缘电力电缆及附件》中规定的不大于4%的要求，而较大面积，电压等级较高的电缆，由于绝缘和导体接触面积较大，绝缘厚度比较大，这一试验则较易合格。
绝缘热收缩试验不合格的电缆在使用过程中，随着时间的延长，因绝缘产生的收缩量过大，有可能导体产生裸露，产生触电危险，所以在生产中要尽力解决好这个问题，提高电缆的产品质量。
那么哪些因素会对绝缘热收缩产生影响，又有什么原因会导致了绝缘热收缩试验不合格呢？
PE是一种结晶型聚合物，在加热的环境（熔融温度）下受到剪切和牵引拉伸作用，使得PE分子的晶粒沿拉伸方向（纵向）尺寸增大、横向尺寸减小，有序性提高，即PE分子发生取向，使晶核数量增加，结晶时间缩短，结晶度增大，取向加强。但当成品XLPE绝缘电缆放置在室温下时，因XLPE绝缘挤出时产生的内应力（收缩应力）增大，使得结晶的XLPE分子容易解取向（回缩的趋势）。而这几个因素，又主要与熔融温度和时间、冷却速度、外力（牵引拉伸）作用以下这三方面有关。
1）熔融温度和时间
在高于熔体温度时，结晶型聚合物为含有晶核的熔体，且熔融时间越长晶核的数量越少。因此在电缆绝缘挤出过程中，XLPE绝缘料的加热熔融温度越高、在加热温度下停留的时间（保温时间）越长，晶核的数量将越少，PE的结晶性能越低，有利于降低绝缘的结晶度，可使绝缘热收缩达到标准要求。
2）冷却速度
聚合物熔体从熔体温度以上冷却到玻璃化温度以下的温度降低速度称为冷却速度，冷却速度是影响聚合物结晶的关键。冷却速度除了与熔体温度、室温有关外，还与聚合物本身的结晶速率和热性能有关。
PE本身的结晶速率很大，在极快的冷却条件下PE绝缘也能得到较高的结晶度。因此在冬天，这种情况尤其明显，应特别注意XLPE电缆绝缘挤出过程中冷却速度的控制。PE比热容大、热导率小，若PE熔体冷却速度较慢，获得充分冷却，则PE分子的松弛过程延长，可轻易解取向，取向程度下降，并可控制PE晶核的产生和延缓晶粒的长大。
此外，导体温度对XLPE绝缘的冷却速度也有影响。导体温度过低，在挤出机的模口处高温的PE熔体包覆在导体表面时，XLPE绝缘会因与低温导体接触而冷却收缩产生收缩应力，并减小XLPE绝缘与导体间的附着力，降低对热收缩的抵御力，最终影响XLPE绝缘电缆绝缘层的热收缩性能。
3）外力（牵引拉伸）作用
在电缆绝缘生产过程中，PE分子在外力（牵引拉伸）作用下沿作用力方向发生取向，这将促进PE晶核的形成，使晶核生成速度加炔、晶核数量增加，结晶时间缩短，结晶度增大。挤管式挤塑在目前电缆生产企业中普遍使用，相比于挤压式模具，在挤出过程中必须进行拉伸的挤管式模具生产的Si-XLPE绝缘电缆的绝缘热收缩要大很多，挤管式挤出的塑胶层致密性较差的缺点，容易导致缘热收缩试验不合格，只不过由于过程检验和最终检验不做型式试验项目绝缘热收缩试验而被忽略了。
但即使是挤压式模具，一般为了提高生产速度和挤出表面的光洁度，挤压式模具的模套内径比电缆的绝缘外径大几个毫米，这样在绝缘生产过程中，为了确保绝缘外径，绝缘不可避免的会受到拉伸，在拉伸过程中，PE分子仍受到了外力影响，产生了取向，使得生产的电缆的绝缘热收缩也较大，甚至远远超过了标准的要求。
那么，绝缘热收缩该如何控制？
首先要严把电缆料的进货质量关，如果是交联聚乙烯电缆料的质量有问题，那么用再好的工艺和设备也生产不出合格产品来。所以交联聚乙烯电缆料的质量显得尤为重要。 此外，如果有条件的话采用挤压式模具，可以增加对摸距离，使XLPE绝缘层紧紧包覆导体，增加绝缘和导体之间附着力，以尽量抵消XLPE绝缘挤出时产生的内应力（收缩应力），使绝缘相对不容易产生热收缩。
对于还采用挤管式挤塑的，我们可以在工艺上采取如下措施：
（1）在绝缘挤出时采用缓冷和温水分段冷却，尤其是在冬天环境温度比较低的场合（夏天由于环境温度比较高，则相对来说要好些）。并同时对导体进行合适温度的预热。
（2）为了提高XLPE绝缘料熔融温度和保温时间，最好选用两步法硅烷交联的PE绝缘料，这样可以增加熔融段保温时间，避免XLPE绝缘料在机筒里预交联产生焦烧。
（3）尽量选用机筒加长和机头加长的挤出机，以延长XLPE绝缘料在机筒里的时间，更有利于抑制PE晶粒的长大和结晶的产生。
（4）通过合理的配模，在挤出中增加拉伸比，以使塑料的分子排列整齐而达到塑胶层紧密的目的，可尽量避免绝缘热收缩超标的现象。
总结
综上所述，XLPE绝缘电缆绝缘热收缩是因为XLPE绝缘结晶度增加、取向加强、内应力增大、工艺不良等因素造成的。因此，只要在电缆绝缘上产过程中较好地控制这些问题产生的源头：XLPE绝缘熔融的温度和时间、XLPE绝缘冷却速度、XLPE绝缘受外力（牵引拉伸）作用，就能改善绝缘热收缩性能。在实际生产中采取控制分段冷却，对导体进行预热，选择长机筒和长机头设备，通过合理的配模，在挤出中增加拉伸比，尽量选择挤压式模具并严格控制模套内径不大于绝缘外径等措施，使小面积电缆的绝缘收缩得到控制。
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