尼龍12在防白蟻電力電纜的應(yīng)用

曹永剛， 李影麗， 楊建偉， 潘明星

(江蘇亨通電力電纜有限公司，江蘇吳江215234)

0 引言

白蟻主要分布在北緯45℃到南緯45℃之間的熱帶、亞熱帶地區(qū)。在中國，白蟻則主要分布于華南一帶，發(fā)現(xiàn)有白蟻破壞電力電纜的地區(qū)主要有:廣東、上海、福建、臺灣、江西、浙江、安徽、四川、湖南、湖北、云南、海南、廣西壯族自治區(qū)等。據(jù)統(tǒng)計廣東地區(qū)由于白蟻對電纜危害造成的故障占電纜故障總數(shù)的60%～70%。為了保證電纜線路的安全、可靠運行，凡是在有白蟻活動的地帶，電纜都應(yīng)采取防白蟻措施。澳大利亞是白蟻活動多發(fā)地區(qū)，因此其電力電纜對防白蟻的要求較高，經(jīng)過澳大利亞多年的經(jīng)驗證明，采用尼龍12護層的防白蟻電力電纜是最可靠、最環(huán)保的產(chǎn)品。

在國內(nèi)尼龍12防白蟻護層應(yīng)用并非沒有先例，早已普遍使用在光纜的防白蟻結(jié)構(gòu)中。由于電力電纜結(jié)構(gòu)尺寸較大，尼龍12在電力電纜上的使用工藝一直不成熟，在生產(chǎn)過程中會造成很大的浪費;加之尼龍12價格較高，其作為防白蟻層的電力電纜成本居高不下，因此國內(nèi)一直未推廣使用。

我公司不斷改進工藝方法，總結(jié)了一整套成熟的工藝方法來保證尼龍12防白蟻護層的加工。有效減少了尼龍12在加工過程中的浪費，控制了電纜成本，使尼龍12防白蟻電力電纜投入市場后不斷贏得客戶青睞，創(chuàng)造了很好的社會效益和經(jīng)濟效益。

1 電力電纜防白蟻方法分類及對比

目前國內(nèi)電力電纜主要的防白蟻方法可分為兩大類:施工防白蟻;電力電纜本體防白蟻。

1.1 施工法防白蟻

施工法防白蟻是通過電纜敷設(shè)、施工、維護時采取一定措施進行白蟻防治。根據(jù)電纜蟻害十分嚴(yán)重的廣東省的電力電纜施工經(jīng)驗，雖然現(xiàn)有的電力電纜生產(chǎn)廠家稱都有防白蟻的功能，但在運行中還是遭受白蟻的蛀蝕，因此目前施工法對白蟻危害防治至關(guān)重要，尤其是采用普通電力電纜(不具備防白蟻性能)。有時候具有一定防白蟻效果的電力電纜，也需要采取某種輔助施工防白蟻措施，確保電纜不受白蟻危害。

施工法主要有:毒土法、誘殺法、物理屏蔽法等。施工法因其對環(huán)境的污染、生態(tài)的破壞、較高的施工成本和周期、維護費時費力、缺乏持久的可靠性等缺點，故并非電力電纜防白蟻的最佳方案。

1.2 電力電纜本體防白蟻

電力電纜本體防白蟻是通過對電纜結(jié)構(gòu)的特殊設(shè)計使電纜具有防白蟻的性能。這種防白蟻電力電纜采用工業(yè)的方法加工電纜的防白蟻護層，可以高效、低成本地實現(xiàn)電纜防白蟻，應(yīng)該得到廣泛推廣。

2 電力電纜本體防白蟻分類及對比

電力電纜本體防白蟻又可以分為:化學(xué)法防白蟻;物理法防白蟻。

2.1 化學(xué)法防白蟻

化學(xué)法防白蟻是在電纜的護套材料中添加化學(xué)藥劑，使白蟻在靠近或者啃咬電纜外護套時，被殺死或者趨避。目前主要使用添加低毒的驅(qū)避劑，這些材料是依靠氣味或接觸時對嗅覺及味覺粘膜的刺激，起到驅(qū)避作用來達到防白蟻的目的，但其缺點是:(1)護套所含化學(xué)藥物遷移會造成環(huán)境污染;(2)由于電纜的熱效應(yīng)，使護套所含的防白蟻藥物老化、緩釋，使電纜防白蟻性能降低，故不能保證電纜的防白蟻性能長期有效;(3)在電纜防白蟻層加工過程中，散發(fā)出有害氣體對生產(chǎn)者造成健康危害;(4)防護劑的毒性和時效性相互矛盾制約了此方法的發(fā)展。

2.2 物理法防白蟻

物理法防白蟻利用電纜防白蟻護層材料的硬度(≥邵氏D64)及表面光滑度，使白蟻無從下口啃咬來達到防白蟻的目的。它解決了化學(xué)法防白蟻有毒物質(zhì)對自然環(huán)境的污染、對生態(tài)環(huán)境的破壞等問題，可以保證長期有效的防白蟻性能，不需要再采取施工法防白蟻輔助保護。

3 物理防白蟻法種類及分析

目前國內(nèi)的方法主要有:半硬PVC擠出層、改性聚烯烴擠出層、黃銅帶繞包、尼龍12擠出層等。

3.1 半硬聚氯乙烯(PVC)擠出層

此方法是在電纜的外護層中擠出一層不小于1.5 mm的半硬PVC材料。目前半硬PVC防白蟻護層只有在小外徑的通信電纜中有使用經(jīng)驗。由于其硬度較高，斷裂伸長率指標(biāo)很小，使用在大規(guī)格電纜上彎曲半徑太大，且易斷裂，加工性能、耐低溫等性能都較差，所以不適用于電力電纜。

3.2 改性聚烯烴(退滅蟲)擠出層

此方法是在電纜護層中擠塑一層不小于1 mm改性聚烯烴材料。改性聚烯烴材料標(biāo)準(zhǔn)可參考YD/T 1020.2—2004標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。硬度≥邵氏D64，維卡軟化點110℃，滿足防蟻要求，耐低溫，柔韌性較理想，加工性能較好，通常與聚乙烯護套配合使用。改性聚烯烴材料由于電力電纜在工作溫度時護層可以達到60～80℃，這可能會影響到材料的硬度，導(dǎo)致防白蟻性能下降，目前多用于通信電纜、光纜中。

3.3 黃銅帶繞包

此方法是在電纜的護層中重疊繞包不小于0.1 mm的黃銅帶，除防白蟻效果較好外，還具有較好的防鼠效果，同時作為屏蔽層還具有較好的電場屏蔽效果。由于黃銅帶密度約為8.89 g/cm3，用量大，成本較高，限制它的推廣。目前多用在綜合要求較高的場所，如廣東地鐵用電纜中有大量使用。但是金屬材料耐腐蝕性較差，如果外層護套被破壞，長期暴露被腐蝕后，會影響電纜防白蟻功能。建議此類電纜敷設(shè)于無腐蝕性液體或氣體的環(huán)境下。

3.4 尼龍12擠出層

尼龍12護層防白蟻電力電纜結(jié)構(gòu)是在滿足GB/T 12706標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)上，在結(jié)構(gòu)中增加不小于0.2 mm的尼龍12護層來實現(xiàn)的。尼龍12材料標(biāo)準(zhǔn)可參考YD/T 1020.1—2004標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。尼龍12護層可以包覆在絕緣外的任一護層中(鎧裝內(nèi)外、金屬屏蔽內(nèi)外、外護套內(nèi)外)。無論包覆在哪一層，務(wù)必保證尼龍內(nèi)外均有擠出型非金屬護層作保護，以免尼龍在生產(chǎn)、敷設(shè)過程中被破損。對于直埋型電纜或有腐蝕性液體或氣體的環(huán)境下，建議尼龍層設(shè)計在外護套內(nèi)或外，以防止白蟻蛀穿護套后使鎧裝或金屬屏蔽被環(huán)境侵蝕破壞。

尼龍12具有優(yōu)良的低煙無鹵、無毒、耐寒(－70℃)、耐熱(180℃以上)、耐候、耐油、耐溶劑、耐磨、韌性好、硬度≥邵氏D 67、維卡軟化點170℃、表面光滑等優(yōu)點，可以滿足跟各種材質(zhì)的電纜護層配合使用，保證電纜在整個生命周期內(nèi)有效可靠的防白蟻性能。它能夠滿足地鐵、大型場館、石油、石化、冶金、礦山、鐵路等特種場所較高的環(huán)境要求。

4 尼龍12工藝特點及控制方法

由于尼龍12的特殊性，所以在加工過程中有一定特殊性，在此筆者根據(jù)自己的經(jīng)驗總結(jié)如下，供各位專家探討。

4.1 材料干燥

尼龍12為極性分子材料，易吸潮，當(dāng)濕度大于0.3%時就無法擠出。需要在擠塑前對尼龍12進行干燥，建議采用真空式干燥機，通?？刂?0℃干燥6 ～8 h。

4.2 厚度控制

尼龍12防白蟻護層厚度要求0.5～0.8 mm，如果過薄則不能保證防白蟻性能;如果過厚不但會導(dǎo)致電纜彎曲性能變差，還會增加制造成本。由于電力電纜外徑相對較大(最大超過100 mm)，需要大型護套擠塑機，對于大型的護套擠塑機，生產(chǎn)如此薄而均勻的厚度是非常困難的。建議采用內(nèi)墊層與尼龍12雙層共擠生產(chǎn)。如果尼龍12與內(nèi)墊層分開擠出，尼龍12層內(nèi)的墊層應(yīng)采用擠壓式擠出，主要是為了保證內(nèi)墊層表面的光滑平整，尼龍12擠塑應(yīng)選擇合適的擠管式模具，并抽真空，以保證尼龍12層與內(nèi)墊層良好的貼合。

4.3 擠出溫度控制

溫度突變型材料，熔點高，擠出溫度范圍較窄，具有明顯熔點，約180℃左右，溫度過高引起焦燒，還可導(dǎo)致尼龍12呈液態(tài)狀無法擠出。溫度太低尼龍12會冷凝固化造成模具堵塞，所以溫度控制對尼龍12擠出至關(guān)重要。不同供應(yīng)商的尼龍12擠出溫度會相差近50℃，建議擠出溫度按照原材料供應(yīng)商的推薦，然后根據(jù)本公司的設(shè)備使用情況調(diào)試確定。由于尼龍擠出溫度很高，如果采用冷水驟然冷卻，會造成尼龍護層殘留內(nèi)應(yīng)力，使護套變脆易開裂。因此需采取溫水槽分段冷卻的方法，建議第一段水槽的水溫控制在50～60℃。

4.4 螺桿選擇

熔體粘度小，流動性大，所以生產(chǎn)中采用特殊設(shè)計的螺桿才能保證尼龍12層很好的擠出效果。通常螺桿的壓縮比2.5～3.5，長徑比25倍左右效果較好。

4.5 盤具選擇

由于尼龍12材料硬度較高，電纜的彎曲性能受一定影響，因此在生產(chǎn)、運輸、安裝使用時電纜最小彎曲半徑的設(shè)計選擇直接影響到電纜的防蟻安全性。根據(jù)經(jīng)驗，尼龍12防白蟻電纜在生產(chǎn)、運輸中盤具的筒體直徑應(yīng)不小于尼龍層外徑的30倍。安裝過程中電纜最小彎曲半徑不小于電纜外徑的30倍，安裝后電纜的最小彎曲半徑不小于電纜外徑的20倍。

5 防白蟻試驗

據(jù)了解，目前國際上沒有統(tǒng)一的防白蟻試驗方法標(biāo)準(zhǔn)。通常是在白蟻活動較為嚴(yán)重的現(xiàn)場實地敷設(shè)后，定期對電纜被白蟻蛀蝕的程度進行觀測記錄，以此作為試驗。這樣不利于電纜防白蟻性能的衡量和控制。

我國于1986年就發(fā)布了防白蟻試驗標(biāo)準(zhǔn)GB 2951.38—1986，但此標(biāo)準(zhǔn)于2005年10月14日廢止了。2011年8月1日由上海電纜研究所編寫，工業(yè)和信息化部發(fā)布的JB/T 10696.9—2011重新規(guī)范了防白蟻的試驗方法，包括三種試驗方法:擊倒法、群體法、蟻巢法。對于尼龍這種物理法環(huán)保型防白蟻電力電纜擊倒法顯然不適用，故需要采用群體法或蟻巢法。

但是這兩種方法都是根據(jù)電纜表面的蛀蝕程度劃定防白蟻等級的，電纜表面的定義是指電纜外護套還是防蟻護層未明確說明。如果是防白蟻護層，在樣品制備部分未明確說明要剝?nèi)シ腊紫佔o層外的護層;如果指的是電纜外護套，這對于電纜防蟻護層不在最外層的電纜考核是不能滿足的，但是電纜完全可以保證在白蟻侵蝕的環(huán)境中安全使用。建議對標(biāo)準(zhǔn)進行修改:注明電纜表面為防白蟻護層表面，或在樣品制備部分補充說明要剝離防白蟻護層外的護層，使防蟻護層裸露進行測試。這樣就能適用于防蟻護層不在最外層的防白蟻電纜。

6 結(jié)束語

電力電纜的防白蟻重要性不容忽視。目前電力電纜防白蟻的方法，存在成本高、維護不便、環(huán)境污染、生態(tài)破壞、有效防護期不穩(wěn)定等種種不足，應(yīng)大力發(fā)展環(huán)保型物理防白蟻電力電纜。尼龍12防白蟻電力電纜是目前已知的最可靠、最環(huán)保的防白蟻電力電纜，如果能夠很好地控制生產(chǎn)工藝，減少生產(chǎn)中的浪費，就能使尼龍12防白蟻電力電纜更具市場競爭力。隨著國家對環(huán)保要求的提高，以及各種特殊使用環(huán)境更高的要求，尼龍12防白蟻電力電纜必將成為防白蟻電力電纜的主力軍。

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