全面解析低烟无卤电缆料

目前使用的低烟无卤阻燃电缆料通常有聚烯烃和乙丙两大类,其中以低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料为主流,本文将对低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的配方技术、性能、挤塑设备及工艺做一分析。

一、配方技术
低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料通常由聚烯烃共混树脂加阻燃填充剂氢氧化铝、氢氧化镁和一些为了提高耐热寿命而添加的适量抗氧剂组合而成。有时为了降低其燃烧时的发烟量,还加入了一些发烟抑制剂,如钒、镍、钼、铁、硅、氮系化合物。其阻燃机理为:燃烧时,阻燃填充剂氢氧化铝、氢氧化镁会释放出结晶水,吸收大量热量;与此同时,脱水反应会产生大量水蒸汽,它可以稀释可燃性气体,从而阻止燃烧,另外会在材料表面形成一层不熔不燃的氧化物硬壳,阻断了高聚物与外界热氧反应的通道,最终材料阻燃、自熄。
  低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料要具有较好的阻燃性,配方中氢氧化铝、氢氧化镁必须有较大的填充量,通常要达到150份以上,而大量的无机阻燃剂填充必将导致材料在物理机械性能、电气性能和挤塑工艺性能方面大大劣化。为了解决其阻燃性和物理机械等性能方面的平衡,使材料能充分满足最终使用的技术要求,常用的方法有:一方面对聚烯烃材料进行改性、接枝,以提高聚烯烃材料极性;另一方面是对无机阻燃剂的表面进行化学改性,通常用偶联剂处理。

二、性能
大量无机阻燃剂的使用赋予了低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料阻燃、低烟、无卤、低毒等特性,同时也使其在物理机械性能、电气性能和工艺性能等方面与其他非阻燃及含卤阻燃材料存在差异。由于低烟无卤电线电缆使用场合及其配套产品生产工艺不同,性能要求也不尽相同,如在抗张强度、断裂伸长率、老化温度和指标、体积电阻系数、耐油性能、耐刮磨性能、柔软性、阻燃要求等方面,不同的电缆往往有所偏重。在无卤材料技术中,以上有的指标是相互制约的,不可能有一种全能的产品能满足以上所有各类电线电缆的要求,比较突出的是:断裂伸长率与阻燃性之间的矛盾、柔软度与热变形及老化性能之间的矛盾。材料厂家能做到的只能是在满足基本性能要求的基础上,在某些性能之间进行优劣平衡,以不同牌号的产品适应不同要求的电线电缆。以下对常规低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料性能做一介绍。
1、阻燃特性
  低烟无卤阻燃电缆料除具有阻燃性外,与含卤阻燃电缆料相比,还具有低烟、无卤、低腐蚀、低毒等特性。
(1)氧指数
  目前在国内主要以GB/T 2406方法来测试常温下阻燃电缆料的氧指数,以考核材料的阻燃性,高温下的氧指数对阻燃电线电缆来说尽管也比较重要,但因为测试条件等因素,一般很少进行测试。另外一个与材料阻燃性密切相关的参数——温度指数也很少测试。其测试方法在NES 715中有规定,表示了在环境温度到底升到多高时,材料能在空气中点燃。低烟无卤电缆料常温下氧指数达到33-35即可满足一般电缆阻燃要求,其温度指数为300左右。
  氧指数作为世界范围内最常用的燃烧试验,并不能作为判断材料阻燃性的唯一指标,材料自熄性的考核似乎更能贴切地衡量材料的阻燃性能。例如聚氯乙烯或含卤阻燃聚烯烃氧指数只要达到30左右,用其做为绝缘截面为0.5mm2的电线即可通过UL 标准中的VW-1燃烧试验,而低烟无卤阻燃聚烯烃材料氧指数即使达到34以上,也未必能满足VW-1燃烧要求。另外,同样是低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料,氧指数高的产品自熄性也未必就好。例如:用碳酸钙和聚硅氧烷作阻燃剂的无卤料经过适当的基材配合,氧指数可做得较高,甚至达到36-38,但很可能自熄性不如氧指数为32-34的聚烯烃/矿物氢氧化物体系。国外有的用户已开始采用UL 94中的V-0等级来考核无卤材料的自熄性,作为对氧指数考核指标的补充。现在在阻燃指标方面,有一种更为接近实际燃烧性能的锥体量热计法越来越受到人们的关注,该方法可对材料燃烧时的着火时间、发热速度、总发热量等燃烧参数进行定量评价。经实验表明,发热速度越大的无卤材料,向周围传播热量越容易,越有可能扩大燃烧范围,即易于延燃、自熄性差,而氧指数高的无卤材料发热速度不一定就比氧指数低的发热速度小。尽管单纯用氧指数来考核材料的阻燃性,存在一定的局限性,但由于其测试方法简便易行,且对于同一类材料在绝大多数情况下来说还是可以相对表明其阻燃性的差异,所以通常把氧指数作为材料阻燃性的一项考核指标,也未尝不可。
(2)烟密度
  成品电缆一般采用GB/T17651的成束燃烧方法测试电缆燃烧后的透光率来考核电缆低烟性能,低烟无卤电缆透光率达到60%以上符合要求。对材料来说,一般采用GB/T8323的方法来测试其有焰及无焰燃烧时的最大烟密度Dm,以此来考核材料的发烟性能。低烟无卤电缆料燃烧时的发烟性远低于含卤阻燃电缆料,其指标一般为有焰Dm≦100,无焰Dm≦200,而含卤阻燃电缆料有焰及无焰Dm均为300以上。
  (3)卤素含量
  目前有IEC 754-1和MIL-C-24643A两种方法用来测定卤素及氢卤酸气体含量。前者不适于卤酸气体含量低于5mg/g的场合,即不适于无卤材料含卤量的测定,后者为采用χ射线原理测量体系卤元素的含量,测试精度为0.2%,严格意义上来说凭此方法也不能完全判定被测材料是否丝毫不含卤素。因此很多无卤材料标准中不将卤素含量做为一项考核指标,更多地是通过PH值及电导率来表征其无卤性。只有BS、IEC 等标准中将无卤体系中卤化氢释放量的指标定在≦5mg/g,作为分界点考核。
  (4)腐蚀性
  IEC 1991年公布IEC 754-2,通过测定PH值和电导率来测试电缆材料燃烧时释放气体的酸度,并规定测得PH≧4.3及电导率≦10μs/mm为无卤、低腐蚀标准。IL-C-24643A规范中规定电缆材料燃烧时释放出的气体,卤素含量≦0.2%作为无卤、低腐蚀性标准。低烟无卤电缆料PH值一般为4.5-6.0,电导率为0.7-5μs/mm。
  (5)毒性指数
  毒性指数目前主要采用NES 713,即气体分析法来检测,英国海军在海军工程标准NES 518-1983“降低火灾危险的电缆护套规范”中规定了无卤材料毒性指数不大于5,国内通常也采用这一指标,但国外对一些无卤绝缘产品也有不大于3的要求。

2、物理机械及电气性能
由于大量的无机阻燃剂填充,使低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料的物理机械性能及电气性能比非阻燃及含卤阻燃聚烯烃电缆料均有所降低,主要表现在以下几个方面:
(1)抗张强度及断裂伸长率降低。无卤电缆料抗张强度在10-14Mpa左右,断裂伸长率在150-250%左右;
(2)抗老化性能有所降低。大量无机阻燃剂的加入,使无卤电缆料抗老化性能受到较大影响。热塑型无卤阻燃电缆料一般以经100℃×168hr老化后,抗张强度及断裂伸长率变化率不大于±30%做为考核指标;
(3)热变形变大。由于无卤阻燃电缆料中高VA含量EVA比例较大,致使其耐热变形性能较差,一般以80℃×4hr变形率不大于50%做为考核指标;
(4)柔软度较差。一般无卤阻燃聚烯烃电缆料邵氏A硬度均超过HA90,邵氏D硬度超过HD40。
(5)耐外伤性能较差,经外力擦划后易有伤痕。该性能的降低程度与配方有密切关系,不同品种的无卤电缆料差异很大。
(6)耐潮湿性能较差。由于无机阻燃剂氢氧化镁、氢氧化铝的加入,使无卤阻燃电缆料极易吸湿,若无真空铝箔包装,常态下其贮存期最好不要超过1个月,否则将吸潮影响使用。经对比实验发现,无卤阻燃电缆料浸水一天后,体积电阻率将下降60~80%。
(7)体积电阻率及电气击穿强度有所下降。与含卤阻燃聚烯烃电缆料相比下降并不很明显,但与非阻燃聚烯烃电缆料相比下降却比较明显。
(8)介电常数ε及介质损耗角正切tgδ急剧下降。

三、测试标准
1.无卤:
IEC 60754-1:Halogen Content HCL<0.5%;
IEC 60754-2:PH>4.3,Conductor<10us/mm
2.低烟:
IEC 61034-1,IEC 61034-2,透光率>=60%;低卤要求烟密度Dm<300,最小透光率>30%;
3.低毒:
NES 713(英国海军标准);TI(毒性指数),最大不超过5
气体的毒性用NES713方法评测,毒性指数是指通过测试规定燃烧条件下产生的。
1、燃烧时卤酸(HCL)释放量少于5mg/g ----IEC60754-1
2、PH值≥4.3 --------------------------IEC60754-2
3、导电率≤10μS/mm --------------------IEC60754-2
4、透光率(烟密度)≥60%--------------- IEC 61034-1
符合以上四点要求可称为低烟无卤料
注:IEC60754-1、IEC60754-2是无卤标准,IEC61034-1是低烟标准

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老杨说茶第233期:新茶选购的那些小事儿

“春风一笑绿山冈,喜见银芽处处芳。兰指翻飞随蝶舞,采来云雾压千筐”,春风吹绿了神州大地,又到了每年新茶采制和选购的春茶季。3月中旬,杭州西湖的龙井茶、苏州的洞庭碧螺春茶等历史名茶开始逐步上市,茶友们又开始奔跑在各大茶山忙着选购新茶。

以老杨的经验,对于萌新茶友和初级爱好者来说,盲目跟风上山收茶,可能并不一定会收到高性价比的正宗好茶。选购新茶的时候需要注意哪些事项?我总结出了“四件小事儿”:

天、时、地、艺。弄懂了这四个因素,再去选购新茶,保准不吃亏。下面,我就和大家分享一下。

一、天
天,指茶叶采摘制作的天气。好天出好茶。天气对茶叶品质的影响非常大。只有适合的气候条件下,茶叶的品质才能达到最佳。气候条件既包括产茶季整体的降水、日照、湿度、温度等;也包括采制当天的气候条件,是晴天还是雨天等。

自从2008年云南遭遇大旱开始,茶圈中就流行一种说法:“干旱天气时云南普洱茶的品口感更浓、质更高”。甚至在云南出现干旱天气的年份,借此噱头爆炒普洱茶价格。2020年春,云南茶叶主要产区再次遭遇大规模严重干旱,西双版纳等主产区古树茶大规模减产,部分山寨古树茶产量腰斩。茶圈中又出现了干旱出好茶的流言。对于这种流言,老杨也曾经深信不疑,但是去年春茶季寻茶的过程中却深刻体会到流言未必可信。2020年春季,老杨品鉴了云南20多个山寨30个品种的生茶新茶,其中包括:班章片区、易武片区、勐宋片区、冰岛片区、南糯山片区等多个知名片区。普遍而言,去年的古树茶苦涩滋味较前几年重。部分山寨的古树茶涩感强不易化,在舌面上有明显的刺麻感,品饮感受不佳,茶叶品质不及气候正常的年份。有茶商说干旱天气造成的茶叶涩感、刺麻感可以通过陈化而消除,3月初我拿出了去年一款易武产区古树茶再次品饮,发现刺麻感依旧存在,茶叶品质并未因为仓储转化而优化。最近在与几个茶山上的朋友、资深茶友交流时,我们得出了一致的结论:茶叶只有在风调雨顺的年景,品质才最好。

大多数品种的茶在晴天采制品质普遍好于阴雨天采制。例如:西湖龙井茶、苏州碧螺春茶、福鼎白茶、云南普洱生茶等。雨天采摘的鲜叶原料含水量大,空气中湿度大,没有阳光, 不是最佳的制茶时间,鲜叶原料在萎凋和发酵时难度增加,做出好茶的难度也会增加,容易出现萎凋不到位、发酵不当等问题,不容易出好茶。针对福建白茶、云南普洱茶而言,在加工过程中需要进行日晒干燥才能形成都有的品质特征,阴雨天气制成的普洱茶和白茶需要在晒房长时间“闷干”或用机器烘干,缺乏“太阳味”,因此在品质上普遍不及晴天制成的茶品。因此,有经验的茶友一般不会收雨水天采制的茶品。

二、时
时,指茶叶采摘制作的时间节点。中国人在种植农作物时非常讲究“农时”,顺应农作物的生长规律,总结出十二节气,依照“节气”进行农事活动,保证农作物产量和品质,。在茶叶的生产种植方面也是这样。在经过千百年的采制经验总结之后,形成多数茶叶春季第一批茶品品质最好的共识,形成了以春茶为贵、新茶为贵的风气。于是便出现了明前头采龙井、明前碧螺春、头采白毫银针、头春普洱茶等名茶。

从茶叶科学上分析,茶叶品质的变化主要因为茶叶鲜叶原料内部化学成分会随着气温的变化而变化产生的。其中,鲜叶原料中茶多酚含量是随着气温的增高而增加,氨基酸的含量则是随着气温的增高而减少。春季气温较低时,茶多酚含量相对适中,氨基酸含量较高,茶叶的苦涩感均衡,鲜爽度好,茶叶品质相对最佳。7~8月夏季气温最高时,茶多酚含量达到最高峰,氨基酸含量达到最低点,此时茶叶的口感苦涩,鲜爽度较差。这是因为,茶多酚是茶叶涩味的主要来源,氨基酸是茶叶鲜味的主要因素。茶树在适宜温度范围内生长发育正常,利于茶叶中氨基酸、多酚类等物质的形成和积累,对茶叶品质特别是滋味成分的形成有利。因此,在茶叶鲜叶原料内含物质比例最佳时采制茶叶品质最佳。茶友们在收茶是一定要选择该类茶叶最合“农时”的茶品,才能够买到最佳口感的茶品。

三、地
地,指茶叶的产地。正宗产地才会有历史名茶的地道的味道。产地正宗茶才会正宗。这是因为不同的茶叶产区,气候、海拔、水土、自然生态环境各有不同,因此会产生特征鲜明的地域香、地域味、地域韵,即茶叶的产区特征。茶叶的产区特征是地方历史名茶成名的根源之一和魅力。例如:杭州西湖一级产区原料的龙井茶在经过传统手工炒制后可以具有优雅的兰花香和豆花香、正岩产区的武夷岩茶才具备明确而醇厚的“岩韵”、 桐木关正山小种红茶具备独有的香甜味和高耐泡度等等。可以说,只有选到了正宗产地的茶品才能真正感受到地方名茶的魅力。

四、艺
艺,指茶叶的制作工艺。传统工艺造就经典茶香与茶味味。恰当的制作工艺制作出精品好茶的决定性因素。

中国的地方历史名茶都有着独到的传统加工工艺。以江浙绿茶为例,西湖龙井茶炒制分为摊放、炒青、回潮、回锅、分筛、挺长头、归堆和收灰等特有工艺流程,在炒茶时有抖、带、挤、甩、挺、拓、扣、抓、压、磨"十大手法"。同为传统历史名茶的苏州洞庭碧螺春则采制技艺高超,采摘有三大特点:摘得早、采得嫩、拣得净,主要工序为:杀青、揉捻、搓团显毫、烘干;炒制的特点是:手不离茶,茶不离锅,揉中带炒,炒中有揉,炒揉结合,连续操作,起锅即成。同为炒青绿茶,龙井和碧螺春迥然不同的采制工艺造就两者截然不同的口感特征,形成了地方名茶的品质魅力。

相同原料情况下,茶叶的加工工艺水平决定了茶叶的品质。以普洱茶为例,毛茶在炒制过程中炒的过干、炒制过重就会在新茶阶段产生“干香”并去除青涩味,新茶会相对好喝,但是这样会杀死茶叶中的酶等有益活性物质,透支普洱茶后期转化的空间,不利于老茶后发酵品质的提升。

目前市场上流行轻火高香的武夷岩茶,许多天价岩茶都是采用轻火工艺制成。武夷岩茶焙茶工艺讲究“文火慢炖”,将茶叶焙透,以火调香。近几年的一些轻火岩茶为了迎合市场需求,制作高香茶,突出“山场气息”,焙茶时已经不再采用传统工艺,焙火不透,茶叶在一年甚至几个月内不喝就会返青、变质,并且大量饮用会对部分肠胃不佳的茶友产生一定的刺激性,脱离了武夷岩茶的传统与核心价值。这类“新工艺”岩茶并不能代表武夷岩茶的真正品质与特征。传统武夷岩茶必须要能体现出“岩骨花香”的岩韵,具有“香、甘、清、活”魅力,是有益身心健康的保健茶。因此,茶友们在选新茶时一定要选择工艺精良的茶品。

各位茶友,以个人的经验,春茶季收新茶,只要遵循选择最佳时间、最佳天气、正宗产地、工艺得当四个基本原则,基本上就可以选到正宗的好茶。在文章的最后,老杨提醒各位茶友,面对提前上市的茶叶,一定要多加分辨。茶叶并不是越早上市的越好,往往是早于正常采茶时间售卖的茶品越有可能是其它产区原料制作的“仿冒茶”,遵守农时收茶一定不会错。

(声明:本文为作者苏州老杨的个人感受,仅代表作者个人观点。原创文章,禁止非授权转载。)

老杨(VX:CRLYSC)才疏学浅,自知见识浅薄,惟愿与各位茶友共寻茶的真味。如有错漏,欢迎各位茶友雅正,老杨不胜感激。 https://t.cn/A65AURbN


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