電線電纜的輻照加工一般是指在高能電子束的照射下，電線電纜的絕緣層及護套層的聚合物材料分子間形成交聯(lián)共價鍵，生成網狀或體型結構，該過程也叫輻照交聯(lián)。
經過輻照交聯(lián)改性的電線電纜其強度、彈性、硬度都得到了改善，耐溶劑性、耐環(huán)境應力開裂也有極大的提高，最重要的是耐熱性及耐短路溫度有了明顯的改善。力學性能的改變是指抗張強度與伸長率，彈性模量，耐磨，抗疲勞等的改變，耐熱性的改善體現(xiàn)在熱延伸上，輻照對聚合物的電性能影響不大。
輻照由于形成了交聯(lián)點，聚合物就由溶于某種溶劑變成不溶于某溶劑，如PVC，原來可以溶于四氫呋喃，PE可溶于二甲苯，輻照后交聯(lián)的部分就不溶了，用凝膠率來表示這個反應的程度，也就是說用溶劑的不溶部分的增加來證明交聯(lián)的存在，或用物性的改變來證明交聯(lián)的存在（熱延伸的改變、抗張、伸長的改變等）。
影響輻射交聯(lián)的主要因素
1、劑量（劑量率）的影響
輻照劑量是指單位質量的物質吸收的電子束的能量
1kg的樣品吸收1J的能量就說它吸收的劑量是1戈瑞（GY），1戈瑞的百分之一叫一拉德，即1GY=100rad
大部分情況下我們用兆拉德，即106拉德叫1兆拉德，用mard表示，也有用千戈瑞來表示KGY，10千戈瑞為1兆拉德
因為輻照交聯(lián)是將聚合物的線狀分子側基結構在高能電子的打擊下斷裂，形成自由基，再重新結合形成新的交聯(lián)化學鏈，所以可以想象聚合物接受的能量愈多，形成的交聯(lián)也愈多，所以劑量的大小是影響交聯(lián)度的最主要因素。當如果主鏈斷了就成了輻照裂解了。
這里給大家介紹幾個輻照加工中涉及到的公式：
射程公式
高能電子束的射程，是指從進入樣品到劑量為零時的距離
L =（0.542E-0.133）/P
E=0.8～3 mer 為電子的能量
P: 是樣品的比重
例如，我們用聚稀烴聚合物做電線的絕緣料，它的比重為1.52g/cm3,在2兆的電子能量照材下，它的材程將是
L=（0.542×2-0.133）/1.52
=0.626cm
電子大約可以走6mm后停止運動
如果我們用PE、PVC，橡膠料它們的比重分別是0.92g/cm3、1.35g/cm3,1.25g/cm3(CR),則在2兆的電子能量照射下它們的射程將分別是：
LPE =0.951/0.92
=1.03cm
LPVC =0.951/1.35
=0.701cm
LCR =0.951/1.25
=0.76cm
由此可見電子束在不同的聚合物（樣品、電線電纜的絕緣層、外護層等）中走過的路程是不同的。
穿透：電子束從進入樣品到劑量開始下降時走過的距離。
在電線電纜輻照加工中，我們關心的是穿透，也就是說電子束在達到絕緣（外護層）什地方時，劑量就開始下降了，從下降點開始劑量就不準了，不能再交聯(lián)了，不關心電子走過的距離，我們可以用下面這個公式來計算劑量均勻不變的距離：
L穿透=0.4（E-0.3）/P
E：電子的能量
P：樣品的比重
例如我們要輻照的電線分別是聚稀烴，PE、PVC、橡膠料（CR），則2mrad的電子在它們中走過的劑量不變的距離分別是
L穿透（XT）=0.68/1.52
=0.447cm
L穿透（PE）=0.68/0.92
=0.739cm
L穿透（PVC）=0.68/1.35
=0.503cm
L穿透（CR）=0.68/1.25
=0.544cm
由上面可見穿透的距離也就是劑量開始下降的距離占全路程的71%左右。
劑量公式：
在知道了電子在樣品中行進時劑量會變化及走過多長的距離后，我們更關心的是劑量到底和什么有關系，也就是說劑量是什么因素的函數(shù)。
劑量與電線電纜在束下繞的圈數(shù)，電子束的能量，束流大小成正比，與樣品（電線電纜外被絕緣）的厚度、比重、掃描寬度，運行速度成反比即可，真正準確的劑量是要靠劑量薄膜貼在電線上，隨電線一起走，然后再放在分光儀上來測量才能知道。
2、劑量率：Dm
劑量率Dm是指單位時間里樣品接受的劑量大小。
電子束照射到電線電纜上除了有我們所需要的交聯(lián)效應外，最主要的一個效應就是發(fā)熱溫度效應，這是我們不想要的，原因是過度的發(fā)熱將會使聚合物溫度急劇上升，超過了它們的玻璃化溫度Tg或熔點Tm，聚合物將變軟，極易將外表面劃傷，另外將產生大量的小分子氣體，如H2，CO等來不及散去，聚在絕緣層中，越聚越多壓力越大，將會使導線表面起泡，極端的情況是將絕緣（外被）撐破，造成電線報廢，這種情況不是沒有發(fā)生過。據說1mrad的劑量可以使聚稀烴類絕緣層溫度升高5度，如果選定劑量為15mrad，則電線絕緣層（外被）溫度可能上升到75℃，再加上環(huán)境溫度25℃（夏天）溫度可達100℃，這么高的溫度肯定會使絕緣層受不了，不但產生氣泡還會加劇氧化過程，導致電線的電性能與力學性能變壞，怎么辦？除了噴淋水降溫，滾筒降溫外，另一個有效的措施就是降低劑量率，在輻照劑量不能改變的情況下將輻照速度降下來，劑量率就變小了，單位時間內輻照吸收的劑量就少了，轉換的熱量也少了，也更易向四周圍散去了，這一方法對付表面起泡非常有效，常常有這樣的情況，發(fā)現(xiàn)起泡后將束流降低一些，速度放慢一些，一會兒電線表面就不起泡了，另外還出現(xiàn)過速度較高時輻照橡膠線，多次測試其力學性能總是不滿意，將束流減少速度放慢，再進行測試則抗張、斷裂伸長率就變好了，這也許是氧化造成了其機械性能的降低吧。
我們也應該注意到升溫和材料的比熱，熱容量還是有關的，還和材料的配方有關，同樣的輻照條件，擠出機的機頭，機身等溫度以及材料，導體受潮與否有關（絕緣材料的制作工藝及共混，添加劑分散均勻 性等是十分關鍵的）這就不是我們所能決定的了 。
當然輻照速度很低產量就會減少，影響加工產值，所以應在允許的范圍內降低速度。
下面是一款汽車線的擠出與輻照工藝條件，從中我們可以感覺到溫升對線材表面的影響。
此電線絕緣料是以特種聚稀烴為基材，含有鹵阻燃劑，抗氧劑，助交聯(lián)劑等多種助劑，經混煉造粒加工而制得，經輻照后，具有優(yōu)良的耐熱性能及阻燃性能和耐磨性能，使用于耐熱125℃的阻燃交聯(lián)聚稀烴絕緣電線電纜：
特別說明：如出現(xiàn)表面問題可將機體溫度適當升降
輻照劑量9～18mrad之間選擇最佳點
熱延伸控制在20%～30%范圍內
以上說明了輻照中溫升對線材表面的不利影響及解決方法，這個問題每一個加工操作人員都要特別注意。
3、線纜在束下的纏繞對輻照的影響
由于電線電纜一般為圓形結構，導體與絕緣層并存，導體就屏蔽了電子對其下部分絕緣層的照射，這一點與熱縮管不同，另一方面導體的反射也造成了上層的絕緣層多吸收了一些劑量，所以輻照電線電纜人們都會采用雙面輻照的方法來使劑量均勻。
雙面輻照時電線電纜的纏繞有交叉“8”字型與變型“8”型和“0”型三種，我們一般都采用變8字繞法，這樣可以方便穿牽引，也有用交叉“8”字的，沒見過“0”型的，當電線一面接受束流照射，電線運行到“8”的另一面時，原接受束流的一面向下不接受束流了，這樣一來，輻照就可以較為均勻了，但是話說回來，這也僅僅是對于小載面的電線電纜合適，對于大截面的電線電纜有時發(fā)生轉動，平移這樣就造成了輻照劑量的不均勻，還要補劑量二次輻照，浪費了人力物力。
對于截面較大的電線電纜一般在束下纏繞的圈數(shù)少一些，比如30道、21道、12道等，象502、702、1002等，較小截面的電線可以多繞一些，比如55道、70道、100道，像42、62、102、162、252等可以繞55圈，2.52以下的可以繞70道等，隨掃描寬度和分線梳而定，而對于AWG28號、30號、32號極細的電子線也可繞100道,110道，每道里面放2根4根等。
也可以將滾筒分為2個獨立的部分，左邊的是一組，右邊的是一組，每組都可又進又出，一個槽里放2根線，或一個槽里放一根線，提高輻照效率。
經過上面的介紹，可以引出下面的問題，就是劑量的換算問題：
1、在能量與劑量都不變的情況下，導線繞不同的道數(shù)，怎樣確定單位束流導線運行的速度。
比如：輻照42線，要求14兆，55圈，能量1.8mrad一進一出，經試驗速度在8.5米/分鐘/毫安，測試指標合格，為了提高產能要求圈數(shù)增加到70圈，每毫安速度應是多少？
分析：由于其他條件都沒變，僅電線繞的道數(shù)發(fā)生了變化，增加了20道，我們可以想見，如速度不變則導線在掃描窗下接受的劑量肯定增加了，將會使電線由于輻照造成劑量太大，熱延伸、伸長、抗張等技術指標都要變化，輕則物性下降，重則電線照壞。為了抵消多出的20道接收的劑量，必須要將速度提高，道數(shù)增加了1.27倍，速度也要提高1.27倍，即V=1.27×8.5=10.82米/分/毫安，如果原來是70道，先改為55道呢，怎樣計算，請思考。
2、劑量發(fā)生了變化，但其他條件都不變，怎樣確定新的輻照速度：
例如：輻照42線，55圈，1.8mrad，一進一出，要求熱延伸30%～60%，首先做試驗選17兆（7m/mm/mA），熱延伸做下來是20%，不符合要求，重選14兆，速度應多少呢？
分析：其他條件如能量、道數(shù)、掃描寬度都不變，僅劑量發(fā)生了改變，由17兆變?yōu)?/span>14兆降低了.我們應知道為使劑量將低，速度應該加快才對，現(xiàn)劑量降低了0.82倍，速度應提高0.82倍才對，V=7/0.82=8.5米/分鐘/毫安，或者17/14=1.21，V=7×1.21=8.5米/分/毫安，如果劑量由14兆增加到17兆應該怎么算？
3、其他不變，僅一進一出改為二進二出，怎樣確定新的輻照速度
例如：輻照42線，55圈，電子能量1.8兆，劑量14兆，速度8.5米/分/毫安，效率低,為了提高產能要改為二進二出，2×27圈，怎樣確定新的輻照速度？
分析：首先我們要明白，只有在一進一出束流沒有開到極限的情況下才可用二進二出提高產能，否則無意義，為什么？
一進一出改為二進二出，顯然道數(shù)要減少，由原來的55道，變?yōu)閱芜?/span>27道，道數(shù)少了，劑量又要求不變，很明顯速度應放慢下來，道數(shù)少了0.49，速度應慢0.49倍，8.5×0.49=4.17米/分/毫安，或者55/27=2.04，V=8.5/2.04=4.17米/分/毫安，如果由二進二出改為一進一出，劑量應怎么算？
4、其他都不變的情況下，僅將能量改變劑量的換算
例如：輻照某一款電線，束下纏繞圈數(shù)不變，劑量原來為15mrad,現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)由于導線絕緣層較厚輻照不均勻，想提高能量改善輻照均勻性。將能量從1.8MeV提供到2.0MeV，這時劑量是多少？
分析：從劑量公式我們知道劑量與能量成正比，所以當能量提高2.0/1.8=1.11倍時，劑量同樣也增加了1.11倍。即15x1.11=16.67 mrad.
有一個現(xiàn)象我們應該特別注意，這就是在保證電子束穿透的條件下（如對薄壁電線或小規(guī)格電線輻照）同樣的穿透尺寸，低能量的電子束所使用的劑量比高能量的電子束所使用的劑量要小。換句話說，如果輻照薄壁電線如AVSSX或AESSX等，我們應選擇較低的能量而不選擇較高的能量。這樣做可以降低輻照劑量，提高線纜運行速度，同時可減少電能的浪費，也可減小交聯(lián)的不充分。因為能量過高易打穿絕緣層，另外也使導體發(fā)熱，產生較多的熱效應。
浙公網安備 33059102000256號
