金属护套电缆用环保型热熔胶新材料.docx
《金属护套电缆用环保型热熔胶新材料.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属护套电缆用环保型热熔胶新材料.docx（15页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
金属护套电缆用环保型热熔胶新材料
金属护套电缆用环保型热熔胶新材料
新产品验收资料
天水铁路宏达实业有限责任公司
2010年8月
科技成果鉴定资料目录
一、工作总结报告
二、技术研究报告
三、附件
（一）、科技查新报告
（二）、测试分析报告及主要实验、测试记录报告
（三）、设计与工艺图纸
（四）、质量标准
（五）、用户使用报告
（六）、经济效益（一次直接效益）、社会效益分析报告及证明材料
鉴定大纲
1、主持验收单位：
天水市科技局
2、编制产品鉴定大纲的依据
3、
工作总结报告
一、项目来源
随着现代科技信息高速发展，电缆被广泛运用于工业、农业生产。
热熔胶在电缆中主要是用于电缆金属护层与聚乙烯之间的粘结及铝塑、钢塑复合带密封粘结。
天水铁路电缆工厂是我公司原上级单位，每年使用热熔胶约200-300余吨，为适应市场需求对金属护套电缆用环保型热熔胶新材料，在可靠性、环保性、更加适应自动化工艺方面提出更高的要求。
2、资助经费
1、经费来源:
企业自筹
二、概述研究产品的目的和意义
随着现代科技信息高速发展，电缆被广泛运用于工业、农业生产，以及通信、铁路交通等重要部门，特别是在光缆的普及和铁路提速中，解决电缆在地埋中长期防水密封是当务之急。
只有选用一种既能对电缆铝护套期保护作用，又能解决在生产过程中存在的接头和假焊现象，能使铝外层与塑料绝缘有良好的粘接性，解决电缆密封不严等原因，且具有耐酸、碱性等优点的材料，才能有效发挥电缆所不可替代的功能。
热熔胶正是能够很好地担负起这项重任的产品。
三、研究起止时间，各研究阶段的进展情况
金属护套电缆用环保热熔胶新材料研制开发项目简要进度。
1、2006年1月---9月前期工作
2、2006年9月—2007年3月厂房改造、动力系统提供
3、2007年3月—8月设备安装
4、2007年9月—12月试生产
5、2008年1月---6月新产品开发
四、经费使用情况
金属护套电缆用环保型热熔胶新材料的研发经费是按照产品各研发阶段使用的，从实验开始，到资料的整理及性能参数估算、工艺设计和检测准备、设备调试，确定产品具体参数、设计、调试、试验、产品的完善设计、小批试制工艺准备、小批试制、产品工艺实验并制定、完善相关技术资料、新产品的鉴定等各有关阶段都是严格按计划控制和使用经费，做到经费合理、有效使用。
五、完成单位及组成员简况
1、完成单位简况
天水铁路宏达实业有限责任公司是集科、工、贸为一体的综合性公司。
公司现有职工198人，其中科技人员26人，有先进的生产及检测设备60余套，公司固定资产1800多万元。
本公司专门开发、生产各种电缆料，主导产品有各种聚烯烃电缆料，各种规格的电线电缆及盘具，机械加工制造的产品，各类产品均执行国家标准并通过了ISO9001：
2000质量管理体系认证。
本公司与上海电缆研究所、中科院应用化学研究所、中石化兰化研究所等科技单位建立了长期稳定的技术协作关系，在产品的开发生产方面均有强劲优势。
尤其是本公司研制生产的新型电缆护套料被评为省级新产品。
本公司生产的主要产品均通过上海电缆研究所和有关权威单位的全面检测，产品销往四川、陕西、河南、山东、和甘肃等大、中型电线电缆企业，受到了所有用户的广泛好评，公司连续多年被天水市、铁道部评为“先进企业”。
2、研制组成员简况
金属护套电缆用环保型热熔胶新材料主要由设计、工艺专业研究工作人员组成，项目负责人均为塑料加工，工艺设计等方面有坚实的理论水品和丰富经验的技术骨干担任。
技术研究报告
电缆专用热熔胶技术研究报告
一、概述
随着现代科技信息高速发展，电缆被广泛运用于工业、农业生产，以及通信、铁路交通等重要部门，特别是在光缆的普及和铁路提速中，解决电缆在地埋中长期防水密封是当务之急。
只有选用一种既能对电缆铝护套期保护作用，又能解决在生产过程中存在的接头和假焊现象，能使铝外层与塑料绝缘有良好的粘接性，解决电缆密封不严等原因，且具有耐酸、碱性等优点的材料，才能有效发挥电缆所不可替代的功能。
热熔胶正是能够很好地担负起这项重任的产品。
EVA热熔胶产品适用于光缆、铁路信号电缆及开装电缆的金属护套与外层绝缘塑料的粘接。
主要采用EVA与增粘剂等材料，由于主要结构为EVA，它与外层聚乙烯材料有良好的相容性（浸润性），其中的极性基团又可与铝金属表面形成化学键，所以能把塑料外层与铝护套很好地粘接在一起。
因此，具有以下几个主要特点在：
1、产品具有较好的耐温性能，可满足电缆在低温和高温内长期使用的要求。
2、赋予聚乙烯外护料与陆护套等金属很好的粘接性能，符合电缆使用要求。
3、本产品有较好的流动性，能很好地填补因铝箔接头和生产过程中出现的假焊、缺焊而形成的间隙，使电缆达到密封防水之效果。
4、产品有较好的耐酸、碱、盐和抗氧化功能，特别对电缆铝护套期保护作用。
5、本产品卫生无毒，符合环保和操作要求。
二、技术路线方案论证
EVA热熔胶产品用于电缆生产在国内已成共识，其生产配方是整个项目成败的关键。
综观国内外现有产品的发展方向，在力求环保的条件下，较为注重使用效率。
DRJ-电缆专用热熔胶的方案设计原则为，以国家各相关法律为前提，综合参考同类产品使用与性能标准，以其使用要求为基准，超越同类产品性能为目标，使本产品自研发之日起就站在一个高的起点上。
产品要求：
⑴粘接力强；
⑵使用温度低于100℃。
⑶固化时间短，≤8S
根据原则要求，制定出设计方案1，其具体参数如下：
方案1技术指标
软化点
℃
≥82
抗拉强度
MPa
＞4
熔融黏度
180℃，Pa·S
4.5~6.0
后来经过详细考察电缆热熔胶护层的生产技术条件，调整为方案
2：
方案2技术指标
序号
性能
单位
指标
1
软化点
℃
≥82
2
抗拉强度
MPa
＞4
3
熔融黏度
180℃，Pa·S
4.5~6.0
4
热稳定性
180℃，h
≥24
5
脆性温度
℃
＜40
6
环境应力开裂（热熔胶为开裂剂50±2℃48h）
护套试样不开裂
三、主要解决的技术问题和技术关键
1、技术关键：
配方设计与工艺路线设计恰当，产品安全环保，成本低、使用效率高是关键。
根据配方设计原理，及产品要达到的使用要求与技术指标，经过精心选材，设计了一系列配方，然后选用其中一个试制、检测、并在现场试用，总结其优缺点之后再对配方加以改进。
如此数次后得出了最终配方；而工艺路线的设计是在最初的工艺设计的基础上，在配方试制的过程中逐步摸索和完善起来的。
在配方设计与工艺路线的研究中始终把握一个原则，那就是低成本、高质量、、高效率又环保。
2、主要技术指标
目前用户（指大厂）对热熔胶并无采购标准、技术要求指标。
而国内亦无正式标准，只有企业标准。
我公司方案设计主要技术指标见上表《方案2技术指标》。
三、研究的结论
DRJ-电缆专用热熔胶通过总体方案设计，资料查阅整理及主要性能指标的参考、确定了项目的主要技术指标与开发方向，通过研究公关，经多次配方设计、工艺路线设计和小批量试制、上机实验、性能检测，又到配方、工艺逐步完善、再次试制、上机实验、性能检测，最终对面临的技术难题和技术关键基本得以解决。
公司现有的生产设备和技术力量对产品的生产是可行的。
研制开发高质量、低成本、安全环保、使用效率高的电缆专用热熔胶的条件是具备的。
四、主要技术路线
熔胶在电缆中主要是用于电缆金属护层与聚乙烯之间的粘结及铝塑、钢塑复合带密封粘结，起到如下作用：
⑴对电缆护套起保护作用；⑵解决生产过程中存在接头和假焊现象，能使铝护层与塑料有良好的粘结性，解决电缆密封不严问题；⑶具有耐酸、碱等优点。
对充分发挥电缆的性能起到重要补充作用。
根据以上特点，确定了主要技术指标之后，配方设计与工艺路线设计就是下一步的重点。
首先要确定配方所使用的原材料。
热熔胶所使用的材料主要有：
⑴主体聚合物，包括EVA,TPR（SBS、SIS、SEBS）、PA、APAO等。
⑵增粘剂树脂。
⑶稀释剂。
其中，EVA型热熔胶应用最广、发展最快。
我们选定以EVA为主题聚合物，以松香为增粘剂，为保证性能又加入抗氧剂、增塑剂稀释剂等。
根据配方设计原理，设计了系列配方，从中挑选出一个作为初次试制配方；同时根据产品特点与选用的材料，设计工艺路线。
小批量试制的样品经检测，判定基本可以使用后，联系工厂在电缆生产线φ150挤出机上做了验证，现场使用效果尚不错，同时发现一些缺点，总结后将配方加以改进完善，并再次验证，如此循环几次后得到了最终较为满意的配方。
在一次次试制的同时，对最初的工艺路线和参数也进行了逐步完善。
DRJ-电缆专用热熔胶的小批量试制使用的设备是GRH100高速加热混合机与φ68水环造粒挤出机组，将称量好的各种物料按次序加入高混机加热混合一定的时间后放料，然后加入挤出机中再次混炼、冷却、造粒就得到了样品。
样品经检测达到或接近标准，并判定可以使用再进行上缆实验。
实验效果作为下次调整配方与工艺的依据。
五、总体性能指标与国内同类产品的比较
从查阅、收集到的资料来综合分析，性能参数接近、专用于电缆的热熔胶产品有几家，主要有江苏宝应的DM型号和焦作的ZR-1型号。
具体比较情况如下：
产品参数对比表
型号
DRJ
DM
ZR-1
软化点℃
90
90
92
抗拉强度MPa
7
6
7
熔融黏度180℃，Pa·S
5.2
4.9
5.4
热稳定性180℃，h
26
24
26
脆性温度
℃
合格
合格
合格
环境应力开裂（热熔胶为开裂剂50±2℃48h）
护套试样不开裂
护套试样不开裂
护套试样不开裂
从主要性能参数的比较来看，综合技术水平与国内同类产品的技术水品接近，而且从实际上机使用的效果来看也相近，甚至超过某些产品。
六、技术成熟程度
热熔胶由于其不含溶剂、是100%的固体，作为最典型的环保胶粘剂，顺应了历史的潮流，因而在近年内得到了高速发展。
中国热熔胶工业经过20多年的发展，已经进入了市场成熟期。
尽管如此，由于热熔胶所具备的环保和适合自动化生产需要的巨大优势以及中国经济持续稳定较高速发展的大环境，预计近几年中国热熔胶仍将保持持续增长的势头。
尤其是今年来电缆行业的飞速发展，促使相关电缆附件产品得到了迅猛的发展，技术日益成熟。
我公司是专门生产电缆附件的企业，主打产品护套料与电缆盘具已有近十六年的历史，此产品与护套料在许多方面有着类似的特点，可以借用以往的经验，在使用设备、工艺上也有异曲同工之处，因而在设计、工艺、生产制造、管理、成本控制等方面有较强的基础。
七、经济、社会效益分析
电缆专用热熔胶是电缆生产不可缺少的辅助材料，电缆市场的巨大，决定了电缆用热熔胶市场潜力之大。
仅天水铁路电缆工厂一家2005年至2007年就使用热熔胶近1000吨，平均每年300吨左右。
由此推而广之，全国目前有几十家电缆厂，每年热熔胶用量将在近万吨。
在电缆附件中，热熔胶的经济效益属于利润高的，假设反应釜一次投料为400公斤（一次投入量越多，成本越低。
），两班倒生产，每天生产3吨，一个班3—4个工人。
原料费10000—14000元/吨，产品售价16000—18000元/吨。
利润空间较大。
八、推广应用的条件和前景
随着国家加大铁路建设、基础设施建设步伐和经济战略的调整，各类电缆产品的需求量今年来大大增加。
而我公司原上级单位就是天水铁路电缆工厂，是专门生产电缆的国有知名企业。
人员关系很熟，可以及时掌握产品的需求量、使用时间等信息。
产品交付后，公司可以随时进行产品质量跟踪验证，发现问题也可以在第一时间内及时与对方沟通，协商解决。
这为我公司开发电缆专用新产品提供了极大的便利。
另外，我公司有多名经验丰富的销售人员，有多家电缆厂家都是多年的客户，只要产品质量上乘，市场前景十分广阔。
九、存在的问题
DRJ-电缆专用热熔胶的成功研制，为公司的发展增加了新的经济亮点。
批量生产已成为目前面临的主要问题，为进一步提高批量生产能力，还需对加工工艺进行更细化的公关，需要添置部分辅助生产设备。
测试分析报告及主要实验、测试记录报告
测试分析报告及主要实验、测试记录报告
1、产品名称：
金属护套电缆用环保型热熔胶新材料。
2、开发目的：
扩大公司产品范围，增加经济效益。
3、应用范围：
用于电缆铝护套与二次内垫之间起粘接作用。
4、产品要求：
⑴粘接力强；
⑵使用温度低于100℃。
⑶固化时间短，要求附着在铝护套上后即刻就干。
5、其余技术条件：
目前用户（指大厂）对热熔胶并无采购标准、技术要求指标。
6、材料选用：
选用乙烯—醋酸乙烯共聚物（EVA）为基体树脂，松香、石蜡、抗氧剂、增塑剂、碳酸钙为辅助材料。
7、产品配方设计：
根据产品最终要求及选用材料的性能，可初步设计配方如下：
EVA45份,松香40份，石蜡12份，抗氧剂0.6份，增塑剂1份，碳酸钙10份。
根据正交设计法确定热熔胶的配方以及工艺条件：
指标——粘接强度、固化时间、熔融温度；
因素——碳酸钙、抗氧剂用量不变，分别为10份、0.6份，将松香、石蜡、增塑剂、EVA定为四个因素，即K＝4；
水平——每个因素定为三个水平，即b＝3，见下表所示：
平
表1—1每个因素确定的三个水平值
松香用量
A
石蜡用量
B
增塑剂用量
C
EVA用量
D
1
2
3
30
35
40
10
12
15
1.5
1
1.5
35
45
50
注：
实验次数M＝3×（4—1）＝9；正交表选用L9（34）型正交表，可得出9个试验配方，即：
⑴EVA45份,松香30份，石蜡10份，抗氧剂0.6份，增塑剂1.5份，碳酸钙10份。
⑵EVA35份,松香35份，石蜡10份，抗氧剂0.6份，增塑剂0.5份，碳酸钙10份。
⑶EVA50份,松香40份，石蜡10份，抗氧剂0.6份，增塑剂1份，碳酸钙10份。
⑷EVA35份,松香30份，石蜡12份，抗氧剂0.6份，增塑剂1.5份，碳酸钙10份。
⑸EVA50份,松香35份，石蜡12份，抗氧剂0.6份，增塑剂1份，碳酸钙10份。
⑹EVA45份,松香40份，石蜡12份，抗氧剂0.6份，增塑剂0.5份，碳酸钙10份。
⑺EVA50份,松香30份，石蜡15份，抗氧剂0.6份，增塑剂0.5份，碳酸钙10份。
⑻EVA45份,松香35份，石蜡15份，抗氧剂0.6份，增塑剂1份，碳酸钙10份。
⑼EVA35份,松香40份，石蜡15份，抗氧剂0.6份，增塑剂1.5份，碳酸钙10份。
试验结束后，对试验结果进行分析处理，找出最佳配方。
8、工艺路线的设计。
一般的热熔胶生产工艺为：
加热混合（反应釜中）→过滤→储存（储胶罐）→冷却→切粒→挤出→切粒。
公司目前没有反应釜，可用高速加热混合机代替，但必须恢复其加热功能，并要求可以方便地进行工艺控制。
冷却切粒方式可设计为：
⑴狭缝放胶→钢板冷却（下有冷却水喷淋）→切粒机切粒；或者在胶液出口安装一打有许多2—3毫米大小孔的网板，下置盛放胶粒的容器，出料时可用风冷，这样直接得到球状胶粒。
⑵高混机出料口直接放料出片，瓷砖冷却，裁刀切粒。
第一次切粒后，还要通过挤出机挤出造粒，公司现有的双螺杆挤出机拉条式生产线是否适用，还有待于进一步探讨。
如果可行，料条可以不经过水冷而直接切粒（因为机头至切粒机的距离足够长，自然冷却即可）。
工艺条件根据所选用的原材料技术条件来确定。
9、原材料牌号及技术指标：
EVA，牌号720，日本东洋曹达工业有限公司（ToyoSodaManufacturingCo.,Ltd）商品名：
Nipoflex。
技术指标：
MI=150,ρ=0.947,VA含量28%。
用量（以每个实验配方试制25公斤左右来定）
松香，一级，淡黄色，符合松色级玻璃标准色块的要求，软化点（环球法）不低于76℃，酸价不小于166mgKOH/g,不皂化物含量不大于5%，乙醇不溶物不大于0.03%，灰分不大于0.02%。
石蜡，工业级。
增塑剂，用邻苯二甲酸二辛酯（DOP）。
抗氧剂，2，6—二叔丁基对甲酚（抗氧剂264），一级品。
碳酸钙，分析纯，600目—800目。
10、结果分析，得出结论。
热熔胶试制方案
一、试验配方：
参照《热熔胶试制开发项目设计方案》
二、试制设备：
GH100高速混合机，瓷砖，裁纸刀，剪刀
三、试制工艺流程：
计量配料→开机→加料（EVA+松香）→加入DOP→加入抗氧剂→加入一半CaCO3→搅拌1分钟→加入另外一半CaCO3→搅拌1分钟→加入石蜡→混合5分钟→出料→自然冷却→切粒→包装
四、高混机加热温度：
80—110℃
四、注意事项：
试制前必须清理高混机，保证其锅内、出料口、叶片等处清洁无杂质，出料机构活动自如。
检查设备温控系统，要求正常工作。
五、造粒规格：
3—5mm方粒。
设计与工艺图纸
质量标准
本标准为天水铁路宏达实业有限责任公司企业标准（本产品目前并无国标准，各生产单位有自行制定的企标）。
一、产品名称与型号规格
1、产品名称：
电缆专用热熔胶
2、产品型号规格：
DRJ
二、引用标准
HG-T3660热熔胶粘剂熔融粘度的测定
GB1842聚乙烯环境应力开裂试验方法
GB5470低温冲击脆化温度测试方法
GB2951电线电缆机械性能试验方法
GB4507石油沥青软化点测定方法
GB7124胶粘剂拉伸强度测定方法
三、技术要求：
1.外观
乳白~淡黄色固体颗粒。
2.检测指标
序号
性能
单位
指标
1
软化点
℃
≥82
2
抗拉强度
MPa
＞4
3
熔融黏度
180℃，Pa·S
4.5~6.0
4
热稳定性
180℃，h
≥24
5
脆性温度
℃
＜40
6
环境应力开裂（热熔胶为开裂剂50±2℃48h）
护套试样不开裂
3、试验方法
3.1外观检验自测
3.2脆性温度执行GB5470规定
3.3抗拉强度执行GB7142规定
3.4环境应力开裂执行GB1842规定
3.5热稳定性执行GB2951.7规定
3.6软化点执行GB4507规定
3.7熔融黏度执行HG-T3660规定
4、检验规则
4.1每批产品须经检验部门检验合格，并附产品合格证方可出厂。
4.2出厂检验项目为外观、环球软化点。
4.3下列情况之一应进行型式试验：
4.3.1新产品鉴定之时；
4.3.2工艺材料有重大改变时；
4.3.3质量监督部门抽查时
4.4判定原则
检验结果中有一项不合格，应取双倍试样对该项复验，如仍不合格，则该批产品为不合格品。
用户使用报告
经济效益（一次直接效益）、社会效益分析报告及证明材料
国内外目前主要采用沥青或水基型胶粘剂等非环保型生产工艺，EVA热熔胶以它环保、成本低逐步替代传统工艺。
本企业的技术研究人员对该类产品的应用领域比较熟悉，对产品关键性能指标的理解更加深刻，对产品在现场应用的安全可靠性有着更清晰的了解。
长期的专业化产品生产实践以及持续的员工培训工作促进了企业生产、技术的稳定提高。
天水铁路宏达实业有限责任公司研制的金属护套电缆用环保热熔胶是众多胶粘剂中的一种，由于其不含溶剂、是100%的固体，作为最典型的环保胶粘剂，顺应了历史的潮流，因而在近年内得到了高速发展。
中国热熔胶工业经过近20年的发展，已经逐渐进入了市场成熟期。
70%的生产企业分布在浙江、广西、贵州、深圳等沿海城市。
近年来，随着宜人化工业设计的要求。
热熔胶在胶粘剂中发展迅速，用途广泛。
特别是EVA型热熔胶，需求量大而应用面宽，占热熔胶消费量的60%。
随着现代科技信息高速发展，电缆工业需求增加。
EVA热熔胶符合高速粘接、环保、成本低显著的特点替代沥青成为必然。
主要是用于电缆金属护套与聚乙烯之间的粘结及铝塑、钢塑复合带密封粘结。
对电缆护套起保护作用；防止假焊，使铝护套与塑料有良好的粘结，解决密封不严的问题；具有耐酸、碱的优点。
电缆市场的份额，决定了电缆用热熔胶市场的份额。
这是我们具有的行业优势。
天水铁路电缆工厂年需求两在200~300吨左右，市场成本相对优势比较明显。
如果在全工厂年需求两在200~300吨左右，市场成本相对优势比较明显。
如果在全国几千家电缆企业中开拓一至二家，年需求量600吨的市场几率应该存在。
升级会员 