电线电缆挤塑工艺.doc

电线电缆挤塑工艺第一章，绪论 5第一节 电线电缆在社会生活中的作用第二节 电线电缆产品的分类一，电线电缆产品的应用领域二，电线电缆产品的分类方法三，电线电缆的产品型号第三节，电线电缆产品制造工艺特点第四节，塑料绝缘电线电缆一、塑料绝缘电线电缆的分类二、塑料绝缘电线电缆的基本结构三、塑料绝缘电线电缆的发展趋势第二章，挤出用材料和半成品 15第一节， 塑料材料一、聚氯乙烯二、聚乙烯三，交联聚乙烯四，泡沫聚乙烯五，氟塑料六，聚丙烯七，热塑性聚氨酯塑料八，聚酰胺第二节、导体一，电工圆铜线二，塑料电线电缆用导电线芯三、半成品缆芯第三章，挤塑设备和辅助设备 25 第一节， 塑料挤出生产线一，塑料挤出机二，放线装置三，校直装置四，预热装置五，定型冷却系统六，火花试验机七，外径测量系统和电缆干燥装置八，计米印字装置九，牵引装置十，收排线装置十一，其它辅助装置十二，控制系统第二节， 塑料挤出机螺杆一，螺杆的类型二，螺杆的主要参数三，挤出机螺杆的分段及各区段的基本职能四，螺杆的维护保养五，几种新型螺杆第四章，工装模具和选择 40第一节， 挤塑模具设计和选配一，挤出模具的组合类型二，模具尺寸的选用三，挤管模具配模系数和拉伸比第二节，盘具选用第五章，挤出理论和工艺 46第一节， 热塑性塑料的三态变化第二节， 塑料在挤出机中的运动过程一，塑料挤出过程二，挤出过程的三个阶段三，塑化阶段塑料流动的变化四挤出过程中塑料的流动状态五，挤出量六，挤出质量七，挤出理论的研究第三节 物理发泡绝缘工艺一.发泡机理二.工艺设备及工艺设计三.挤制中容易出现的问题及解决方法四.物理发泡绝缘的隔层挤出技术 第四节 高速绝缘生产线 一. 拉线 二. 韧炼 三. 挤塑四. 检测五. 收线第六章，塑料挤出的质量控制 74第一节，生产设备能力选择第二节，原材料处理第三节，挤出温度控制第四节，塑料挤出的速度第五节，冷却第六节，各阶段的质量控制要点一，准备阶段的质量控制二，绝缘和护套挤出运行阶段的质量控制三，挤出完工阶段的质量控制第七章，塑料挤出质量检验和缺陷预防 85第一节，常用检查量具一，游标卡尺二，外径千分尺第二节，外观检查第三节、结构尺寸检查一、 外径的测量二、厚度的测量三、厚度偏差率和偏心度的测定第四节，电气性能检查第五节，常见的质量缺陷第一章，绪论自1836年世界上制造出第一根低电压的电力用电线（铜线外用橡皮带包绕）以来，随着人类文明的发展，电线电缆已经发展成为用途广泛、品种繁多、门类齐全的一大产品类别。电线电缆是用来传输电力、传输信息和实现电磁能转换的一大类电工产品。电线和电缆并无严格的区分。一般将无绝缘的裸电线，或虽有绝缘但结构比较简单、直径比较细小、芯数少，性能要求不高的产品称为电线。电缆，一般是线芯绝缘后，多根绝缘线芯成缆带有屏蔽或无屏蔽护套的产品，电缆的性能要求项目较多、较高，如射频电缆虽然往往是单根，不是多芯，但是它性能要求高，确称为电缆。第一节 电线电缆在社会生活中的作用在现代社会生活中，凡是有人生活的地方；凡是有生产、交通及一切经济活动的场所；不论是天上、地下、水中等一切需要探索、开发或任何一项科技创新的研究，都离不开电及电磁波的应用和传输。电和电磁波的产生、应用和传输，都离不开电线电缆作为连接和传输的基本部件或绕组材料。因此，电线电缆作为电力系统的传输媒体，犹如人体的血管；电线电缆在信息系统的作用，犹如人体的神经；在电机、仪表绕组（线圈）用的电磁线，比作为人体的心脏的重要部件。二十世纪九十年代中期，一位未来学专家曾预言：“二十一世纪将是线（电线电缆）的世界”。由此，可以看出和说明电线电缆在现代社会发展中的重要作用。1，电线电缆是量大面广、用途遍及所有领域的电工产品。电线电缆已广泛应用于一切社会活动、经济体系运转中所使用的设施、装备器材和电力或信息传输系统中；电线电缆已深入到每一个家庭和人们日常生活中。事实上，一切工业生产。交通运输、科学研究、军事装备、建筑设施、现代农业以及社会生活的方方面面都与电线电缆产品息息相关。2，电线电缆是一切用电设备和场所，必须的产品。人体离不开血管的供血，离不开神经的传导。现代经济活动一刻也离不开电线电缆的“供血”电力输送，电线电缆的信号传导信息传输。城市和乡村的供电；电话、电视的稳定有效畅通；计算机互联网的应用；汽车、火车、飞机甚或人造卫星、宇宙飞船等一切都必须使用到各种不同性能和结构的电线电缆。3，电线电缆产品安全可靠运行的重要性电线电缆的广泛使用，电线电缆的必不可少，电线电缆犹如人体的血管和神经。人体主要血管和神经的瘫痪，就会使人死亡。电线电缆的不可靠、不安全，一旦出问题，就会使经济活动瘫痪，给国家和人民生命财产带来巨大损失。这一切都说明了电线电缆安全可靠运行的重要性。加之电线电缆产品一般是不能维修，只能更换，因此，电线电缆的长期安全可靠运行特别重要。第二节 电线电缆产品的分类电线电缆的产品的品种非常繁多，目前已有1000多个品种、20000多个规格。为了组织生产和用户的合理正确地选用，以及在科学研究、开发和安装敷设使用、运行维修中，比较全面地区分某一类产品的共性要求及个别产品的特性，必须对电线电缆进行科学合理分类。一，电线电缆产品的应用领域电线电缆的应用，主要可归纳为三大应用领域。1，电力系统电力系统中应用的电线电缆产品，主要包括架空输电线用裸电线、汇流排（母线）、电力电缆以及电气装备用的电气装备用电线电缆。2，信息传输系统使用于信息传输系统的电线电缆，有电话电缆、有线电视电缆、数据传输电缆、移动无线通信系统用的射频电缆和各种电子线缆等。近年来，光纤光缆在信息传输网中的比重迅速增大，成为信息传输线路的主要传输媒介。3，电工装备、电器仪表内部用电线电缆在电力和信息二大系统中，从系统的起点（如发电机、信号发射机），经过系统的各个节点（如变压器、程控交换机）到用户终端（如家用电器、电话、电视、电脑），所有这些装备都使用大量的电线电缆。这些电线电缆按功能，分为：一类是将电能转换为磁能或将磁能转换为电能的载体电磁线（绕组线）；另一类，作为装置中元器件的连接线，起着传输电能或传输信号的作用。二，电线电缆产品的分类方法1，产品分类的层次产品以大类区分。大类是从产品的应用领域出发，兼顾产品生产工艺的学科相近性、专用性等因素。这样有利于相近应用领域产品的开发和设备配置，有利于用户的合理选用和用户的划分、方便生产管理以及针对性地开展工艺研究、新材料和新设备的应用研究。大类以下依次分为小类、系列、品种、规格等层次。小类仍以产品使用领域的相近性为主，但是小类的划分不像大类划分明确；系列是指用途、结构、材料基本相同或相似的产品，往往归列于同一产品标准或分标准中；同系列产品，属于结构延伸性的较多，相互替代使用的可能性较大。品种是产品的基点，一个品种有一个名称、一个型号，相互对应。规格则是指某一个品种中结构尺寸大小或结构组成多少的变化，如数字传输电缆的导体结构、绝缘线芯的对数或组数等。2，电线电缆产品的五个大类电线电缆产品可以分为五个大类：2.1）裸电线和裸导体制品这类产品都是无绝缘层的导体，如架空输、配电线路用的架空导线，以及铜、铝汇流排（母线）和特种导电制品。2. 2）电力电缆电力电缆是供电系统从超高压到低压（220V）各电压等级的输电、变电、配电和供电线路使用。它是强电流（几十到几百安倍）、高电压（从220V到高压、超高压500KV以上）。2. 3）电气装备用电线电缆这是一类进入用户终端用电线路用的一大类产品，是品种、规格最为繁多的产品，大约占电线电缆总数的60左右。这类产品的柔软性、耐温性、耐气候性以及抗电磁干扰的屏蔽性等是其主要要求。2. 4）通信电缆、光缆和电子线缆随着信息传输的数字化、高速化和广域化，网络化和宽带化，使信息传输系统用的通信电缆、光缆和电子线缆得到超速发展，对这类线缆的要求越来越高：要求衰减更小、屏蔽性能更高、结构尺寸小而均匀一致性好等等。2. 5）电磁线（绕组线）这类线应用于各种电机、电器、仪表、变压器以及电极磁场发生器中的绕组线圈用。三，电线电缆的产品型号由于产品名称的表达很长、麻烦，因此制定了型号来简便表达；几乎所有的工业产品都是采用这种方式。产品型号实质上就是产品品种的代号。一个品种有一个产品名称和一个型号，一一对应。我国的电线电缆产品型号编制方法是1959年确定的，型号组成与顺序如下：类别、用途 导体 绝缘 内护层 结构特征 外护层或派生 使用特征 1 2 3 4 5 6 715项目和第7项以汉语拼音字母大写表示，每一项可以是1到2个字母；第6项一般以阿拉伯数字表示。型号编制中，省略原则是非常重要的，特别是量大面广的常用品种，否则89个汉语拼音连在一起很难记忆和应用，失去了制定型号方便使用的目的。省略原则制定出来的型号应具有单一性和不混淆性。省略主要体现在第12两项，电线电缆以铜导体为主，故一般铜导体不表明；对裸电线和裸导体制品、电力电缆、电磁线（绕组线），这三大类产品一般不表明大类代号。第三节，电线电缆产品制造工艺特点电线电缆的制造与大多数机电产品的生产方式是完全不同的。机电产品通常采用将另件装配成部件、多个部件再装配成单台产品，产品以台数或件数计量。电线电缆是以长度为基本计量单位。所有电线电缆都是从导体加工开始，在导体的外围一层一层地加上绝缘、屏蔽、成缆、护层等而制成电线电缆产品。产品结构越复杂，叠加的层次就越多。电线电缆产品的制造，具有其特有的工艺特点。一，大长度连续叠加组合生产方式大长度连续叠加组合生产方式，对电线电缆生产的影响是全局性和控制性的，这涉及和影响到：1，生产工艺流程和设备布置生产车间的各种设备必须按产品要求的工艺流程合理排放，使各阶段的半成品，顺次流转。设备配置要考虑生产效率不同而进行生产能力的平衡，有的设备可能必须配置两台或多台，才能使生产线的生产能力得以平衡。从而设备的合理选配组合和生产场地的布置，必须根据产品和生产量来平衡综合考虑。2，生产组织管理生产组织管理必须科学合理、周密准确、严格细致，操作者必须一丝不苟地按工艺要求执行，任何一个环节出现问题，都会影响工艺流程的通畅，影响产品的质量和交货。特别是多芯电缆，某一个线对或基本单元长度短了，或者质量出现问题，则整根电缆就会长度不够，造成报废。反之，如果某个单元长度过长，则必须锯去造成浪费。3，质量管理大长度连续叠加组合的生产方式，使生产过程中任何一个环节、瞬时发生一点问题，就会影响整根电缆质量。质量缺陷越是发生在内层，而且没有及时发现终止生产，那么造成的损失就越大。因为电线电缆的生产不同于组装式的产品，可以拆开重装及更换另件；电线电缆的任一部件或工艺过程的质量问题，对这根电缆几乎是无法挽回和弥补的。事后的处理都是十分消极的，不是锯短就是降级处理。它无法拆开重装。电线电缆的质量管理，必须贯串整个生产过程。质量管理检查部门要对整个生产过程巡回检查、操作人自检、上下工序互检，这是保证产品质量，提高企业经济效益的重要保证和手段。二，生产工艺门类多、物料流量大电线电缆制造涉及的工艺门类广泛，从有色金属的熔炼和压力加工，到塑料、橡胶、油漆等化工技术；纤维材料的绕包、编织等的纺织技术，到金属材料的绕包及金属带材的纵包、焊接的金属成形加工工艺等等。电线电缆制造所用的各种材料，不但类别、品种、规格多，而且数量大。因此，各种材料的用量、备用量、批料周期与批量必须核定。同时，对废品的分解处理、回收，重复利用及废料处理，作为管理的一个重要内容，做好材料定额管理、重视节约工作。电线电缆生产中，从原材料及各种辅助材料的进出、存储，各工序半成品的流转到产品的存放、出厂，物料流量大，必须合理布局、动态管理。三，专用设备多电线电缆制造使用具有本行业工艺特点的专用生产设备，以适应线缆产品的结构、性能要求，满足大长度连续并尽可能高速生产的要求，从而形成了线缆制造的专用设备系列。如挤塑机系列、拉线机系列、绞线机系列等电线电缆的制造工艺和专用设备的发展密切相关，互相促进。新工艺要求，促进新专用设备的产生和发展；反过来，新专用设备的开发，又提高促进了新工艺的推广和应用。如拉丝、退火、挤出串联线；物理发泡生产线等专用设备，促进了电线电缆制造工艺的发展和提高，提高了电缆的产品质量和生产效率。第四节，塑料绝缘电线电缆塑料绝缘电线电缆，采用塑料这种高聚合物材料为主体，使其具有电气性能好、机械性能优越、耐环境气候、不延燃、耐化学腐蚀、容易加工、工艺流程较短、技术操作简便、材料来源丰富、成本较低等优点。随着各种性能优异的塑料的产量、质量的不断提高，开发的新型电线电缆用塑料品种的不断涌现，塑料电线电缆具有了更大的发展空间。一、塑料电线电缆的分类塑料电线电缆的主要品种有：塑料电力电缆、塑料通信电缆、电气装备用塑料电线电缆等。1、塑料电力电缆主要用于传输电力和分配大功率的电能等。通常使用的绝缘材料主要是聚氯乙烯塑料和聚烯烃塑料，其主导产品大致分为：聚氯乙烯绝缘电力电缆（简称为塑力缆）、交联聚乙烯绝缘电力电缆（简称为交联电缆，包括硅烷交联电缆和辐照电缆）和架空绝缘电缆等。根据用途不同，可采用不同结构、截面、电压、规格来生产各种型号的塑料电力电缆。塑料电力电缆按照其导电线芯标称截面的大小，从1mm21000mm2共有22种规格；按照电缆芯的组成，可分为单芯、二芯、三芯、四芯（包括3l芯）、五芯（包括32芯41芯）电缆等；按照工作运行中额定电压等级的高低，主要分为1kV以下、16kV及1035kV电缆；按照电缆使用场合要求的保护层结构形式，可分为非铠装型和铠装型（包括钢带铠装和钢丝铠装）电力电缆。2、塑料通信电缆主要用于电话、电报、传真、电视、计算机及其它电讯信息的传递。主要产品包括：市内通信电缆、长途对称通信电缆、同轴通信电缆、农用通信电缆（如聚氯乙烯绝缘直埋线）、通信设备用电线电缆（如局用电缆及电话软线等）、海底通信电缆、计算机用电缆，以及其它各种通信、广播电视用电线电缆等。塑料通信电缆根据其敷设和运行条件，可分为架空电线电缆、直埋电缆，管道电缆、水下电缆；根据传输频率的高低，可分为低频电缆和高频电缆。3、电气装备用塑料电线电缆主要是指从电力系统的配电点将电能直接输送到各种用电设备、器具的电源连接线路，以及电气装备内部的安装线、各种装备的控制、信号、仪表用电线电缆；这类产品使用范围最广，品种最为繁多，而且大多数要结合所使用装备的特性和使用条件，来确定产品的结构和性能，除有大量的通用产品外，还有许多专用和特殊产品。其主要产品包括：塑料绝缘（软）电线、安装线、电梯电缆、控制电缆、信号电缆、船用电缆、矿山及井下用矿用电缆、石油及地质勘探用电缆、农用电线电缆、高压直流装备用软电缆、航天用电线电缆、照明电缆、汽车专用电线电缆等。二、塑料绝缘电线电缆的基本结构塑料电线电缆产品，由于使用特性、敷设场合、工作条件的要求不同，其产品的结构组成也是多种形式的。塑料电线电缆其基本结构一般是由：导电线芯、绝缘层、保护层三部分组成。1、导电线芯1.1,导电线芯又叫导体，是塑料电线电缆中具有传导电流功能的元件，一般由具有高导电系数的铜和铝及其合金制成。因为铜和铝具有很好的导电性能和导热性能、良好的柔软性、足够的机械强度、塑性好、容易加工（易于压延和拉丝、焊接）、耐腐蚀性能好，基本上能够满足塑料电线电缆对导电线芯的要求。塑料电线电缆是利用导电线芯来传导电流的，在一定工作电压下，导电线芯的电阻越小越好，根据欧姆定律，根据欧姆定律，对于线性导体，在温度不变时，其电阻有下列关系：式中 R导体的电阻,(欧姆);L导体的长度;(mm);S导体的截面积,(mm2);D导体的直径,(mm);P导体的电阻系数，（mm2/m）。由此可以看出，在电线电缆一定长度上，当工作额定电压给定时，导电线芯的截面积或直径越大，允许通过的电流越大，否则反之。因而电线电缆的规格都是以导电线芯的标称截面或标称直径来表示的。1.2,导电线芯的分类、用途塑料电线电缆根据其敷设、安装、使用的要求，导电线芯有实心和绞合线芯两大类。从导线芯的形状上，可分为圆形线芯和异形线芯；从导电线芯的绞合形式上，可分为规则绞合和非规则绞合。非规则绞合又分为束绞、同心复绞、特殊绞合等。（1）实心导电线芯主要表现为柱状的圆单线，一般多用于塑料通信电缆和塑料绝缘电线。在特殊情况下，实心导体还制成了弓形或扇形，用于固定敷设的塑料电力电缆的导电线芯。（2）规则绞合是指多根圆单线以绞线的中心线为轴线，分层有序地绞合在其周围，相邻绞层方向相反，所有绞线最外层绞向均为左向，中心层可以由于单根或几根线组成，以中心线为一根的等直径单线的绞线最为常见。这种绞合又称同心层绞，一般多用于固定敷设的塑料电力电缆。非规则绞合又分为束绞、同心复绞、特殊绞合等。束绞是将多根单线以同方向、，同节距不分层扭绞在一起的绞合方式，其制品叫束线。束线因填充系数高，相同截面积的束线外径较小，柔软性较高，一般多用于导电线芯较小截面的电气装备用塑料电线电缆。同心复绞线是由多股束线或普通绞线以正规绞合制成，其外周呈圆形，一般多用于较大截面的电气装备用各种软电缆的导电线芯，以提高电缆的柔软性。特殊绞合不同于上述的一些其它绞合。它包括：单线非同心层绞的各种线芯、交替变化绞合方向的“SZ”绞合、绞线中单线随机排列的交叉绞合等。2、绝缘层绝缘层简称绝缘，是塑料电线电缆的主要组成部分，是将绝缘材料按其耐受电压程度的要求，以不同厚度包覆在导电线芯外面，使带电体与其它部分隔绝，其作用是保证产品具有良好的电气性能。塑料电线电缆主要采用挤包封闭型绝缘层，结构形式包括：实心塑料绝缘层和空气-塑料绝缘层。塑料电力电缆和电气装备用电线电缆主要采用实心绝缘，塑料通信电缆则采用有实心绝缘、泡沫绝缘、带皮泡沫绝缘等形式。一般，同一质量的电缆绝缘层愈厚，耐电压也愈高。绝缘层不仅要有好的电绝缘性能，也要具有一定的物理机械性能和易加工制造的工艺性能。比如在制造低电压电线电缆时，尽管从电气性能方面考虑可以采用很薄的绝缘层，但从机械性能与加工工艺考虑，仍以稍厚一些的为好。原因是绝缘层过薄，加工较困难，容易损坏。而电线电缆通电后，导体要发热，绝缘层在电和热的作用下，内部会产生变化，日久天长，绝缘性能降低，这就是“老化”。理想的塑料应对电有良好的绝缘性能，而对热则有良好的传导性能。因此，绝缘层的设计包括对塑料的选择和挤包厚度的确定二个主要内容，此外还必须考虑加工工艺方法。3、保护层保护层简称护层（护套）。护层（护套）是保护电线电缆的绝缘层防止环境因素侵蚀的结构部分。护层的主要作用是提高电线电缆的机械强度、防化学腐蚀、防潮、防水浸人以及对外界电磁干扰的屏蔽等能力。电线电缆正常工作中受不到机械外力的作用，应选择绝缘线芯成缆后，直接挤包塑料护套的全塑结构。敷设在地下电缆，工作中可能承受一定的正压力作用，可选择内钢带铠装结构。电缆敷设在既有正压力作用又有拉力作用的场合（如水中、垂直竖井或落差较大的土壤中），应选用具有内钢丝铠装的结构型。塑料电力电缆和电气装备用电线电缆，一般不采用内金属护套结构，多采用外护层结构。塑料通信电缆的保护层结构，传统上采用在金属护套外再加上外护层的结构。全塑市话电缆护层采用了粘接护层，即在缆芯上纵包双面贴合PE的铝塑（或钢塑）复合带后，并在重叠处用热风加以粘合，再挤包PE外护套，并利用挤时的热量使PE护套粘到复合带上，这样就大大提高了防潮性。电缆的护套材料根据使用、材料来源、经济性及工艺条件等因素来选定之后，护套厚度的确定主要取决于机械因素；同时考虑长期环境老化和材料透湿性的影响，这些影响因素主要与产品的外径和导电线芯截面有关，因此护套厚度一般除了随导电线芯的截面增大而加厚外，还与产品的芯数有很大关系。在产品规范中规定护套的原则主要是取决于挤包护套前电线电缆的直径。三、塑料电线电缆的发展趋势随着社会经济的迅速发展和各部门需求的不断提高，塑料绝缘电线电缆的使用量和敷设密集程度越来越高，人们对塑料电线电缆产品使用性能和安全性能的要求也越来越高，从而推动塑料电线电缆依靠高新技术，加强产品开发，调整产品结构，逐步形成产品的更新换代系列。1、电气装备用塑料电线电缆一是提高各种装备用电线电缆的长期允许工作温度，开发和生产耐高温及耐超高温、耐超低温、耐特殊环境的产品，满足不同使用场合的需要；二是提高电缆的屏蔽性能，满足信息传输、自动化系统、计算机网络的需要；三是开发各种阻燃、耐火、环保型电线电缆，满足各行各业提高安全性的要求；四是电线电缆结构小型化、轻量化（细径和薄壁）。预制化（定长度、带插接件、成束供应）。2、塑料通信电缆高频、超高频、数字通信、超大话对通信电缆的需求量日益增长。通信电缆的采用泡沫绝缘、皮泡绝缘、石油膏全填充式结构以及隔离型结构等产品均已开发。信息技术和电子计算机技术的迅速发展，现代通信用电线电缆向着宽频带、综合化以及数字化的方向发展。宽带数字通信电缆采用了更高性能的对绞式结构，线对上可传输更宽频带的信号，从单纯的语言发展到图像、可视电话计算机网络数据通信等，使用频率从几兆赫上升到100兆赫甚至几百兆赫，应用于智能大楼的综合布线系统，能把电话、电子邮件、传真、可视电话、防盗报警、自动化管理以及楼内计算机联网等多种业务集中在一根电缆中，避免了各系统重复布线的麻烦。利用物理发泡绝缘新技术，使绝缘发泡率可达6080，具有传输损耗小，纵向密封性能好，大大提高了电缆的可靠性和降低了传输衰减，满足通信发展的高频、宽带的发展需求。，从耐环境性能来看，要求塑料通信电缆不断向结构尺寸小、重量轻、防鼠、防蚁、阻燃、防火、低烟、低毒方向发展。以适应军用、航天、航海、高层大楼等使用环境对电缆安全性能的要求。3、塑料电力电缆，将向着高压、超高压、长距离、大容量的方向不断提高。随着硅烷交联电缆和辐照交联电缆的不断开发和成熟，由于硅烷（或辐照）交联电缆生产工艺简单，可在塑料挤出机上生产，生产的架空绝缘电缆、机场照明电缆、电机引出线和彩电用高压引接线等，在我国发展十分迅速。塑料绝缘电力电缆在薄绝缘、耐热、耐老化、耐油、耐化学腐蚀、耐火、低烟低卤及无卤阻燃的品种上加强开发，正逐步形成产品系列化。4，塑料电线电缆的阻燃、环保化在火灾发生场合，普通塑料电线电缆在燃烧过程中着火蔓延，电线电缆因受热分解，会产生大量的烟雾和释放出有毒的腐蚀性气体。这些气体会损坏电子仪器仪表及贵重设备，对人体亦有伤害，并严重影响了火灾现场人员的撤离和消防人员的救火工作。随着人们对这些烟雾和毒气造成的“二次灾害”的认识，人们对电线电缆防火、阻燃等特性的要求越来越高，不仅要求电线电缆线路具有高可靠性，而且必须考虑它对周围环境的安全性、环保型。要求电缆具有优良的阻燃性能、低毒或无毒气体释放、低腐蚀性、生成的烟雾量极小等特点；或者要求电线电缆在短时间内仍能维持工作，以保证火灾时消防、报警系统、应急供电回路等能继续通电，使救火和人员疏散工作能够正常进行。这些要求对敷设电线电缆密集程度高的发电站、核电站、地铁、隧道、船舶和车辆、高层建筑等安全性要求高的场所和重要设施，尤为重要。第二章，挤出用材料和半成品塑料电线电缆要适应各种不同需要，合理而正确的使用材料是关键。在导电线芯和半成品缆芯满足规定的技术要求的前提下，主要是对绝缘和护套用塑料的选用。绝缘塑料的基本要求是具有优异的电绝缘性能，同时根据产品用途和使用条件分别提出对机械件能、耐温性、物理、化学性能及工艺性能的要求。护套塑料的基本要求是耐受各种环境因素作用的老化性能，在满足这个条件下，根据使用需要提出的一些特殊要求。随着塑料电线电缆向高压、高频、耐高温、耐火阻燃等特殊功能的发展，要求不断采用性能优异、来源广泛的新材料，研究材料与工艺的关系。同时选择塑料时，应考虑其经济性和资源可靠性，将技术性和经济性紧密地结合起来统筹考虑。第一节，塑料材料塑料是高分子合成材料中，具有可塑性变化的材料的总称。塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。热塑性塑料，是指塑料加热即软化流动，冷却即再度变硬。一般线性高分子聚合物，具有此类特性，如聚氯乙稀PVC、聚乙烯PE。热固性塑料，是指塑料受到热、紫外线、放射线、触媒等作用，在聚合物分子间引起交联反应，使分子形成立体网状结构，使塑料成为不溶、不熔融的状态，如经过辐照交联的聚乙烯或聚烯烃类材料。电线电缆制造中所用的塑料大都是热塑性塑料。电线电缆常用的热塑料性塑料有：聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯、泡沫聚乙烯、氟塑料、聚酰胺、聚丙烯和热塑性聚氨酯、聚脂塑料等。塑料是以合成树脂为基本成份，再添加各种配合剂，经捏合、切粒等工艺而塑制成一定形状的材料。电线电缆中常用的合成树脂有：聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯、聚酰胺、氯化聚醚和聚脂等。为了满足加工、贮存和使用的要求，合成树脂内一般都要添各种配合剂。塑料的添加剂大致有以下几种：防老剂（它包括抗氧剂、稳定剂、紫外线吸收剂、光屏蔽剂等，这几种材料由于在塑料中所起的作用各不相同但又相互联系，同一种材料可起几种作用，所以统称为防老剂。）；增塑剂；交联剂；润滑剂；填充剂；着色剂；发泡剂；防霉剂；驱避剂；阻燃剂；耐电压稳定剂；抑烟剂等。一、聚氯乙烯聚氯乙烯（简称PVC）塑料是以聚氯乙烯树脂为基础，加人各种配合剂混合而成的。聚氯乙烯具有机械性能优越，耐化学腐蚀，不延燃，耐气候性好，有足够的电绝缘性能，容易加工，成本低，因此广泛用作电线电缆的绝缘和护套材料。聚氯乙烯塑料是多组份塑料，根据不同的使用条件，改变配合剂的品种和用量，能够制得不同品种的电线电缆用聚氯乙烯塑料。聚氯乙烯电缆料按其在电线电缆上用途不同，分为绝缘级电缆料和护层级电缆料。1，绝缘用聚氯乙烯塑料根据电线电缆的使用要求和特性，绝缘用聚氯乙烯塑料的分类及性能及主要用途，如表2-1所示。表2-1 绝缘用PVC塑料分类及性能类型性能要求使用温度主要用途绝缘级电绝缘性能较好，有一定的耐热性、柔软性。70通信、控制、信号及低压电力电缆绝缘普通绝缘级有一定的电绝缘性能，有较好的柔软性及耐大气性，价廉。70室内固定敷设的电线、护套软线、500V农用电缆以及仪表安装线绝缘，耐热绝缘级级有较佳的耐热性和耐变形性，电绝缘性能较好。80105要求耐热旧袄高的船用电缆、航空导线、电力电缆及安装用电线的绝缘。高电性能绝缘级较佳的电绝缘性能，绝缘电阻高、介电性能好，有一定的耐热性。70电压为610kV级的电力电缆绝缘。耐油耐溶剂绝缘级具有较好的耐油性、耐溶剂性和柔软性，电绝缘性能较好。70用于接触油类和化学物质的电线电缆的绝缘级。阻燃绝缘级电绝缘性能较好，有较高的耐火焰燃烧性，柔软性较好。70固定敷设的电力电缆、矿用电缆、安装用电线的绝缘。2，护套用聚氯乙烯塑料聚氯乙烯护层具有较好的耐腐蚀性，足够的机械性能，一定的耐大气性能，柔软、耐振、重量轻、加工及敷设方便。根据电线电缆的使用条件，研究和制成了不同类型的聚氯乙烯护套料，其性能要求及应用范围见表2-2。表2-2 护层用PVC塑料的分类及性能类型性能要求使用温度主要用途普通护层级有足够的机械强度、耐热、光老化性及耐寒性较好。70塑料电线电缆的外护层及其他电缆的外护层。耐寒护层级有较高的耐寒性，低温柔软性好。70户外及耐寒电线电缆护层。柔软护层级具有较高的柔软性，较好的耐寒性。耐寒柔软的电线电缆护层。耐热护层级耐热性能良好。80105耐热的电线电缆护层。耐油护层级耐油性、耐化学药品性好与油类及化学药品接触的电线电缆的护层。易撕护层级抗撕裂性低，敷设方便、价格低廉。室内固定敷设用绝缘电线的护层。防霉、防白蚁、防鼠护层级抗生物性好、防白蚁、防霉性好。70热带及温热带地区用电缆护层。阻燃护层级抗燃烧性好。70安全性要求高的电线电缆护层3，半导电聚氯乙烯塑料半导电聚氯乙烯塑料可作为屏蔽材料来使用，例如可作为10kV聚氯乙烯电缆的屏蔽层，挤包在导电线芯和绝缘层表面，以改善电缆的电场分布等电气性能。半导电塑料用作高压电缆的屏蔽料时，由于半导电料直接与绝缘料接触，会发生相互迁移，因而尽量选用与绝缘料相同的增塑剂或电性能好、迁移小的增塑剂。否则在使用过程会影响绝缘料的电绝缘性能。4，环保型防白蚁、防鼠啮电缆护套料白蚁和老鼠对电缆造成的破坏，轻则造成中断供电，重则酿成事故，使电力与通信部门深受其害。以往采用在电缆护套料内加人有毒添加剂（如氯丹、七氯、狄氏剂、艾氏剂等）的办法，杀灭白蚁、老鼠，以保护电缆安全运行。但这些有毒害添加剂会对空气、土壤、人身造成严重污染和危害，在全球日益注重环保的今天，这些办法已逐步被淘汰。使用在护套料中加人环烷酸铅或环烷酸酮作添加剂，制成改型的防白蚁护套料；最近，开发了一种新型的绿色环保型防白蚁、防鼠啮的电缆护套，不含有任何有毒有害添加剂，在加工与使用过程中不发生污染。它具有很高的机械强度和硬度，优良的耐磨性能，依靠其高硬度与高光洁度的表面抵抗蚁、鼠的侵害。用作各种电缆的护套时，不影响电缆的各项性能，包括安装敷设时所需之弯曲性能。同时挤出加工方便，用一般塑料挤出机，采用普通工艺即可加工。该材料虽然价格比低毒的防蚁护套料要高，但用以保护电缆免受白蚁和老鼠侵害，可以说是一种理想的护套材料。5，低烟、低卤型阻燃护套料普通（阻燃）电缆燃烧时会产生大量黑烟，同时释放出大量腐蚀性气体氯化氢（HCI），对人体和仪器装置造成巨大损害。低烟低卤阻燃电缆料是以专用PVC树脂为基料，添加各种改性剂、助剂和优良阻燃剂，均匀混炼而成的产品。它不仅具优良的阻燃性，而且在燃烧时释放的烟量低，氯化氢（HCI）释出量亦很低，与普通PVC护套料相比，其拉伸强度及断裂伸长率相当；挤出时无需特种螺杆，挤制电缆表面好。使用低烟低卤阻燃PVC电缆料制成的电缆，适用于地铁、高层建筑。发电站、广播电视中心和机算机中心等对电线电缆阻燃性能要求高的场所。二、聚乙烯聚乙烯是由乙烯经聚合反应而得到的一种高分子碳氢化合物，称为聚乙烯树脂。聚乙烯（树脂）做为聚乙烯塑料的主体，在很大程度上决定着聚乙烯塑料的基本性能。聚乙烯，由于乙烯聚合方法不同，所得聚乙烯分子结构就会不同，则性能也有差异，这种性能的差异与聚乙烯的密度有极密切的关系。聚乙烯按密度分为：低密度聚乙烯（LDPE）亦称高压聚乙烯，密度0.9150.930。中密度聚乙烯（MDPE），密度0.9310.940。高密度聚乙烯（HDPE）亦称低压聚乙烯，密度0.9410.965。聚乙烯树脂的电绝缘性能较好，机械性能适中，可直接作电线电缆的绝缘或护套材料。但是，为了提高它的性能，电线电缆用聚乙烯塑料除聚乙烯树脂外，还添加各种配合剂制成符合电线电缆使用要求的聚乙烯塑料。电线电缆常用的聚乙烯塑料有：1，一般绝缘用聚乙烯塑料一般绝缘用聚乙烯塑料仅由聚乙烯树脂和抗氧剂（用量为0105份）所组成。其熔融指数通常在2.0以下，若用于高速加工及薄绝缘时；常采用0.3以下。聚乙烯的密度一般在：0.9170.930g/cm3。2，耐候聚乙烯塑料主要由聚乙烯树脂、抗氧剂和碳黑组成。耐候性能的好坏取决于碳黑的粒径、含量和分散度，要求碳黑的粒径在35毫微米以下，碳黑的含量在23份。3，耐环境应力龟裂聚乙烯塑料当采用熔融指数为2.0的聚乙烯塑料作为电缆护套时，在电缆弯曲半径较小，并接触一些诸如洗涤剂、化学试剂、肥皂水等场合下，常会使护套产生龟裂。所以，使用在上述场合的电缆，应采用耐环境应力龟裂聚乙烯塑料。如采用熔融指数0.3以下，分子量分布不太宽的聚乙烯；或在聚乙烯树脂中掺合有乙丙橡胶、丁基橡胶、聚异丁烯等物质组成聚乙烯复合物；或将乙烯和其它单体，如乙烯和丁烯、乙烯和乙烯、乙烯和酯酸乙烯等共聚物；或对聚乙烯进行辐照或化学交联。目前用于电缆护套时，常采用前二种方法来改善聚乙烯耐环境应力龟裂性能，尤其是第一种方法较简便，拉伸强度也较高。4，高电压绝缘用聚乙烯塑料聚乙烯具有较高的耐电强度，但用作高压电缆时，在长期的高电压作用下，绝缘会破坏。这是由于聚乙烯中存在杂质、孔隙以及氧化老化时产生的局部缺陷，这种缺陷部分即使在较低的外加电压下也会产生局部应力，引起局部放电，产生树枝状孔道，最终使绝缘层破坏。所以高压电缆绝缘的聚乙烯塑料要求高度纯净，还需添加电压稳定剂和采用特殊的挤塑机（机头、机身能抽真）避免气孔产生，以抑制树枝状放电，提高聚乙烯的耐电弧、耐电蚀和耐电晕性。5，半导电聚乙烯塑料在高压或超高压塑料绝缘电缆中，在导电线芯和绝缘之间往往存在空隙而产生局部放电，并导致绝缘电老化，影响电缆的长期稳定性。为减少局部放电现象，在导电线芯和屏蔽之间，绝缘层和外护层之间，必须采用半导电层进行屏蔽，对导电线芯屏蔽的称为内屏蔽层，对绝缘屏蔽的称为外屏蔽层。当采用聚乙烯绝缘时宜采用半导电聚乙烯塑料做屏蔽，而对交联聚乙烯绝缘的应采用半导电交联聚乙烯塑料做屏蔽。半导电聚乙烯塑料是在聚乙烯中加人导电炭黑获得的，一般应采细粒径、高结构的炭黑，导电炭黑的用量一般为每100份聚乙烯加40份炭黑。6，热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料该种电缆料是以聚乙烯树脂为基料，加人优质高效的无卤无毒阻燃剂、抑烟剂、热稳定剂、防霉剂、着色剂等改性添加剂，经混炼、塑化、造粒而成，不含有任何卤素、重金素和磷元素。它具有优良的机械物理性能、电性能、阻燃性能及加工工艺性能，而且不释放卤酸、发烟量低、离火即自熄等特点，大量减少了有毒腐蚀性气体的排放和烟雾的产生，制成的电缆特别适合在要求具有高度安全性的公共场合下使用。其护层级、绝缘级、柔软级电缆料适用于1kV及以下电力电缆、控制电缆、船用电缆、市话电缆、信号电缆及光缆等。三，交联聚乙烯聚乙烯在高能射线或交联剂的作用下，能使线型的分子结构变成体型（网状）的分子结构。使热塑性材料变成热固性材料。交联聚乙烯与一般聚乙烯相比，它可以提高耐热变型性，改善高温下的机械性能，改进耐环境应力开裂性能和耐老化性能，增强耐化学稳定性和耐溶剂性，减少冷流性，而电气性能基本保持不变。用交联聚乙烯作绝缘材料的电缆，长期工作温度可提高到90，瞬时短路温度达170250。辐照交联聚乙烯绝缘和硅烷交联聚乙烯绝缘料在中低压电线电缆中的使用得到飞速发展。l，辐照交联聚乙烯辐照交联聚乙烯是利用高能射线（如射线、射线和电子射线等）照射聚乙烯绝缘层，使聚乙烯分子间产生交联。辐照交联是靠电子加速器产生的物理能量进行的，故属于物理交联。辐照交联的工艺是先将聚乙烯挤包在导电线芯或电线上，然后将半成品通过辐射源进行辐照交联。聚乙烯经过辐照交联后，其电性能基本不变，交联度一般在6070之间。2，化学交联聚乙烯化学交联聚乙烯是以聚乙烯树脂为基料；再配合适量的交联剂和抗氧剂，有时还添加适量的填充剂（起提高耐电弧、耐电蚀作用或作为耐电压稳定剂）和软化剂捏合而成的聚乙烯混合物，然后将其挤包在导电线芯上，在一定的压力和温度下进行交联反应而成。四，泡沫聚乙烯泡沫聚乙烯是在聚乙烯中加入发泡剂，发泡剂受热分解产生气体，使聚乙烯中存在许多微孔的空气-塑料组合材料。与实体聚乙烯比较，它的介电常数小，比重轻，因此在通信电缆和射频电缆中获得广泛采用。泡沫聚乙烯绝缘层要求发泡孔细，数量多，分布均匀一致，彼此间不连通，形成各自独立的封闭型气孔，表面要光滑平整。根据用途不同，发泡度有所不同。如同轴电缆的泡沫绝缘，其发泡度可在5560，对射频同轴电缆的绝缘发泡度可达80，而一般通信电缆的绝缘发泡度在2030左右。泡沫絕緣是通信线缆采用半空氣絕緣结构的一种主要结构形式。泡沫绝缘结构，它具有柔軟性好,使用方便。泡沫绝缘有比實芯絕緣衰減小,重量輕,使用绝缘材料少，而又不需要有空氣絕緣结构的充氣維護、容易受到潮气侵入等等缺点。泡沫聚乙烯电缆的几种发泡方法：1化学发泡法：将含有发泡剂的聚乙烯混合物加入挤塑机，发泡剂受热，挤出后分解，气体迅速膨胀形成泡沫聚乙烯。2涂制发泡：将聚乙烯溶于甲苯或二甲苯溶剂，然后将聚乙烯溶液涂在铜线上，聚乙烯溶液冷却后大部分溶液挥发，聚乙烯白化，然后通过高温发泡炉使聚乙烯中残留的溶剂在高温下挥发逸出，从而形成细小微孔的泡沫聚乙烯。3膨润挤出发泡法：将含有发泡剂的高密度聚乙烯，先放在热的溶液（早苯、二甲苯等）中浸泽膨润，膨润度约10，然后在一般用的聚乙烯挤塑机上挤出发泡。4物理发泡：通过注入惰性气体经过成核剂形成泡沫。物理发泡方法具有发泡度高、较低的介电常数和介质损耗角，降低了电缆衰减，发泡均匀性好、发泡孔细密、密闭、生产效率高等一系列优点和好处，适应了当今通信发展的传输频率越来越高，要求传输电缆的带宽越来越宽的要求。物理发泡是当今发泡绝缘的发展方向。五，氟塑料凡是含有氟原子的塑料统称为氟塑料。含氟塑料与其他塑料相比，具有更优异的耐高低温、耐腐蚀、耐侯性、电气绝缘性、不吸收水及低的摩擦系数等特性。氟塑料的品种很多，目前在电线电缆工业中应用的氟塑料有：聚四氟乙烯（F-4）、聚全氟乙丙稀（F-46）、四氟乙烯和乙烯的共聚物（F-40）、三氟氯乙烯和乙烯的共聚物（F-30）、聚三氟氯乙烯（F-3）和聚偏二氟乙烯（F-2）等。聚四氟乙烯塑料的连续使用温度为260，聚全氟乙丙烯塑料的使用温度为200，它们是耐热电缆的绝缘和护套材料。氟塑料已成为现代尖端科学技术、军工生产和各工业领域所不能缺少的新型塑料之一。六，聚丙烯聚丙烯是由丙烯烃聚合反应而得的含有碳氢两种元素的立体规整性高分子化合物。其密度特别小，比重仅为0.900.91；外观很象高密度聚乙烯，呈白色蜡状固体，比聚乙烯透明。电线电缆用聚丙烯（PP）有粒料和薄膜两种。聚丙烯具有良好的物理机械性能，其表面硬度和耐环境应力龟裂性比聚乙烯高；聚丙烯是非极性材料，具有很好的电气绝缘性能，介电常数较小、介质损耗角正切值较低、体积电阻和击穿场强较高，在广阔的频率范围内不变化；由于吸水性很小，可以用作高频绝缘材料（如通信电缆中有用泡沫聚丙烯绝缘）；聚丙烯还具有较高的耐热性和耐化学稳定性。因此，用于各种电线和电力电缆绝缘，绝缘可以挤包得比较薄，也可用薄膜包电缆缆芯。同时由于它柔韧、耐磨，还可以作电缆的保护层。值得注意的是，聚丙烯用于电缆绝缘时，与铜接触易产生化学反应，减弱其抗老化能力。为此聚丙烯塑料中必须加人适量的“有害金属抑制剂”以消除“铜害”。用于电线电缆的聚丙烯往往加人一定比例的聚异丁烯，以达到改善耐寒性，提高挤出工艺性能两方面的目的。七，热塑性聚氨酯塑料聚氨酯是一种全反应性的热塑料，包括了纯树脂以及混入了加工助剂或防火剂等添加剂的混合树脂，和大多数弹体塑料不同的地方是它不需要透过交联或固化作用来达到最佳物理性质。聚氨酯不含增塑剂，因此不会出现由于增塑剂渗移或挥发所引起起的脆裂现象。它具有优越的低温弹性、高超耐磨损性、特别高的韧性、良好抗化学及抗水解性、防火性、高抗拉强度。作为电线电缆护套材料用的聚氨酯塑料：1，优越的韧度表现在它高度的抗容应拉力性能和杰出的抗磨性；2，它所具备的弹性，特别是在低温环境下弹性成为关键条件时尤为突出，采用其他热塑料制造的电缆护套，在冬天的雪冷球境中易变得僵硬以致破裂，而聚氨酯护套在零下40的气温下仍然保持有弹性；适合用于需要经常绕卷贮存、开卷使用和在寒冷的户外环境下操作的电缆，例如电机、通信和地理勘探方面等；3在添加不含卤素的防火剂后，其改性塑料具有优越的耐火性能，原因是它们接触火焰时会形成膨胀碳，这种碳能大大抑制火焰的蔓延和减少浓烟的产生；4，所制成的电缆护套当接触油脂及其它烃类化学品时，其良好的抗化学性和抗油性能不受影响；浸在淡水、海水、污水中或是在湿度高的环境中，都能抵抗水解作用；能够有效地抵抗风雨侵蚀，尤为适用于长期暴露在户外环境中所受到的风蚀作用；具有低磨擦性或防粘性，在电缆互相重叠滑动时产生的阻力较低，电缆滑动得较为平顺。八，聚酰胺聚酰胺一般称为尼龙，可由二元胺和三元酸通过缩聚反应制得。聚酰胺在机械性能方面，表现为抗拉强度较高，延伸率基本符合电线电缆使用要求；它表面硬度大，耐蠕变性较好，抗弯强度和冲击强度高，延性好，耐磨性高，并且有自润滑性，可用作电线电缆的挤包外护层。第二节、导体塑料电线电缆的导体主要有：电工圆铜线、电力电缆用铜和铝导电线芯、电气装备电线电缆用铜和铝导电线芯等。一，电工圆铜线1、电工圆铜线应符合GB3953电工圆铜线标准。圆铜线型号：TR软圆铜线； TY硬圆铜线；TYT特硬圆铜线。2、圆铜线直径偏差应符合表2-3表2-3 直径偏差标称直径d mm偏差mm0.0260.1250.1260.4000.4016.000.0030.0041%d圆铜线垂直于轴线的同一截面上测得的最大和最小直径之差应不超过标称直径偏差的绝对值。3、机械性能电工圆铜线的机械性能应符号表2-4的要求。表2-4 机械性能标称直径mmTR型TY型TYT型伸长率% 抗拉强度MPa伸长率%抗拉强度Mpa 伸长率%0.100.250.300.450.68