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    氟塑料擠出機-氟塑料絕緣電力電纜的研發現狀

    發布者:bjzedao 發布日期:2013-09-30

    1.前言

    氟塑料是一種優良的有機耐高溫材料,具有機械性能、耐化學品性能、耐氣候性能、電氣性能、低介電常數、低可燃性、低吸濕性、抗污性等優良機電、化學性能。氟塑料以其優良的、**的機電性能一直受到電纜行業的青睞。電線電纜行業中常用的氟塑料有:聚全氟乙丙烯(FEP、F46)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE、F40)、聚偏氟乙烯(PVDF)等,上述材料已**用于電纜絕緣護套多年。氟塑料絕緣電纜種類主要有:耐高溫補償導線、耐高溫信號線、以太網用線、工業用耐高溫電力與控制電纜、軌道交通機車用耐高溫電力與控制電纜、高溫加熱電纜等。氟塑料絕緣變頻電力電纜主要應用在鋼鐵、冶金、石油化工、發電站等高溫作業環境惡劣場所的變頻設備用電能傳輸連接用線,一般耐溫范圍在-65---﹢260℃之間。隨著我國經濟的快速發展,特種行業對耐高溫電纜的需求日趨旺盛,據不完全統計,耐熱和耐高溫電纜每年以大于15%的速度增長。然而,氟塑料雖然具有千百好處,但是卻遲遲沒有頒發其國家標準,目前國內僅僅應用研究機構頒發的行業標準,下文將重點介紹國內外氟塑料絕緣電纜的國家標準以及行業標準。

    2.氟塑料絕緣電力電纜研發國內外研發現狀

    我國氟塑料的研究*早源于1963年的上海氟塑料成型工藝研究所,應用于電纜行業也不過數十年歷史。上個世紀60年代,我國*早的一批電纜廠——原湘潭電纜廠,是我國*早氟塑料電纜企業,屬于軍工特種電纜制定廠,其氟塑料控制電纜、氟塑料電力電纜較多。隨著改革開放帶來的中國經濟騰飛,具有氟塑料電纜能力的企業越來越多,由于電纜行業重料輕工的特有屬性,國內很多電纜廠先后引進物理發泡、輻照交聯等線,目前計算機、樓宇、工業等氟塑料電纜已基本可以自給自足,無需進口,大多企業可0.6/1kV及以下氟塑料防火電纜、氟塑料高溫鍍銀線等電纜與控制電纜,氟塑料只可以用于1kV及以下電壓等級的電纜。氟塑料種類繁多,應用*為廣泛的是聚全氟乙丙烯、聚四氟乙烯及聚偏氟乙烯。目前我國可電線電纜用氟塑料的廠家近500家,基本以低端產品為主,世界**的材料廠家美國杜邦公司于2012年10月份推出了耐高溫達300℃電纜用氟塑料,提高了一般氟塑料絕緣電纜的耐溫等級。

    雖然電線電纜行業是一個傳統行業,但我國目前暫無氟塑料絕緣電纜的國家標準,僅線纜或機械等相關行業研究機構和權威科研單位有部分標準,它們分別是:國家電線電纜質量監督檢驗中心編制的《額定電壓0.6/1kV 氟塑料絕緣氟塑料護套電力電纜》與《額定電壓0.6∕1kV及以下氟塑料絕緣氟塑料護套控制電纜》二則技術規范;GJB 773A-2000《航空航天用含氟聚合物絕緣電線電纜》、HG/T 2904-1997《模塑和擠塑用聚全氟乙丙烯樹脂》(等效于ASTM D2116-02《氟化乙丙烯(FEP)-碳氟化合物模制和擠壓料》)、EN 50306:2002《鐵路應用—具有特殊防火性能的鐵路車輛用電纜—薄壁》等標準 。我國氟塑料絕緣電纜基本型號見表1。

    國外線纜行業起步較早,以法國線纜巨頭耐克森電纜集團為例,該公司從19世紀30年代便開始研發航空航天用高溫氟塑料絕緣電線電纜,經過近一個世紀的發展,該公司已成為了航天航空業內**的線纜制造商,產品已基本覆蓋了航天航空用線纜的各個領域。而今,眾多國外電纜公司憑借著優良的氟塑料絕緣料、成熟的工藝控制,牢牢的占據著這一**電纜的市場。

    3.氟塑料絕緣電力電纜關鍵工序控制

    以聚全氟乙丙烯絕緣電力電纜為例,聚全氟乙丙烯價格較貴,在絕緣或護套工序時要求較薄,導體的質量會直接影響電纜成品外觀及使用性能。

    3.1導體絞制

    在導體絞制過程中,需確保導體中的單絲直徑保持一致,導體絞合上盤時應盡量確保排線的整齊和張力均勻,若導體張力不均勻或排線錯亂,則在絕緣擠出時,會導致導體中的單絲出現導體跳浜或擦傷絕緣,從而影響下道工序。與此同時,由于氟塑料絕緣較薄,在導體絞合完畢時,一定要仔細檢查導體表面是否存在毛刺、突起、氧化發綠等異?,F象。

    3.2絕緣擠出

    聚全氟乙丙烯絕緣電纜的*難點就是絕緣擠出工序,絕緣擠出模具的選擇與設計至關重要,根據經驗公式3-1及3-2計算出合適的模具尺寸,如下所示:

    (D2-D2)/(d2-d2)=K                 (3-1)

    (D2* d2)/(D2* d2)=P              (3-2)

    D----模套內徑

    D----模芯外徑

    d----電纜外徑

    d----導體外徑

    K-------拉伸比(35-65)

    P-------配模系數(1.01-1.05)

    絕緣擠出溫度控制也是影響成品電纜質量的主要因素之一,以六個控溫區為例:

    高溫氟塑料絕緣電纜不可以用普通PVC絕緣電纜水冷卻,因為用普通水冷卻會使氟塑料絕緣表面開裂,因此在水冷卻槽安裝恒溫冷卻裝置,控制水溫,在冷卻過程中,氟塑料絕緣內表面和外表面的內應力(散熱不均勻導致)擁有有效改善。同時,由于氟塑料的昂貴及絕緣厚度較薄,因此前培訓員工是極其必要的。

    4.氟塑料電纜展望與某國外氟塑料電纜簡介

    我國目前僅有幾家可用物理發泡氟塑料絕緣電纜,而且產品質量參差不齊,其中有設備的原因,也有電纜用氟塑料材料研發的原因,但有一個原因不可忽視的是,我國目前大量使用的氟塑料電纜沒有統一的國家標準,多數企業各自為政,即使國家電線電纜監督檢驗中心已頒發了相應的技術規范,多數企業的氟塑料電纜結構尺寸、使用材料、電壓等級、溫度應用范圍、使用場所等都不統一,這些問題使得國內氟塑料電纜市場呈現出“百花齊放”的不良狀況,給用戶的選擇、使用、維護都帶來了困惑和**隱患。如果國家相關職能部門以國內已有的氟塑料電纜標準(TICW2、TICW3等)為基準,結合UL、VDE、EN等國際標準和國內氟塑料電纜實際情況,制定統一的國家標準,相信會有效改善國內氟塑料電纜產品良莠不齊、“張三李四”的現狀。

    如圖1所示,其為一種以UL為標準的氟塑料絕緣電纜,其技術參數如下:

    FEP絕緣單芯電纜,參照標準:UL1330,耐溫范圍:-100℃-﹢200℃

    標稱電壓600V,*小彎曲半徑:移動安裝10倍電纜外徑,固定安裝4倍電纜外徑,導體溫度范圍:銅導體130℃,鍍錫銅導體180℃,鍍銀銅導體200℃。

    性能:高絕緣電阻、低介電損耗、耐環境、自熄功能、阻燃滿足IEC 60332-1

    電纜結構:絞合純銅絲、鍍錫、鍍銀等,FEP絕緣。

    值得注意的是,該電纜有自熄功能。據了解,世界電纜巨頭之一某意大利國籍電纜有限公司曾公開了一種具有自愈功能的電力電纜,其電纜絕緣與護套之間填充了一種流體,當護套破裂時,破損的絕緣與護套之間流體會迅速填充破損的護套處,迅速愈合護套破損處,達到自愈功能。

    我國電纜企業數量是世界上*多的國家,產品基本覆蓋了電線電纜的所有種類,但是我國大部分企業的產品都集中在中低壓電力電纜、布電線、電源線等普通產品領域,近年來,電線電纜行業的企業、科研單位、行政機構等部門都積極倡導發展**產品,我國的氟塑料絕緣電纜應充分的開發性能更加優越的絕緣料,制定國家標準,統一作業規范,促進行業內產品質量的有效提升。

    (遠東電纜有限公司電器裝備電纜研發部  王伊雷)

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