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引言
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电线电缆是指用以传输电(磁)能,信息和实现电磁能转换的线材产品,是实现电磁能量转换所不可缺少的基础产品,广泛应用于发电、输配电及终端用电等电力生产、传输及应用的各个环节,与国民经济的发展及人们日常生活密切相关,被喻为国民经济的“血管”与“神经”。
 
电线的主要结构为“导体”(导线)或“导体+绝缘”(布电线),电缆的主要结构为“导体+绝缘+护套”。导体一般采用铜、铝或铝合金等金属材料,绝缘和护套一般采用橡胶、聚乙烯、交联聚乙烯和聚氯乙烯等材料。根据用途主要分为五大类:导线(裸电线)、电力电缆、电气装备用电线电缆、通信电缆、绕组线。
 
氟塑料在线缆行业的应用以及制作工艺
目前在电线电缆生产中,常用的氟塑料有聚四氟乙烯PTFE、四氟乙烯与全氟烷基乙烯基醚的共聚物PFA、聚全氟乙丙烯FEP、聚偏氟乙PVDF、四氟乙烯和乙烯共聚物ETFE等,当然一般按照市场价格来区分的话,站在氟塑料顶端的就是PTFE,其次就是PFA,再就是FEP,目前应用最广市场量级最大的当属FEP,当然也有部分厂商选择温度等级稍低的PVDF/ETFE用于相关线缆上面,其这些材料主要用以制造各种耐热高温绝缘电线,测(油)井电缆、地质探测电缆加热电缆、F级和H级电机引接线、耐辐照电线、电磁线、射频同轴电缆等,这样说吧,凡分子结构中含有氟原子的塑料总称为氟塑料,氟塑料由含氟单体
 
如四氟乙烯、六氟丙烯、三氟氯乙烯、偏氟乙烯及氟乙烯等单体,通过均聚或共聚反应制得,随着高分子技术的不断发展,氟塑料品种正在逐步增多,应用范围日益扩大,由于氟塑料分子结构中含有氟原子,所以具有许多优异的性能,如优良的电绝缘性能、高度的耐热性、突出的耐油性、耐溶剂和耐磨性能,良好的耐湿性和耐低温性。因此,氟塑料在国防、机电、冶金、石油化工等工业部门占有重要的地位
 
氟塑料在线缆行业的应用以及制作工艺
氟塑料的优异性能是由碳原子与氟原子间的高结合能实现。聚四氟乙烯的主链骨架是碳原子,而周围完全由氟原子包围,故其各种性能较高,而PFA、FEP、ETFE等品种由于侧基的影响,软化点低于PTFE,其他性能也有所变化。
氟塑料主要特点
热性能
    
氟塑料具有难燃性和优异的耐热性。PTFE和PFA的连续使用温度可达260℃,短期可在300℃下使用。FEP的使用温度要比它们低60℃。PCTFE较高可在120℃下使用。氟塑料如长期在高温下使用会引起结晶度变化,在制造设备衬里时尤须注意.
耐药品性
氟塑料具有卓越的耐药品性和耐溶剂性,尤其是PTFE、PFA、FEP等,酸、碱、溶剂对它们均无浸蚀。但熔融碱金属、氟、三氟氯化烃对它们有不同程度的影响。PCTFE、ETFE、PVDF等在氟塑料中耐药品性稍差,但比其他塑料的耐腐蚀性还是好得多.
 
电性能
    
氟塑料的电性能尤其是高频电性能是其他材料难以匹敌的。PTFE、FEP、PFA分子的极性很低,在很宽的温度、频率区间变化都很小、相对介电常数稳定、介电损耗很低,电绝缘性优异。其中PVDF还有特异的压电性和焦电性,可用来制造压电材料.
机械性能
     
氟塑料分子中含氢、氯原子增加则其拉伸强度也有所提高,PTFE和PCTFE的脆化温度极低,显示出极好的低温性能,PTFE具有较低的摩擦系数和特异的自润滑性,但是PTFE又有自身磨耗大和冷流性等缺点,可采用填充各种填料以提高耐磨耗性,克服冷流性.
不粘性
      
塑料具有特异的不粘性。尤其像PTPE、FEP、PFA等分子中氟含量高,表面接触角非常大,使氟塑料制品表面上的液体成球状。不易与树脂粘接,故常用它制造炊具表面不粘涂层.
耐侯性
各品种的氟塑料都有优异的耐候性,即使在苛刻的温度下长期曝晒,其各种性能都没有变化.
憎水性
     
氟塑料的吸水率低,尤以PTFE为甚。可利用它的憎水性制造透气不透水的复合织物和其他装备.
氟塑料在线缆行业的应用以及制作工艺
 
氟塑料电线的制作工艺是怎样?
 
作为氟塑料绝缘电线的绝缘材料主要有聚四氟乙烯PTFE、聚全氟乙丙烯FEP以及其它氟塑料,根据不同氟塑料的加工特点,一般采用以下三种加工工艺。
热挤工艺
当挤出机内部机筒温度达到350°C~390°C左右时,把F46氟塑料加入料斗,利用螺杆旋转的推力,通过成型模具均匀连续的包覆在导电线芯上,冷却后定型。此方法用Φ30、Φ60、Φ90等高温塑料挤出机,常生产F46型、F40型等氟塑料绝缘产品。             
推挤工艺
把粉状的聚四氟乙烯塑料预压成筒型,放入机筒,利用活塞推力,通过成型模具均匀连续的包覆在导电线芯上,然后进行380°C的高温烧结,冷却后定型。此方法用F4推压机,生产F4(PTFE)型产品。           
绕包工艺
 
用切成一定宽度的聚四氟乙烯薄膜带绕包到线芯上,然后进行烧结定型。此方法用绕包机及烧结炉,通常生产AFR型、FSFB型等电线。
氟塑料在线缆行业的应用以及制作工艺
氟塑料电缆挤出工艺的几个注意点
1、挤出方式的选择
含氟塑料熔体的熔融粘度极大,在热塑性氟塑料的加工过程中,不宜采用压力式挤出,依据熔体有足够的强度且允许拉伸,故可采用套管式模具挤出方式生产氟塑料电线电缆。
 
2、挤出模具
套管式模具挤出时,模具是热塑性氟塑料挤出工序中最关键的影响因素,不合适的模具可能会造成松套、熔体断裂、表面波纹、外径波动大等问题出现,严重时可能无法挤出成型。在实际生产中,控制合理的拉伸系数以确保绝缘与导体间的粘结力就显得尤为重要。
 
拉伸平衡DRB值不应小于1.0,否则会出现绝缘松套现象,尤其是单线挤出时,其值应调到1.05~1.15之间,但DRB值不能大于1.2,否则会在挤出速度较快时出现熔融椎体破裂,影响产品质量。
 
一般情况下,热塑性氟塑料挤出模具的承线长度不超过15mm比较合适。对于加工线径较大,拉伸比DDR在5~10之间的情况下,需将挤出模具的承线长度提高到12mm左右,以便加大模具内熔融树脂的压力和减小挤出外径的波动,达到稳定挤出的目的。
3、挤出温度
挤出热塑性氟塑料时,其温度的设定与所挤出的线径和速度成正比关系,线径越大,挤出机螺杆转速越高,那么设定的温度也越高。在挤出过程中,通过观察氟塑料熔融椎体的状态判断温度是否得当。
 
若温度过低,则会导致绝缘应内应力的存在而开裂;受热过度则会导致氟塑料局部发生分解,造成电缆绝缘或护套表面存在气泡,严重影响产品质量。同时,线芯进入机头前应经过预热,在模具和熔融椎体外增加保温加热罩,避免温度变化导致熔融椎体粘度变化,而影响挤出速度及产品质量。
4、冷却控制
氟塑料是一种结晶型有机高分子材料,所以不宜采用定型冷却骤冷方式,由于氟塑料的挤出温度较高,所以冷却介质的温度应达到材料晶核生长速度和晶粒生长速度的最佳比例。挤出后的绝缘或护套应采用分段冷却方式进行冷却,即水槽水温从高到低进行设置,避免急速冷却造成松套或在挤出物中形成内应力。
来源:博凯孚科技

原文始发于微信公众号(开云 高分子):

作者 808, ab

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