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氟塑料挤出机-氟塑料绝缘电力电缆的研发现状

发布者:bjzedao 发布日期:2013-09-30

1.前言

氟塑料是一种优良的有机耐高温材料,具有机械性能、耐化学品性能、耐气候性能、电气性能、低介电常数、低可燃性、低吸湿性、抗污性等优良机电、化学性能。氟塑料以其优良的、**的机电性能一直受到电缆行业的青睐。电线电缆行业中常用的氟塑料有: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**用于电缆绝缘护套多年。氟塑料绝缘电缆种类主要有:耐高温补偿导线、耐高温信号线、以太网用线、工业用耐高温电力与控制电缆、轨道交通机车用耐高温电力与控制电缆、高温加热电缆等。氟塑料绝缘变频电力电缆主要应用在钢铁、冶金、石油化工、发电站等高温作业环境恶劣场所的变频设备用电能传输连接用线,一般耐温范围在-65---﹢260℃之间。随着我国经济的快速发展,特种行业对耐高温电缆的需求日趋旺盛,据不完全统计,耐热和耐高温电缆每年以大于15%的速度增长。然而,氟塑料虽然具有千百好处,但是却迟迟没有颁发其国家标准,目前国内仅仅应用研究机构颁发的行业标准,下文将重点介绍国内外氟塑料绝缘电缆的国家标准以及行业标准。

2.氟塑料绝缘电力电缆研发国内外研发现状

我国氟塑料的研究*早源于1963年的上海氟塑料成型工艺研究所,应用于电缆行业也不过数十年历史。上个世纪60年代,我国*早的一批电缆厂——原湘潭电缆厂,是我国*早氟塑料电缆企业,属于军工特种电缆制定厂,其氟塑料控制电缆、氟塑料电力电缆较多。随着改革开放带来的中国经济腾飞,具有氟塑料电缆能力的企业越来越多,由于电缆行业重料轻工的特有属性,国内很多电缆厂先后引进物理发泡、辐照交联等线,目前计算机、楼宇、工业等氟塑料电缆已基本可以自给自足,无需进口,大多企业可0.6/1kV及以下氟塑料防火电缆、氟塑料高温镀银线等电缆与控制电缆,氟塑料只可以用于1kV及以下电压等级的电缆。氟塑料种类繁多,应用*为广泛的是聚全氟乙丙烯、聚四氟乙烯及聚偏氟乙烯。目前我国可电线电缆用氟塑料的厂家近500家,基本以低端产品为主,世界**的材料厂家美国杜邦公司于2012年10月份推出了耐高温达300℃电缆用氟塑料,提高了一般氟塑料绝缘电缆的耐温等级。

虽然电线电缆行业是一个传统行业,但我国目前暂无氟塑料绝缘电缆的国家标准,仅线缆或机械等相关行业研究机构和权威科研单位有部分标准,它们分别是:国家电线电缆质量监督检验中心编制的《额定电压0.6/1kV 氟塑料绝缘氟塑料护套电力电缆》与《额定电压0.6∕1kV及以下氟塑料绝缘氟塑料护套控制电缆》二则技术规范;GJB 773A-2000《航空航天用含氟聚合物绝缘电线电缆》、HG/T 2904-1997《模塑和挤塑用聚全氟乙丙烯树脂》(等效于ASTM D2116-02《氟化乙丙烯(FEP)-碳氟化合物模制和挤压料》)、EN 50306:2002《铁路应用—具有特殊防火性能的铁路车辆用电缆—薄壁》等标准 。我国氟塑料绝缘电缆基本型号见表1。

国外线缆行业起步较早,以法国线缆巨头耐克森电缆集团为例,该公司从19世纪30年代便开始研发航空航天用高温氟塑料绝缘电线电缆,经过近一个世纪的发展,该公司已成为了航天航空业内**的线缆制造商,产品已基本覆盖了航天航空用线缆的各个领域。而今,众多国外电缆公司凭借着优良的氟塑料绝缘料、成熟的工艺控制,牢牢的占据着这一**电缆的市场。

3.氟塑料绝缘电力电缆关键工序控制

以聚全氟乙丙烯绝缘电力电缆为例,聚全氟乙丙烯价格较贵,在绝缘或护套工序时要求较薄,导体的质量会直接影响电缆成品外观及使用性能。

3.1导体绞制

在导体绞制过程中,需确保导体中的单丝直径保持一致,导体绞合上盘时应尽量确保排线的整齐和张力均匀,若导体张力不均匀或排线错乱,则在绝缘挤出时,会导致导体中的单丝出现导体跳浜或擦伤绝缘,从而影响下道工序。与此同时,由于氟塑料绝缘较薄,在导体绞合完毕时,一定要仔细检查导体表面是否存在毛刺、突起、氧化发绿等异常现象。

3.2绝缘挤出

聚全氟乙丙烯绝缘电缆的*难点就是绝缘挤出工序,绝缘挤出模具的选择与设计至关重要,根据经验公式3-1及3-2计算出合适的模具尺寸,如下所示:

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

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

D----模套内径

D----模芯外径

d----电缆外径

d----导体外径

K-------拉伸比(35-65)

P-------配模系数(1.01-1.05)

绝缘挤出温度控制也是影响成品电缆质量的主要因素之一,以六个控温区为例:

高温氟塑料绝缘电缆不可以用普通PVC绝缘电缆水冷却,因为用普通水冷却会使氟塑料绝缘表面开裂,因此在水冷却槽安装恒温冷却装置,控制水温,在冷却过程中,氟塑料绝缘内表面和外表面的内应力(散热不均匀导致)拥有有效改善。同时,由于氟塑料的昂贵及绝缘厚度较薄,因此前培训员工是极其必要的。

4.氟塑料电缆展望与某国外氟塑料电缆简介

我国目前仅有几家可用物理发泡氟塑料绝缘电缆,而且产品质量参差不齐,其中有设备的原因,也有电缆用氟塑料材料研发的原因,但有一个原因不可忽视的是,我国目前大量使用的氟塑料电缆没有统一的国家标准,多数企业各自为政,即使国家电线电缆监督检验中心已颁发了相应的技术规范,多数企业的氟塑料电缆结构尺寸、使用材料、电压等级、温度应用范围、使用场所等都不统一,这些问题使得国内氟塑料电缆市场呈现出“百花齐放”的不良状况,给用户的选择、使用、维护都带来了困惑和**隐患。如果国家相关职能部门以国内已有的氟塑料电缆标准(TICW2、TICW3等)为基准,结合UL、VDE、EN等国际标准和国内氟塑料电缆实际情况,制定统一的国家标准,相信会有效改善国内氟塑料电缆产品良莠不齐、“张三李四”的现状。

如图1所示,其为一种以UL为标准的氟塑料绝缘电缆,其技术参数如下:

FEP绝缘单芯电缆,参照标准:UL1330,耐温范围:-100℃-﹢200℃

标称电压600V,*小弯曲半径:移动安装10倍电缆外径,固定安装4倍电缆外径,导体温度范围:铜导体130℃,镀锡铜导体180℃,镀银铜导体200℃。

性能:高绝缘电阻、低介电损耗、耐环境、自熄功能、阻燃满足IEC 60332-1

电缆结构:绞合纯铜丝、镀锡、镀银等,FEP绝缘。

值得注意的是,该电缆有自熄功能。据了解,世界电缆巨头之一某意大利国籍电缆有限公司曾公开了一种具有自愈功能的电力电缆,其电缆绝缘与护套之间填充了一种流体,当护套破裂时,破损的绝缘与护套之间流体会迅速填充破损的护套处,迅速愈合护套破损处,达到自愈功能。

我国电缆企业数量是世界上*多的国家,产品基本覆盖了电线电缆的所有种类,但是我国大部分企业的产品都集中在中低压电力电缆、布电线、电源线等普通产品领域,近年来,电线电缆行业的企业、科研单位、行政机构等部门都积极倡导发展**产品,我国的氟塑料绝缘电缆应充分的开发性能更加优越的绝缘料,制定国家标准,统一作业规范,促进行业内产品质量的有效提升。

(远东电缆有限公司电器装备电缆研发部  王伊雷)

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