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电线电缆制造工艺培训第四章挤塑工艺第一节绪论第二节材料和半成品第三节挤塑设备和辅助设备第四节工装设计和选择第五节塑料挤出理论第六节塑料挤出的质量控制第七节塑料挤出质量检验和缺陷预防第一节绪论塑料电线电缆作为电线电缆的一个主要分支，已普遍的分布到电线电缆的各系列之中，在国民经济各部门得到广泛的应用。塑料电线电缆的绝缘层和外护套，由于采用塑料这种高聚合物材料为主体的挤包形式，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。尤其是中、低压塑料电线电缆应用更广，在敷设条件、使用环境等诸方面更显示其优异之处。随着我国石油工业的发展，随着各种性能优异的塑料的产量、质量的不断提高，以及高新技术研制、开发的新型电线电缆用塑料品种的不断涌现，塑料电线电缆一定会有更大的发展。一、塑料电线电缆的分类塑料电线电缆的产品种类极多，其分类主要是按照结构特点和使用要求来进行划分的，同时也考虑了产品的性能和制造工艺的相近性。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1mm2~1000mm2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3＋l芯）、五芯（包括3＋2芯4＋1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、1－6kV及10－35kV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。塑料电力电缆由于不受敷设落差的限制，在用于大落差或垂直敷设的条件下显示出极大的优越性，尤其适用于矿山竖井、丘陵高地、石油化工企业、铁路运输、船舶码头等特殊环境中。在中低压电力电缆方面，已逐步由塑力缆、硅烷交联电缆或辐照交联电缆取代油浸纸绝缘电力电缆。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。其中市内通信电缆根据结构特征有自承式、填充式、隔离式（内屏蔽）电缆等；按照导电线芯的标称直径有0.32－0.9mm的不同规格之分，其导电线芯主要是采用软铜线，个别使用铝线；按照缆芯配组有星绞和对绞结构，其对绞标称线对从10~3600对21种线组。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、汽车专用电缆等。二、塑料电线电缆的基本结构塑料电线电缆产品的种类很多，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。根据各种塑料电线电缆制造过程中生产工艺的相似性，以及组成产品结构元件的功能作用的相同特性，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、导电线芯导电线芯又叫导体，是塑料电线电缆中具有传导电流之功能的元件，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。由于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，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。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。从导电线芯的形状上，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。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。一般地讲，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，绝缘性能就要降低，比较理想的塑料应是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是，保护电线电缆的绝缘层防止环境因素侵蚀的结构部分。根据电线电缆的品种，用途以及使用环境和绝缘材料的不同，护层有许多不同型式和结构，它们所起的作用也不尽相同。但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。由于电线电缆使用的场合不同，敷设的方法也各异，因此电线电缆的护层结构形式的选择也不同。敷设在室内外、隧道和管道中，以及架空的场合，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，电缆正常工作中可能承受一定的正压力作用，但没有拉力作用的场合，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。其中承受拉力不大时可选细纲丝铝装结构，当承受拉力作用较大时，则应选择粗钢丝铠装结构。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。随着工艺技术的发展，现在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。电缆外护层主要有内衬层、铝装层、外护套三个部分组成。其作用是：①内衬层有两种作用，一是在装销过程中作为铠销内层的衬垫，可以防止缆芯被铠装层压伤；二是在敷设运行中，可以抵御外界腐蚀介质的侵人，防止金属护套或缆芯与外界腐蚀介质的接近，减少化学腐蚀和电化学腐蚀，从而延长电缆的使用寿命。②皑装层的主要作用是防止电缆在敷设或运行过程中遭受可能受到的机械损伤和化学腐蚀，以保护电缆安全运行和有足够长的寿命。为此，铠装的主些材料钢丝和钢带除应有一定的机械性能外，还应具有一定的防化学腐蚀的能力，所以在它们的表面都镀（涂）有防蚀层。电缆经钢带铠装后能承受一定的压力，但不能承受拉力，故钢带铠装电缆可以直埋敷设，而不适宜水底敷设。钢丝铠装的电缆能承受一定的拉力，故过河或海底敷设的电缆一定要用钢丝来作装甲层。③外护套的主要作用是保护铠装层，防止铠装层在敷设过程中受到损伤，并防止铠装展在运行过程中腐蚀。在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；同时也应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两者有关，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。因此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，国民经济各部门需求的不断提高；塑料电线电缆的使用量和敷设密集程度越来越高。随着科学技术的不断进步，人们对塑料电线电缆产品使用性能和安全性能的要求也更高，由此推动着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、在电气装备用塑料电线电缆方面，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、耐火电线电缆，满足各行各业提高安全性的不断需要；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、在塑料通信电缆方面，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。市内通信电缆的泡沫绝缘、带皮泡沫绝缘、石油膏全填充式结构以及隔离型结构等产品均已开发。尤其是利用物理发泡生产技术，挤制泡沫绝缘采用气体发泡绝缘新技术，发泡率达60％，传输损耗小，纵向密封性能好，大大提高了电缆的可靠性。随着信息技术和电子计算机技术的迅速发展，现代通信电线电缆向着宽频带、综合化以及数字化的方向发展，宽带数字通信电缆就是这一发展的产物。这种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。应用到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。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、在塑料电线电缆方面，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颇受用户欢迎，故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。随着技术进步，纯属电线电缆本身起火的机率大为减小。然而在火灾发生时，由于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，有关部门对电线电缆防火、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。要求火灾发生后，电缆不使火焰蔓延，还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