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电线电缆基础知识培训


电线电缆
一、总论
电线电缆产品的种类有成千上万,应用在各行各业中。它们总的用途有两种,一种是传输电流,一 种是传输信号。传输电流类的电缆最主要控制的技术性能指标是导体电阻、耐压性能;传输信号类的电 缆主要控制的技术性能指标是传输性能——特性阻抗、衰减及串音等。当然传输信号主要也靠电流(电 磁波)作载体,现在随着科技发展可以用光波作载体来传输。 电缆总体来说可以分为六大类: (1)裸线类(2)电磁线(漆包线) (3)电力电缆(4)电气装备用 电线电缆(5)通信电线电缆(6)光缆 我公司现在在做及销售的主要是电气装备用电线电缆及电力电缆这两大类。以下我主要给大家介绍 一下这两大类产品相关的基础知识。

二、电缆基本结构
一般电缆最基本的结构有导体、绝缘层及外护层,根据要求再增加一此结构,如屏蔽层、内护层或 铠装层等,为了电缆有圆整性再辅加一些填充材料。导体是传输电流或信号的载体,其他结构都是作防 护用。防护的性能根据电缆产品的需要总体上有三种,一种是保护电缆本身各单元不相互或减少影响, 如耐压,耐热,防电磁场产生的损耗,通信电缆防信号相互干扰等。另一种防护是保护导体中的电流不 对外部产生影响,如防止电流外泄,防电磁波外泄等;最后一种保护外界不对电缆内部产生影响,如抗 压、抗拉、耐热、耐候、耐燃、防水、抗电磁波干扰等。 以下对电力电缆的结构单元作一简单的介绍。 导体(或称导电线芯) :其作用是传导电流。有实芯和绞合之分。材料有铜、铝、银、铜包钢、铝包钢 等,主要用的是铜与铝。铜的导电性能比铝要好得多。铜导体的电阻率国家标准要求不小于 0.017241 Ω .mm2/m(20℃时) ,铝导体的的电阻率要求不小于 0.028264Ω .mm2/m(20℃时) 。 耐火层:只有耐火型电缆有此结构。其作用是在火灾中电缆能经受一定时间,给 们逃生时多一些用电的时间。现在使用的材料主要是云母带。火灾中,电缆会很快燃烧,因云母带的云 母片耐高温,且又有绝缘作用,在火灾中能保护导体运行一定时间。 绝缘层:包覆在导体外,其作用是隔绝导体,承受相应的电压,防止电流泄漏。 绝缘材料有多种多样, 如聚氯乙烯(PVC) 、聚乙烯(PE) 、交联聚乙烯(XLPE) 、橡皮(橡皮内种类较多,有丁睛橡胶、氯丁 橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶等) 、氟塑料、尼龙、绝缘纸等。这些材料最主要的性能就是绝缘性能要好, 其他的性能要求根据电缆使用要求各有不同,有的要求介电系数要小,以减少损耗,有的要求有阻燃性 能或能耐高温,有的要求电缆在燃烧时不会或少产生浓烟或有害气体,有的要求能耐油、耐腐蚀,有的 则要求柔软等。 屏蔽层:在绝缘层外,外护层内,作用是限制电场和电磁干扰。对于不同类型的电缆,屏蔽材料也不一 样,主要有:铜丝编织、铜丝缠绕、铝丝(铝合金丝)编织、铜带、铝箔、铝(钢)塑带、钢带等绕包 或纵包等。 填充层:填充的作用主要是让电缆圆整、结构稳定,有些电缆的填充物还起到阻水、耐火等作用。主要 的材料有聚丙烯绳、玻璃纤维绳、石棉绳、橡皮等,种类很多,但有一个主要的性能要求是非吸湿性材 料,当然还不能导电。
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内护层:内护层作用是保护绝缘线芯不被铠装层或屏蔽层损伤用。内护层有挤包、绕包和纵包等几种形 式。对要求高的采用挤包形包形式,要求低的采用绕包或纵包形式。现在绕包用的材料也多种多样,如 钢带铠装的内护层,有采用 PVC 带绕包的,也有采用聚丙烯带(很薄的,表面做成颗粒凸起来凑厚度) 绕包的。能不能用?主要是电缆产品质量的市场定位问题。这跟硅烷交联绝缘线芯采用颜色区分还是采 用色带来区分,性质有一些一样,但不全一样。这里绕包带采用 PVC 带和聚丙烯带对产品质量是有影 响的。硅烷交联绝缘线芯采用颜色区分还是采用色带来区分,对产品质量影响不大,主要是用户的需求 问题。 铠装层:铠装层作用是保护电缆不被外力损伤。最常见的是钢带铠装与钢丝铠装, 还有铝带铠装、不锈钢带铠装等。钢带铠装主要作用是抗压用,钢丝铠装主要是抗拉用。根据电缆的大 小,铠装用的钢带厚度是不一样的,这在各电缆标准中都有规定。 外护层:在电缆最外层起保护作用的部件。主要有三种类:塑料类、橡皮类及金属类。其中塑料类最常 用的是聚氯乙烯塑料、聚乙烯塑料,还有根据电缆特性有阻燃型、低烟低卤型、低烟无卤型等。 以上讲的是一般电缆的基本结构,有些品种电缆结构还要简单,只有导体和绝缘层,有些电缆没 有铠装层或屏蔽层,所以根据结构的不同情况及所用材料的不同产生各种型号的电线电缆。

图例一:

导体 绝缘层

外护层

227IEC01(BV) 1*2.5

BVVB 2*1.5

图例二:
绝缘线芯 铜带屏蔽层 填充 内衬层 钢带铠装层 外护层

2

YJV22—8.7/10 3×240

图例三:
导体 绝缘层 外护层

VV—0.6/1 3×70

三、电线电缆的表示方法
电线电缆表示方法主要由型号、规格及标准编号这三个部分组成。 1、型号的含义 电气装备用电线电缆及电力电缆的型号主要由以下七部分组成: 有些特殊的电线电缆型号最后还有派生代号。

外护层代号 铠装层代号 特征代号 (内) 护层代号 绝缘层代号 类别、用途代号 导体代号

下面将最常用的电线电缆型号中字母的含义介绍一下: 1)类别、用途代号 A-安装线 B-绝缘线 C-船用电缆 K-控制电缆 N-农用电缆 R-软线 U-矿用电缆 Y-移动电缆 JK-绝缘架空电缆 M-煤矿用 ZR-阻燃型 NH-耐火型 ZA-A 级阻燃 ZB-B 级阻燃 ZC-C 级阻燃 WD-低烟无卤型 2)常用字母的解释
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H(电焊机用)T(电梯用)W(具有耐户外气候性能)Q(轻型)Z(中型)C(重型)B(平行) (对绞) J(绞制) V 聚氯乙烯 Y 聚乙烯 YJ 交联聚乙烯 JK 架空 K控制 DJ 计算机 3)绝缘层代号 V—PVC 聚氯乙烯绝缘 X—天然丁苯胶混合物绝缘橡皮 F46—聚四氟乙烯 G-硅橡胶绝缘

S

YJ—XLPE 交联聚乙烯绝缘 Y—聚乙烯料 YY-乙烯-乙酸乙烯橡皮混合物绝缘

4)护层代号 F(氯丁胶混合物护套) V-PVC 套 Y-聚乙烯料或聚烯烃料 P1-镀锡铜丝 N-尼龙护套 P-铜丝编织屏蔽 P2-铜带屏蔽 L-棉纱编织涂蜡克 Q-铅包 P3-铝塑复合带 5)特征代号 B-扁平型 C-重型 G-高压 S-双绞型 6)铠装层代号 2—双钢带 4—粗圆钢丝 7)外护层代号 1—纤维层 3—PE 套

R-柔软 Q-轻型 H-电焊机用

3—细圆钢丝

2—PVC 套

7)最常用的电气装备用电线电缆及电力电缆的型号示例 VV—铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆 VLV—铝芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆 YJV22—铜芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆 KVV—聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套控制电缆 227IEC 01(BV)—简称 BV,一般用途单芯硬导体无护套电缆 227IEC 02(RV)—简称 RV,一般用途单芯软导体无护套电缆 227IEC 10(BVV)—简称 BVV,轻型聚氯乙烯护套电缆 227IEC 52(RVV)—简称 RVV,轻型聚氯乙烯护套软线 227IEC 53(RVV)—简称 RVV,普通聚氯乙烯护套软线 BV—铜芯聚氯乙烯绝缘电线 BVR—铜芯聚氯乙烯绝缘软电缆 BVVB—铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套扁型电缆 JKLYJ—交联聚乙烯绝缘架空电缆 YC、YCW—重型橡套软电缆 YZ、YZW—中型橡套软电缆
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YQ、YQW—轻型橡套软电缆 YH—电焊机电缆 举例说明 a) VV-0.6/1 3×150+1×70 GB/T 12706.2-2002 铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆,额定电压为 0.6/1kv,3+1 芯,主线芯的标称截面为 150mm2, 第四芯截面为 70mm2。 b) BVVB-450/750V 2×1.5 JB 8734.2-1998 铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套扁型电缆,额定电压为 450/750v,2 芯,导体的标称截面为 1.5mm2。 c) YJLV22-8.7/10 3×120 GB/T 12706.3-2002 铝芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆,额定电压为 8.7/10kv,3 芯,主线芯的标称截面 为 120mm2。 聚氯乙烯绝缘控制电缆: (钢丝铠装、钢带铠装、屏蔽) KVV、 KVVP、 KVVP2、 KVV22、 KVV32、 KVVR、 KVVRP 等; 450/750V; 2~61 芯; 0.5-10mm2 (GB9330-88) ㈠额定电压 1kV 和 3kV 聚氯乙烯绝缘电力电缆: VV、 VLV、 VY、 VLY、 VV22、 VLV22、 VV23、 VLV23、 VV32、VLV32、VV33、VLV33 等;0.6/1(1.2)kV~1.8/3(3.6)kV;1~5 芯、3+1 芯、 ;1.5~1000mm2 额定电压 1kV 和 3kV 交联聚乙烯绝缘电力电缆:YJV、YJLV、YJY、YJLY、YJV22、YJLV22、YJV23、 YJLV23、 YJV32、 YJLV32、 YJV33、 YJLV33 等; 0.6/1(1.2)kV~1.8/3(3.6)kV; 1~5 芯、 3+1 芯、 ; 1.5~1000mm2 通用橡套软电缆电线:YQW 300/300V 0.3-0.5(2,3 芯) ;YZ 300/500V 4-6(2-5 芯) ,1.5-6(3+1 芯) ,YZW0.75-6(6 芯) ,YC 450/750V 1.5-185(1 芯)1.5-95(2 芯)1.5-150 (3、4 芯)1.5-25(5 芯) 2.5-150 (3+1 芯) , YCW 450/750 35-95 (2 芯) , 120-150 (3 芯) , 2.5-150 (3+1 芯) 标准: JB8735.2-2008 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? YJV YJY YJV22 YJV23 YJV32 YJV33 YJV42 YJV43 JKYJ 铜芯 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? YJLV YJLY YJLV22 YJLV23 YJLV32 YJLV33 YJLV42 YJLV43 JKLYJ 铝芯 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆 交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套电力电缆 交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力 电缆 交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚乙烯护套电力电 缆 交联聚乙烯绝缘细钢丝铠装聚氯乙烯护套电 力电缆 交联聚乙烯绝缘细钢丝铠装聚乙烯护套电力 电缆 交联聚乙烯绝缘粗钢丝铠装聚氯乙烯护套电 力电缆 交联聚乙烯绝缘粗钢丝铠装聚乙烯护套电力 电缆 交联聚乙烯绝缘架空绝缘电缆 名称

如:BVR-105
表示耐温 105

YJLV22
聚氯乙烯护套
5

表示软线 聚氯乙烯绝缘 布电线类

双钢带铠装 聚氯乙烯护套 铝芯 交联聚乙烯绝缘

3、规格又由额定电压、芯数及标称截面组成。 电线及控制电缆等一般的额定电压为 300/300V、300/500V、450/750V; 中低压电力电缆的额定电压一般有 0.6/1kv、1.8/3kv、3.6/6kv、6/6(10)KV、8.7/10(15)kv、12/20kv、 18/20(30)kv、21/35kv、26/35kv 等。 电线电缆的芯数根据实际需要来定,一般电力电缆主要有 1、2、3、4、5 芯,电线主要也是 1~5 芯, 控制电缆有 1~61 芯。 标称截面是指导体横截面的近似值。为了达到规定的直流电阻,方便记忆并且统一而规定的一个导 体横截面附近的一个整数值。我国统一规定的导体横截面有 0.5、0.75、1、1.5、2.5、4、6、10、16、25、 35、50、70、95、120、150、185、240、300、400、500、630、800、1000、1200 等。这里要强调的是 导体的标称截面不是导体的实际的横截面, 导体实际的横截面许多比标称截面小, 有几个比标称截面大。 实际生产过程中,只要导体的直流电阻能达到规定的要求,就可以说这根电缆的截面是达标的。 4、电缆常用国家及行业标准编号 我们现在生产的电线电缆绝大部分国家或行业都有明确的标准规定的,主要的目的当然为使设计、 使用统一。我这里主要介绍几个与我公司生产产品相关的电线电缆标准编号。 塑料绝缘控制电缆(450/750V) :GB9330-2008 圆线同心绞架空导线:GB1179-2008 额定电压 1KV 及以下架空绝缘电缆 :GB12527-2008 额定电压 10KV,35KV 架空绝缘电缆 :GB14049-2008 额定电压 1KV 到 35KV 绝缘电力电缆 :GB/T12706-2008 额定电压 110KV 交联聚乙烯绝缘电力电缆 :GB/T11017—2008 额定电压 450/750V 及以下橡皮绝缘电缆:GB5013-2008 交流额定电压 3KV 及以下铁路机车车辆用电缆(电线) :GB12528-2008 额定电压 0.6/1KV 及以下船用电力电缆和电线:GB9331-2008 额定电压 450/750V 及以下聚氯乙烯绝缘电缆 :GB5023-2008 额定电压 450/750V 及以下聚氯乙烯绝缘电缆,电线和软线 :JB8734-1998 额定电压 450/750V 及以下橡皮绝缘软线或软电缆 :JB8735-1998 电缆的导体 :GB/T3956-2008 煤矿用阻燃电缆 :MT818-2009 额定电压 450/750V 及以下聚氯乙烯绝缘尼龙护套电线电缆 :JB/T10261-2001 矿用电缆橡套软电缆 :GB12972-2008 农用直埋线 :JB/T2171-1999 热电偶用补偿导线 :GB/T4989-94

四、电线电缆主要材料
1、铜丝: 采用电解铜作为原料,经连铸连轧工艺制成的的铜线称为低氧铜线;经上引法制成的铜线称为无氧 铜线。
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低氧铜线含氧量为 100~250ppm,含铜量为 99.9~9.95%,导电率为 100~101%。 无氧铜线含氧量为 4~20ppm,含铜量为 99.96~9.99%,导电率为 102%。 铜的比重为 8.89g/cm3。 2、铝线: 用作电线用的铝线都要进行退火软化过。用作电缆用的铝线一般不用软化。 电线电缆用的铝的电阻率要求达到 0.028264Ω .mm2/m,铝的比重为 2.703g/cm3。 3、聚氯乙烯(PVC) : 聚氯乙烯塑料是以聚氯乙烯树脂为基础,加入各种配合剂混合而成的,如防老剂、抗氧剂、填料、 光亮剂、阻燃剂等,其密度为 1.38~1.46g/cm3 左右。 聚氯乙烯材料的特点:力学性能优越,耐化学腐蚀,不延燃,耐候性好,电绝缘性能好,容易加工等。 聚氯乙烯材料的缺点:燃烧时有大量有毒的烟雾发出; 热老化性能差。 聚氯乙烯有绝缘料与护套料之分。 4、聚乙烯(PE) : 聚乙烯是由精制的乙烯聚合而成的,按密度可分为低密度聚乙烯(LDPE) 、中密度聚乙烯(MDPE) 、 高密度聚乙烯(HDPE) 。 低密度聚乙烯的密度一般为 0.91~0.925g/cm3;中密度聚乙烯的密度一般为 0.925~0.94g/cm3;高密度聚 乙烯的密度一般为 0.94~0.97g/cm3。 聚乙烯材料的优点:绝缘电阻和耐电压强度高;在较宽的频带范围内,介电常数ε 和介质损耗角正切值 tgδ 小;富于可挠性,耐磨性能好;耐热老化性能、低温性能及耐化学稳定性好;耐水性能好,吸湿率 低;用它制作的电缆质量轻,使用敷设方便。 聚乙烯材料的缺点:接触火焰时易燃烧;软化温度较低。 5、交联聚乙烯(XLPE) : 现在电缆行业使用的主要有二种类型的交联聚乙烯。一种是以硅烷作交联剂的,叫硅烷交联料,主 要应用在低压电线电缆的绝缘层上。另一种是以过氧化二异丙苯(DCP)作交联剂的交联聚乙烯料,其 主要是由聚乙烯、交联剂和抗氧剂组成。主要应用在中、高压电缆的绝缘层上,对绝缘耐压等级越高, 要求纯净度就越高。 DCP 是一种过氧化物,温度越高,分解越快,其分解后就会催化聚乙烯起交联反应。DCP 在常温 下也会分解,不过分解速度很慢,但加热到一定的温度(温度超过 125℃时)会快速分解。 硅烷交联剂也有同样的性能,但它还需要有水来作助剂,才能起到完全的接枝反应。现在的硅烷交 联聚乙烯市场上主要有二种类型,一种叫一步法,一种叫二步法(这种叫法与学术上的硅烷交联叫法不 同) 。一步法的绝缘料是交联剂与催化剂已预先混好,也有叫成共聚物法料;二步法料是分 A 料与 B 料, 在生产前将 A、B 料拌匀。一步法的料贮藏时间很短,二步法的料主料与催化剂料分开,所以贮藏时间 较长,但混合后的料必须要马上用掉。另外,硅烷交联料中还可以加入碳黑母料,起到耐气候作用,用 在绝缘架空电缆系列产品中。 交联聚乙烯材料的优点:电气性能比聚乙烯还优良;其机械性能比聚乙烯好,所以应用比聚乙烯广 泛。软化温度比 PVC 高,电缆正常的运行温度能达到 90℃。 缺点是加工困难,易燃烧。

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五、工序中产品质量要求、常见问题及解决方法
作为各岗位的操作人员必须熟练掌握本操作岗位的相关知识。再通过在实践中积累经验,成为一名 合格的操作员工。 公司各工序的产品质量要求、常见问题及解决方法如下<参考> <一> 拉丝过程中异常原因分析与处理 1.断线 序号 产生的原因 解决办法 1 接头不牢 调节对焊机的电流、通电时间、压力,提高 焊接质量 2 线材有杂质 加强原材料的验收 3 配模不合理 对模具进行调整,消除变形过程度大和过小 的现象 4 模孔形状不正确或不光滑 严格按标准修模,定径区不可过长,保证模 孔的光洁度
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反拉力过大 鼓轮上压线 润滑不良 铝杆潮湿

调整鼓轮上绕线的圈数 调整鼓轮上绕线的圈数,修正磨损的鼓轮 检查润滑系统,测定润滑剂的成分和温度 防止铝杆受潮,潮湿的铝杆暂时不使用

2.尺寸形状不正确 序号 产生的原因 1 模孔磨损 2 线材拉细 3 用错模具 4 线材划伤 5 模具歪斜 3.擦伤、碰伤、刮伤 序号 产生的原因 1 锥形鼓轮上有跳线现象 2 鼓轮上有沟槽 3 设备上有伤线的地方 4 线盘互相碰撞 5 地面不平整 6 收线过满 4.起皮、麻坑、三角口、毛刺 序号 产生的原因 1 线材有飞边、夹杂、缩孔 2 模孔不光滑、变形等 3 润滑不良 4 鼓轮不光滑,滑动率过大 5.波纹、蛇形 序号 产生的原因 1 配模不当 2 拉丝机严重震动 3 线材抖动厉害 4 模孔形状不合适 5 润滑供应不均匀,不清洁 6.线材上有连续的划痕 序号 产生的原因 1 线材刮伤 2 润滑液温度过高 3 润滑剂含碱量高、不清洁 4 模孔不光滑,有缺陷

解决办法 经常测量线径,发现超公差时更换模具 调整配模,改善润滑效果 穿线后要测量线径 检验模孔的质量和润滑 上模时注意摆正,检修模座

解决办法 将鼓轮表面修光,角度检修正确 拆下鼓轮修复磨光 鼓轮接口不平,导轮转动不灵活 线盘要“T”字摆放,运输时要彼此隔开 整修地面,铺设钢板 坚守岗位,集中精力,按规定下盘

解决办法 加强检验,不合格的不投产 严格检查,不合格的模具不上机 提高润滑效果 磨光鼓轮表面,调整配模

解决办法 调整配模,在成品模的变形程度不可过小 检修、加固设备,消除震动 调节张力,收线速度要保持稳定 定径区长度要合适,不可过短,甚至没有 保证润滑剂供应均匀,将润滑剂过滤使用

解决办法 检查与线材接触的各部位,如导轮、排线杠 加强冷却,必要时采用强制冷却手段 定期化验,保持润滑剂的成分,保证其清洁 加强模具的修理与管理,不合格模具不上机
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模孔润滑区被阻塞

对润滑液要过滤,消除润滑液中的金属屑和 各种杂质。

7.氧化、水渍、油污 序号 产生的原因 解决办法 1 润滑不足,润滑液温度过 保证润滑液的足够供给,加强润滑液的冷却 高 2 润滑液飞溅 阻塞飞溅部位,成品线出口处采用毛毡擦线 3 存放场地不清洁,油污的 坚持 5S 管理,保证工作场地的清洁 手套弄脏了线材 8.收排线满、偏、乱、紧、松 序号 产生的原因 1 排线调整不当 2 收线张力不当 3 排线机构有故障 4 收线盘不规整 5 收线过满

解决办法 按收线盘规格调整排线宽度和排线位置 调整收线张力和收线速度 细心观察,及时排除 选用合格的线盘上机 加强监视,如是自动换盘要重新设定下盘数 量或检修设备

9.性能不合格 序号 产生的原因 解决办法 1 抗拉强度、伸长率、弯曲 总变形程度小,原材料不合格,变形不均匀 等机械性能不合格 的原因会引起机械性能不合格,所以要选用 合格的原材料,增加总变形程度,控制拉丝 过程中的温升等条件 2 电阻率不合格 主要是原材料不合格,其次是退火工艺不当 <二> 挤塑常见质量问题及排除方法 一.焦烧 1.现象特征 a.温控高,温控仪表失灵(如热电欧接触不良) b.出胶烟大,有强烈气味,有噼啪响声 c.颗粒状焦烧物,中间为炭化物 d.合胶缝有炸口,有气孔 2.原因 a.温控过高 b.螺杆内有焦烧物,长期未清洗 c.停车时间长,螺杆中塑料老化,分解 d.加温时间过长,螺杆中塑料老化,分解 e.多次换模,换色,使塑料分解 f.机头压盖松,夹道中的胶料存留时间长,引起老化,分解
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g.仪表失灵 3.排除方法 a.检查加温系统 b.定期清理机头和螺杆 c.按工艺加温,注意时间 d.换模,换色时要及时,并清净,防止杂色及存胶焦烧 e.防止压盖进胶 f.出现焦烧,立即清理机头和螺杆 二.塑化不良 1.现象特征 a.有蛤蟆皮式的现象 b.温度控制低 c.表面发乌,有微小裂纹或未塑化好的颗粒,中间为生胶 d.合胶缝有明显痕迹 2.原因 a.温控太低或控制不当 b.有难塑化的树脂颗粒 c.螺杆转速过快,胶粒没完全达到塑化 d.原材料质量问题 c.机头压力不够 3.排除方法 a.检查塑料质量 b.按工艺控制好温度 c.适当降低螺杆转速,延长塑化时间 d.利用冷却加强塑料的塑化与致密性 e.合理选配模具,增加出胶口的压力 f.滤板靠螺杆一面加铜网,加强塑化 三.疙瘩 1.现象特征 a.塑料表面有小晶点,小颗粒 b.塑料表面有焦烧物(特别是合胶缝表面) c.塑料中含有杂质 d.塑化不良 2.原因 a.温控太低,未塑化好的胶料挤出 b.塑料质量差(有较难塑化的树脂) c.加料时混入杂质 d.温控高,产生焦烧疙瘩 e.对模压盖不紧,进胶后造成老化变质 f.螺杆未清洗,有老胶 g.塑料颗粒大小不均,引起塑化不良 3.排除方法 a.塑料本身造成疙瘩,适当提高温度 b.检查塑料是否有杂质,发现杂质,清理机头,螺杆,排除焦烧
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c.塑化不良或树脂疙瘩时,适当调高温度,降低螺杆转速 d.滤板前加铜网 四.线缆外径粗细不均,竹节形 1.现象特征 a.螺杆或牵引速度不稳,造成粗细不均,牵引突然不稳,造成竹节形 b.模具选配较小,特别是模套选配过小,半成品外径变化较大,造成厚度不均 c.出胶量不稳 2.原因 a.收放线或牵引速度不均 b.半成品外径变化较大,模具选配不合适 c.螺杆速度不稳,主电机转速不均,皮带松或打滑 d.温度高,胶料打滑 e.模间距过大 f.放线张力不稳 3.排除方法 a.经常检查螺杆,牵引,收线或放线速度是否均衡 b.选配模具要适合,防止倒胶 c.适当降低螺杆温度 d.调整模间距 e.经常检查设备的运转情况 五.气孔,气泡,气眼 1.现象特征和原因 a.温度过高,塑料分解产生气体 b.塑料潮湿或沾有水分 c.线芯或缆芯上有水分或挥发性物质 d.对聚乙烯(PE)塑料没进水槽前表面溅上水珠,会形成小泡 2.排除方法 a.温控调节适当,防止局部温度过高 b.检查塑料质量,潮湿勿用 c.对塑料进行干燥处理,去处水分,潮气 d.线芯或缆芯预热,去除潮气,水分 六.脱节,断胶 1.现象特征与原因 a.线芯或缆芯上有水或油等 b.线芯与模芯局部接触,造成温度降低,局部冷却塑料,塑料拉伸形成脱节,断胶 c.半成品质量差,绕包带松套,过大 d.模套过大 e.牵引太快,放线不稳 f.螺杆断胶 g.有杂质,造成脱节,断胶 2.排除方法 a.选配适当的模具 b.降低螺杆或牵引速度 c.适当控制机头温度
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d.模套的选择要和塑料的拉伸比相对应 e.防止断料或杂质混入 七.坑或眼 1.现象特征原因 a.线芯不紧密,有空隙 b.线芯中有水,油,脏物 c.半成品不合格(绞线凸起,支出,压落,骑马,打弯,交叉,包带过松,接头大) d.温控较低 2.排除方法 a.绞合线芯要按工艺规定绞合 b.半成品质量要严格检查 c.清除脏物,线芯预热 八.塑料表面出现痕迹 1.现象特征原因 a.模套承线区表面不光滑,有缺口 b.温度高,塑料中所加辅加剂分解,堆在模口 c.模芯嘴破裂或有缺口 d.水槽檫伤 2.排除方法 a.仔细选配好适当的模具 b.降低机头温度,清除遗留物 c.防止水槽檫伤 九.松套 1.现象特征原因 a.模套选配太大 b.温度过高,胶料冷却不及时 c.出胶速度快,牵引速度慢 2.排除方法 a.更换适当的模套 b.适当降低模口温度,及时冷却胶层 c.适当调节牵引速度,螺杆转速 十.塑料层出现起包,棱,邹,耳朵,凸凹等 1.现象特征原因 a.成缆造成的问题 b.模具选配过大 c.线芯粗重,胶层冷却不好 d.模芯损坏,造成倒胶 e.未完全冷却的塑料层,在水槽的挡水毡片等处蹭破 f.聚乙烯(PE)胶层未完全冷却部分漏出水面而气泡 2.排除方法 a.检查半成品是否合格 b.认真选配模具 c.选配合适模具,降低温度,使胶层完全冷却 d.注意水槽水位不要太低,挡水毡片不檫伤电缆
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十一.合胶缝不好 1.现象特征 a.塑料表面外侧合并的不好,有发包迹象,有时有裂纹 b.合胶处塑化不好,有疙瘩,小颗粒 c.温控低,特别是机头处 2.原因 a.塑料塑化不良 b.机头使用时间太长,严重磨损 c.机身中有残余的不同类型塑料 d.机械原因 3.排除方法 a.适当调整温度,机头温度要适当 b.增加压力,提高塑化程度 c.降低速度,延长塑化时间 d.排净残料 十二.塑料层正负超差 1. 现象特征 a. 螺杆与牵引速度不稳,塑料层偏差 b.品不合格,成缆包带松,产生凸凹现象 c.温度超高,挤出量减少,外径变细,形成负差 d.放线张力不均 2.原因 a.线芯不园整,蛇行 b.半成品不合格 c.模芯选配大,造成倒胶,产生偏心 d.调模螺钉没有拧紧 e.螺杆或牵引不稳 f.料中有杂质,加料口或滤网堵塞,出胶量减少 3.排除方法 a.常检查塑料层厚度,发现变化不均匀,立即调整 b.模具选配合适,调整螺钉拧紧 c.不要把较大颗粒或杂质加入料斗 <三> 成缆工序常见质量问题及解决办法 序号 废品种类 产生原因 1.绝缘线芯下盘后运输和 1 线芯绝缘损伤 存放时碰伤 .2. 绝缘线芯 线盘在成缆过程中因套圈 勒伤绝缘 .3. 成缆时操作 不当扭伤线芯绝缘. 1. 放线盘线嘴 , 导轮压模 2 线芯绝缘划伤压 内表面有毛刺或缺陷 .2. 绕,压坏. 放线张力太大线嘴和导管 处被拉坏 .3. 线芯绝缘局

防止方法 1. 存放 , 搬运时勿使绝缘 受到碰伤 .2. 线芯绝缘收 排线发现圈套及时处 理.3.预扭要适当. 1. 修理或更换线嘴分 线 板 , 压模 .2. 调整张力 .3. 注意绝缘线芯质量 .4. 选 择 适 当 压 模 .5. 校 正 压
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3

部粗大造成过模卡伤 .4. 配模小 .5. 压模中心没校 正. 操作者大意造成 绝缘线芯上错和 1. 预扭角不当 .2. 放线盘 序 号 排 错 , 扇 形 上的线芯排线翻身 , 线芯 绝缘线芯翻身 大 , 分头下盘时线芯退扭 造成翻身. 成缆节距不正确

模.

4 5

导线被拉细拉断

6

成缆圆超出允许 范围

7

成缆外径均匀度 超出允许范围 成后电缆蛇形

8

9

绕带间隙或重叠 率超出允许范围 包带 ( 或带绝缘 ) 负公差 包带 ( 或带绝缘 ) 划伤和损坏

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1. 注意检查 , 正确操作 . 调整预扭角或压模距 线 芯导轮的距离 .2. 适当调 整预扭角 . 线芯放到线盘 两侧板时注意线芯进 入 压模角度. 齿轮不正确或操作参数不 按照工艺规定正确调整 正确 1. 放线张力过大 .2. 导线 1. 调节张力 .2. 更换损坏 嘴夹线 .3. 线芯绝缘上有 的导轮 .3. 注意检查绝缘 包.4.导线接头不牢.5.收 线芯的质量 .4. 提高接头 线张力过大. 质量.5.调整收线张力. 1. 压模大 .2. 线芯进模角 1. 选合适的压模 .2. 调整 度不合适.3.填充不满.4. 压模和线芯导轮距离 或 牵引轮的压轮压的太紧. 放 线 预 扭 角 .3. 合 理 填 充.4.调整压轮压力. 1. 成缆节距大 .2. 绕包带 1. 按规定倍数生产 .2. 修 夹杂.3.填充跳蹦过多. 理 好 包 带 .3. 控 制 好 填 充. 1. 放线张力不均 .2. 成缆 1. 调整放线张力 .2. 调整 节距不当 .3. 收线排线乱 节距.3.注意排线整齐. 压成蛇形. 1. 带宽度不对 .2. 起停车 1. 更 换 带 材 .2. 检 查 设 时,间隙或搭盖变化.3.齿 备.3.调整齿轮或参数. 轮错或控制参数出版当. 1.带材厚度用错.2.缺层 1. 检查带材宽度和厚度 , 如不对即更换 .2. 如数补 上. 1. 模具不光滑 , 锥口弧度 1. 选择良好的模具 .2. 修 小 .2. 拨线环和分线板有 理拔线环和分线板 , 消除 损伤,檫伤包带. 缺陷

<四>常见的废品种类及解决方法(见下表) 序号 1 2 3 4 废品种类 节距不合符规定 扭纹过度 断线 刮伤 产生原因 换错齿轮 牵引打滑收线张力不足 1.放线凌乱 2.放线太紧 1.导线轮模不光滑 解决方法 按工艺卡配对齿轮 调节好收线张力 注意上线质量 调节放线张力重锤 修理导轮
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编织层松动 编制层不平整、 线头外露 排线不良 接头扭接大, 阻塞押出眼 膜 编制层编织密度不均匀

1.束丝眼膜 2.编织线张力过小 3.屏蔽箔纵包不良 线头没剪好 排线轮没到位 接头线经偏大, 连驳方法不 对 1.齿轮接合不良 2.收线张力过小

1.重新调整合适束丝 眼膜 2.重新调整张力 重新修整接头铜(铝) 丝 重新调整排线轮 重新扭结,连接驳口 1.调整齿轮 2.重新调整收线张力

六、检验及测量
1)检验的重要性 下面来讲一讲检验的重要性。 对于企业来说,产品的质量是企业的信誉和市场营销的根本。电线电缆的产品质量主要由几大因素组 成?概括来讲,有原材料、设备、工艺、制造技术及检验等这五大主要因素。大家经常听说是这样讲的: 产品质量是制造出来的,不是检验出来的。这实际上是一句典型的中国哲学家讲的哲理。事实上产品质 量制造技术是根本,检验把关是关键。从五大主要因素来看,原材料的好坏,是否按工艺要求进行加工, 制造各环节有没有质量问题,最终成品能否达到要求等都是靠检验人员和操作工根据相应的标准来检验 发现的。 我们工厂检验主要有三大环节。第一个是原材料检验,第二个是工序检验,第三是成品检验。不要认为 检验就是检验人员的事情,其实工序检验中分二块,一块是检验员对工序生产中的半成品进行检验,另 一块重要的环节就是操作工进行的自检和互检。检验员可能只能检查到表面现象,操作工的自检和互检 才是产品质量的根本保证。操作人员在生产过程中一发现质量问题,马上可以自己进行判断好坏,如果 判断不了,可以请检验人员或相关技术人员进行。所以一个合格的操作工,不仅要会熟练操作设备,更 要熟悉所要生产的产品的质量要求,会检验产品的质量是否达到工艺要求。 当然,对生产中出现的有质量问题的产品必须进行严格考核,从小到大,从轻到重,有一套完整的考核 办法。不然一切的检验工作的作用都会被弱化,甚至无法达到产品质量把关作用。 2)常用测量工具 常用的测量外径和厚度的工具有千分尺、游标卡尺、投影仪; 常用的测量长度的工具有游标卡尺、圈尺、直尺、皮尺、机械计米器、电子计米器等; 常用测量温度的工具为温度计、热电偶测温仪等。 3)基本测量方法 圆形导体尺寸测量 使用工具:外径千分尺或游标卡尺 测量步骤: (1)圆形导体直径及 f 值测量 取 1m 左右的试样,将导线试样弄直,在垂直于试样轴线的同一截面上, 在相互垂直的方向上进行测量,可得 D1 和 D2,这样的测量在试样的两端及中间共测量三处;得 6 个数 据,取其平均值。
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D 平均= (D1+D2+…+D6)/6 (2)f 值就是导体的不圆度,f 值用同一截面上测量的最大读数与最小读数之差来定义。按上述测量结 果取三个截面上测得的直径之差中的最大一个差值,作为 f 值。 2.绝缘厚度及护套厚度测量 使用工具:测量投影仪 测量步骤: (1)制片; (2)测出试片的最薄点,作为第一测量点; (3)当试片为圆形时,沿试片圆周尽可能等距离地测量6点,如图 4-1。 (4)当试片内表面是绞合线芯线痕时,各点上的厚度应按图 4-2 所示在线痕凹槽底部最薄处,沿试片圆 周尽可能等距离测量 6 点。 (5)扇形线芯应按图 4-3 所示测量 6 点。

测量结果及计算 每个试样的平均厚度δ 用试片各点测量值的算术平均值表示。 δ =(δ 1+δ 2+δ 3+δ 4+δ 5+δ 6)/6 这里要特别注意的是:所谓试样的绝缘厚度,即试样的平均厚度。在产品标准中,一般规定绝缘厚 度不小于标准规定的绝缘厚度标称值,就是说,按上述方法测量的绝缘厚度的平均值不能小于标称值。 不能把个别值中的最大值或最小值当作绝缘厚度。 平均值和最薄点是两个不同的指标,不能忽略其中任何一个,中有这两个指标同时满足标准要求,产品 才算合格,任何一个指标达不到要求,都不能算合格。 操作工在实际测量时把绝缘或护套的皮剥开,用千分尺或游标卡测量一下最薄点及最厚点,再取 平均厚度。 在厚度做得较薄, 判断比较困难时用上面方法进行最后判定。还有在线生产时也要经常测量, 以确定生产过程中厚度也没有改变,这主要通过测量外径和缆芯直径计算得出,这种数据有时会误差太 大,所以要以在下盘时或生产过程中剥皮,在横截面上测量的数据为准。 3.节距的测量 使用工具:卡尺或圈尺 测量步骤: (1)用一张纸盖在导体上,再用铅笔在上面划出印子。或者直接在导体表面数根数。绞合的导体或绝 缘线芯有几根就数几根,在纵向轴线上进行测量。

七、常用的计算公式
1、导体的截面
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1)单根导体 S = π d2/4 2)正规绞合导体 S = (π d2/4)* n * k1 其中 d——导体外径 (mm) n——绞线根数 k1——绞入系数 π ——圆周率,3.1416 2、导体的重量 W = S * ρ * L 其中 W——导体重量(kg) ρ ——材料密度,铜 8.89,铝 2.7 L——导体的长度 (km) 3、绝缘外径 D = d + 2*t (mm) 其中 D——绝缘外径 (mm) d——导体外径 (mm) t——绝缘厚度 (mm) 4、绝缘层截面积 S1 = (D2 –d2)*π /4 或 S1 = π *(d+t)* t 5、绝缘层的重量 W1 = S1 * ρ * L 其中 W1——重量(kg) ρ ——材料密度,PVC 为 1.42~1.45,XLPE 为 0.95 L——线芯的长度 (km) 护套的外径、截面积、重量与绝缘层计算方法相同。 6、绞合外径 以下介绍的是正规绞合结构的绞合外径计算方法: 正规绞合一般外层的根数比内层多 6 根。
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(mm )

2

1+6+12 结构

3+9 结构

4+10 结构

1+6 的结构:D0 = 3 * d 2+8 的结构:D0 = 4 * d 3+9 的结构:D0 = 4.154 * d 4+10 的结构:D0 = 4.414 * d 5+11 的结构:D0 = 4.7 * d

如果外面还有一层或多层,则 D = D0 + 2 * n * d 其中 n——绞合层数

八.电线电缆生产工艺流程
拉 丝
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韧 练

单芯电缆
0.6/1kv 1kv

非交联型

非铠装型

九.常用术语的介绍
1 橡皮 橡胶 橡套 橡套电缆的解释 橡胶就是原胶比如天然、丁苯、乙丙、氯丁等的原胶统称为橡胶, 橡皮是指经过配比加入各种辅助材料加工后经过压延的成品材料。 橡套电缆就是使用橡皮作为绝缘和护套的电缆。 硫化的定义 :就是橡皮绝缘或护套后的下道工序,使橡皮弹性体永久交联。 橡套电缆是由多股的细铜丝为导体,外包橡胶绝缘和橡胶护套的一种柔软可移动的电缆品种. 一般来 讲,包括通用橡套软电缆,电焊机电缆,潜水电机电缆,无线电装置电缆和摄影光源电缆等品种. 橡套电缆广泛使用于各种电器设备,例如日用电器,电动机械,电工装置和器具的移动式电源线,同时可 在室内或户外环境条件下使用.根据电缆所受的机械外力 ,在产品结构上分为轻型 ,中型和重型三类,在截 面上也有适当的衔接.一般轻型橡套电缆使用于日用电器,小型电动设备,要求柔软,轻巧,弯曲性能好;中型 橡套电缆除工业用外,广泛用于农业电气化中,重型电缆用于如港口机械,探照灯,家业大型水力排灌站等 场合.这类产品具有良好的通用性,系列规格完整,性能良好和稳定. 防水橡套电缆和潜水泵用电缆,主要用于潜水电机配套 2 电线和电缆的区别
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电线电缆是指用于传输电能、 信息和实现电磁能转换的产品, 电线是指额定电压低、 结构比较简单、 规格比较小的品种;电缆与电线的反之,没有明确的界线,一般为俗称。电线与电缆没有明确的界定, 一般是 6 平方以上,而且为多芯同时有比较复杂的工序为电缆,6 平方以下又简单的为电线 3 成缆的定义 将绝缘线芯按一定的规则绞合起来,对绞合时产生的空隙加以填充并用带子包紧,这一整个工艺过 程被称为成缆。 4 绝缘的定义 导电线芯在挤包或绕包绝缘层后,被称为绝缘线芯 5 电缆导体的分类 按 GB/T3956-2008 电缆的导体导体共分四种 第一种为实心导体,第二种为绞合导体,用于固定敷设;第五种和第六种用于软线和软电缆,第六种比 第五种更软。 6 退火 :就是在一定的温度下,改变金属材料的塑性和物理化学性能,使其从新结晶到达符合生产工 艺要求的电性能和机械性能的过程。 退火后铜线电阻率变小,导体硬度变小。 退火后电阻率为 0.017241 Ω ?mm2/m 退火前为硬线电阻率为 0.01777Ω ?mm2/m 不退火的铜导体电阻高,不柔软生产出来的线不平整,会弯弯曲曲退火后导体电阻会降低 会比较柔 软。

7 节径比,有的也叫节距倍数。 节距:是一根单线前进一个螺旋的距离。原理是绞笼旋转一圈绞线前进的距离。

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橡胶类别 天然橡胶

燃烧试验法 易燃黑烟、暗黄色 火焰、变软 异戊橡胶 淡黄色半透明 易燃黑烟、淡黄色 火焰、变软 顺丁橡胶 淡黄色半透明 易燃黑烟、暗黄色 火焰、变软 丁腈橡胶 淡黄色、淡褐色、 易燃黑烟、暗黄色 半透明 火焰、变软 丁苯橡胶 淡黄色、半透明 易燃黑烟、暗黄色 火焰、变软 丁基橡胶 无色、透明、半透 易燃无烟、散束状 明 火焰 三元乙丙橡胶 白色不透明 易燃无烟、散束状 火焰呈蓝色 氯丁橡胶 淡黄-淡褐色 难燃、火焰呈绿色 硅橡胶 白色、半透明、不 中等易燃、白烟、 透明 白色火焰 氟橡胶 极难燃烧 节径比:是节距长度与绞线直径的比值。

外观 淡黄色半透明

浓硫酸浸渍法试验 红褐色-灰褐色 变硬、变脆 红褐色-灰褐色 变硬、变脆 褐色-黑色 变硬、脆化 褐色-红褐色崩碎 树脂化 褐色-黑色 变硬、脆化 几乎无变化、表面变软 几乎无变化 变黑、盐酸气泡、硬化 软化或溶解 几乎无变化

8 几种橡胶的识别方法 橡胶一般分为天然橡胶和合成橡胶两大类 电线电缆所用的橡胶: 1、天然橡胶(NR) 电性能优良、抗拉强度、伸长率、柔软性和弹性优于大多数合成橡胶,在 65℃及以下热稳定性能差,为 易燃材料。广泛用于绝缘电线、软线和通用橡套电缆中。 2、丁苯橡胶(SBR) 通常与天然橡胶混用,天然橡胶可加强丁苯橡胶的抗拉强度改善橡皮纵包轧缝间的粘合,而丁苯橡胶可 改善天然橡胶的耐热老化性, 减少硫化前的压扁变形现象, 丁苯胶可用作 75℃的绝缘材料, 具有易燃性。 3、丁基橡胶 通常具有优异的电性能、耐热老化、耐臭氧、电晕、化学溶剂性和气密性均较好,但力学性能、弹性差, 易燃,不耐矿物油,不易混炼、硫化难控制,通常掺合聚乙烯或卤化,可对其改性,主要用于 80~85℃ 的电线电缆作绝缘料。 4、氯丁橡胶(CR) 力学性能优良,不延燃,耐大气老化、耐臭氧和一定的耐油溶剂性,电性能差。 5、乙丙橡胶(EPDM) 各种性能略优于丁苯胶,为易燃材料,其适用范围广,主要人绝缘材料,也可作护层材料,现在电线电 缆上用途较为广泛。 6、丁腈橡胶(NBR) 耐油、耐热性介于乙丙橡胶与丁苯橡胶之间,电性能较差,易燃,橡胶中丙烯腈含量增加,其耐油性、 硬度、定伸强度随之提高,而电性能、透气性、耐化学性、耐寒性下降,主要用于油类较多的电线电缆 作护层。 7、氯醚橡胶
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优异的耐臭氧性、耐油性、耐寒性和耐热老化性,但低温柔软性较差,加工性差,材料密度大。氯醚橡 胶中含氯量为 37%~38%(CHR 型)时有阻燃性,适用于潜油电机用电缆的护套材料。 8、氯化聚乙烯橡胶(CM、CPE) 也是聚乙烯的衍生物,与氯磺化聚乙烯特性相似,具有良好的耐大气老化、耐臭氧、耐热老化、耐油、 耐化学药品和不延燃等性能,在电缆工业中用途与氯磺化聚乙烯橡胶一样,较为广泛。 9、氯磺化聚乙烯橡胶(CSPF 或 CSM) 是聚乙烯的衍生物,其电性能、耐大气老化、耐臭氧、不延燃性、耐热老化性和耐化学药品性均胜于氯 丁橡胶;力学性能略低于氯丁橡胶。各种高压点火线和户外电线的绝缘材料;其如与各种橡胶混用可改 善这些橡胶的耐臭氧、耐气候性能。 10、硅橡胶 是有机聚硅氧烷弹性体的统称,性能范围很广,工作温度范围广(-100℃至+180℃) ,电缆工业常用的 是甲基乙烯基硅橡胶,主要用于航空电缆电线,宇宙飞船用电线电缆的烧蚀覆盖层。 11、氟橡胶 其品种很多,电缆工业常用的是全氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物(称为维通-A) ,其耐热老化性 最好,具有优异的耐油、耐溶剂性和良好的阻燃性。用作耐高温特种电线电缆的绝缘和护套材料。 12 橡皮电缆的工艺流程 橡胶制品的基本生产工艺过程包括塑炼、混炼、压延、压出、成型、硫化 6 个基本工序

橡胶生产工艺简介
橡胶生产工艺简介 1 综述 橡胶制品的主要原料是生胶、各种配合剂、以及作为骨架材料的纤维和金属材料,橡胶制品的基本生 产工艺过程包括塑炼、混炼、压延、压出、成型、硫化 6 个基本工序。 橡胶的加工工艺过程主要是解决塑性和弹性矛盾的过程,通过各种加工手段,使得弹性的橡胶变成具 有塑性的塑炼胶,在加入各种配合剂制成半成品,然后通过硫化是具有塑性的半成品又变成弹性高、 物理机械性能好的橡胶制品。 2 橡胶加工工艺 2.1 塑炼工艺 生胶塑炼是通过机械应力、热、氧或加入某些化学试剂等方法,使生胶由强韧的弹性状态转变为柔软、 便于加工的塑性状态的过程。 生胶塑炼的目的是降低它的弹性,增加可塑性,并获得适当的流动性,以满足混炼、亚衍、压出、成 型、硫化以及胶浆制造、海绵胶制造等各种加工工艺过程的要求。 掌握好适当的塑炼可塑度,对橡胶制品的加工和成品质量是至关重要的。在满足加工工艺要求的前提 下应尽可能降低可塑度。随着恒粘度橡胶、低粘度橡胶的出现,有的橡胶已经不需要塑炼而直接进行 混炼。 在橡胶工业中,最常用的塑炼方法有机械塑炼法和化学塑炼法。机械塑炼法所用的主要设备是开放式 炼胶机、密闭式炼胶机和螺杆塑炼机。化学塑炼法是在机械塑炼过程中加入化学药品来提高塑炼效果 的方法。 开炼机塑炼时温度一般在 80℃以下, 属于低温机械混炼方法。 密炼机和螺杆混炼机的排胶温度在 120℃ 以上,甚至高达 160-180℃,属于高温机械混炼。 生胶在混炼之前需要预先经过烘胶、切胶、选胶和破胶等处理才能塑炼。 几种胶的塑炼特性:
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天然橡胶用开炼机塑炼时, 辊筒温度为 30-40℃, 时间约为 15-20min; 采用密炼机塑炼当温度达到 120℃ 以上时,时间约为 3-5min。 丁苯橡胶的门尼粘度多在 35-60 之间,因此,丁苯橡胶也可不用塑炼,但是经过塑炼后可以提高配合 机的分散性 顺丁橡胶具有冷流性,缺乏塑炼效果。顺丁胶的门尼粘度较低,可不用塑炼。 氯丁橡胶得塑性大,塑炼前可薄通 3-5 次,薄通温度在 30-40℃。 乙丙橡胶的分子主链是饱和结构,塑炼难以引起分子的裂解,因此要选择门尼粘度低的品种而不用塑 炼。 丁腈橡胶可塑度小,韧性大,塑炼时生热大。开炼时要采用低温 40℃以下、小辊距、低容量以及分段 塑炼,这样可以收到较好的效果。 2.2 混炼工艺 混炼是指在炼胶机上将各种配合剂均匀的混到生胶种的过程。混炼的质量是对胶料的进一步加工和成 品的质量有着决定性的影响,即使配方很好的胶料,如果混炼不好,也就会出现配合剂分散不均,胶 料可塑度过高或过低,易焦烧、喷霜等,使压延、压出、涂胶和硫化等工艺不能正常进行,而且还会 导致制品性能下降。 混炼方法通常分为开炼机混炼和密炼机混炼两种。这两种方法都是间歇式混炼,这是目前最广泛的方 法。 开炼机的混合过程分为三个阶段,即包辊(加入生胶的软化阶段)、吃粉(加入粉剂的混合阶段)和 翻炼(吃粉后使生胶和配合剂均达到均匀分散的阶段)。 开炼机混胶依胶料种类、用途、性能要求不同,工艺条件也不同。混炼中要注意加胶量、加料顺序、 辊距、辊温、混炼时间、辊筒的转速和速比等各种因素。既不能混炼不足,又不能过炼。 密炼机混炼分为三个阶段,即湿润、分散和涅炼、密炼机混炼石在高温加压下进行的。操作方法一般 分为一段混炼法和两段混炼法。 一段混炼法是指经密炼机一次完成混炼,然后压片得混炼胶的方法。他适用于全天然橡胶或掺有合成 橡胶不超过 50%的胶料,在一段混炼操作中,常采用分批逐步加料法,为使胶料不至于剧烈升高,一般 采用慢速密炼机,也可以采用双速密炼机,加入硫磺时的温度必须低于 100℃。其加料顺序为生胶—小 料—补强剂—填充剂—油类软化剂—排料—冷却—加硫磺及超促进剂。 两段混炼法是指两次通过密炼机混炼压片制成混炼胶的方法。这种方法适用于合成橡胶含量超过 50% 得胶料,可以避免一段混炼法过程中混炼时间长、胶料温度高的缺点。第一阶段混炼与一段混炼法一 样,只是不加硫化和活性大的促进剂,一段混炼完后下片冷却,停放一定的时间,然后再进行第二段 混炼。混炼均匀后排料到压片机上再加硫化剂,翻炼后下片。分段混炼法每次炼胶时间较短,混炼温 度较低,配合剂分散更均匀,胶料质量高。 2.3 压延工艺 压延是将混炼胶在压延机上制成胶片或与骨架材料制成胶布半成品的工艺过程,它包括压片、贴合、 压型和纺织物挂胶等作业。 压延工艺的主要设备是压延机,压延机一般由工作辊筒、机架、机座、传动装置、调速和调距装置、 辊筒加热和冷却装置、润滑系统和紧急停车装置。压延机的种类很多,工作辊筒有两个、三个、四个 不等,排列形式两辊有立式和卧式;三辊有直立式、Γ 型和三角形;四辊有Γ 型、L 型、Z 型和 S 型等 多种。按工艺用途来分主要有压片压延机(用于压延胶片或纺织物贴胶,大多数三辊或四辊,各辊塑 度不同)、擦胶压延机(用于纺织物的擦胶,三辊,各辊有一定得速比,中辊速度大。借助速比擦入 纺织物中)、通用压延机(又称万能压延机,兼有压片和擦胶功能、三辊或四辊,可调速比)、压型 压延机、贴合压延机和钢丝压延机。 压延过程一般包括以下工序:混炼胶的预热和供胶;纺织物的导开和干燥(有时还有浸胶) 胶料在四辊或三辊压延机上的压片或在纺织物上挂胶依机压延半成品的冷却、卷取、截断、放置等。
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在进行压延前,需要对胶料和纺织物进行预加工,胶料进入压延机之前,需要先将其在热炼机上翻炼, 这一工艺为热炼或称预热,其目的是提高胶料的混炼均匀性,进一步增加可塑性,提高温度,增大可 塑性。为了提高胶料和纺织物的粘合性能,保证压延质量,需要对织物进行烘干,含水率控制在 1-2%, 含水量低,织物变硬,压延中易损坏,含水量高,粘附力差。 几种常见的橡胶的压延性能 天然橡胶热塑形大,收缩率小,压延容易,易粘附热辊,应控制各辊温 差,以便胶片顺利转移;丁苯橡胶热塑性小,收缩率大,因此用于压延的胶料要充分塑炼。由于丁苯 橡胶对压延的热敏性很显著,压延温度应低于天然橡胶,各辊温差有高到低;氯丁橡胶在 75-95℃易粘 辊,难于压延,应使用低温法或高温法,压延要迅速冷却,掺有石蜡、硬酯酸可以减少粘辊现象;乙 丙橡胶压延性能良好,可以在广泛的温度范围内连续操作,温度过低时胶料收缩性大,易产生气泡; 丁腈橡胶热塑性小,收缩性大,在胶料种加入填充剂或软化剂可减少收缩率,当填充剂重量占生胶重 量的 50%以上时,才能得到表面光滑的胶片,丁腈橡胶粘性小易粘冷辊。 2.4 压出工艺 压出工艺是通过压出机机筒筒壁和螺杆件的作用,使胶料达到挤压和初步造型的目的,压出工艺也成 为挤出工艺。 压出工艺的主要设备是压出机。 几种橡胶的压出特性:天然橡胶压出速度快,半成品收缩率小。机身温度 50-60℃,机头 70-80℃,口 型 80-90℃;丁苯橡胶压出速度慢,压缩变形大,表面粗糙,机身温度 50-70℃,机头温度 70-80℃, 口型温度 100-105℃;氯丁橡胶压出前不用充分热炼,机身温度 50℃,机头℃,口型 70℃;乙丙橡胶 压出速度快、收缩率小,机身温度 60-70℃,机头温度 80-130℃,口型 90-140℃。丁腈橡胶压出性能 差,压出时应充分热炼。机身温度 50-60℃,机头温度 70-80℃。 2.5 注射工艺 橡胶注射成型工艺是一种把胶料直接从机筒注入模性硫化的生产方法。包括喂料、塑化、注射、保压、 硫化、出模等几个过程。注射硫化的最大特点是内层和外层得胶料温度比较均匀一致,硫化速度快, 可加工大多数模压制品。 橡胶注射成型的设备是橡胶注射成型硫化机。 2.6 压铸工艺 压铸法又称为传递模法或移模法。这种方法是将胶料装在压铸机的塞筒内,在加压下降胶料铸入模腔 硫化。与注射成型法相似。如骨架油封等用此法生产溢边少,产品质量好。 2.7 硫化工艺 早先,天然橡胶的主要用途只是做擦字橡皮;后来才用于制造小橡胶管。直到 1823 年,英国化学家麦 金托什才发明将橡胶溶解在煤焦油中然后涂在布上做成防水布,可以用来制造雨衣和雨靴。但是,这 种雨衣和雨靴一到夏天就熔化,一到冬天便变得又硬又脆。为了克服这一缺点,当时许多人都在想办 法。美国发明家查理?古德伊尔也在进行橡胶改性的试验,他把天然橡胶和硫黄放在一起加热,希望能 获得一种一年四季在所有温度下都保持干燥且富有弹性的物质。直到 1839 年 2 月他才获得成功。一天 他把橡胶、硫黄和松节油混溶在一起倒入锅中(硫黄仅是用来染色的),不小心锅中的混合物溅到了 灼热的火炉上。令他吃惊的是,混合物落入火中后并未熔化,而是保持原样被烧焦了,炉中残留的未 完全烧焦的混合物则富有弹性。他把溅上去的东西从炉子上剥了下来,这才发现他已经制备了他想要 的有弹性的橡胶。经过不断改进,他终于在 1844 年发明了橡胶硫化技术。 在橡胶制品生产过程中,硫化是最后一道加工工序。硫化是胶料在一定条件下,橡胶大分子由线型结 构转变为网状结构的交联过程。硫化方法有冷硫化、室温硫化和热硫化三种。大多数橡胶制品采用热 硫化。热硫化的设备有硫化罐、平板硫化机等。 2.8 其他生产工艺 橡胶制品的生产工艺还有浸渍法、涂刮法、喷涂法、蕉塑法等。 3 橡胶配方设计
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3.1 橡胶的硫化(交联) 交联是橡胶高弹性的基础,其特点是在一个橡胶分子链上仅形成少数几处交联点,因此不会影响橡胶 分子链段的运动。 橡胶的硫化体系较多,常见的有:硫黄硫化体系、过氧化物硫化体系、树脂硫化体系、氧化物硫化体 系等 3.1.1 硫黄硫化体系 主要适应于二烯类橡胶,其硫化活性点是在双键旁边的α 氢原子。 组成: ? 硫黄 活性剂:氧化锌,硬脂酸 ? ? 促进剂:噻唑类(DM,M),次磺酰胺类(CZ,NOBS),秋兰姆类(TETD,TMTM,TMTD),胍(D) 图 1 硫黄硫化体系的结构特点 表 1 硫黄硫化体系分类 硫化体系 硫黄/促进剂(S/A)比 交联键组成 性能特点 普通硫黄硫化体系 >1 以多硫键为主 动态疲劳性能好;老化性能差 半有效硫黄硫化体系(Semi-EV) ≈1 以单硫键和双硫键为主 老化性能好;压缩永久变形小;无硫化 返原 有效硫黄硫化体系(EV) <<1 3.1.2 过氧化物硫化体系-自由基机理 1 常见的过氧化物有:DCP(二枯基过氧化物)、BPO、DCBP、双 2,5 2 助交联剂:抑制聚合难自由基无用的副反应。如 TAIC,TAC,HVA-2 3 过氧化物硫化橡胶性能特点:老化性能好,压缩永久变形小,制品透明性好。 表 2 过氧化物的交联效率 橡胶品种 交联效率 原因 NR 1 自由基的活性主要与甲基的超共轭作用有关,同时位阻较大,无法出笼格 BR,SBR 10-50 脱氢的速度为 NR 的 1/3,但活性高,位阻小,能较快地与双键加成,形成交联键和新 自由基 NBR >1 腈基影响交联作用 PE,EPDM 1 EPR 0.4 IIR 0 3.1.3 氧化物硫化体系 这是含卤素橡胶的主要硫化剂。通常有氧化锌/氧化镁(5/4)、氧化铅或四氧化三铅(10-20,耐水制 品) 3.2 橡胶的填料 未加填料的橡胶,力学性能和工艺性能均较差,无法使用。 3.2.1 作用 ? 补强性:拉伸强度,撕裂强度,耐磨性 加工性能 ? ? 降低成本 3.2.2 填料的结构 3.2.2.1 粒径 一般来说,粒径越小,强度越高。
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表 3 常用补强剂及填充剂的粒径范围(mμ ) 填料名称 缩写 料径范围 槽黑 23-30 高耐磨炭黑 HAF 26-35 半补强炭黑 SRF 60-130 气相法白炭黑 水合二氧化硅 10-25 沉淀法白炭黑 10-40 氧化锌 ZnO 100-500 轻质碳酸钙 CaCO3 1000-3000 超细碳酸钙 白艳华 25-100 硬质陶土 90% < 1000 普通滑石粉 TALC 5000-20000 3.2.2.2 结构 粒子形状及内部结构(吸油值法,DBP)。一般吸油值越大,结构性越强,改善性能越明显。 3.2.2.3 比表面积 粒子形状(BET 法,CATB 法)。比表面积越大,强度越高。 3.2.2.4 化学结构 反应性(PH 值表示)。如炭黑表面的羧基、白炭黑和普通浅色填料表面的羟基等,酸性填料常影响橡 胶的硫化,因此需加入活性剂,消除酸性。 3.2.2.5 填料的处理方法 填料表面一般为亲水性的,而聚合物是憎水的,两者相容性较差,必须进行表面处理。 3.2.2.6 表面活性剂 (1) 结构:有机化合物,具有不对称的分子结构,由亲水和疏水两部分基团组成。 (2) 亲水部分:-OH,-COOH,-NH2,-NO2,-SH (3) 疏水部分:长链式、苯环式或烃类 3.2.2.7 偶联剂 (1) 分类:硅烷,钛酸酯、铝酸酯、高分子偶联剂等 (2) 结构特点:亲水部分与表面活性剂相似,但疏水部分能与聚合物形成化学结合或物理缠结。 (3) 对性能的影响:低分子偶联剂通常在降低粘度的同时,提高力学性能;高分子偶联剂则在大幅 度提高力学性能的同时,增加体系的粘度,这是由于分子之间作用力增强的缘故。 3.3 软化剂和增塑剂 3.3.1 软化剂的作用 (1) 降低体系的粘度,增加流动性,降低硫化橡胶的硬度; (2) 改善粘着性能; (3) 有助于填料的分散; (4) 便于压出和成型。 3.3.2 常见品种 (1) 操作油(软化剂,用量较大):分子量 300-600 的烃类或芳香烃类(如机油,链烷烃油,芳香 烃油,石蜡油等) (2) 极性的酯类(在非极性橡胶中使用,称为增塑剂,其特点为脆性温度、且用量较少):低分子 酯类(DOP,DBP,DOS)和高分子酯类(己二酸乙二醇酯) 3.3.3 选择原则 (1) 热力学(主要因素):自由能Δ F=Δ H(热焓) - TΔ S(熵变)。一般混合过程中,自由度增 加,Δ S>0;Δ H > 0(吸热),尽可能小。
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(2) 溶度参数:用 Hildebrand 方程进行判断。 δ 1 与δ 2 越接近,Δ H 越小。 极性橡胶——极性软化剂;非极性橡胶——非极性软化剂 (3) 溶剂化作用(次要因素):一般认为,橡胶的双键有一定的亲核性,增塑剂酯类有亲电性,通 过亲电-亲核作用增加了两者的界面强度,相容性增加,不过这种亲电-亲核作用较弱,因此一般用量 不宜过大(5-10phr)。如 NR 与 DBP,NBR 与芳烃油的相容性,SBR、BR 与 NR 的差异, (4) CR 的溶剂选择原则 3.4 橡胶的防护体系 老化是指一切使橡胶性能劣化的过程。如 O2,O3,热,光,疲劳,力,催化剂,化学介质等,为了考 察这些影响因素,设计了许多试验方法。 氧弹试验 O2 热氧老化试验 O2,热 光老化试验 光(户外,室内,人造光) 臭氧老化试验 O3 疲劳试验 力,疲劳 DSC、TG 热氧化,O2,空气;热降解,N2 3.4.1 分类 物理:迁移、隔绝氧的作用 防 老 剂 化学:无污染型(酚类,1010,1076;硫化二丙酸酯(DLTP,DSTP);亚磷酸酯,168);污染型(胺 类,RD,D,A) 防护体系 对苯二胺类(4010,4010NA) 抗臭氧剂 线形碳氢化合物(粗晶蜡,微晶蜡) 紫外线剂(橡胶不常用、炭黑的作用) 金属离子钝化剂 3.4.2 反应机理 (1) 链引发 E = 0 (2) 链增长 E = 4-9kcal/mol E = 0kcal/mol E = 30kcal/mol 而金属粒子则催化 ROOH 的分解。 (3) 链终止 3.5 配方设计与硫化橡胶物性的关系 3.5.1 拉伸强度 拉伸强度是表征制品能够抵抗拉伸破坏的极限能力。影响橡胶拉伸强度的主要因素有:大分子链的主 价键、分子间力以及高分子链柔性。 一 拉伸强度与橡胶结构的关系
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(1) 分子间作用力大,如极性和刚性基团等; (2) 分子量增大,范德华力增大,链段不易滑动,相当于分子间形成了物理交联点,因此随分子量 增大,拉伸强度增高,到一定程度时达到平衡; (3) 分子的微观结构,如顺式和反式结构的影响; (4) 结晶和取向 二 拉伸强度与硫化体系的关系 (1) 交联密度:有一极大值。 (2) 交联键类型:随交联键能增加,拉伸强度减小;多硫键具有较高的拉伸强度,因为弱键在应力 状态下能起到释放应力的作用,减轻应力集中的程度,使交联网能均匀地承受较大的应力。对于能产 生结晶的 NR 等,交联弱键的早期断裂,还有利于主链的定向结晶。 三 拉伸强度与填料的关系 大量的试验表明:粒径越小,比表面积越大,表面活性越大,结构性越高,补强的效果越好。同时随 填料用量增加,有最大值,其大小受橡胶品种和填料类型的影响。 四 拉伸强度与软化剂的关系 软化剂的加入会损失拉伸强度,且与软化剂与橡胶的相容性有关。 3.5.2 撕裂强度 橡胶的撕裂是由于材料中的裂纹或裂口受力时迅速扩大而导致破坏的现象,一般是沿着分子链数目最 小,即阻力最小的途径发展。主要与橡胶应力-应变曲线的形状和粘弹性有关。与橡胶品种、硫化体系、 软化剂均有关系。

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