建筑用聚氯乙烯绝缘尼龙护套电线的制造

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随着我国改革开放不断地深入，建筑行业得到了迅猛发展，广泛应用于建筑工程电气线路的低压电线需求量也快速地增长我国建筑用线长期使用聚氯乙烯绝缘、护套（简称全聚氯乙烯）电线，但这种传统产品存在着很多缺陷，目前已逐渐被聚氯乙烯绝缘尼龙护套简称尼龙护套）电线所代替。本文主要论述尼龙护套电线优点、结构、制造工艺要点及部分的性能试验。　　2尼龙护套电线与全聚氯乙烯电线的比较2.1全聚氯乙烯电线的缺点电流过载能力低、短路时热容量小，长期工作温度较低（70C），不能承受较高的环境温度，而且聚氯乙烯绝缘热收缩严重，受热后的收缩会引起电线端头露铜的现象，影响线路的安全。　　机械强度较低，极易被鼠类咬破，造成供电事故当电线敷设于油污、油蒸汽的厨房或油库附近时，往往会使绝缘层溶胀、老化或龟裂，影响其使用寿命穿管敷设时易损伤电线，造成供电事故的隐患。　　水分易浸入电线，使绝缘性能下降，影响电线的使用。　　由于普通型全聚氯乙烯电线存在着上述众多缺点，所以，目前我国许多建筑设计单位已明确采用尼龙护套电线代替全聚氯乙烯电线尼龙护套电线实际上是在聚氯乙烯绝缘外增加一层尼龙护套，则产品性能却有了较大改善和提高，可弥补上述的不足2. 2尼龙护套材料的优点具有优异的机械物理性能，其抗张强度是聚氯乙烯的5.5倍及以上，被誉为“柔软铠装”　　耐热性好，连续使用温度可达120°C，而且尼龙只具有玻璃态和粘流态等两种形态，无高弹态，因此，即使在150°C的高温下也无明显的变形现象耐油、耐碳氢化合物等，化学稳定性优良。　　由于尼龙护套材料具有上述众多优点，因此其作为新一代建筑用尼龙护套电线而替代原有的全聚氯乙烯电线的原因是显而易见的，突出表现在工程施工方便和使用安全可靠2.3建筑用尼龙护套电线的特点尼龙护套电线的外径比同截面的全聚氯乙烯电线要小，所以在电线管中可容纳更多的电线或截面较大电线（4）尼龙护套具有优良的自润滑性，使电线穿管极为方便，工作效率显著，并能有效地防止因穿管而损伤电线（3）尼龙护套电线的绝缘收缩率显著降低，可减少电线与电器装置连接时因受热收缩而引起铜线裸露，提高线路运行的安全性83标准的要求，与普通的全聚氯乙烯电线（BV）性能的比较，见表1就截面积为1.卜10mm2的电线而言，BVN电线成品外径仅为BV电线的0.89，重量为BV电线的0.93，材料成本仅为BV电线的0. 98由此可见，BVN电线的性能和价格均优于BV电线。　　表1尼龙护套电线和全聚氯乙烯电线性能比较型号过载性能热稳定性耐磨耐油施工差一般良优3建筑用尼龙护套电线的结构设计为提高建筑用线的机械物理性能和电性能，并实现建筑电线的耐磨、阻燃和耐油等性能要求，必须对尼龙护套电线进行合理的选材和合理的结构设计，以满足JB/T 83标准的性能要求3.1产品性能要求电性能：导体直流电阻、耐压试验、绝缘电阻。　　机械物理性能：绝缘老化前后机械性能、失重试验、成品电线抗开裂性能变形性能低温卷绕性能低温冲击试验、耐磨性能化学稳定性能：耐油试验、单根垂直燃烧试验。　　3.2电线结构的设计要求3956-1997中第1种实芯导体或第2种绞合导体，绞合圆形铜导体应表面圆整，以提高绝缘的圆整度绝缘采用聚氯乙烯绝缘料，厚度应符合行业标准JB/T10261所规定的标称厚度和最薄厚度尼龙护套挤制是本产品的关键工序，尼龙护套厚度应符合JB/T10261标准（与UL83―致）的规定。　　尼龙护套电线的结构相对较简单，即在铜导体外挤包薄壁的聚氯乙烯（PVC）绝缘，然后挤包一层极薄的尼龙护套；对于多芯扁电缆应再挤包一层聚氯乙烯外护套。其主要结构如所示3.3实现尼龙护套结构的技术关键按照结构，制造尼龙护套电线的工艺流程见制造工艺流程图在以上工序中，导体的拉制绞合、聚氯乙烯绝缘挤包均为成熟工艺，容易满足要求，而尼龙护套挤出相对陌生采用尼龙护套结构，主要解决下列技术关键：（1）尽管减薄了绝缘厚度，例如，小规格电线的绝缘厚度仅是全PVC电线的一半，但仍要有较高的电性能；（2）尼龙护套的最小厚度为0.实现这超薄护套的挤出，需配置相关的工艺及工装；（3）对于绞合导体，厚度减薄后的绝缘线芯表面有时会有绞线的绞形痕迹，将影响尼龙护套与绝缘层的结合，所以应根据挤塑机机头特点，专门设计无偏芯挤压式模具；（4）为确保挤包密实，在绝缘和护套的挤出过程中，均应采用抽真空挤出。　　4尼龙护套的挤出工艺4.1尼龙材料的主要性能线型热塑性树脂，其分子间的作用力较大，且能形成氢键、易结晶，因而具有许多普通塑料无法相比的特性在物理机械性能上，总的说来，尼龙比较柔韧、耐磨、机械强度高，表面呈透明或半透明状态，其主要性能指标见表24.2尼龙护套的制造工艺由于尼龙材料具有不同于普通塑料的特性，因而在挤出成型时，会表现出独特的工艺要求（1）材料干燥与线芯预热尼龙料易吸湿，而且热稳定性差，在高温时易氧化为防止原料从空气中吸收水份，保证连续稳定的产品质量，一般采用真表2尼龙材料的主要性能指标项目指标熔点/c抗张强度/MPa断裂伸长率（％）含水量（％）50%相对湿度时饱和时空干燥吸料机输送尼龙料，是否需要进行干燥，以尼龙料的吸湿程度为准，其中尼龙6的含水量如果高于0. 3%时需干燥。通常新购的封装完好的尼龙料不需要进行干燥，可以直接吸入料斗挤出。但应注意，拆封的尼龙料不能在空气中暴露太久，尼龙6通常不超过45min另外，为确保尼龙护套与线芯绝缘层的挤包密实，防止护套弯曲时起皱，线芯在挤包尼龙护套时应进行在线预热，预热温度可控制在6士90°C.模具选配尼龙的熔点较高，熔体流动性好，有利于高强度的薄壁护套成型，但必须采用特制模具在模具选配中，为适应尼龙护套的薄壁挤出，必须严格执行模芯、模套的配合要求，其模具的结构如所示，其中，模芯承线段长度/=8W（w为模芯与模套之间间隙），通常> 1.524mm在实际生产中，还应保持模芯与分流器的紧密配合，否则会有剩胶从螺纹缝隙中漏出。尼龙挤出模具的孔径尺寸主要依据电线的直径和尼龙厚度确定，配模尺寸的具体计算可以参照阻燃性能单根垂直燃烧试验结果要求：未烧焦距离50mmGB/T12666.2-1990未烧焦距离390mm耐磨性能试验条件：23±8C未经任何温湿处理摩檫次数：800次结果要求：电线不露铜LL 1581-1996电线不露铜浸油试验油的温度：100t 1C；浸油时间：96h结果要求：抗张强度和断裂伸长率最大变化率均‘50%GB/T2951.5-1997最大变化率17%①试样为25mm长的成品线芯，先将烘箱预热到指定温度，再将指定重量的砝码。静重千分表（读数精度0.01mm，有测砧和压脚）和试样置于烘箱预热1h，然后将试样置于烘箱内的静重千分表的测砧上，将加了砝码的压脚轻压在试样上，保持1 h后，从千分表的刻度盘读出试样的外径，减去导体的直径再除以2，即得绝缘护套变形后的总厚度。总厚度减少值为变形前后的总厚度差与变形前总厚度的百分比下转第27页）颗粒状树jrn在挤出机中，尼龙通常不发生塑料的渐变软化过程，在熔化温度直接由玻璃态转为粘流态，为确保尼龙挤出均匀，必须在机筒内建立稳定的熔融压力。完成该功能的部件，除了挤出模具和分流器外，还有处于机颈与机头连接处的筛板和筛网筛板和筛网不仅使尼龙物流在螺杆中的旋转运动变为直线运动，而且还滤掉微粒、杂质通常筛网选择要求为：20目+ 80目+20目，共3层影响尼龙挤出的另一方面是绝缘线芯的表面质量，不论是绞合导线，还是实芯的单根导线，绝缘挤出均应采用半挤压式这样，可使得PVC绝缘表面圆整，从而提高尼龙与绝缘层的结合程度，形成较好的尼龙护套接触界面为使尼龙护套挤包紧密，降低尼龙在挤出过程中受到的拉伸应力，提高成品的机械性能，尼龙护套均采用真空挤管式挤出，抽真空的压力以不使尼龙倒料为准为确保正常的生产，达到稳定的产品质量，在线检测与控制也是十分重要的手段如：熔融压力、熔融温度、护套外径、主机电流和螺杆转速等的显示和控制尼龙的成型冷却尼龙成型时收缩率大、方向性明显，易产生缩孔凹痕和变形等缺陷，因此应严格控制成型工艺条伟尼龙6的熔点为215C，在熔点温度时是无定形的，没有晶体成份但随着温度的降低，尼龙晶体将逐渐形成晶体形成的起始温度为185C，中止温度为7fC.在生产中，挤出的尼龙在空气或冷却水中形成晶体，其结晶体的大小取决于冷却温度和冷却时间，冷却充分才能增加尼龙护套的收缩率，使之包覆紧密并增加耐磨特性。　　尼龙挤出成型冷却可分为空气自然冷却、温水冷却和冷水冷却等三部分，其中空气冷却段的长度为Q 5m左右；热水冷却温度为43- 60°C，水槽长度约卜3.5m这种分步逐级冷却可防止尼龙受骤冷而脆性增加在冷却成型中，还应防止受到机械损伤，冷却后的尼龙护套，表面应光滑圆整。　　注意事项在制造过程中，还应注意做好以下几点：1）材料的防潮防尘；2）开机前模具同心度的准确调节；3）温度达到设定值时，保温时间应在15min内；4）每次停车应注意模具的维护与清洁；5）抽真空时模芯温度应大于181°C；6）尼龙挤出时的拉伸比为8：1~14：1，拉伸长度应大于6.35mm；7）冷却时电线应全部浸在水中。　　5尼龙护套电线的试验在尼龙护套电线行业标准中，其成品试验仅对聚氯乙烯绝缘层规定了试验要求，而未对尼龙护套提出试验要求，我公司在1999年制订的企业标准中则对尼龙护套规定了例行试验要求，现将其部分试验内容及试验结果例举于表4实际生产中的部分成缆外径系数计算值列于表1 4结束语我厂在产品设计和原材料消耗核算中都采用了圆形电力电缆产品的工艺进行精确计算、原材料的核算以及不同规格产品相互转换计算等带来极大的方便，对于简化工艺设计与计算降低成本等具有很大的意义表1部分的成缆外径系数cs的计算值D大/D小三大二小Cs四大一小三大一小Cs二大一小D大/D小三大二小Cs四大一小三大一小二大一小（上接第17页）