橡套电缆专业知识讲座刘凯

橡套电缆专业知识讲座技术部：刘凯2014.1.1•橡套电缆的概念•关键词：•热固性弹性体•热塑性弹性体•就是以各种橡胶或等同性能的热固性弹性体为绝缘和护套基础的电线电缆。所谓热固性塑料弹性体，就是经过一次加热成型固化以后，其形状就因为分子链内部进行铰链而使形状达到稳定（通常这一过程就叫硫化或者交联），再次对其加热也不能让其再次达到粘流状态，进而再次对其进行加工成型的弹性体。•橡套电缆的分类•关键词：•通用型橡套电缆•矿用电缆橡套电缆专业知识讲座www.dxdlnet.com•通用型橡套电缆（GB5013-2008）•Y——通用型移动电缆•Q——轻型•Z——中型•C——重型•H——电焊机电缆•W——户外耐候性•矿用电缆（MT818-2009）•一、代号：•第一部分——系列代号用M表示•第二部分——使用特性代号•第三部分——结构特征代号•第四部分——材料特征代号（后加—）•第五部分——额定电压U0/U(kv)•第六部分——动力线芯数×标称截面积•第七部分——地线芯数×标称截面积•第八部分——辅助线芯数×标称截面积•其中的第一、第二、第三、第四、第五部分构成电缆的型号，第六、第七、第八部分构成电缆的规格。•二、命名标记的含义：•一、大写字母M表示煤矿用阻燃电缆的系列代号•二、使用特性代号反映电缆所使用的场合环境•C——采煤机用•D——低温环境•M——帽灯用线•Y——移动采煤设备用•Z——电钻用•三、结构特征代号——代表电缆的结构特征•B——编织加强•J——带监视线芯•P——非金属屏蔽•PT——金属屏蔽•Q——轻型•R——绕包加强•四、材料特征代号•用大写字母E来表示绝缘和护套采用弹性体材料，绝缘和护套都是橡胶材料时，本部分省略。•五、电压伏级•用阿拉伯数字表示额定电压U0/U，单位是kv。•六、动力线芯•用阿拉伯数字表示动力线芯数和标称截面积，两者之间用“×”连接，单位是mm2。•七、地线芯数•用阿拉伯数字表示地线芯数和标称截面积，两者之间用“×”连接，单位是mm2。•八、辅助线芯•用阿拉伯数字表示辅助线芯数和标称截面积，两者之间用“×”连接，单位是mm2。•第四和第五部分之间用“—”来连接，第六和第七、第八部分之间用“+”来连接。•橡套电缆的结构与性能•关键词：•导体•绝缘•半导电•护套（护层）•辅助结构•导体•即是能够让电流顺利通过的金属载体材料。导体必须有良好的导电性能、物理机械性能、工艺性能和防腐性能。就导电性能来说，金属依次为银、铜、金、铝、镍、钢、合金。但是由于金属银的价格昂贵，所以我们在电缆当中多采用铜丝，一般在20℃铜的电阻率为0.017241Ω·mm2/m。我们为了保证导体能够充分的满足电缆应有的性能，在电缆导体中我们多选择无氧铜。氧的含量不大于0.03％，杂质总含量不大于0.05％，铜的纯度大于99.95％的铜就叫无氧铜。无氧铜无氢脆现象，导电率高，加工性能、焊接性能、耐蚀性能和低温性能都非常的良好。•绝缘•所谓绝缘，就是用绝缘物质和材料把带电体包住并封闭起来，以隔离带电体或不同电位的导体，使电流按一定的通路流通。绝缘橡皮必须具有良好的介电性能、较高的绝缘电阻和耐压强度、优良的物理机械性能，并具有一定的可塑性便于加工和柔软性便于安装使用。橡套电缆的绝缘材料早期选用的材料有天然胶(NR)、丁苯胶(SBR)、三元乙丙胶（EPR或EPDM）等。但是由于新标准规定绝缘材料一定要通过空气弹测试，所以现在企业多用纯三元乙丙胶或者氯化聚乙烯（CPE）与三元乙丙胶并用的材料来满足标准的要求。•半导电•护套（护层）•电缆在安装和使用过程中，为了防御外来因素的损伤，在绞合后的绝缘导线的外层包裹了特殊的保护层，这在电缆里通常叫护套层。因为电缆在安装使用的过程中不可避免的会遭受到外力和环境因素的破坏，所以护套层必须具有良好的抗张强度、耐磨、抗撕裂、耐气候、耐防腐等性能，并也要具有一定的可塑性便于加工和柔软性便于安装使用，橡套电缆的护套材料早期选用的材料有天然胶(NR)、丁苯胶(SBR)、三元乙丙胶（EPR或EPDM）、氯丁（CR）、氯磺化聚乙烯橡胶(CSM或CSPE)、氯化聚乙烯（CPE）等，现在由于为了满足新标准工艺的规定，多数企业选用氯磺化聚乙烯橡胶(CSM或CSPE)和氯化聚乙烯（CPE）。•橡套电缆的制造工艺•关键词：•橡胶、橡皮、橡套•体系•加工•设备•橡胶、橡皮、橡套•在橡套电缆里一般橡胶指的就是原胶，比如天然、丁苯、乙丙、氯丁等的原胶统称为橡胶，也称生胶。橡皮是指以橡胶（生胶）为主体，经过配比加入各种辅助材料加工后经过压延后的未硫化成品材料。橡套就是使用橡皮作为绝缘和护套经过硫化处理后的成品电缆的统称。•橡套电缆的制造工艺•橡皮的配方体系•关键词：•生胶•填充补强•硫化•防护•增塑•特殊物质•生胶•填充补强•填充补强的目的是改进橡胶的定伸应力和抗破坏性能（如抗张强度、撕裂强度和耐磨性等），多以滑石粉、碳酸钙、陶土、炭黑等为主要原料。•硫化•硫化是包覆绝缘层或护套层以后的一种处理方法、其目的就是让辅助体系里的硫化体系发生作用，使橡胶永久交联、增加弹性、减少塑性。硫化的名词是因最早时间是用硫磺使橡胶交联的故称硫化，沿用至今。因硫分子对于铜丝导体有腐蚀作用，所以现在选用硫化体系中多以无硫或少硫的硫化剂作为主体硫化剂，并针对不同的橡胶选用不同类型和份额的硫化剂+促进剂，以达到橡胶合理交联（硫化）的目的。•防护•橡套电缆在储存、使用的过程中常受外界种种因素的（高温、低温、氧、臭氧、反复的机械应力等）作用，橡胶的分子结构发生变化，从而发生外表发粘、变脆、龟裂、失去光泽与变色以及物理机械性能的变化，逐渐失去优良的使用性能甚至丧失使用价值，这个过程就叫老化。为了阻止橡胶过早的老化，在橡皮加工过程中加入合适和适量的防老剂，抵御外界因素对于橡胶的影响，帮助橡套电缆在储存、使用中延长老化的时间。•增塑•橡皮在加入大量的填充补强物后，其本身的强度增加、硬度加大，而可塑性和流动性减小，这样就造成橡皮在后期工艺难度增加。为了增强橡皮的可塑性和流动性，在橡皮的加工过程中加入适量的化合物或聚合物，通常它们不与橡皮起化学反应，和橡皮的相互作用主要是在升高温度时的溶胀作用，从而改善橡皮的可塑性和流动性，确保后期加工工艺的正常。•橡套电缆的制造工艺•橡皮的加工•关键词•塑炼•混炼•加工•橡皮是由生胶塑炼后加入其他的辅助配合体系，经过特殊设备（密炼机、开炼机）在一定的空间里混合、挤压、剪切，以达到各材料分子均匀分布的一个过程。橡皮加工特性除了和配方的本身有关外，还和橡胶的门尼粘度有关，门尼粘度越大，强度越高，加工性能越差，反之则门尼粘度越低，加工性能越好，强度越低。•塑炼•橡胶的塑炼的目的是改变橡胶的性能，提高胶料的塑性、流动性、黏性和橡胶的加工性能。随着橡胶可塑性的增大，硫化橡皮的机械强度降低，永久变形增大，可塑性增大。一般塑炼好的橡胶在滚筒上拉起薄薄的一层，看橡胶的均匀性，不能看到生粉，直到透明为止。•混炼•是将橡胶和配合剂在混炼设备上（密炼机、开炼机）混合均匀得到混炼胶和母炼胶的工艺。混炼的均匀度和揉合度直接影响到产品的加工性能和质量性能。橡胶混炼目的就是将已塑炼的胶料与其它配合剂相互混合渗和，使配合剂均匀分散在胶料中及配合剂在胶料硫化时，起到各种应有的作用。为使经过混炼后各种配合剂与胶料分散均匀，在加入配合剂的程序、辊距、温度以及混炼时间，必须根据工艺规程要求操作，否则会影响胶料质量和挤出成型，以致造成产品质量事故。检验橡胶的混炼质量除了用一些测试手段以外，还可以用手拉薄橡皮，观看到橡皮中是否有粒状或者块状的物质存在，这样就可以基本判断到橡皮的加工均匀度的。•橡套电缆的制造工艺•橡皮加工的设备•关键词：•加压式捏炼机•开炼机•滤橡机•三辊压延机•八辊冷却•加压式捏炼机•顾名思义是需要一定的压力和温度和时间才能保证胶料的均匀度和揉合度。加压式捏炼机比开炼的动力大很多,从加工方式上来讲，因为胶料是在密室里不外漏，那么相对的效果和时间都比开炼机要好的多。但是在加工的过程当中要是不注意加压和翻转胶料,有时候上半部分是混炼不到的.但加工安全性没开炼机那么好,易出现烧焦.所以在加工的时候一定要按照工艺文件来执行操作。•开炼机•开炼机的两个辊筒有一定的速比的，一般都是1：1.2左右，这样在胶料的混炼当中起到剪切揉合的作用。开炼机的辊距一般取6-8mm，辊距太大，胶料无法充分均匀，辊距太小，容易产生高热量。开炼机基本都是速度慢的是前辊,所以一般操作工人是在前辊上进行操作,所以三角包在前辊打.但有些好的开炼机可以调整辊筒的转速及速比,在生产某些橡胶时会选择将前辊速度设定快点,因为有些橡胶易包辊速较快的辊筒.•滤橡机•为了保证绝缘的橡皮的电气性能，需要对绝缘橡皮过滤橡胶和辅助材料中的杂质的。使用的一般是20目和40目的滤网，有些高压制品需要使用到60目的滤网来加强橡胶的电气性能。•三辊压延机•是保证成品橡皮的厚度的，基本厚度参照工厂的挤出设备来制定的。•八辊冷却•炼胶注意事项•注意加料时间以及先后顺序，炼胶时间和温度按照工艺控制，特别是批量性的产品一定要注意不要遗漏加配料（小料），同时翻包（三角包、横包）次数和薄通次数一定要执行规定。•橡胶的性能•关键词：•弹性•塑性•门尼粘度•弹性•橡胶是一种粘弹性物质，当它受到外力作用时发生变形，当外力除去后又能在一定程度上恢复原来的形状，外力除去后恢复原状的能力称为弹性，保持形变的能力称为塑性。橡胶受力作用后兼有塑性和弹性的形变。•塑性•塑性是塑炼胶和混炼胶的一项重要技术指标，其大小反映了橡胶分子量的大小，流动性大小，不但决定着胶料的工艺性能，而且对制品的物理机械性能也有较大的影响。如塑性过大，则分子量较低不易混炼，压延时粘辊，成品的物理机械性能低。反之如塑性过小，则分子量较高，混炼不均、收缩力大，压延时容易掉皮并影响硫化初期胶料的流动性，因此，测定塑、混炼胶的塑性成为工厂快速检查塑炼、混炼胶质量的一个试验项目。一般用于电缆中的橡皮塑性在0.15-0.45之间，这样塑性范围内的橡皮既利于挤出工艺，也能够保证产品在制造过程中不易变形。•门尼粘度•门尼粘度又称转动(门尼)粘度，是用门尼粘度计测定的数值，基本上可以反映合成橡胶的聚合度与分子量。直观的反应出橡胶加工性能的好坏和分子量的高低及分布范围的宽窄。门尼粘度高的胶料工艺性能差，不易混炼均匀及挤出加工，其分子量高、分布范围宽。门尼粘度低胶料产品性能低，混炼时易粘辊，其分子量低、分布范围窄，门尼粘度过低则硫化后制品抗拉强度低。橡套电缆专业知识讲座www.dxdlnet.com•橡胶的硫化•关键词：•硫化•温度、时间、压力•硫化程度•曲线橡套电缆专业知识讲座www.dxdlnet.com•硫化•硫化是包覆绝缘层或护套层以后的一种处理方法、其目的就是让辅助体系里的硫化体系发生作用，使橡胶分子结构永久交联、机械能力增加、增加弹性、减少塑性。而硫化的名词是因最早期间是用硫磺作天然橡胶交联剂而得名的。•温度、时间、压力•硫化可分为低温硫化、高温硫化、辐照硫化三种，而通常现在电缆制造企业采用的大多是高温硫化。高温硫化离不开的三大要素是：温度、压力和时间。温度是促使硫化体系产生作用、压力是为了使制品包裹紧密不起泡或起孔，而时间却是保证硫化体系在一定的温度压力下能充分的发挥作用。橡套电缆专业知识讲座www.dxdlnet.com•硫化程度•橡胶硫化后，其大分子之间形成的网状结构的交联点的密度叫硫化程度。而交联密度最大的点叫正硫化点。橡皮可分为硫化诱导期（起硫或焦烧时间）、预硫、正硫和过硫四个阶段。硫化诱导期（起硫或焦烧时间）期内，交联尚未开始，胶料有很好的流动性。这一阶段决定了胶料的焦烧性及加工安全性。这一阶段的终点，胶料开始交联并丧失流动性。硫化诱导期（起硫或焦烧时间）的长短除与生胶本身性质有关，主要取决于所用助剂，如用迟延性促进剂可以得到较长的焦烧时间，且有较高的加工安全性。硫化诱导期（起硫或焦烧时间）期以后便是以一定速度进行交联的预硫化阶段。预硫化期的交联程度低，即使到后期硫化胶的