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特种电缆小说

发布时间：2010.02.28 新闻来源：安徽特种电缆制造网 浏览次数：
上海电缆研究所高级顾问 张兆焕
  特软电缆是指可挠性能非常好的电线或电缆，这类电线电缆在工作时，长期经受单向或双向弯曲，有的长期经受单向或双向扭转，还有的经受弯曲、扭转和拉伸的联合动作。使用特软电线电缆的机械有：链轮、流水线上的机械手、多功能机器人、港口成套机械、起重机、风力发电机组等，图1为使用特软电缆的实例。特软电缆一般设计使用 寿命考虑20年，大致估算，电线电缆经受的机械动作，不同场合使用的特软电缆，要求工作100万到500万个周期，因此这类电线电缆，在定型前应通过加速机械寿命试验。
    发展特软电缆须***具备以下几个条件：①优质铜材；②优质绝缘和护套材料；③精密微拉机；④精密束线机；⑤专用屏蔽机。因此特软电缆在20世纪80年代前，国内尚不具备制造技术基础。
 
                  
             a) 外形                    b) 内置                        c) 运行
图1  链轮中安装的电缆(包括控制、信号、数控等)
 
    一、特软电缆的导体
         导体材料
绝大部分特软电线电缆导体材料采用铜，单线应当为退火的光亮铜线，如果导体中的铜单线直径在0.1 mm及以上，可采用上引法或连铸连轧法加工的铜杆拉线，如果导体中的铜单线直径小于0.1 mm，***好采用连铸连轧法铜杆拉线。
        单线绞合
   单线束合比单线分层绞合效果好，如果受设备的限制，则线将电线束线成股，再将股绞合成导体，多股绞合方向与单线束合方向相同较好。表1是计算结构，同一规格的导体，采用束绞或复绞，二者的单线总数不一定相等，实际制造时要调整。
        导体结构
   根据不同产品，可选择特软A类、B类和C类导体结构，结构见表1。与IEC导体标准相比(0.5～35 mm2)，IEC规定的第6种导体，显然不适合特软电线电缆的要求。若导体直径有一定限制时，表1的单线根数可以适度调整，但略有影响电阻数值，所以制订导体电阻指标应时当留有余地。
 
   二、特软电缆的绝缘
   特软电缆常用绝缘材料性能见表2，可按特软电缆性能要求和周边环境加以选择。此外另一些材料在特殊要求时选用：如TPE-E和TPE-O热塑弹性体、聚偏氯乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚全氟乙丙烯(FEP)、可熔性聚四氟乙烯(PFA)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)和辐照交联乙烯-四氟乙烯共聚物(XETFE)等。
表1  特软电缆导体结构表
导体截面 mm2
导体束合种类 (单线根数×单线直径 mm)
IEC规定第6种
导体***大单线直径
特软A种
特软B种
特软C种
0.05
0.08
0.10
0.15
0.25
0.35
0.4
0.5
0.75
1.0
1.5
2.5
4
6
10
16
25
35
-
-
7×0.124
19×0.10
32×0.10
46×0.10
52×0.10
64×0.10
96×0.10
128×0.10
192×0.10
318×0.10
510×0.10
766×0.10
1274×0.10
2040×0.10
3200×0.10
4456×0.10
14×0.07
-
26×0.07
40×0.07
65×0.07
92×0.07
104×0.07
130×0.07
196×0.07
260×0.07
390×0.07
650×0.07
1040×0.07
1560×0.07
2600×0.07
4160×0.07
6500×0.07
9100×0.07
26×0.05
40×0.05
-
76×0.05
128×0.05
178×0.05
204×0.05
256×0.05
382×0.05
510×0.05
764×0.05
1286×0.05
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0.16
0.16
0.16
0.16
0.16
0.16
0.21
0.21
0.21
0.21
0.21
 
表2  常用材料性能典型值
材料
密度
g/cm3
E
kv/mm
ρv
Ω·cm
ε
tanδ
温度范围
氧指数
%
长期℃
短时℃
特种聚氯乙烯
1.4
＞20
＞1×1013
5
-
－35～70
100
25
低密度聚乙烯
0.92
＞35
＞1×1015
2.3
0.0002
－50～70
100
20
硅烷交联聚乙烯
0.92
＞35
＞1×1015
2.3
0.0003
－35～90
130
20
发泡聚乙烯
0.65
-
＞1×1016
1.5
0.0001
－40～70
100
20
聚丙烯
0.91
＞35
＞1×1015
2.3
0.0001
－10～100
140
21
硅橡胶
1.3
＞20
＞1×1013
3.4
0.006
－60～180
200
30
乙丙橡胶
1.4
＞25
＞1×1014
3.6
0.003
－30～90
130
22
醋酸乙烯酯橡胶
1.3
＞25
＞1×1013
5.5
0.002
－30～110
180
22
 
   三、屏蔽
   部分特软电线和电缆需要防干扰屏蔽：
  1. 单元屏蔽
  单元屏蔽不宜采用铝-塑复合带绕包屏蔽结构。金属编织是一种权宜的结构，因为要求编织层的铜单线直径很细，一般编织机难以满足工艺参数要求。采用单层金属线缠绕结构效果较好，由于线锭太多，缠绕机的金属线锭子固定，而放线盘、牵引轮和收线盘同步旋转，同样达到金属线缠绕屏蔽效应。为了大量减少金属线锭子，也可以采用铜皮线(也称金皮线)代替平行放置的金属线，铜皮线由圆铜线压扁而成，铜线压扁后，***好进行真空退火。铜皮线的厚度约为0.05 mm，宽度可根据屏蔽前的半制品直径而定，可控制在0.4 mm～0.8 mm，这样大量减少金属线锭子后，就有可能采用普通的小型绞线机加工。
  2. 总屏蔽
  总屏蔽有二种方式：①在电缆运行条件允许的条件下，则可采用金属编织屏蔽，但编织层的内外有足够厚度的垫层，以防止编织铜线的接头处刺破绝缘。②线将铜线和尼龙丝混合编织成连续的导电带，在再将导电带缠绕在成缆芯外，组成总屏蔽结构。第②种结构比第①种安全，厚度也稍薄。
 
  四、护套
  特软电线和电缆的护套，应按工作条件或周边环境选择，如耐机械疲劳、耐油、耐磨、耐候和耐寒等，常用护套材料为特种聚氯乙烯、氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯、改性氯化聚乙烯和热塑型聚氨酯弹性体(TPU)，其中以热塑型聚氨酯弹性体为***佳材料。
  TPU的硬度范围相当宽，从肖氏A60～肖氏D80，特软电缆可选择肖氏A70～肖氏A80为宜，并且在硬度范围内具有高弹性；温度范围为－40～＋120℃，具有柔性，而不需要增塑剂；对油类（矿物油，动植物油脂和润滑油）和许多溶剂有良好的抵抗能力；此外有良好的耐天候性；极优的耐高能射线性能。众所周知的耐磨性，抗撕裂性，屈扰强度都是优良的；拉伸强度高，伸长率大，长期压缩长久变形率低等优点。TPU具有酯基，有很高的吸水性，在暴露在空气下时会吸收空气中的水分。而且聚醚型TPU比聚酯型TPU的吸湿速度快，吸湿后的TPU会在加工时产生汽泡，所以在挤出加工前须***去湿处理。TPU部分性能见表3。
表3  三种不同分子量的TPU部分性能典型值
项 目
单位
TPU 1#
TPU 2#
TPU 3#
试验标准
密度
g/cm3
1.078
1.140
1.146
ISO 1183
硬度
肖氏A
66
77
85
ISO R 868
模量(伸长100%)
N/mm2
2.7
4.0
6.8
EN-ISO 527-3
抗拉强度
N/mm2
15.2
26
23
EN-ISO 527-3
断裂伸长率
%
850
740
580
EN-ISO 527-3
磨损(Tabor)
mm
120
80
90
ISO 4649
压缩应变(23℃ 24 h)
%
16
20
17
ISO 815
压缩应变(70℃ 24 h)
%
36
50
37
ISO 815
反弹性能
%
50
45
43
ISO 4662
收缩率(16 h 80℃)
%
0.8～1.2
0.8～1.2
0.8～1.2
-
加工性能
-
良
优
优
-
经济性
-
好
好
好
-
 
  五、结论
  特软电线和电缆的市场不大，主要为高科技产品和自动化设备等配套，在电气装备电线电缆产品领域内自成一脉。TPU的性价比很好，现在国内已经具备了制造技术基础，该产品作为专业制造厂新品发展是可取的。但是在营销管理方面，却是品种规格多、批量小，有一定难度，当然电缆附加利润也随之增高。
 
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