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。

橡胶的硫化关键词：硫化温度、时间、压力硫化程度曲线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。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扯断强度，弹性也不能到达预想水平，但撕裂和动态裂口的性能却比相应的正硫化好。此后到达正硫化阶段后，硫化胶的各项物理性能分别达到或接近最佳点，或达到性能的综合平衡。正硫化阶段（硫化平坦区）之后，即为过硫阶段，过硫阶段会造成胶料出现“返原”现象（定伸强度与延伸率下降），但也有部分合成胶定伸强度继续增加但是延伸率下降。对任何橡胶来说，硫化时不只是产生交联，还由于热及其它因素的作用产生产联链和分子链的断裂。这一现象贯穿整个硫化过程。在过硫阶段，如果交联仍占优势，橡胶就发硬，定伸强度继续上升，反之，橡胶发软，即出现返原。一般在行业中，绝缘橡皮因为要二次硫化故采用90℅的正硫化点，而10℅的的正硫化点叫作焦烧期，就天然胶而言每增加10℃硫化的速度要快一倍。

曲线橡胶的硫化曲线是指在某一温度下测定橡胶在硫化过程中某一物理性能与硫化时间关系的曲线。一般情况下，用硫化胶的拉伸强度、扯断伸长率、定伸应力和硬度等分别对硫化时间作图，就可以得到硫化曲线。目前通常用硫化仪（硫变仪）直接绘出硫化曲线，由硫化曲线可以观察胶料硫化的整个过程，按橡胶交联情况的不同可分为:硫化诱导期（起硫或焦烧时间）、预硫化阶段、平坦硫化（正硫）阶段和过硫阶段。从硫化曲线可以求得胶料焦烧性能、硫化速率、最佳硫化时间、硫化平坦性以及抗过硫返原性能等。

ML(最小转矩)；N•m（kgf•cm）

MH(最大转矩)；到达规定时间之后仍然不出现平坦曲线或最高转矩的硫化曲线，所达到的最高转矩N•m（kgf•cm）

TH(理论正硫化时间)；理论硫化时间，在实际生产中没有多大意义

M10：ML十(MH—ML)X10％，

T10(焦烧时间)；

M90：ML十(MH—ML)X90％，

T9O(工艺正硫化时间)。工艺正硫化时间，试样达到某一硫化程度所需要的时间，即试样转矩达到ML+X（MH-ML）时所对应的时间，MIN（注：如X取值0.5，即T50，X取.9，即T90）。实际生产中具有重要指导意义。

曲线上的各硫化阶段：硫化诱导期（起硫或焦烧时间），预硫化期，正硫化期，过硫化期。ML：表示胶料的流动性，ML越低，流动性越好，反之，越差。MH：表征胶料的胶料的剪切模数、硬度、定伸强度和交联密度，一般MH越低，硬度越低，MH越高，硬度越高。T10：表征胶料的操作安全性，T10越短，表示胶料越容易发生死料，产品在生产时容易产生缺料不良。反之，T10越长，虽然操作安全性提高，但是产效会变低，成本会增加很多，故T10对胶料的加工、配方设计具有很重要的意义。T90：主要用来评估胶料在成型生产时的一次加硫条件,T90过长表示硫化速度偏慢，会导致产品硬度低，产效低。

橡胶的命名与代号GB7594-1987橡皮代号：橡皮绝缘XJ橡皮护套XH温度代号：65℃070℃185℃290℃3180℃8特性代号一般0一般不延燃1重型2重型不延燃3挤橡关键词概念设备模具工艺概念挤橡是利用未经硫化的胶料,冷喂或热喂于挤橡机中.借助螺杆的旋转推力,使胶料受到剪切、搅动、挤压等作用，从而使胶料混合，塑化并产生压力，促使胶料向机头的环状间隙移动，被压线连续无缝的绝缘层或护套层，紧密的包覆在导体或成缆线芯上。挤橡机在导电线芯上挤包橡皮绝缘层或在成缆缆芯上挤包橡皮护套层所用的设备称为挤橡机。在国家标准中（GB/T12783-91）橡胶塑料机械产品型号编制方法中规定，橡胶挤出机的规格是以螺杆的外径来表示，其单位为mm。设备上冠用字母表示意义：“XJ”中“X”表示橡胶（类别代号），“J”表示挤出机（组别代号）“XJW”中的“W”表示冷喂料（品种代号），“XJL”中的“L”表示滤胶机挤橡机基本结构挤橡机的组成：挤出系统（螺杆、机筒、机头）加热系统（用于控制操作过程的温度。）传动系统（用于驱动螺杆，保证螺杆工作时的扭矩各转速。）机头结构及类型挤橡机的机头是空心小室，其内部装有成型模具，胶料经机身螺杆挤送到机头，借助于模具使橡料包覆在线芯或缆芯上，并获得一定的形状和尺寸。结构：机头外壳、模芯座、模芯、模套等类型：直角机头、斜角机头。螺杆螺杆是挤橡机的重要部件，其形状与尺寸直接影响挤橡机的生产能力和挤包质量。螺杆工作部分的结构参数主要有螺纹直径、螺纹头数、长径比、压缩比及螺纹的几何形状等，对橡料挤包质量影响很大。螺杆直径（D）：指螺杆工作部分的外径。（凸出的面）长径比（L/D）：螺杆工作部分的长度与直径D之比称为长径比。长径比大有利于胶料塑化均匀混合，长径比过大会造成胶料早期焦烧。螺杆的压缩比：螺杆槽最初容积与最终容积之比称为压缩比。压缩胶料、排除气体、保证胶料在螺杆末端有中够的致密度。模具在挤包时模芯和模套要呈几何状的，原则是胶料经过分流，流向模芯与模套之间直到模套的成形部位（即承线）为止，在整个流程中要保持模芯与模套之间的空间是逐渐缩小的，并要使胶料的流动的速度加快且无阻碍，总体是一种流线型的流动状态。模套的角度应必须大于模芯的角度，一般模套采用60℃-65℃、模芯采用20℃-30℃。模套的承线又叫定径长度，这个区域叫承线区域定径区。承线长时挤出压力大，阻力大，线径的直径稳定，表面光滑且紧密，但过长容易焦烧脱节，承