尼龙套筒电气线路的技术研究

尼龙套筒电气线路的技术研究

1聚乙烯矿产品随着我国改革开放的深入，建筑业得到了迅速发展，应用于土木工程行业的低能耗线路数量也迅速增加。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龙涂层电线与全氯仿线的比较2.1全聚乙烯电缆存在的缺陷(1)电流过载能力低、短路时热容量小,长期工作温度较低(70℃),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。(2)机械强度较低,极易被鼠类咬破,造成供电事故。(3)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。(4)穿管敷设时易损伤电线,造成供电事故的隐患。(5)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温度、温度和稳定性(1)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”。(2)耐热性好,连续使用温度可达120℃,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℃的高温下也无明显的变形现象。(3)具有优异的耐磨性。(4)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变身线路的运行效率显著提高,消除因穿管而损伤线路(1)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。尼龙护套电线(BVN)在性能上应符合JB/T10261和UL83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1.5～10mm2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。3增上转化应用要求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/T10261和UL83标准的性能要求。3.1产品的性能要求(1)电能导体直流电阻、耐压试验、绝缘电阻。(2)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。(3)化学稳定性能耐油试验、单根垂直燃烧试验。3.2设计要求(1)总体温度为gb3956-1997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。(2)绝缘材料为聚氯乙烯绝缘材料，厚度应符合行业标准的rjt标准10261所规定的标称厚度和最薄厚度。(3)挤包聚乙烯纤维后的下圆管10261标准(与UL83一致)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。其主要结构如图1所示。3.3尼龙运营关键按照图1结构,制造尼龙护套电线的工艺流程见图2。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0.10mm,要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尼龙涂层的挤出工艺4.1分子间作用力尼龙(聚酰胺)是含有酰胺基(-CO-NH-)的线型热塑性树脂,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2。4.2龙尾涂层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)输送尼龙料时需干燥尼龙料易吸湿,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60～90℃。(2)模芯与分流器的配合尼龙的熔点较高,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,其模具的结构如图3所示,其中,模芯承线段长度l=8δ,(δ为模芯与模套之间间隙),通常l≥3.175mm,模芯壁厚t≥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式(1)和式(2)。d=d1+(1~2)(1)D=d+2t+3e+2(2)d=d1+(1~2)(1)D=d+2t+3e+2(2)式中∶dd1Dteδlt——模芯内径(mm)——绝缘外径(mm)——模套内径(mm)——模芯壁厚(mm)——尼龙护套厚度(mm)——模芯与模套的间隙(mm)——模芯承线段长度(mm)——模芯壁厚(mm)式中∶d——模芯内径(mm)d1——绝缘外径(mm)D——模套内径(mm)t——模芯壁厚(mm)e——尼龙护套厚度(mm)δ——模芯与模套的间隙(mm)l——模芯承线段长度(mm)t——模芯壁厚(mm)模具的表面光洁度对尼龙护套的挤出非常重要,尤其是模芯和模套配合区,任何缺陷都会造成尼龙护套的凹陷或划痕。因此,每次模具的使用前、后,都应进行表面光洁度检查。此外,在模具更换时,应对机头的内腔和相关部件进行清洁,去掉附着在上面的剩胶、杂质和焦粒。(3)状态状态的个体状态网虽然目前采用普通螺杆也能挤制尼龙护套,但并不是所有螺杆都能保证尼龙塑化均匀和达到最佳工作状态的。由于尼龙是结晶型聚合物,最合适的是突变型螺杆。该螺杆的主要参数:螺杆直径为60mm以下;长径比在20∶1～25∶1之间;压缩比范围为3.5∶1～4∶1。尼龙在熔化时为粘流态,故应选用机筒和螺杆之间的间隙较小的挤出机,其间隙约为0.15mm左右。(4)生产线速度和挤出量的影响尼龙的挤出温度控制要求较高,机身加热区均要防止尼龙料温度过高或过低。温度过高,出料会变黄、变稀,无法拉伸;温度过低会过早结晶,造成出料困难。另外,其挤出温度还受出线速度和挤出量的影响。熔融状态的尼龙热稳定性较差,易发生降解而使护套性能下降,故不允许尼龙在高温料筒内停留时间过长,表3是挤出机的典型控制温度。另外,要注意挤出机机颈温度的控制。由于这个区域中装有筛板和筛网,有较大的散热面积,易散热,如果这个区域的温度低于尼龙的熔点,会引起局部尼龙的固化,而限制出胶量,甚至在机头中产生凝胶,导致护套表面有结块或小颗粒产生。所以,挤出前应测量机颈温度,使之等于尼龙料的熔点,并使模芯的温度不低于尼龙结晶温度181℃。(5)筛板和筛网是解决方案的主要部件尼龙是一种经过热稳定和润滑处理的通用型塑料,其具有中等粘度的结晶均匀的颗粒状树脂。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。(6)尼龙的晶体结构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件。尼龙6的熔点为215℃,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185℃,中止温度为71℃。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0.5m左右;热水冷却温度为43～60℃,水槽长度约1～3.5m。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。(7)温度设定应符合以下条件在制造过程中,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℃;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美国对尼龙运营公司对部分试验内容及结果例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。6权利条件的选择建筑用