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氟塑料電纜
中文名
氟塑料電纜
外文名
Fluoroplastics Cable
優 點
耐候性、耐熱性
適用于
環境惡劣的行業
1簡介
氟塑料電纜，英文名：Fluoroplastics Cable，用來專指以氟塑料為外套的電線電纜。氟塑料電纜具有優良的耐候性、耐熱性，摩擦系數較小，化學性能穩定，具有較好的電絕緣性能。因此氟塑料電纜在石油、冶金、化工、電力、航天等環境惡劣的行業有著重要用途。在電線電纜的生產中，常用的氟塑料有聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯、聚偏氟乙烯、四氟乙烯和乙烯共聚物等，用以制造各種耐熱、耐高溫絕緣電線、測(油)井電纜、地質探測電纜、加熱電纜，F級和H級電機引接線，耐輻照電線，電磁線，射頻同軸電纜，煤礦用阻燃電纜的A型電纜等。
2種類
氟塑料電纜可以制成實芯和絕緣兩種形式，其中物理發泡氟塑料電纜在國外已有生產和使用，在國內尚在研制過程中，平時我們所說的氟塑料電纜通常指實芯氟塑料電纜。
三種常見形式：單芯電纜、同軸電纜、多芯電纜。
1、單芯電纜
或者稱作高溫電線，其結構是內導體為單根或多股銅線（鍍錫銅線），導體外徑0.4~2.0MM，絕緣為氟塑料，絕緣層厚度在0.3~0.5MM，常用作航空導線、電子和電氣設備布線以及特殊場合的照明線。
2、同軸電纜
內導體為單根或多股銅引（鍍錫銅銀銅線），直徑為1.25~1.6MM，有三種絕緣形式：A、氟塑料絕緣，厚度為0.5~0.7MM，B、氟塑料發泡絕緣，厚度為2.5~3.0MM，C、氟塑料與聚乙烯組合絕緣，即內層用氟塑料絕緣，外層用聚乙烯絕緣，其中氟塑料的厚度為0.04~0.07MM。這類電纜常用作射頻電纜和電子設備的連接線。
3、多芯電纜
將單芯電線或同軸電纜絞合在一起，便于為多芯電纜。其中有對絞的，也有非對絞的，分別用作工業計算機控制和自動化儀表儀器控制，對于特殊場合的五類、超五類電纜，數據傳輸、音頻視頻傳輸等，也采用這種氟塑料電纜。
3特性
氟塑料擁有高度的化學穩定性和耐化學腐蝕性能，耐火、耐高溫、阻燃等特性，因此在電線電纜行業有著廣泛的應用，特種電纜如：耐高溫電纜、阻燃電纜、耐腐蝕電纜等大都采用氟塑料做為護套外層。氟塑料電線電纜擁有的特性如下：
1、阻燃：氟塑料的氧指數高，燃燒時火焰擴散范圍小，產生的煙霧量少。用其制作的電纜適合對阻燃性要求嚴格的地方，例如計算機網絡、地鐵、車輛、高層建筑等公共場合，一旦發生火災，人們可以有一定的時間疏離，而不被濃煙熏倒，爭取到寶貴的救援時間。
2、電氣性能優異：相對于聚乙烯而言，氟塑料的介電常數更低，因此，與同結構的同軸電纜相比較，氟塑料電纜的衰減更小，更適合于高頻信號傳輸，當今電纜的使用頻率越來越高已經成為潮流，同時又由于氟塑料能耐高溫，所以常用作傳輸通信設備的內部接線、無線發射饋線與發射機之間的跳線和視頻音頻線。此外，氟塑料電纜的介電強度、絕緣電阻好，適合作重要儀表儀器的控制電纜。
3、耐高溫：氟塑料有著超乎尋常的熱穩定性，使得氟塑料電纜能適應150~200度的高溫環境，而常見的聚乙烯、聚氯乙烯電纜只適用于70~90度的工作環境。另外，在同等截面導體的條件下，氟塑料電纜可以傳輸更大的許用電流，這就大大提高了電纜的使用范圍，由于這種獨特的性能，氟塑料電纜常用于飛機、艦艇、高溫爐以及電子設備的內部布線、引接線等。
4、機械化學性能完美：氟塑料的化學鍵能高，具有高度的穩定性，幾乎不受溫度變化的影響，有著優良的耐氣候老化性能和機械強度;而且不受各種酸、堿和有機溶劑物影響，因此適用于環境氣候變化大、有腐蝕性場合，如石化、煉油、油井儀器控制等。
5、利于焊接連線：在電子儀器中，有不少接線是采用焊接方法進行連接，由于一般塑料的熔融溫度低，在高溫時容易融化，需要熟練的焊接技術，而有些焊點必須要有一定的焊接時間，這也成為氟塑料電纜受到歡迎的原因，如通信設備和電子儀器的內部接線。
6、氟塑料原料的價格高、電纜生產難度大：生產成本高，銷售價格自然也高，這也限制了產品的應用，然而，也正因為如此，使得競爭廠家少，需要使用氟塑料電纜的客戶也就不會過于的計較價格因素了。
4擠出工藝
由于氟塑料原料價格較高，電纜生產擠出工藝難度大，在生產過程中材料擠出時會有有毒氣體排出，所以氟塑料電纜的生產成本高，其市場銷售價格也較高。以下為氟塑料電纜擠出工藝的幾個注意點：
1、擠出方式的選擇
含氟塑料熔體的熔融粘度極大，在熱塑性氟塑料的加工過程中，不宜采用壓力式擠出，依據熔體有足夠的強度且允許拉伸，故可采用套管式模具擠出方式生產氟塑料電線電纜。
2、擠出模具
套管式模具擠出時，模具是熱塑性氟塑料擠出工序中最關鍵的影響因素，不合適的模具可能會造成松套、熔體斷裂、表面波紋、外徑波動大等問題出現，嚴重時可能無法擠出成型。在實際生產中，控制合理的拉伸系數以確保絕緣與導體間的粘結力就顯得尤為重要。拉伸平衡DRB值不應小于1.0，否則會出現絕緣松套現象，尤其是單線擠出時，其值應調到1.05～1.15之間，但DRB值不能大于1.2，否則會在擠出速度較快時出現熔融椎體破裂，影響產品質量。一般情況下，熱塑性氟塑料擠出模具的承線長度不超過15mm比較合適。對于加工線徑較大，拉伸比DDR在5～10之間的情況下，需將擠出模具的承線長度提高到12mm左右，以便加大模具內熔融樹脂的壓力和減小擠出外徑的波動，達到穩定擠出的目的。
3、擠出溫度
擠出熱塑性氟塑料時，其溫度的設定與所擠出的線徑和速度成正比關系，線徑越大，擠出機螺桿轉速越高，那么設定的溫度也越高。在擠出過程中，通過觀察氟塑料熔融椎體的狀態判斷溫度是否得當。若溫度過低，則會導致絕緣應內應力的存在而開裂；受熱過度則會導致氟塑料局部發生分解，造成電纜絕緣或護套表面存在氣泡，嚴重影響產品質量。同時，線芯進入機頭前應經過預熱，在模具和熔融椎體外增加保溫加熱罩，避免溫度變化導致熔融椎體粘度變化，而影響擠出速度及產品質量。
4、冷卻控制
氟塑料是一種結晶型有機高分子材料，所以不宜采用定型冷卻驟冷方式，由于氟塑料的擠出溫度較高，所以冷卻介質的溫度應達到材料晶核生長速度和晶粒生長速度的最佳比例。擠出后的絕緣或護套應采用分段冷卻方式進行冷卻，即水槽水溫從高到低進行設置，避免急速冷卻造成松套或在擠出物中形成內應力。
5加工工藝
用作氟塑料絕緣電線的絕緣材料主要有聚四氟乙烯PTFE、聚全氟乙丙烯FEP以及其它氟塑料，根據不同氟塑料的加工特點，一般采用以下三種加工工藝。
1、熱擠工藝當擠出機內部機筒溫度達到350°C----390°C左右時，把F46氟塑料加入料斗，利用螺桿旋轉的推力，通過成型模具均勻連續的包覆在導電線芯上，冷卻后定型。此方法用Φ30、Φ60、Φ90等高溫塑料擠出機，常生產F46型、F40型等氟塑料絕緣產品。
2、推擠工藝把粉狀的聚四氟乙烯塑料預壓成筒型，放人機筒，利用活塞推力，通過成型模具均勻連續的包覆在導電線芯上，然后進行380。C的高溫燒結，冷卻后定型。此方法用F4推壓機，生產F4(PTFE)型產品。
3、繞包工藝用切成一定寬度的聚四氟乙烯薄膜帶繞包到線芯上，然后進行燒結定型。此方法用繞包機及燒結爐，通常生產AFR型、FSFB型等電線。
氟塑料擠出工藝的發展
PTFE不能熔融擠出，必須通過薄膜繞包或糊狀擠出來生產電線電纜，需使用專門設備，設備復雜，工藝流程長，且生產是間歇性的，生產速度也受限制。因此開發可熔融擠出的氟塑料一直是高分子界的重大課題。 FEP是首先開發成功的可熔融擠出氟塑料。它幾乎保持了PTFE的所有優異性能，至今仍是除PTFE外使用最為廣泛、用量最大的含氟塑料。 FEP的連續使用溫度為200℃，PFA的成功開發才真正有了可在250℃下使用的熔融擠出氟塑料，但價格昂貴。 ETFE、PVDF，在基本保持了PTFE的各種性能下，以他們比重小、強度大、耐輻照三大優勢在含氟塑料中嶄露頭角，且在電線電纜中也獲得了廣泛應用。
氟塑料擠出設備
除PVDF允許用一般擠出機擠出電線外，其他各種氟塑料都要用高溫擠出機生產電線電纜。 熔融氟樹脂用高溫擠出機的要求： 有足夠的加熱功率，確保高溫（例如450 ℃左右）條件下樹脂能夠熔融擠出； 與熔體接觸的部件：螺桿、螺膛、機頭及其組件、模具等，都要用高溫耐腐蝕合金，如鎳基合金（包括國內的新三號鋼），主要是由于擠出過程中可能產生的HF等含氟氣體具有很強的腐蝕性。
氟塑料擠出材料
與不同氟塑料有不同的使用溫度一樣，導體也需不同的適用溫度。考慮到擠出時可能產生的氣體對導體的腐蝕，氟塑料電線電纜幾乎都使用鍍銀、鍍錫、鍍鎳等鍍復導體。電線電纜研究、生產者應根據電線電纜用戶的需要，正確選擇導體和絕緣材料，既要滿足客戶要求，又要讓絕緣材料用得恰到好處。因此，應熟悉、掌握各種氟塑料的特性。
氟塑料擠出工藝
含氟塑料熔體的熔融粘度極大，不宜采用"壓力式"擠出（否則會對設備提出太苛刻的要求）；但熔體有足夠的強度，允許拉伸，所以幾乎都是采用"套管式"擠出來生產電線電纜，通過控制合理的拉伸系數保證絕緣與導體間的粘結力。 "套管式"擠出中，模具的設計或生產中的"配模"，都應保證DDR、DBR兩個參數之值在擠出材料允許的合理范圍之內。
DBR稱之為（平衡）拉伸系數（拉伸度），表示外層熔體與內層熔體受拉伸程度的比。 DDR稱之為拉伸比（配模比），表示拉伸程度或允許生產速度。 DDR、DBR都是材料參數，DDR、DBR允許值越大，評價為材料擠出工藝好。 不同材料，DDR、DBR不一樣；同種材料，牌號不同（MI不同），DDR、DBR也不一樣。不同材料、不同牌號的這兩個參數及其允許范圍，線纜研究、生產者必須掌握。 作為其性，MI越大，DDR、DBR允許較大；絕緣擠出的DBR、DDR比護套擠出時大。
幾種常用線纜絕緣材料的DDR、DBR
6應用行業
高頻數據傳輸電線電纜
PTFE聚四氟乙塑料（F4）不僅電絕緣性突出，而且在較寬的使用溫度區間及頻率范圍內，具有低介電常數并有特別低的損耗因子，介電強度、介電常數（2.3~2.1)、體積電阻率和表面電阻率保持良好，并直至它們的玻璃化轉變溫度都不受溫度影響； 它們具有低吸濕性，使介電性能很少受濕度的影響；PTFE聚四氟乙烯塑料（F4）的電性能不隨時間改變）；幾乎對所有化學品和溶劑呈惰性，甚至在高溫和壓力下也能保持它們的優異性能，特別適用于需要低衰減的數據傳輸電纜。 因而，在一些要求耐高溫同時又要防火的場合用它們做射頻電纜絕緣介質，有利于提高傳輸信號的質量，采用PTFE聚四氟乙烯聚合物做絕緣層，也做外護套。
汽車工業
PTFE聚四氟乙烯塑料另外一個重要用途是：在苛刻環境下用做連接線，最高使用溫度為250℃。 PTFE聚四氟乙烯塑料絕緣電纜可通過UL標準80℃耐油試驗，轎車中也有許多地方使用PTFE聚四氟乙烯塑料絕緣電線，如腐蝕油用自動傳動裝置的電纜；汽油油面傳感器；制動磨擦傳感器等；
建筑行業
隨著我國城市化加速，高層建筑增多，人們對電線電纜火災事認識的加強，各領域對電纜防火的要求也越來越高，加上受設空間的限制，要求電線電纜線徑要小、載流量要大。PTFE聚四氟乙烯塑料的高熱穩定性、高阻燃性、低損耗已經成為人們關注的熱點，采用PTFE聚四氟乙烯塑料絕緣用于特殊場合的連結線，可滿足上述要求，是PTFE聚四氟乙烯塑料絕緣電線電纜有待拓展的一個領域。
石油行業
由于需要注入的蒸汽溫度高達300℃,壓力也可達到20 MPa,油井內部常年處于一種高溫高壓的環境,因此對于工作在這種高溫高壓環境的電纜來說，如何克服嚴苛的環境,把井下測井數據傳輸到井上就成為一個重要的問題。 氟塑料電纜擁有耐高溫的特性，在300℃的高溫下可以保持工作，耐壓性能同樣優秀，因此在石油行業也有越來越廣泛的應用。
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