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[氟塑料缆] 聚四氟乙烯（PTFE）的加工工艺及使用原理
P:2013-04-02 16:52:35
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一、聚四氟乙烯（PTFE）薄膜绕包
聚四氟乙烯薄膜绕包是聚四氟乙烯绝缘电线电缆又一种绝缘结构加工形式。) 绕包用聚四氟乙烯采用的聚四氟乙烯是悬浮聚合树脂经过模压烧结成毛坯，通过车削辊压而成。经过辊压的0.5毫米厚度以下的称为定向薄膜，定向度在2.5以上；未经过辊压的为不定向薄膜；定向度在1.1～2.1之间的为半定向或部分定向薄膜。
对于绝缘厚度较小的聚四氟乙烯绝缘安装线，主要采用定向度为1.65～2.05的薄膜进行绕包；由于绕包安装线所用的薄膜，一般都比较薄和窄，为了使绕包加工时薄膜有一定的机械强度和烧结时容易烧牢，故而取较大的定向度。但是，如果进一步提高薄膜的定向度，机械强度虽然提高了，可是薄膜确不容易烧牢。用提高烧结温度的方法则往往会造成聚四氟乙烯的分解，从安全角度考虑，这是必须避免的。
对于绝缘厚度较厚的聚四氟乙烯绝缘射频同轴电缆，绕包所用的薄膜厚度一般为0.1毫米左右，需要对电缆进行多次或多层绕包，才能得到所需要的绝缘厚度，因此如果采用定向度过大的薄膜，则会使绕包薄膜在烧结时收缩剧烈，造成整个绝缘开裂；如果用降低烧结温度的办法，又会使薄膜层间不能融合烧牢靠。但是对较厚绝缘电缆所用的薄膜必须有定向度的要求。定向度就是薄膜加热后的收缩性。薄膜有定向度即收缩性，才能在烧结时利用熔融时的收缩压力达到绕包绝缘层间的紧密结合。为了达到薄膜既有适当收缩，又要容易烧结，对绝缘厚度较厚的电缆的绕包薄膜定向度取为1.1±0.05左右，而不采用安装线绝绕包薄膜定向度1.65～2.05的薄膜进行绕包；
聚四氟乙烯薄膜绕包绝缘，其加工工艺流程为：
聚四氟乙烯薄膜切条→薄膜绕包→绕包薄膜烧结→火花耐电压→成品检验。
二、推挤
推挤是预压好的坯体放置于活塞推压机中，当推压机的活塞上升或下降时，坯体通过具有一定锥角的模具，在剪切力的作用下将树脂颗粒拉伸成纤维状结构，然后再经过干燥、烧结、冷却等工序，获得聚四氟乙烯绝缘。
在推挤过程中，推挤压力的大小，直接影响绝缘性能和绝缘能否顺利地挤出。推挤压力小，挤出的绝缘疏松并且多孔；推挤压力过大，容易使机器过载，并造成绝缘层的过分定向会造成绝缘纵向开裂，甚至使挤出的绝缘层成碎片而不能成形。要得到合适的压力，必须选择适当的推挤压缩比。
压缩比是推挤中的一个重要参数。压缩比M定义为：推挤机的活塞截面积S与制得的绝缘层截面积S、之比，即M=S/S、。由此可见，压缩比是表示料腔活塞截面积和制得的绝缘层截面积尺寸的相对变化，也就是推挤时绝缘所受到的推挤压力大小。
一般在实际生产中，压缩比取300～800之间。值得指出，压缩比的大小与所用树脂的质量、模具角度、模具的承线长短等等因素有关。首先所取压缩比，不能超过树脂本身容许的压缩比范围。在电线电缆的推挤绝缘中，模具所取角度以取20度左右较好。但当减小压缩比时，则应适当增大模具角度，反之则应减小。模具的承线短，则使压缩比增大，挤出压力增大。由于聚四氟乙烯树脂粉末对挤出压力的敏感性大，因此过高的压力不仅会使绝缘的定向度增加，沿挤出方向造成开裂，而且易在挤出层内部粒子间形成硬脆的交界面，使树脂烧结时不能熔融在一起，也会引起绝缘的裂纹。由此可见，压缩比或推挤压力的大小及均匀与否，都直接影响推挤的挤出和绝缘质量。只有选取适当的压缩比，并使推挤压力保持均匀，才能保证绝缘的挤出质量，并避免挤出的绝缘层松紧不一的现象。
在推挤过程中，推挤速度的控制主要取决于干燥和烧结速度。烧结速度过慢，有时会由于助挤剂大量逸出而不能成形，同时这样的生产效率低。推挤速度太慢，还会由于坯体受压力时间过长，致使预制品密实，助挤剂不易逸出而使绝缘发黄。推挤速度太快，容易造成干燥不完全、不充分，造成绝缘发黄甚至发黑，同时绝缘也不容易烧结透。因此推挤速度必须小于或等于干燥速度，而干燥速度又与绝缘尺寸、绝缘厚度、干燥区域的长度等等因素有关。
值得指出的是，模具选取也直接影响绝缘尺寸和质量。模具外模孔尺寸，应使其相当于挤出的绝缘外径d2，并稍大于绝缘外径d2，这是考虑到聚四氟乙烯经过烧结后有一定的收缩率，而且收缩率随绝缘厚薄不同而不相等。当外模的承线增长时，则会使推挤压力增大，反之则减小。一般压缩比增大时，应使模具的承线短些，因为承线过长，将使推挤压力增大，容易造成绝缘烧结后产生裂纹。同样，外模的锥角大则推挤的压力大，反之则压力小。模具锥角大小的选取还跟缸筒、压缩比大小等有关。模具的锥角一般选为15～20度，以20度比较适宜。外模锥体和模孔的光洁度，直接影响绝缘的表面质量。当锥体和模孔不光洁，光洁度较差时，会导致绝缘表面起毛，并出现花白裂纹等现象。为了保证绝缘表面质量，要求外模锥体和模孔的光洁度达到▽7以上，制造模具的材料以不锈钢较好，模具的内模孔大小，以使导体线芯能够不紧不松通过就好。
干燥和烧结
干燥和烧结的主要作用是使推挤的绝缘层，在烧结温度下经过熔融透明后，由于分子间力的作用使它成为密实的整体。
干燥和烧结的工艺方法可采用烘箱烧结和管型炉烧结。管型炉烧结的烧结质量较好，烧结均匀、便于连续生产、成形工艺简单，因而获得普遍应用，这是聚四氟乙烯绝缘主要采用的干燥和烧结工艺方法。
在管型烧结炉中，按其温度分布和所起作用，可分为：干燥区、预热区、烧结区和冷却区。各区的温度高低和分布，直接影响绝缘的物理机械性能和表面质量。
1）干燥区
干燥区的作用是除去助挤剂。干燥区的温度按推挤时所用助挤剂的种类不同而决定。一般干燥区的温度以使所用助挤剂沸程范围内即可，以达到除去助挤剂的目的。
当挤出速度一定时，如果干燥区温度太高，会导致干燥速度太快，助挤剂来不及挥发，会使绝缘发黄，产生夹层、气泡或裂纹。反之，如果干燥温度太低，助挤剂不能全部挥发逸出，也会使绝缘发黄，严重时甚至发黑
适当放长干燥区的长度，有利于助挤剂的充分挥发。干燥区的温度，应均匀缓慢上升，沿纵向长度各点温度差应不大于5℃为好，以避免挤出的绝缘层膨胀不均匀。干燥区的最高温度不应超过聚四氟乙烯的结晶熔点327℃。
2）预热区:
预热区是干燥区和烧结区之间的一个接续区段，它的温度一般在270～330℃的范围内。预热区的温度过高或过低，也会导致绝缘的裂纹。
预热区的作用是使聚四氟乙烯绝缘层，在一定的温度范围内，有一个稳定的过程，使助挤剂得到进一步的充分挥发和逸出。
3）烧结和冷却区
当聚四氟乙烯绝缘层离开干燥和预热区时，绝缘层中存在较多的孔隙需要在烧结区加以消除，使得绝缘层紧密成为整体。聚四氟乙烯是晶相和非晶相的混合物。聚四氟乙烯聚合物的非晶相的玻璃化温度为－120℃，晶态的熔融温度是327℃。当温度超过晶体熔点时，聚合物开始转为非晶态，聚四氟乙烯呈现透明状态，此时绝缘层体积增加约25％，烧结区的作用就是实现这样一个过程：消除绝缘层中的孔隙，使绝缘紧密成为整体。
烧结区的温度高低与绝缘厚度、收线速度等有关。烧结区温度分布应呈现波浪型，即逐步升高后再逐步下降。这是考虑聚四氟乙烯在熔点附近有较大体积膨胀的缘故。因为如果温度骤然由预热区的300℃左右，骤然上升到烧结区的420～450℃，则会由于聚四氟乙烯的导热性差，而在绝缘内外表面造成温度梯度，使绝缘层膨胀不一造成内部应力，造成绝缘开裂。逐步升温和降温，可以减小和避免这种内应力。
经过烧结后的聚四氟乙烯，其冷却过程就是使它从非晶态转播为晶态。冷却后结晶体含量，除与聚合物本身分子量有关外，还与冷却速度有关。冷却速度快，结晶含量少，伸长率大收缩率小。对于薄层绝缘，快速冷却有利于提高其机械性能。冷却区温度的高低，表明了冷却速度的快慢。冷却区，一般都是采用空气冷却。
干燥和烧结工艺可与推挤连续进行，也可以采用先推挤然后再烧结的方式。先挤出后再烧结的好处是，能够更好地控制干燥和烧结，不必受限于推挤速度等因素。
干燥和烧结后的绝缘，应进行绝缘表面和绝缘耐电压性能捡验，然后再进入以后的加工生产工序，如外导体、绞对等工序。
帖 子 奖 罚 聚四氟乙烯薄膜绕包是聚四氟乙烯绝缘电线电缆又一种绝缘结构加工形式。) 绕包用聚四氟乙烯采用的聚四氟乙烯是悬浮聚合树脂经过模压烧结成毛坯，通过车削辊压而成。经过辊压的0.5毫米厚度以下的称为定向薄膜，定向度在2.5以上；未经过辊压的为不定向薄膜；定向度在1.1～2.1之间的为半定向或部分定向薄膜。
对于绝缘厚度较小的聚四氟乙烯绝缘安装线，主要采用定向度为1.65～2.05的薄膜进行绕包；由于绕包安装线所用的薄膜，一般都比较薄和窄，为了使绕包加工时薄膜有一定的机械强度和烧结时容易烧牢，故而取较大的定向度。但是，如果进一步提高薄膜的定向度，机械强度虽然提高了，可是薄膜确不容易烧牢。用提高烧结温度的方法则往往会造成聚四氟乙烯的分解，从安全角度考虑，这是必须避免的。
对于绝缘厚度较厚的聚四氟乙烯绝缘射频同轴电缆，绕包所用的薄膜厚度一般为0.1毫米左右，需要对电缆进行多次或多层绕包，才能得到所需要的绝缘厚度，因此如果采用定向度过大的薄膜，则会使绕包薄膜在烧结时收缩剧烈，造成整个绝缘开裂；如果用降低烧结温度的办法，又会使薄膜层间不能融合烧牢靠。但是对较厚绝缘电缆所用的薄膜必须有定向度的要求。定向度就是薄膜加热后的收缩性。薄膜有定向度即收缩性，才能在烧结时利用熔融时的收缩压力达到绕包绝缘层间的紧密结合。为了达到薄膜既有适当收缩，又要容易烧结，对绝缘厚度较厚的电缆的绕包薄膜定向度取为1.1±0.05左右，而不采用安装线绝绕包薄膜定向度1.65～2.05的薄膜进行绕包；
聚四氟乙烯薄膜绕包绝缘，其加工工艺流程为：
聚四氟乙烯薄膜切条→薄膜绕包→绕包薄膜烧结→火花耐电压→成品检验。
二、推挤
推挤是预压好的坯体放置于活塞推压机中，当推压机的活塞上升或下降时，坯体通过具有一定锥角的模具，在剪切力的作用下将树脂颗粒拉伸成纤维状结构，然后再经过干燥、烧结、冷却等工序，获得聚四氟乙烯绝缘。
在推挤过程中，推挤压力的大小，直接影响绝缘性能和绝缘能否顺利地挤出。推挤压力小，挤出的绝缘疏松并且多孔；推挤压力过大，容易使机器过载，并造成绝缘层的过分定向会造成绝缘纵向开裂，甚至使挤出的绝缘层成碎片而不能成形。要得到合适的压力，必须选择适当的推挤压缩比。
压缩比是推挤中的一个重要参数。压缩比M定义为：推挤机的活塞截面积S与制得的绝缘层截面积S、之比，即M=S/S、。由此可见，压缩比是表示料腔活塞截面积和制得的绝缘层截面积尺寸的相对变化，也就是推挤时绝缘所受到的推挤压力大小。
一般在实际生产中，压缩比取300～800之间。值得指出，压缩比的大小与所用树脂的质量、模具角度、模具的承线长短等等因素有关。首先所取压缩比，不能超过树脂本身容许的压缩比范围。在电线电缆的推挤绝缘中，模具所取角度以取20度左右较好。但当减小压缩比时，则应适当增大模具角度，反之则应减小。模具的承线短，则使压缩比增大，挤出压力增大。由于聚四氟乙烯树脂粉末对挤出压力的敏感性大，因此过高的压力不仅会使绝缘的定向度增加，沿挤出方向造成开裂，而且易在挤出层内部粒子间形成硬脆的交界面，使树脂烧结时不能熔融在一起，也会引起绝缘的裂纹。由此可见，压缩比或推挤压力的大小及均匀与否，都直接影响推挤的挤出和绝缘质量。只有选取适当的压缩比，并使推挤压力保持均匀，才能保证绝缘的挤出质量，并避免挤出的绝缘层松紧不一的现象。
在推挤过程中，推挤速度的控制主要取决于干燥和烧结速度。烧结速度过慢，有时会由于助挤剂大量逸出而不能成形，同时这样的生产效率低。推挤速度太慢，还会由于坯体受压力时间过长，致使预制品密实，助挤剂不易逸出而使绝缘发黄。推挤速度太快，容易造成干燥不完全、不充分，造成绝缘发黄甚至发黑，同时绝缘也不容易烧结透。因此推挤速度必须小于或等于干燥速度，而干燥速度又与绝缘尺寸、绝缘厚度、干燥区域的长度等等因素有关。
值得指出的是，模具选取也直接影响绝缘尺寸和质量。模具外模孔尺寸，应使其相当于挤出的绝缘外径d2，并稍大于绝缘外径d2，这是考虑到聚四氟乙烯经过烧结后有一定的收缩率，而且收缩率随绝缘厚薄不同而不相等。当外模的承线增长时，则会使推挤压力增大，反之则减小。一般压缩比增大时，应使模具的承线短些，因为承线过长，将使推挤压力增大，容易造成绝缘烧结后产生裂纹。同样，外模的锥角大则推挤的压力大，反之则压力小。模具锥角大小的选取还跟缸筒、压缩比大小等有关。模具的锥角一般选为15～20度，以20度比较适宜。外模锥体和模孔的光洁度，直接影响绝缘的表面质量。当锥体和模孔不光洁，光洁度较差时，会导致绝缘表面起毛，并出现花白裂纹等现象。为了保证绝缘表面质量，要求外模锥体和模孔的光洁度达到▽7以上，制造模具的材料以不锈钢较好，模具的内模孔大小，以使导体线芯能够不紧不松通过就好。
干燥和烧结
干燥和烧结的主要作用是使推挤的绝缘层，在烧结温度下经过熔融透明后，由于分子间力的作用使它成为密实的整体。
干燥和烧结的工艺方法可采用烘箱烧结和管型炉烧结。管型炉烧结的烧结质量较好，烧结均匀、便于连续生产、成形工艺简单，因而获得普遍应用，这是聚四氟乙烯绝缘主要采用的干燥和烧结工艺方法。
在管型烧结炉中，按其温度分布和所起作用，可分为：干燥区、预热区、烧结区和冷却区。各区的温度高低和分布，直接影响绝缘的物理机械性能和表面质量。
1）干燥区
干燥区的作用是除去助挤剂。干燥区的温度按推挤时所用助挤剂的种类不同而决定。一般干燥区的温度以使所用助挤剂沸程范围内即可，以达到除去助挤剂的目的。
当挤出速度一定时，如果干燥区温度太高，会导致干燥速度太快，助挤剂来不及挥发，会使绝缘发黄，产生夹层、气泡或裂纹。反之，如果干燥温度太低，助挤剂不能全部挥发逸出，也会使绝缘发黄，严重时甚至发黑
适当放长干燥区的长度，有利于助挤剂的充分挥发。干燥区的温度，应均匀缓慢上升，沿纵向长度各点温度差应不大于5℃为好，以避免挤出的绝缘层膨胀不均匀。干燥区的最高温度不应超过聚四氟乙烯的结晶熔点327℃。
2）预热区:
预热区是干燥区和烧结区之间的一个接续区段，它的温度一般在270～330℃的范围内。预热区的温度过高或过低，也会导致绝缘的裂纹。
预热区的作用是使聚四氟乙烯绝缘层，在一定的温度范围内，有一个稳定的过程，使助挤剂得到进一步的充分挥发和逸出。
3）烧结和冷却区
当聚四氟乙烯绝缘层离开干燥和预热区时，绝缘层中存在较多的孔隙需要在烧结区加以消除，使得绝缘层紧密成为整体。聚四氟乙烯是晶相和非晶相的混合物。聚四氟乙烯聚合物的非晶相的玻璃化温度为－120℃，晶态的熔融温度是327℃。当温度超过晶体熔点时，聚合物开始转为非晶态，聚四氟乙烯呈现透明状态，此时绝缘层体积增加约25％，烧结区的作用就是实现这样一个过程：消除绝缘层中的孔隙，使绝缘紧密成为整体。
烧结区的温度高低与绝缘厚度、收线速度等有关。烧结区温度分布应呈现波浪型，即逐步升高后再逐步下降。这是考虑聚四氟乙烯在熔点附近有较大体积膨胀的缘故。因为如果温度骤然由预热区的300℃左右，骤然上升到烧结区的420～450℃，则会由于聚四氟乙烯的导热性差，而在绝缘内外表面造成温度梯度，使绝缘层膨胀不一造成内部应力，造成绝缘开裂。逐步升温和降温，可以减小和避免这种内应力。
经过烧结后的聚四氟乙烯，其冷却过程就是使它从非晶态转播为晶态。冷却后结晶体含量，除与聚合物本身分子量有关外，还与冷却速度有关。冷却速度快，结晶含量少，伸长率大收缩率小。对于薄层绝缘，快速冷却有利于提高其机械性能。冷却区温度的高低，表明了冷却速度的快慢。冷却区，一般都是采用空气冷却。
干燥和烧结工艺可与推挤连续进行，也可以采用先推挤然后再烧结的方式。先挤出后再烧结的好处是，能够更好地控制干燥和烧结，不必受限于推挤速度等因素。
干燥和烧结后的绝缘，应进行绝缘表面和绝缘耐电压性能捡验，然后再进入以后的加工生产工序，如外导体、绞对等工序。
wswgj 奖励 20 金币，.05 声望，于 2013-5-23 14:38:42 原因：内容很好！
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