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【摘 要】 本文结合笔者多年的工作经验，主要对无卤低烟阻燃电缆的生产工艺进行了探讨，分析可供大家参考参考交流。
【关键词】 电线电缆；工艺特性；生产工艺
电线电缆是用以传输电（磁）能、信息和实现电磁能转换的线材产品，电线电缆被广泛应用于国民经济各个领域，被喻为国民经济的“血管”和“神经”，也是人们日常生活中必要的基础产品。而随着全球低碳环保和节能减排大趋势的发展，也使得电线电缆行业加速了向环保电缆发展的进程。低烟、无卤、生态、环保电缆已成为电线电缆行业发展的趋势。本文结合笔者多年的工作经验，主要对无卤低烟阻燃电缆的生产工艺进行了探讨。
1、电线电缆产品制造的工艺特性
电线电缆制造涉及的工艺门类广泛，从有色金属的熔炼和压力加工，到塑料、橡胶、油漆等化工技术；纤维材料的绕包、编织等的纺织技术，到金属材料的绕包及金属带材的纵包、焊接的金属成形加工工艺等等。电线电缆制造所用的各种材料，不但类别、品种、规格多，而且数量大。因此，各种材料的用量、备用量、批料周期与批量必须核定。同时，对废品的分解处理、回收，重复利用及废料处理，作为管理的一个重要内容，做好材料定额管理、重视节约工作。电线电缆生产中，从原材料及各种辅助材料的进出、存储，各工序半成品的流转到产品的存放、出厂，物料流量大，必须合理布局、动态管理。电线电缆制造使用具有本行业工艺特点的专用生产设备，以适应线缆产品的结构、性能要求，满足大长度连续并尽可能高速生产的要求，从而形成了线缆制造的专用设备系列。如挤塑机系列、拉线机系列、绞线机系列、绕包机系列等。电线电缆的制造工艺和专用设备的发展密切相关，互相促进。新工艺要求，促进新专用设备的产生和发展；反过来，新专用设备的开发，又提高促进了新工艺的推广和应用。如拉丝、退火、挤出串联线；物理发泡生产线等专用设备，促进了电线电缆制造工艺的发展和提高，提高了电缆的产品质量和生产效率。
2、电线电缆生产的主要流程
电线电缆是通过：拉制、绞制、包覆三种工艺来制作完成的，型号规格越复杂，重复性越高。
（1）拉制。在金属压力加工中.在外力作用下使金属强行通过模具（压轮），金属横截面积被压缩，并获得所要求的横截面积形状和尺寸的技术加工方法称为金属拉制。
（2）绞制。为了提高电线电缆的柔软度、整体度，让2根以上的单线，按着规定的方向交织在一起称为绞制。
（3）包覆。根据对电线电缆不同的性能要求，采用专用的设备在导体的外面包覆不同的材料。包覆工艺分：A.挤包：橡胶、塑料、铅、铝等材料。B.纵包：橡皮、皱纹铝带材料。C.绕包：带状的纸带、云母带、无碱玻璃纤维带、无纺布、塑料带等，线状的棉纱、丝等纤维材料。D.浸涂：绝缘漆、沥青等。
3、无卤低烟阻燃电缆的生产工艺
3.1电缆的导体
电缆导体采用铜导体或铝导体，其各项性能应符合GB/T3956《电缆的导体》的规定；若导体选用镀锡圆铜线时，其性能应符合GB/T4910《镀锡圆铜线》的规定。成品导体不允许整根焊接，同一截面上不允许出现两个或两个以上的焊接点，单线焊接或扭接后须修整。束合或绞合导体应圆整、节距均匀，不得有断线、缺根、缺股及松股等现象。
3.2电缆的绝缘和护套
（1）工艺要求。电缆绝缘根据阻燃等级的不同允许选用交联聚乙烯或无卤低烟阻燃交联聚烯烃绝缘材料。绝缘标称厚度符合相关标准的规定，最薄点厚度不小于标称厚度的90%（0.1mm），平均厚度不小于标称值。绝缘外观平整、光洁，无击穿现象，绝缘热延伸达到标准要求。电缆护套选用热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃护套材料，其结构尺寸按照相关标准执行。
（2）挤出设备。无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料的挤出，使用长径比L/D为20或25的螺杆就能得到较为理想的挤出表面，但相比而言，使用长径比L/D为20的螺杆挤出的电缆表面更加光洁。这是由于长径比越大，能改进物料温度分布，有利于塑料的混合和塑化，并能减少漏流和逆流，提高挤出机的生产能力，适应性较强，但长径比过大，会使塑料受热时间增长易引起降解，并增大挤出机的功率消耗，而无卤低烟阻燃电缆料中由于加入了较多的填充材料（氢氧化镁或氢氧化铝），受热易分解而造成挤出表面变差，故采用长径比L/D为20的螺杆挤出效果较好。另外对于无卤低烟阻燃电缆料的挤出，螺杆压缩比为1～2.5之间比较合适。并且采用挤出PVC用的螺杆比采用挤出聚乙烯用的螺杆挤出阻燃聚烯烃较好；这是由于压缩比越大，螺槽深度越浅，螺旋角越小，螺杆与料筒之间的间隙越小，对塑料产生的剪切力和积压力增大，物料在螺杆中的剪切生热也越大，易引起物料机械分解，影响挤出质量；而挤出PVC用的螺杆压缩比较小，螺槽深度较深，螺旋角较大，螺杆与料筒之间的间隙较大，故一般采用挤出PVC用的螺杆挤出阻燃聚烯烃电缆料。挤出设备要有良好的冷却装置，因为阻燃聚烯烃挤出过程中会由于摩擦而生热，如果没有良好的冷却效果，材料极易分解而影响挤出效果。
（3）挤出模具。由于无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料中有较多的填充物，导致在熔融状态下熔体强度、拉伸比、熔体黏度与非阻燃电缆料的性能存在较大的差异，从而使模具的选取也有所不同。一般來说，无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘的挤出采用挤压式，护套采用挤管式或半挤管式生产。采用挤压式模具时由于无卤低烟阻燃聚烯烃熔体黏度大，使得机头压力增加，挤出制品压得比较密实，导致离模时有所膨胀，故选用模具内径尺寸比成品的标称直径应小5%左右。使用挤管式或半挤管式生产时必须考虑拉伸比，无卤低烟阻燃聚烯烃拉伸比为2.5～3.2，理论上是拉伸比越小，表面越光洁，实践得出挤制护套配模：模芯内径=绕包层外径+（0.6～1.5）mm，模套内径=电缆标称外径+（2～7）mm。
（4）挤出工艺。挤出工艺主要包括挤出温度和螺杆转速。由于无卤低烟阻燃聚烯烃挤出时会因摩擦而生热，引起温升，冷却一段后会趋于平衡，所以初始温度设定一般比正常挤出温度低5～10℃左右，以使挤塑稳定时，温度正好在材料的挤出温度范围之内。一般来说，无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料比低烟低卤及普通阻燃聚烯烃电缆料的摩擦升温快，工艺温度范围窄。挤出时螺杆转速也是一个重要问题，挤包无卤低烟阻燃聚烯烃时，螺杆转速不能太快。这是由于螺杆转速快后受到的剪切作用增大，易引起阻燃剂的机械热分解；另外由于转速增加，摩擦生热量也大，也会造成阻燃剂分解，从而影响挤出表面质量。同时螺杆转速快时，主机电流一般比较大，导致电动机超负荷运转。
3.3电缆的金属屏蔽
对于电缆的屏蔽结构，根据需要可以选用铜丝编织、铜带绕包、铝塑带绕包或铜丝疏绕铜带绕扎结构。电力电缆屏蔽一般选用铜带绕包或铜丝疏绕铜带绕扎结构，屏蔽的截面积根据故障电流选取：控制仪表电缆屏蔽一般选用铜带、铝塑带绕包和铜丝编织结构，其中铜丝编织密度不低于80%，编织表面无毛刺、洞疤等现象。金属屏蔽带或屏蔽丝的结构尺寸应符合相关产品标准的规定。
3.4电缆的铠装层
电缆的铠装根据需要来选取，在要求抗拉的场所，多芯电缆一般选用镀锌钢丝，但用在交流电系统的单芯电缆，为了防止磁滞损耗和涡流损耗的发生，必须选用非磁性材料，如奥氏体不锈钢丝、铝合金丝等；在要求抗挤压的场所，多芯电缆一般选用镀锌钢带，用在交流电系统的单芯电缆，必须选用非磁性材料，如奥氏体不锈钢带等。铠装用金属丝均匀地疏绕在缆芯护层上，其外采用带材扎紧；铠装用金属带采用双层间隙搭盖绕包结构。铠装用金属带和金属丝的结构尺寸符合GB2952的要求。考虑到金属的腐蚀性问题，当铠装下有与铠装材料不同的金属屏蔽结构时，铠装和屏蔽之间需要挤包一层无卤低烟阻燃聚烯烃隔离套。
4、结语
随着社会的发展和经济建设的加快，人们环保意识的提高，无卤低烟阻燃电缆的使用量将大大提高，市场前景将是非常广阔的，但由于无卤低烟电缆要达到一定的阻燃效果，必须在材料中加入了过多的阻燃剂，极大地影响了电缆的力学性能和电气性能。因此，今后在加强阻燃机理研究的基础上，要积极研制开发一种新型高效阻燃剂，确保在加入少量的阻燃剂而达到较高的阻燃效果，同时兼顾电缆具有优异的力学和电气性能。
【关键词】 电线电缆；工艺特性；生产工艺
电线电缆是用以传输电（磁）能、信息和实现电磁能转换的线材产品，电线电缆被广泛应用于国民经济各个领域，被喻为国民经济的“血管”和“神经”，也是人们日常生活中必要的基础产品。而随着全球低碳环保和节能减排大趋势的发展，也使得电线电缆行业加速了向环保电缆发展的进程。低烟、无卤、生态、环保电缆已成为电线电缆行业发展的趋势。本文结合笔者多年的工作经验，主要对无卤低烟阻燃电缆的生产工艺进行了探讨。
1、电线电缆产品制造的工艺特性
电线电缆制造涉及的工艺门类广泛，从有色金属的熔炼和压力加工，到塑料、橡胶、油漆等化工技术；纤维材料的绕包、编织等的纺织技术，到金属材料的绕包及金属带材的纵包、焊接的金属成形加工工艺等等。电线电缆制造所用的各种材料，不但类别、品种、规格多，而且数量大。因此，各种材料的用量、备用量、批料周期与批量必须核定。同时，对废品的分解处理、回收，重复利用及废料处理，作为管理的一个重要内容，做好材料定额管理、重视节约工作。电线电缆生产中，从原材料及各种辅助材料的进出、存储，各工序半成品的流转到产品的存放、出厂，物料流量大，必须合理布局、动态管理。电线电缆制造使用具有本行业工艺特点的专用生产设备，以适应线缆产品的结构、性能要求，满足大长度连续并尽可能高速生产的要求，从而形成了线缆制造的专用设备系列。如挤塑机系列、拉线机系列、绞线机系列、绕包机系列等。电线电缆的制造工艺和专用设备的发展密切相关，互相促进。新工艺要求，促进新专用设备的产生和发展；反过来，新专用设备的开发，又提高促进了新工艺的推广和应用。如拉丝、退火、挤出串联线；物理发泡生产线等专用设备，促进了电线电缆制造工艺的发展和提高，提高了电缆的产品质量和生产效率。
2、电线电缆生产的主要流程
电线电缆是通过：拉制、绞制、包覆三种工艺来制作完成的，型号规格越复杂，重复性越高。
（1）拉制。在金属压力加工中.在外力作用下使金属强行通过模具（压轮），金属横截面积被压缩，并获得所要求的横截面积形状和尺寸的技术加工方法称为金属拉制。
（2）绞制。为了提高电线电缆的柔软度、整体度，让2根以上的单线，按着规定的方向交织在一起称为绞制。
（3）包覆。根据对电线电缆不同的性能要求，采用专用的设备在导体的外面包覆不同的材料。包覆工艺分：A.挤包：橡胶、塑料、铅、铝等材料。B.纵包：橡皮、皱纹铝带材料。C.绕包：带状的纸带、云母带、无碱玻璃纤维带、无纺布、塑料带等，线状的棉纱、丝等纤维材料。D.浸涂：绝缘漆、沥青等。
3、无卤低烟阻燃电缆的生产工艺
3.1电缆的导体
电缆导体采用铜导体或铝导体，其各项性能应符合GB/T3956《电缆的导体》的规定；若导体选用镀锡圆铜线时，其性能应符合GB/T4910《镀锡圆铜线》的规定。成品导体不允许整根焊接，同一截面上不允许出现两个或两个以上的焊接点，单线焊接或扭接后须修整。束合或绞合导体应圆整、节距均匀，不得有断线、缺根、缺股及松股等现象。
3.2电缆的绝缘和护套
（1）工艺要求。电缆绝缘根据阻燃等级的不同允许选用交联聚乙烯或无卤低烟阻燃交联聚烯烃绝缘材料。绝缘标称厚度符合相关标准的规定，最薄点厚度不小于标称厚度的90%（0.1mm），平均厚度不小于标称值。绝缘外观平整、光洁，无击穿现象，绝缘热延伸达到标准要求。电缆护套选用热塑性无卤低烟阻燃聚烯烃护套材料，其结构尺寸按照相关标准执行。
（2）挤出设备。无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料的挤出，使用长径比L/D为20或25的螺杆就能得到较为理想的挤出表面，但相比而言，使用长径比L/D为20的螺杆挤出的电缆表面更加光洁。这是由于长径比越大，能改进物料温度分布，有利于塑料的混合和塑化，并能减少漏流和逆流，提高挤出机的生产能力，适应性较强，但长径比过大，会使塑料受热时间增长易引起降解，并增大挤出机的功率消耗，而无卤低烟阻燃电缆料中由于加入了较多的填充材料（氢氧化镁或氢氧化铝），受热易分解而造成挤出表面变差，故采用长径比L/D为20的螺杆挤出效果较好。另外对于无卤低烟阻燃电缆料的挤出，螺杆压缩比为1～2.5之间比较合适。并且采用挤出PVC用的螺杆比采用挤出聚乙烯用的螺杆挤出阻燃聚烯烃较好；这是由于压缩比越大，螺槽深度越浅，螺旋角越小，螺杆与料筒之间的间隙越小，对塑料产生的剪切力和积压力增大，物料在螺杆中的剪切生热也越大，易引起物料机械分解，影响挤出质量；而挤出PVC用的螺杆压缩比较小，螺槽深度较深，螺旋角较大，螺杆与料筒之间的间隙较大，故一般采用挤出PVC用的螺杆挤出阻燃聚烯烃电缆料。挤出设备要有良好的冷却装置，因为阻燃聚烯烃挤出过程中会由于摩擦而生热，如果没有良好的冷却效果，材料极易分解而影响挤出效果。
（3）挤出模具。由于无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料中有较多的填充物，导致在熔融状态下熔体强度、拉伸比、熔体黏度与非阻燃电缆料的性能存在较大的差异，从而使模具的选取也有所不同。一般來说，无卤低烟阻燃聚烯烃绝缘的挤出采用挤压式，护套采用挤管式或半挤管式生产。采用挤压式模具时由于无卤低烟阻燃聚烯烃熔体黏度大，使得机头压力增加，挤出制品压得比较密实，导致离模时有所膨胀，故选用模具内径尺寸比成品的标称直径应小5%左右。使用挤管式或半挤管式生产时必须考虑拉伸比，无卤低烟阻燃聚烯烃拉伸比为2.5～3.2，理论上是拉伸比越小，表面越光洁，实践得出挤制护套配模：模芯内径=绕包层外径+（0.6～1.5）mm，模套内径=电缆标称外径+（2～7）mm。
（4）挤出工艺。挤出工艺主要包括挤出温度和螺杆转速。由于无卤低烟阻燃聚烯烃挤出时会因摩擦而生热，引起温升，冷却一段后会趋于平衡，所以初始温度设定一般比正常挤出温度低5～10℃左右，以使挤塑稳定时，温度正好在材料的挤出温度范围之内。一般来说，无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料比低烟低卤及普通阻燃聚烯烃电缆料的摩擦升温快，工艺温度范围窄。挤出时螺杆转速也是一个重要问题，挤包无卤低烟阻燃聚烯烃时，螺杆转速不能太快。这是由于螺杆转速快后受到的剪切作用增大，易引起阻燃剂的机械热分解；另外由于转速增加，摩擦生热量也大，也会造成阻燃剂分解，从而影响挤出表面质量。同时螺杆转速快时，主机电流一般比较大，导致电动机超负荷运转。
3.3电缆的金属屏蔽
对于电缆的屏蔽结构，根据需要可以选用铜丝编织、铜带绕包、铝塑带绕包或铜丝疏绕铜带绕扎结构。电力电缆屏蔽一般选用铜带绕包或铜丝疏绕铜带绕扎结构，屏蔽的截面积根据故障电流选取：控制仪表电缆屏蔽一般选用铜带、铝塑带绕包和铜丝编织结构，其中铜丝编织密度不低于80%，编织表面无毛刺、洞疤等现象。金属屏蔽带或屏蔽丝的结构尺寸应符合相关产品标准的规定。
3.4电缆的铠装层
电缆的铠装根据需要来选取，在要求抗拉的场所，多芯电缆一般选用镀锌钢丝，但用在交流电系统的单芯电缆，为了防止磁滞损耗和涡流损耗的发生，必须选用非磁性材料，如奥氏体不锈钢丝、铝合金丝等；在要求抗挤压的场所，多芯电缆一般选用镀锌钢带，用在交流电系统的单芯电缆，必须选用非磁性材料，如奥氏体不锈钢带等。铠装用金属丝均匀地疏绕在缆芯护层上，其外采用带材扎紧；铠装用金属带采用双层间隙搭盖绕包结构。铠装用金属带和金属丝的结构尺寸符合GB2952的要求。考虑到金属的腐蚀性问题，当铠装下有与铠装材料不同的金属屏蔽结构时，铠装和屏蔽之间需要挤包一层无卤低烟阻燃聚烯烃隔离套。
4、结语
随着社会的发展和经济建设的加快，人们环保意识的提高，无卤低烟阻燃电缆的使用量将大大提高，市场前景将是非常广阔的，但由于无卤低烟电缆要达到一定的阻燃效果，必须在材料中加入了过多的阻燃剂，极大地影响了电缆的力学性能和电气性能。因此，今后在加强阻燃机理研究的基础上，要积极研制开发一种新型高效阻燃剂，确保在加入少量的阻燃剂而达到较高的阻燃效果，同时兼顾电缆具有优异的力学和电气性能。