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德特威勒电梯电缆概览

[日期: 2011-06-22 ] 千家综合布线网 www.cabling-system.com

俗话说巧妇难为无米之炊,品质优良的原材料是保证产品质量的基础。电梯电缆作为电线电缆中的一部分,在原材料的使用上,既有电线电缆共有的通性,也有电梯电缆特有的个性。

 

电线电缆制造从本质上讲是材料的精加工并加于合理组合的一个行业。电线电缆制造中涉及到的材料从学科和工艺类型来说非常广泛,例如有色金属的熔炼和压力加工;塑料、橡胶、涂料等产品的配方及混炼加工;纤维材料的绕包、编织等纺织行业的工艺技术;以及金属材料的铠装等。这些原材料的列举说明了电线电缆原材料的共性,那就是多样性。而电梯电缆特殊的应用场合也决定了电梯电缆在原材料选用上有着自己的特点,或者说有着比一般电线电缆更高的要求。比如电梯电缆必须保证高度的柔韧性和牢固性,所以从导体材料,到绝缘材料,再到绕包,编织直到最后的护套材料,都要在保留各种材料原有的特性的同时,保证与电梯电缆的总体要求相符合

下面我将按照电梯电缆制造常见的工艺流程,结合电线电缆的共性及电梯电缆的特性,对电梯电缆所涉及的原材料作详细的介绍。

 

一、         导体

 

何为导体,顾名思义,就是导电的载体。电线电缆行业对导电线芯材料的要求是,具有较高的导电率、足够的机械性能、耐化学稳定性、不易氧化以及便于加工、焊接性能等。常见的金属,如金、银、铜、铁、锡等等,都是导体。

 

常见金属导体

20时的材料电阻率(Ω·m

1.65

1.75

2.40

2.65

9.71

11.0

表一:常见金属导体的材料电阻率

 

从上表可以看出,银的电阻率最低,铜次之。但是因为银在自然界的储量较少,价格昂贵。不适合大批量的工业生产,所以目前使用最广泛的导体为铜。

 

在电线电缆行业,由铜杆拉制而成的电工圆铜线则是最常见的导体。有些特殊用途,会在铜线表面镀上一层其它金属来改善其性能。如镀锡铜线,镀银铜线,镀金铜线等。电工圆铜线的规格用标称直径来表示,单位为mm。根据硬度分为三种型号:软圆铜线(TR),硬圆铜线(TY),特硬圆铜线(TYT)。机械性能方面主要有伸长率(%)和抗拉强度(N/mm2

 

电线电缆用的导体按照形状和结构分为圆单线、型线、绞线三大类。圆单线是指截面为圆形的单根导线,可以单独使用,也可以经绞合或束合作为导电线芯使用。型线是指截面不是圆线的导线,常见的有矩形、梯形、扇形等。绞线是指由圆单线或型线经绞合或束合等工序制成的产品或导电线芯(半成品)。绞线同实心导线相比,在弯曲时单根导线能作小范围的滑动,较为柔软,避免了内侧或外侧存在较大的应力和产生断裂的可能。绞线导体的规格一般用截面积、单线根数和单线直径来表示,如0.75mm230/0.18mm 表示由30根直径为0.18mm单线束合而成截面积为0.75mm2的导体

 

电梯电缆采用的导体一般为由电工软圆铜线束合而成的绞线,常用的截面积从0.34~2.5mm2不等。根据标准GB/T 3956-2008(等效采用IEC 602282004)规定,截面积为0.5~2.5mm2的绞合铜导体最少由7根铜单线组成,且每根导体中的单线应该具有相同的标称直径。对于电梯电缆所用的第5类导体(即软导体),还要求导体中的单线的直径不超过相应的最大值。并且,考虑到电梯电缆对高柔韧性的要求,绞合导体的节矩选择也应根据导体的截面和绝缘芯线外径来决定。

 

二、         绝缘及护套材料

 

电线电缆常见的绝缘和护套材料为各种树脂和塑料。合成树脂是塑料的基本成分,在树脂中添加配合剂(如填料、增塑剂及稳定剂等),在一定条件下塑制成型,最后保持一定的形状的材料称为塑料。塑料密度小,机械性能好,电绝缘性能优异,并具有化学稳定性,耐水,耐油,加工成型方便,原材料来源丰富等优点。

 

电线电缆工业上常用的塑料主要是热塑性塑料,热塑性塑包括传统的聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、尼龙等,也包括新兴材料如聚胺脂(PU),低烟无卤(LSOH)等。塑料的基本特性有:电气性能,机械性能,耐环境性能,加工工艺性能等。

 

塑料类型

物料性能

成型性能

聚乙烯(PE

耐腐蚀性电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良.熔点硬度和强度较高有良好的耐辐射性,伸长率冲击强度较好

结晶料吸湿性小流动性极好,流动性对压力敏感收缩范围和收缩值大方向性明显,易变形翘曲冷却速度慢

聚氯乙烯(PVC

力学性能电气性能优良耐腐蚀性极强化学稳定性好但软化点低

无定形料吸湿性小流动性差冷却速度适中

聚丙烯(PP

密度小具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响但低温时变脆不耐磨易老化

结晶料,吸湿性小,流动性好但收缩范围及收缩值大易发生缩孔、凹痕、变形冷却速度快

低烟无卤(LSOH

力学性能差,电气性能适中。耐腐蚀性适中,阻燃性能优异,软化点低。

无定形料,吸湿性大,流动性差,冷却速度适中。

 

按照用途可将电缆用塑料分为绝缘级和护层级,绝缘级偏重于电气性能,而护层级则偏重于机械性能和耐环境性能。

 

电梯电缆绝缘和护套采用的塑料一般为软性聚氯乙烯和经过特性改良的低烟无卤电缆料。要求不仅要具有良好的耐腐蚀性和化学稳定性,还要有良好的机械性能,特别是柔软性和抗拉强度。

 

三、         填充及加强元件

 

填充材料主要用于在绞线过程中填充子单元之间的缝隙,使电缆圆整。填充材料应与电缆用材料相一致,以不破坏电缆本身材料特性为前提。特定环境下,还要考虑耐温和吸水性等问题。目前常用的材料有聚丙烯撕裂薄膜绳、塑胶管条、纸捻等。一般用于绞线中心或者充当子单元的填充材料要求有一定的机械强度,如硬度,抗拉强度等,而且要方便在生产过程中进行接续。所以一般为塑胶管条,如聚丙烯条(PP条)。用于填充子单元缝隙要求材料柔软,膨松,弹性形变大,而且要方便生产过程中连续填入,所以一般选择聚丙烯撕裂薄膜绳或纸捻。聚丙烯撕裂薄膜绳是由网状的聚丙烯薄膜绞合而成,不仅柔软,膨松,而且抗拉性能好,所以目前被电线电缆行业广泛采用。纸捻属于传统填充材料,除了需要和电缆油配合使用的情况,一般已不采用。

 

加强元件主要是通过在成缆或护套成型过程中加入某种机械性能优异的元件,改善线缆相对应的机械性能。和填充材料一样,加强元件也应以不破坏电缆本身材料特性为前提。目前常用的加强元件有两类,一类是用于增强电缆的抗拉性能,如钢丝,钢绞线,玻璃纤维、芳纶纱等。这一类材料有一个共同的特点就是具有高的杨氏模量,通俗来讲就是纵向抗拉性能优异。如架空自承式线缆的承重元件,垂直布线中的承重元件。另一类是用于增强电缆的抗侧压,抗冲击性能,如钢带,钢管,钢丝铠装。

 

电梯电缆中用到填充材料的一般有两个部分,一是当控制绝缘芯线为绞合结构时,绞线中心所采用的填充条,一般为抗拉强度较大的聚氯乙烯填充条。二是当有绞合数据单元时,用于填充子单元之间的缝隙的聚丙烯撕裂薄膜绳。电梯电缆采用的加强元件主要用于增强电缆的抗拉性能,常见的有外带保护层的芳纶纱线束和镀锌钢绞线,芳纶纱线束的自身重量轻,且柔韧性好。镀锌钢绞线的抗拉性能比芳纶纱线束更好,但是它自身重量较重,且要牺牲一定的柔韧性,所以一般用在运行高度较高的电梯电缆中。

 

四、         包覆及编织材料

 

在电线电缆中,为了防止电缆的不同组成部分间相互有害影响(如绝缘芯线和护层间的粘结)或者是为了使电缆免受外电场、磁场影响,将电磁场限制在电缆内或电缆元件内,出现了各种隔离层和屏蔽层。这些隔离层和屏蔽层有绕包,纵包,金属网编织等不同表现形式,因此也产生了各种各样大量的包覆及编织材料。

 

常见的包覆材料有聚脂带(PETP),无纺布,云母带等。常见的屏蔽材料有涂塑铝箔(AL—P),铜丝、镀锡丝(用于金属网编织)等。聚酯薄膜是用聚酯材料经融化压延后中,再进行分切而成。常见的厚度有0.5MM0.1MM等,它的主要优点是厚度薄,收卷紧密,造价低。无纺布是以合成纤维为主体经粘合剂粘合而成的非织造布,常见的厚度有0.15MM0.2MM等。云母带是用有机硅粘合剂在白云母纸、金云母纸或合成云母纸的一面或两面上粘合上电工用无碱玻璃丝布,再经烘干分切而成,主要用于耐火电缆的绕包。

 

常见的屏蔽结构有箔层屏蔽结构和编织屏蔽结构。涂塑铝箔是由聚脂或聚丙烯薄膜上附着一层铝箔形成,聚脂或聚丙烯薄膜主要为了增强铝箔的机械强度。编织屏蔽主要采用铜线、镀锡铜线等导体沿待屏蔽线缆以一定的编织角度编织形成屏蔽层,具有良好的弯曲性能,编织覆盖率越高,屏蔽效果越好,还可以通过双层屏蔽来提高屏蔽效果。箔层屏蔽和编织屏蔽相比:箔层屏蔽重量轻,体积少,造价低,但是抗挠性差,机械性能较低。编织屏蔽机械性能和抗挠性好,但造价高,重量重。就屏蔽效果来区分,编织屏蔽通常用于低频范围,箔层屏蔽通常用于高频范围。

 

电梯电缆的使用到包覆及编织材料的一般为数据单元中的绞对线及同轴线。绞对线通常采用聚脂带(PETP)绕包加涂塑铝箔屏蔽,同轴线通常采用铝箔加铜丝编织双重屏蔽。但是相对于其它电缆中使用的PETP及铝箔,电梯电缆中使用的PETP及铝箔拥有更薄的厚度和更好的抗拉强度,从而在保证好的绕包及屏蔽效果的同时,满足电梯电缆整体对柔韧性和机械强度的要求。


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来源:千家综合布线网
作者:德特威勒 向丽君

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