線材材料講義.ppt

1 P V C POLYVINYLCHLORIDE 聚氯乙稀 密度 1 25 1 50 耐溫 55 105 介電係數(shù) 3 5 6 5a 透明的硬質(zhì)PVC加入可塑劑 DOP DIDP TOTM 成軟質(zhì)PVC b 加熱會脫鹽酸變黑 燃燒時有黑煙及碳碴辛辣味 不助燃 c 優(yōu)點 在高溫低溫皆適用 耐燃 柔軟性好 單價低 一般家電器具用線 AWM 都用PVC為材料 d 缺點 介電係數(shù)會因溫度及頻率高溫變化 電氣特性較難控制 燃燒時會產(chǎn)生有毒氣體 e 用途 用於低壓600V以下通訊電纜 控制電纜 電力線建築線等芯線及外被絕緣 註 亦可做成導電PVC做遮蔽材料用 2 SR PVC SEMI RIGIDPOLYVINYLCHLORIDE 半硬質(zhì)PVC 密度 1 35 1 50a 優(yōu)點 強度比一般PVC大 藉以縮小電線OD 單價約PVC120 b 缺點 因硬度較高 高溫老化後延伸會降低 押出冷卻水宜加熱 c 用途 平常均用於電腦線的內(nèi)芯絕緣材料 3 P P POLYPROPYLENE 聚丙稀 耐溫 60 a 優(yōu)點 剛性大 價格低廉 質(zhì)輕 比重 0 89 0 91 耐熱性 耐磨性 抗張強度 介質(zhì)強度 PP 2 2 Foam 1 55 較PE 2 3 為佳 b 缺點 燃燒時會有焰滴 及有延燃情形 低溫易碎化 c 用途 0 9 PP 0 1 EVA 用於電線內(nèi)芯的絕緣材料 廣泛用於通訊電纜絕緣材料 因防潮性及質(zhì)輕亦可做成線材填充 FILLER 一 常用的塑膠材料 1 4 E V A ETHYLENE COPOLYMER 醋酸乙稀共聚物 E V A 樹脂 a 優(yōu)點 柔軟 耐候性 可與PP PE P V C 橡膠相溶良好 b 缺點 相溶比例過量時 會產(chǎn)生電線內(nèi)芯外觀破壞 降低絕緣及耐壓強度 c 用途 良好的發(fā)泡體基材及軟化劑 5 PE POLYETHYLENE 聚乙稀 密度 0 92 0 95a 優(yōu)點 可分低 中 高密度PE 線性低密度 耐寒 耐磨耗 耐熔劑 防濕 電氣特性佳 介電係數(shù) Solid 2 3 Foam 1 64 在各頻率點介電係數(shù)都穩(wěn)定 b 缺點 高溫時會急速老化 c 用途 一般用於通訊用對絞線 用於高頻同軸線 高壓電纜 海底電線 戶外自持線 通訊電纜等 6 HYTREL 聚脂彈性體a 優(yōu)點 機械強度 耐腐蝕性 耐磨耗性 可撓曲性均佳 b 缺點 單價高 加工不易 c 用途 用於較薄絕緣及高撓曲性 CoilCord 7 P U POLYURETHANE 聚胺基甲酸酯 耐溫 55 75 a 優(yōu)點 機械強度 耐化學藥性 電氣特性 耐候性 彈性均佳 單價比P V C貴2 3倍 b 缺點 燃燒時會延燃及焰滴 剝皮加工困難 押外被前 芯線需包紙 c 用途 軟質(zhì)用於彈性體 硬質(zhì)用於絕緣材料 用於漆包線塗料 可直接焊不必將漆膜刮除 2 8 NEOPRENE 鳥坡林 一種合成橡膠 即聚丁二稀 POLYCHLOROPRENE 耐溫 55 90 a 優(yōu)點 優(yōu)異之耐油 耐燃 耐候 耐臭氧 耐老化 耐紫外線等 b 缺點 電氣特性較差 押出厚度較厚 C 用途 適合低壓工作 如電焊電纜 馬達出口線等9 EPR 乙丙稀橡膠 Ethylene PropyleneRubber 9 1 EPDM 乙丙烯性體 Ethylene propyleneclieneelastomer a 優(yōu)點 耐低溫 耐磨耗 耐切割 高撓曲性 b 缺點 會粘在絕緣體上 剝皮困難 c 用途 一般用在交連PE 矽膠 表層被覆註 為化學交連彈性佳 10 POLYESTER 聚脂 聚脂可做成紗或線用於電纜之包帶 最常用之麥拉 MYLAR 即為聚脂 由於其電氣特性 機械特性及耐熱性優(yōu) 因此電線電纜廣泛加以採用 聚脂亦用於漆包線之塗料 11 SiliconeRubber 矽橡膠 一種人造橡膠絕緣材料之一 a 優(yōu)點 矽橡膠經(jīng)過長時間老化之後 仍能維持其優(yōu)異的電氣特性 彈性及柔軟性 此種材料主要特性為耐臭氧 低溫柔軟性佳 壽命長 吸水性低 耐候性良 耐輻射性優(yōu)等 b 缺點 抗張強度及耐磨耗性低 c 用途 主要用於航空電線 核能放射用線 燈具用線 電力電線 控制電纜 船舶電纜 耐熱耐寒電纜 連接線 高壓點大線等 3 12 ZYTEL POLYAMIDE尼龍聚酯胺密度 1 02 1 1a 優(yōu)點 較佳的熱機械特性及抗化學藥性 耐寒性 耐磨耗 b 缺點 加工困難溫度220 290 且吸水性高可與聚醚類共聚而改善 c 用途 一般用於較薄 輕巧 另件及線材被覆 covering 13 Teflon 聚四氟乙烯 俗稱鐵氟龍a 優(yōu)點 電氣特性介電係數(shù) 散逸系數(shù)低 耐溫 耐磨耗 耐化學性佳 b 缺點 單價高 比重大約2 2 耐輻射耐壓差 加工困難 引落比大 OD受限制 c 用途 薄壁 高頻 可繞曲性通訊線材 註1 FEP押出溫度 380 引落比約10 1 2 導體須為鍍銀或鍍鎳 耐溫200及260 3 單價約PVC10倍 14 RUBBER 橡膠 可概分NB NaturalRubber 天然橡膠 SBR StyreneButadieneRubber 丁苯橡膠橡膠具有優(yōu)良的絕緣抵抗 為最早期的電纜被覆材料 初期是以硫黃加硫為主 後因硫黃會導致導體氧化 改成雙層押出 內(nèi)層不加硫 外層加硫 接著對耐熱及耐久性要求 一般電纜要求使用年限10年以上 改用秋蘭姆加硫 最後改成二甲基二硫代氨基甲酸鋅 成為主要配方 Butyl Neoprene為代表性產(chǎn)品 但近期IRPE問世取代單價高及加工不易的橡膠材料 4 表1電線用橡膠表2秋蘭姆加硫橡膠NR100NR40氧化鋅20氧化鋅4碳酸鈣115碳酸鈣15滑石粉40粘土15硬脂酸0 8硬脂酸1防老劑PA2 5含水矽酸鋁22促進劑MBTS石臘1 MBT 1 0促進劑 TMTM 0 05TMTD1 2S1 414 1 加硫方式可分 披鉛加硫 連續(xù)加硫 熔融加硫及電子加硫 連續(xù)加硫可分 橫型 HCV 垂直型 VCV 及懸垂型 CatenaryCV 三種 橫型 適用於單芯或較小型電纜 垂直型 電線較粗或加硫時會下垂者 連續(xù)加硫 CV ContinuousVulcanization 熱固性材料 如橡膠及交連PE 在押出後之電纜絕緣須經(jīng)加硫管連續(xù)加硫 使材料分子間形成鏈狀結合 加硫方式一般為高溫或高溫蒸汽未完成 押出 加硫水蒸氣 加硫膏 冷卻水 捲取 5 披鉛加硫 橡膠外再披覆一層鉛加硫完再剝除熔融鹽加硫 水蒸氣加硫 橡膠含水性高 若高壓電纜須用不含水鉀 鈉硝酸鹽 亞硝酸鹽當媒介 15 Thermoplastic 熱塑性 絕緣材料種類之一 此類材料加熱時可迅速軟化 成型後再加熱時亦可再度軟化成型 如 PE PVC PP等 16 Thermosetting 熱凝固性 此類材料經(jīng)過化學方法 加硫 或其它方法 照射 當其成型後再加熱 則無法再度軟化成型 如橡膠類材料 熟膠 交連PE PVC等 17 Aging 特定的溫度時間改變材料的特性 即為老化作用 例AWMCLASS43Rating 測試溫度 時間M60 100 116875 100 124090 100 1168105 100 1168老化前 抗張1500PSI 延伸100 老化後 伸長 啞鈴片老化前的45 Min 線材老化前的65 Min 抗張 老化前的70 Min 6 18 CellularInsulation 發(fā)泡絕緣體 將材料形成氣泡或海棉狀 其目的也是減低介質(zhì)常數(shù) 降低電容量 提高線材品質(zhì) 缺點 1 剛性降低 絞線變形 刮傷 2 焊接時受熱會後縮 3 不可直接Molding 會短路或耐壓降低 19 Insulation 絕緣體能防止電流從導體漏洩或對電流有極高阻力稱絕緣體 絕緣體之度量通常以百萬歐姆 M 表示之 M 愈高表示絕緣強度愈高 20 MoistureAbsorption 吸水性 通常絕緣材料在特定情況下所吸收水份總量之百分比 如PVC PE PU NYLON 等吸水性高材料 押出前均需烘烤乾燥 又吸水量較大的材料在預烘乾燥時會產(chǎn)生氧化變色 用低溫或真空乾燥法得以解決 21 1 FoamSkin 內(nèi)層發(fā)泡 外層Solid押出 優(yōu)點 發(fā)泡可以較小外徑及材料用量得所預期的電氣特性功能低電容衰減 高阻抗 外層為不發(fā)泡絕緣體 保持較佳剛性 保護發(fā)泡體不變形 缺點 附著力差 焊線後縮 不真圓 電氣特性不穩(wěn)定 7 21 2 SkinFoamSkin Solid Foam Solid押出 優(yōu)點 附著性佳 焊線耐熱佳 缺點 需用雙機頭押出 操作較不易 21 3 Semi Rigid 內(nèi)層軟 外層硬押出 以上3種多層押出作用如下 1 利用內(nèi)層發(fā)泡或軟質(zhì)材料押出增加電氣特性 外層用硬質(zhì)材料保護內(nèi)層結構 2 有些材料含酸會腐蝕導體 故先押一層較薄保護導體不致氧化 3 先押一層增加附著力或增加第二層押真圓度或避免發(fā)泡料因不耐熱焊線時後縮 4 外層為防UV 防水 耐腐蝕 耐磨耗等高單價材料 藉以降低單價提高品質(zhì) 22 Plenum 用於天花板及通風管線材 材料要求低煙 高耐燃耐燃劑化學成份三氧化二鐵 Fe2O3 0 48氧化鎂 MgO 64 40二氧化矽 SiO2 0 91水 H2O 33 68氧化鈉 Na2O 0 06偶合架橋劑1三氧化二鋁 Al2O3 0 41脂肪酸0 3氧化鉀 K3O 0 06陰離子界面活性劑0 3以往塑膠材料均用含鹵或三氧化二銻為阻燃劑 燃燒時會生成有毒和腐蝕性的煙及氣體 8 電線用橡膠及塑膠材料特性表 之1 9 電線用橡膠及塑膠材料特性表 續(xù) 10 1 BC BareCopper裸銅 比重8 89 耐熱 150 MAX 導電率 98 抗張 275MPAMAX 伸長 15 MIN不含任何其他金屬合金或鍍層的純銅導體 a 優(yōu)點 單價低 導電率高 電阻低 b 缺點 易氧化變色 2 TC TIN CoatedCopper鍍錫銅 耐熱 150 MAX 導電率 94 抗張 275MPAMAX 伸長 10 MIN銅表面鍍上一層錫 藉以防止銅導體氧化或微酸腐蝕 硫酸 醋酸 並增加焊接性 鍍錫絞線可分為二 Top Coating先絞後鍍 熱浸鍍 裸銅線先絞合後 在表層鍍上一層鍍 優(yōu)點 鍍錫較易 成本較低 缺點 絞線較容易鬆開 Over Coating先鍍後絞再鍍 熱浸鍍 單股銅鍍錫再絞合 表面再鍍錫 優(yōu)點 絞線較不易鬆開 缺點 鍍錫較因難易有錫球 成本較高 鍍錫製作方式可分為二 HotDipping 熱浸鍍 Electric Plating 電鍍 二 常用的導體材料 11 熱浸錫 原銅放線 退火 冷卻 清洗 助焊 鍍錫 引取 過WD 40 收線 硬裸銅線由線軸放出 經(jīng)連續(xù)退火爐加熱調(diào)質(zhì)軟化 水槽進行泠卻清洗 通過助焊劑 酸性清潔液 進入錫爐 260 280 鍍錫眼模 繞經(jīng)引取輪 WD 40防銹劑 最後經(jīng)收線機收入線軸中 熱鍍錫因錫單價較高450元 kg 故為降低成本錫鉛比例63 37 80 20 90 10 近來錫價降到180元 kg 且鉛含毒性 目前大部份已用純錫 優(yōu)點 成本低缺點 附著性差 無合金層 錫層較厚 色澤較黑 加鋅可增加表面光澤 電鍍錫 2 6or1 6mm裸銅 氫氧化鈉 鹼性槽 清水 電鍍槽 氟硼酸 銅為陰極 錫錠陽極 熱水 冷水 收線 2 6 or1 6 mm 0 517or0 417mm原鍍錫銅 2 6 放線 拉伸 燒燉 冷卻 收線a 優(yōu)點 錫附著性佳 不易氧化剝落 b 缺點 單價較高 加工性較複雜 電鍍錫廠較少 電鍍液 氟硼酸 表面光澤佳 價格低 有毒 黃酸 表面較霧 價格高 殘毒低 12 WireDrawingDie 伸線眼模 碳化鎢 天然金鋼石 聚晶金鋼石 Entrance 銅線及潤滑劑 伸線液 進入口 進口區(qū)ReducingZone 是伸線模最重要的部份 其作用壓縮至所需直徑 壓縮區(qū)壓縮區(qū)模內(nèi)需平整並拋光 才不致刮傷銅表面或斷線 Bearing 此區(qū)功能決定銅線OD及表面光澤穩(wěn)定 定徑區(qū)模內(nèi)需拋光不可有刮傷及細孔 Exit 功能為出線及定徑區(qū)若有銅屑雜質(zhì)在此排出 出口區(qū)伸線油 主要功能為潤滑降溫 增加眼模壽命 減少銅面刮傷 眼模維修 輕微只需重拋光 刮痕變形則需重修 眼模材質(zhì) 碳化鎢 天然金鋼石 聚晶金鋼石 13 3 C C S COPPERCLAD STEEL銅包鋼中心為鋼表面被覆上一層銅特性 導性電阻較高剛性強 不易彎曲變形用於同軸線導體抗張強度 785MAX伸長率 1 耐熱溫度 150 MAX 導電率 39 2 註 銅包鋼規(guī)格區(qū)分 銅線OD及導電率為依據(jù) 4 SCCS SILVER COATEDCOPPERCLAD STEEL銅包鋼表面鍍上一層銀特性 增加傳輸效果 減低衰減高溫絕緣材料被覆不易氧化 FEP NYLON 耐熱溫度 200 MAX5 CdA CADMIUM COPPERALLOY鎘銅合金特性 兼具剛性及延展性有良好可撓曲性而不斷裂 可用於彈簧烤線 耐折彎測試 TIN COPPERALLOY 30SN 抗張 860MPAMAX 伸長 2 導電率 70 14 6 TINSELWIRE銅箔絲硬銅線延壓成薄片再纏繞在尼龍絲上即成銅箔絲 一般用在COILCORD有較好的彎曲強度及增加捲線彈性 T250DXH1RAWMATERIAL HARDCOPPERCOPPERDIA 0 10 0 003mmRIBBONTHICKNESS 0 025 0 003mmRIBBONWIDTH 0 32 0 003mmTEXTILE CENTER 250DENIERWIDINGFREQUENCIES 22 2TIMES 10mmDIA 0 25 0 03mmT250DXH4TWISTEDFREQUENCIES 15mm TURN S DIA 0 6 0 05mmDCRESISTANCE 0 97 0 1 M20 BREAKINGLOAD 6 0 5kgsLENGTHLOAD 1700M KGDENIER 9000M絲重量為1g稱丹尼爾 1000M重0 11g 1D 1000M重0 11kg 1000D 15 例1 1 0 517裸銅問題點 1 OD不穩(wěn)0 517 0 003實測0 517 0 522偏上限 2 伸長率20 2 實測24 30 外觀變色 麻點 分析 1 1伸銅出口眼模過大1 2廠商預留收線拉力而使OD變小的預留尺寸空間過大 1 3廠商設計伸線OD都會在上限 偏上限可特採 偏下限會退貨 伸線技術穩(wěn)定產(chǎn)品眼模會偏下限 可增加眼模的使用壽命 2 1燒燉溫度過高 伸長率偏高2 2因加熱電流過高 銅表面會偏紅 麻點 有黑點或針孔改善 1 1控制張力及眼模2 1降低加熱電流 會降低產(chǎn)能 表面光澤會保持金黃色 無氧化 表面光滑 針孔黑點消失 瞬間電流過大 產(chǎn)生火花 例2 銅絞線OD不均分析 1 放線架張力不均2 單股OD不一 伸銅時電流不穩(wěn) 眼模不一 張力不均 16 例3 絞線跳股分析 1 放線張力不均2 束線眼模太大3 單根導體伸長率相差太大4 絞線時入口眼模刮傷例4 鍍錫厚度不均SPEC290 330MI實測182 54MI 364 62MI分析 1 此為電鍍錫銅 差異不在電鍍2 電鍍完收線時內(nèi) 外圍碰到收線框架 運輸碰撞磨擦更嚴重改善 易磨損處加非金屬保護膜例5 7 0 127絞線條數(shù)不足 只有6股分析 1 單股放線接頭排線不良斷線 接線頭未接好2 自動斷線裝置未裝 失效3 操作人員目視檢查放線架未確實 17 例6 銅表面氧化分析 1 銅線放置太久 空氣中氧化2 退火燒燉電流 溫度 過高造成高溫氧化3 生產(chǎn)工廠內(nèi)或儲存?zhèn)}庫潮濕或有腐蝕性氣性4 銅線庫存太久 表面及和鐵軸接觸面會氧化5 伸線液 退火液污漬或未乾即收線例7 排線不良無法使用分析 1 伸銅 或絞銅 收線排線不良2 收線軸彎曲破損3 收線張力太鬆4 運輸震動造成重疊 避免工字形放置 例8 銅表面刮痕分析 1 伸線眼模有刮痕2 導輪有刮痕3 連續(xù)退火鎳帶刮傷4 收線架 軸 粗糙或刮傷 18 導體面積及線規(guī)圓面積A d2d為圓之直徑A 中國線規(guī) 以公厘 mm 表單線之直徑以公厘平方 mm2 表絞線之截面積B 美國線規(guī) AMERICAWIREGAUGE 簡稱A W G 以最大單線直徑0 460吋定為410號 以最小直徑0 005吋為36號 中間則分為39級 故共有40個線號 線號越大表直徑越小 390 460 0 005 1 123故只要記住410號為0 460吋且每一線號差1 123倍 則在沒有線規(guī)表可查下依然可以推算出某一線號之尺寸 例 計算28AWG之直徑AWG28 12 6milc 美制面積定義 密爾 mil 以千分之一英吋定義為一密爾圓密爾 cmil 以直徑為一密爾之圓定義 其面積為一圓密爾 比較 公制A d2d為mm美制A d2d為mil可見美制之面積算法較為簡便 沒有 19 伸長率 將試片作一記號 一般取一英吋長 以伸長機器將試片拉長至斷掉為止並記錄其長度 則伸長率以下列公式求得L2伸長後的長度 100 L1伸長前的記號長度PVC規(guī)格100 以上PE規(guī)格100 以上PP規(guī)格150 以上註 銅伸長率用水平拉力機測試 取樣長250mm計算公式相同 老化 以老化的條件可以決定絕緣的特性 試驗方式 將試片置於老化爐中 以規(guī)格規(guī)定的條件 溫度及時間 而後再出作抗張及伸長試驗即可判斷其特性 一般條件 60 級100 7天75 級100 10天80 級113 7天90 級121 7天105 級136 7天PVC老化後 抗張應為原來值的70 伸長65 以上 PE同上PP抗張及伸長都應在70 以上 20 絕緣或外被厚度