汽車用環(huán)保屏蔽電纜的研制

趙澤偉 李靜霞（安徽華星電纜集團有限公司，安徽 巢湖 238300）

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汽車用環(huán)保屏蔽電纜的研制

趙澤偉 李靜霞
（安徽華星電纜集團有限公司，安徽 巢湖 238300）

摘 要：本文主要介紹了汽車用環(huán)保屏蔽電纜的研制，對汽車用環(huán)保屏蔽電纜主要技術(shù)性能、材料選用、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)工藝進行了分析。

關(guān)鍵詞：汽車用環(huán)保屏蔽電纜；性能；結(jié)構(gòu)；工藝；材料

0. 引言

隨著生活水平的提高，對于普通家庭而言汽車也不再是奢飾品，越來越多的人擁有了自己的私家車，然而汽車在給我們帶來快捷交通方式的同時所帶來的污染及消耗的石油資源也不容忽視。面對金融危機、油價上漲和日益嚴(yán)峻的節(jié)能減排壓力，研究與開發(fā)新型環(huán)保節(jié)能汽車成為當(dāng)前世界各國的話題，大力發(fā)展新能源汽車已成為世界汽車工業(yè)競爭的新焦點。我國傳統(tǒng)新能源汽車的研究水平、自主創(chuàng)新能力，與世界水平相比仍有不小差距。近年國家政策的扶持，大力引導(dǎo)與扶持新能源汽車的研究與開發(fā)，已有不少新能源汽車相繼問世，相信新能源汽車將迎來快速的發(fā)展期。新能源汽車的發(fā)展，不僅推動了新能源和再生能源技術(shù)的開發(fā)，同時提升我國在新能源新技術(shù)方面的綜合競爭力。在電纜技術(shù)方面，通過新能源汽車的應(yīng)用，促進電纜技術(shù)的進步。下面簡單介紹一種阻燃、耐高低溫、耐酸堿、耐油、抗撕裂、柔軟和環(huán)保汽車用環(huán)保屏蔽電纜。

1. 主要技術(shù)性能

綜合國內(nèi)外汽車電纜的研究成果并通過對汽車用電纜在性能、可靠性、安裝、使用和維護等各方面需求的市場調(diào)研情況，結(jié)合客戶提出的相關(guān)技術(shù)要求，研發(fā)的汽車用環(huán)保屏蔽電纜主要技術(shù)性能如下：

（1）電纜具有優(yōu)異的耐高低溫性能，能在環(huán)境溫度-70℃～+125℃正常使用，電纜導(dǎo)體長期允許的最高工作溫度90℃。

（2）電纜可耐各種油污如礦物油、汽油、柴油等，適用于各種油污惡劣環(huán)境。

（3）電纜不僅具有優(yōu)越的防水性能，對于各種酸堿類的溶劑都有很好的抵抗力。可在潮濕、酸堿等環(huán)境中長期使用。

（4）電纜絕緣護套材料抗張強度12.5N/mm2和11N/mm2，伸長率達(dá)300%和400%，電纜機械性能遠(yuǎn)超過其他普通材料。

（5）電纜電氣性能良好，20℃時電纜絕緣電阻不小于500MΩ·km；電纜絕緣材料體積電阻率為1016Ω·cm，介電強度TPV為28MV/m；均超過其他橡膠材料。

（6）綠色環(huán)保，電纜采用符合ROHS標(biāo)準(zhǔn)的絕緣及護套材料，電纜護套燃燒時釋出氣體水溶液pH值為5.6，電導(dǎo)率為0.4μs/mm，電纜燃燒時透光率達(dá)80%。該材料可回收使用，回收再用其機械性能幾乎無變化。

（7）電纜具有較強的抗電磁干擾性，組合式屏蔽層使電纜屏蔽覆蓋率打100%，更加有效保證電纜在電磁干擾較高的場合仍能保持信號傳輸?shù)姆€(wěn)定。

2. 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與材料的選用

2.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

汽車用環(huán)保屏蔽的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 材料的選用

2.2.1 材料的選用

（1）導(dǎo)體

汽車用環(huán)保屏蔽電纜安裝空間小，彎曲頻繁，電纜導(dǎo)體采用多股束絞而成的銅芯軟導(dǎo)體，符合GB/T 3956-2008中第5類或第6類導(dǎo)體。

（2）絕緣

導(dǎo)體絕緣采用特種復(fù)合橡膠材料。該材料擠出后需要進行輻照交聯(lián)。經(jīng)高能電子輻照后，絕緣材料內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu)由線性變成了三維網(wǎng)狀的分子結(jié)構(gòu)，大大提升了材料耐溫等級，同時老化溫度也增高，電纜在使用過程中循環(huán)發(fā)熱的使用壽命也明顯提高。交聯(lián)后具有卓越的抗動態(tài)疲勞性能及耐臭氧及耐侯性，耐溫高最高能達(dá)到125℃，最低可在-60℃環(huán)境中使用。該材料結(jié)合了橡膠和塑料的性能，具有高韌性和高回彈性，耐環(huán)境、耐老化、耐油耐溶劑性能優(yōu)越。

圖1

同時該材料為綠色環(huán)保材料，符合ROHS標(biāo)準(zhǔn)，可回收使用，且反復(fù)使用性能不變。

（3）屏蔽層

電纜屏蔽層采用組合屏蔽方式，內(nèi)層屏蔽采用鍍錫銅絲編織屏蔽，外層重疊繞包一層鋁塑復(fù)合帶。采用此組合屏蔽方式有效地防止外界信號對線芯的干擾以及自身線芯對外界的信號干擾，確保儀器設(shè)備的使用安全精準(zhǔn)無誤。同時鋁塑復(fù)合帶也可起到防水、防腐蝕的作用。

（4）外護套

外護套選用優(yōu)質(zhì)125℃低煙無鹵阻燃輻照聚氨酯彈性體TPU材料，該材料具有高阻燃性，氧指數(shù)達(dá)40%，同時具有耐磨性、耐高低溫性、耐酸堿性、耐油性、抗撕裂性；在綠色環(huán)保方面，該材料可回收使用，擴大資源再生來源，燃燒時產(chǎn)生較少的煙霧和不產(chǎn)生有害的鹵酸物質(zhì)、不含鉛、鎘等有害重金屬，發(fā)生火災(zāi)時不易燃燒和煙霧危害小，同時不會對環(huán)境造成危害，符合人們對生態(tài)及環(huán)境保護的要求，保證了電纜的環(huán)保性能；加工方便，無需添加橡膠材料擠出設(shè)備，可采用普通熱塑性塑料擠塑機擠出成型；生產(chǎn)時材料對溫度要求較高，否則嚴(yán)重影響電纜的外觀和護套的機械物理特性。

3. 工藝要求

該電纜的工藝流程如下：束絲→復(fù)絞（4mm2及以上）→擠包絕緣→成纜、繞包→編織屏蔽→繞包屏蔽→擠包外護套。

（1）導(dǎo)體。在導(dǎo)體束絞合過程中，節(jié)距均勻。對于4mm2以下線芯采用一次性束絞4mm2及以上線芯先束絞股線再將股線按照正規(guī)絞合方式復(fù)絞。最外層絞合節(jié)距最大不超過18倍，電纜的導(dǎo)體組成外觀、組成、結(jié)構(gòu)符合GB/T 3956-2008標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

（2）絕緣。絕緣采用擠壓式模具進行擠出，根據(jù)導(dǎo)體截面的大小，可分別在SJ45、SJ65擠塑機上生產(chǎn)，每個溫區(qū)的溫度各有不同，機身、機頭溫度相近低190℃左右，模口溫度必須控制200℃。（以上溫度僅供參考，具體以實際生產(chǎn)為準(zhǔn)）。在擠包過程中要確保絕緣均勻，同心度好，表面光滑圓整。絕緣層擠出后到輻照廠家對電纜絕緣線芯進行輻照加工，確保電纜具有優(yōu)良的電性能、高的機械性能和較強的耐溫等級和抗張強度。

（3）成纜。絕緣線芯絞合成纜，成纜間隙采用適合電纜的運行溫度的非吸濕性材料填充飽滿，保證電纜成纜圓整，成纜后重疊繞包雙層聚酯帶。

（4）屏蔽。鍍錫銅絲編織內(nèi)屏蔽層的生產(chǎn)過程根據(jù)編織前成纜外徑大小，可在16錠、24錠或32錠編織機上完成，編織角一般控制在30～60度之間，通過調(diào)節(jié)編織角或編織節(jié)距將編織密度控制在80%以上。

鋁塑復(fù)合帶繞包外屏蔽層的生產(chǎn)在成纜機或者鋼屏鎧裝機上完成，生產(chǎn)方式采用重疊繞包形式，鋁面朝內(nèi)，搭蓋率不小于15%。

（5）外護套。護套采用125℃低煙無鹵阻燃輻照聚氨酯彈性體TPU材料，根據(jù)纜芯外徑的大小，通常可在SJ90、SJ120等擠塑機上生產(chǎn)，每個溫區(qū)的溫度各有不同，機身、機頭溫度相近低190℃左右，模口溫度必須控制200℃。（以上溫度僅供參考，具體以實際生產(chǎn)為準(zhǔn)）。由于該材料分子中含有醚鍵，易于吸潮，含水量極高，在擠出時容易產(chǎn)生大量氣泡，無法使用。在梅雨季節(jié)，必須在擠出前對材料進行了適當(dāng)?shù)念A(yù)烘干處理，烘干溫度可控制在70℃，烘干時間5～6小時，并且通過優(yōu)化擠塑機溫度分布，合理設(shè)定機身溫度，最終確定其實際生產(chǎn)中的設(shè)備參數(shù)，提高了擠出質(zhì)量，使電纜護套表面光滑、圓整、充分塑化，達(dá)到了預(yù)期的物理特性。

結(jié)語

隨著科技快速發(fā)展，環(huán)境污染加劇，人們對環(huán)保意識的提高，以及新能源汽車發(fā)展、技術(shù)不斷成熟穩(wěn)定，新能源汽車將逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燃油類汽車。我公司生產(chǎn)的汽車用環(huán)保屏蔽電纜綜合了國內(nèi)科研方面的最新成果，是一種具有阻燃、耐高低溫、耐酸堿、耐油、抗撕裂、柔軟和環(huán)保性能的電纜。其綜合環(huán)保功能全面而強大，產(chǎn)品具有結(jié)構(gòu)緊湊、易于敷設(shè)，實用性強等優(yōu)點。在國內(nèi)居領(lǐng)先水平。目前已批量生產(chǎn)，以優(yōu)良的質(zhì)量，低廉的價格回報于顧客，用戶非常滿意，市場正在逐步擴展，技術(shù)成熟可靠，各種技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，深受用戶好評，反映十分良好。

參考文獻(xiàn)

［1］王春江.電線電纜手冊（第一冊）［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2011.

［2］ GB/T 3956-2008，電纜的導(dǎo)體［S］.

中圖分類號：TQ325

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A