11. 3 挤包绝缘电缆制造
11. 3. 1 绝缘材料和护套材料
电缆行业中用到的绝缘和护套材料有数千种。 很多材料可以直接从原材料厂购得， 也可以是公司定制的材料， 出售的时候已经是 “ 现成待挤” 的产品。 “ 现成”材料的成本较高， 因而很多厂家倾向于自己制造电缆料。 低压电缆料的生产方式多样， 既可以是简单地往挤出机中添加一种或几种成分， 也可以是将所有成分完全混合， 再制成适于挤出的带状或颗粒状。 材料混配的主题较复杂， 超出了本章讨论的
范围。 本章讨论中， 我们假设材料都是 “ 现成待挤” 的成品电缆料。 然而， 需要认识到， 材料的混合步骤已经越来越成为电缆制造的一个工序。
11. 3. 2 挤 出
此处所说的挤出是指在电缆上制造高聚物包覆层， 而忽略挤出的材料种类和挤出的类别。
带状的或颗粒状的电缆料， 被投到料筒中旋转的螺杆后部。 材料顺着螺杆向前移动， 同时发生熔融。 一般而言， 料筒会划分为数个区段， 每个区段独立控温。 有的挤出机在料筒挤出的起始时就加热， 但是随着挤出过程的进行， 机械剪切和摩擦就能产生足够的热量， 因而料筒就可以不再继续加热。 实际上， 根据材料和挤出参数， 可能需要料筒甚至螺杆的降温措施。 加工条件正确的话， 材料就会呈完全融化状态， 通过模具， 在穿过模具的线芯上积聚起来。 这个线芯可能是裸导体， 也可能是某阶段的电缆半成品。 图 11- 2 是常见挤出机的示意图。 图 11- 3 是工厂里的三层共挤装置。
通常， 挤出时的材料已经包含了全部组分。 然而在挤出前或挤出时才加入过氧
化物交联剂、 色母料或其他组分也是常见的。
11. 3. 3 硫 化
图 11- 2 挤出机
这个词来自需要硫化的橡胶材料。 现在的热固性材料， 例如交联聚乙烯和乙丙橡胶 （ EPR） 的交联过程经常被称为硫化过程。 虽然有些材料如聚乙烯可以采用辐照交联方法， 但大部分电力电缆依然是采用化学交联方法的。
以聚乙烯为例， 向其加入过氧化物如过氧化二异丙苯， 然后加热， 就会引发化学反应使聚乙烯交联， 由热塑性材料转变为热固性材料。 过氧化物在交联 EPR 材料中也常用。 影响交联反应的加热过程就被称为硫化。 有时也称为加硫 （ 来自轮胎行业）， 因此 CV 管道也被称为 “ 连续硫化” 管。
硫化管有三种不同构造。 最常用的一种是悬链状， 如图 11- 4 所示。 初始部位
图 11- 3 共挤机头和挤出机
图 11- 4 干法交联 CV 线的硫化部分
是硫化部分， 低一些的部位是冷却部分。 之所以设计成这个形状是为了防止电缆在硫化时下垂碰到管道。 这个设计中， 电缆的重量、 线速度和管道长度都是要考虑的。 也有水平或垂直的硫化管。 水平硫化管适用于有很长模具的特殊挤出机， 生产很小的电缆， 或者厚壁绝缘的大电缆。 垂直硫化管的优势在于能生产很大规格的厚壁绝缘电缆， 特别是传输电缆。 生产时速率很低， 但是重力不会造成电缆的变形。
过去常用的加热源是蒸汽， 充满整个硫化管， 挤出电缆从中通过。 如今， 生产配电电缆的时候依然主要利用这种方式。 当生产厚壁电缆例如主干电缆的时候， 水蒸气的升温限制使人们想用其他物质代替它。 现在中高压电缆的生产中常采用对充
满氮气的管道辐射加热的方法， 这是干法交联的一种。 这种方法允许的硫化温度高得多， 因而线速度和硫化速度更快。 这种硫化管分成多段， 每段独立控温， 这样能计算出硫化的最佳温度条件。
因为采用很高的硫化温度， 必须防止对电缆产生热破坏。 对于 600V 及以下的电缆， 欧洲更多使用硅烷交联， 现在北美也开始普及。 这个体系基于有机硅技术，
“ 两步法” 体系通常由可交联的接枝聚合物和催化剂母料这两部分构成。
后来进一步发展出 “ 一步法”， 省略了接枝步骤， 将所有组分都加入挤出机。这些体系中， 交联剂是水， 交联速度与壁厚有关。 温水交联的优点在于， 利用一条热塑性材料挤出生产线 （ 没有过氧化物交联需要的硫化管） 也能生产热固性电缆。
11. 3. 4 冷 却
热塑性材料， 如聚乙烯或聚氯乙烯， 不需要硫化。 像 600V 建筑布线那样很薄的单层绝缘， 在挤出后， 通过水来进行冷却。 对于聚乙烯， 要防止骤冷。 过快的冷却会导致未释放的机械应力， 最后造成电线上的绝缘热收缩。
对于壁厚更厚大的热塑性材料， 例如主干电缆， 需要阶梯式的降温防止聚乙烯内部产生应力。
硫化后的热固性材料也必须冷却。 当硫化介质是水蒸气时， 通常采用水冷方式。 交联聚乙烯不能快速骤冷， 以防未释放的应力造成 “ 热收缩”。 采用冷却分段的方式来冷却水冷电缆。
干法交联生产中， 可以使用氮气冷却， 现在电缆生产中不常用。 冷却要分段进行， 应力就不会存储。