1 、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及主要性能
1.1 絕緣單線
XLPE 絕緣電線電纜有輕型和普通型兩種，因此絕緣單線的絕緣層相應(yīng)有單層絕緣和雙層絕緣兩種結(jié)構(gòu)。輕型絕緣單線的絕緣標(biāo)稱厚度為0.13 mm，普通型絕緣單線的絕緣標(biāo)稱厚度為0.20 mm。絕緣單線直徑與重量有嚴(yán)格的要求。
1.2 電纜
電纜包括單芯、多芯、單層絕緣、雙層絕緣、帶或不帶屏蔽，有或無(wú)護(hù)套等，通常由1 ～4 根絕緣單線組成，絕緣及護(hù)套均采用交聯(lián)乙烯-四氟乙烯共聚物材料擠出并經(jīng)輻照交聯(lián)而成，屏蔽層采用鍍錫銅線或鍍銀銅線、鍍鎳銅線編織，其編織密度至少為85%。
1.3 輻照交聯(lián)
XLPE 絕緣電線電纜的絕緣及護(hù)套均需通過輻照交聯(lián)才能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，因此輻照技術(shù)是影響終產(chǎn)品性能的關(guān)鍵因素。輻照交聯(lián)后的產(chǎn)品主要在下列性能上有顯著提高:
(1) 產(chǎn)品耐溫等級(jí)從150℃提高到200℃;
(2) 可以經(jīng)受300℃、7 h 的交聯(lián)程度驗(yàn)證試驗(yàn);
(3) 耐老化性能提高;
(4) 提高了絕緣和護(hù)套的抗張強(qiáng)度。
1.4 產(chǎn)品主要性能
產(chǎn)品主要性能如表1 所示。
試驗(yàn)項(xiàng)目 試驗(yàn)條件及性能指標(biāo)
表一 XLPE 絕緣電線電纜性能表
絕緣電阻  1.5 10 M km
絕緣表面電阻  1.3 10(四次方）M mm
機(jī)械性能 
絕緣抗張強(qiáng)度  34．5 MPa
絕緣斷裂伸長(zhǎng)率 單層絕緣 雙層絕緣: 內(nèi)層 125%，雙層總絕緣 75%
護(hù)套抗張強(qiáng)度  34．5 MPa
護(hù)套斷裂伸長(zhǎng)率  50%
老化 
電線 200 ℃  500 h，鍍銀及鍍鎳銅導(dǎo)體230 ℃  500 h，老化后卷繞試驗(yàn)不開裂，浸水電壓不擊穿
電纜 230 ℃  96 h，老化后卷繞試驗(yàn)不開裂
交聯(lián)程度驗(yàn)證 
絕緣 300 ℃  7 h 后，卷繞試驗(yàn)不開裂，浸水電壓不擊穿
護(hù)套 300 ℃  6 h 后，卷繞試驗(yàn)不開裂
絕緣收縮 鍍錫銅導(dǎo)體200 ℃  6 h，鍍銀及鍍鎳銅導(dǎo)體230 ℃  6 h，絕緣收縮量 3．2 mm
絕緣浸吸性 
染色液浸進(jìn)距離  57．2 mm
電線浸液 試驗(yàn)用液體有噴氣燃油、航空潤(rùn)滑油、航空液壓油、異丙醇、汽油等，在規(guī)定的溫度下浸泡規(guī)定的時(shí)間后，直徑增率 5%，卷繞試驗(yàn)不開裂，浸水電壓不擊穿
電線耐潮濕 加熱2 h，高溫下6 h，冷卻16 h) 為1 次循環(huán)，共15 次循環(huán)，360 h，絕緣電阻 1524M km
電線冒煙 鍍錫銅導(dǎo)體200 ℃  15 min，鍍銀及鍍鎳銅導(dǎo)體250 ℃  15 min，無(wú)可見的煙
電線耐熱沖擊 鍍錫銅導(dǎo)體150 ℃  30 min ～ － 55 ℃  30min，鍍銀及鍍鎳銅導(dǎo)體200 ℃  30 min ～ －55 ℃  30 min 共4 個(gè)循環(huán)周期，測(cè)量值變化 1．5 mm ～ 2．5 mm
高溫卷繞 
電線 鍍錫銅導(dǎo)體200 ℃  2 h，鍍銀及鍍鎳銅導(dǎo)體313 ℃  2 h，卷繞試驗(yàn)不開裂
電纜 230 ℃  4 h，卷繞試驗(yàn)不開裂
低溫卷繞 
電線 － 65 ℃  4 h，卷繞試驗(yàn)不開裂，浸水電壓不擊穿
電纜 － 55 ℃  4 h，卷繞試驗(yàn)不開裂
粘連 
電線 鍍錫銅導(dǎo)體200 ℃  24 h，鍍銀及鍍鎳銅導(dǎo)體230 C 24 h，相鄰圈或相鄰層不粘連
電纜 鍍錫銅導(dǎo)體150 ℃  6 h，鍍銀及鍍鎳銅導(dǎo)體200 ℃  6 h，相鄰圈或相鄰層不粘連
燃燒 
電線 供火時(shí)間30 s，延燃時(shí)間 3 s，延燃度 76 mm，紙巾無(wú)燃焰
電纜 供火時(shí)間30 s，延燃時(shí)間 30 s，延燃長(zhǎng)度 76 mm，紙巾無(wú)燃焰
2 、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀分析
不管是國(guó)外還是國(guó)內(nèi)，XETFE 絕緣電線電纜均是參照采用美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)MIL-W-22759。該標(biāo)準(zhǔn)由通用規(guī)范與詳細(xì)規(guī)范構(gòu)成，其中通用規(guī)范MIL-W-22759《銅或銅合金芯含氟聚合物絕緣電線》主要規(guī)定了含氟聚合物絕緣電線的技術(shù)要求、檢驗(yàn)要求和試驗(yàn)方法，適用于含氟聚合物(包括PTFE、FEP、ETFE、PVDF 等) 絕緣電線; 詳細(xì)規(guī)范MIL-W-22759 /32～ MIL-W-22759 /46 則具體規(guī)定了鍍錫銅導(dǎo)體、鍍銀銅導(dǎo)體、鍍鎳銅導(dǎo)體、鍍銀高強(qiáng)度銅合金導(dǎo)體及鍍鎳高強(qiáng)度銅合金導(dǎo)體XETFE絕緣輕型電線和普通型電線的結(jié)構(gòu)要求、性能要求、試驗(yàn)項(xiàng)目及試驗(yàn)條件。
我國(guó)于2000 年4 月發(fā)布的GJB 773 系列標(biāo)準(zhǔn)，其中GJB 773A《航空航天用含氟聚合物絕緣電線電纜通用規(guī)范》基本上是參照MIL-W-22759 制訂的，而詳細(xì)規(guī)范GJB 773A/20、GJB 773A/21、GJB 773A/22、GJB 773A/23 則分別規(guī)定了鍍錫銅芯和鍍銀銅芯XETFE 絕緣輕型電線電纜、鍍錫銅芯和鍍銀銅芯XETFE 絕緣普通型電線電纜具體的技術(shù)要求及試驗(yàn)要求。從標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)型式上該系列標(biāo)準(zhǔn)與MIL-W-22759 基本上保持一致，但存在著以下一些不足與差異:
(1) 鍍鎳導(dǎo)體、鍍銀高強(qiáng)度銅合金導(dǎo)體及鍍鎳高強(qiáng)度銅合金導(dǎo)體未包括在內(nèi);
(2) 導(dǎo)線規(guī)格表述方式不同，導(dǎo)致導(dǎo)體截面難以吻合: MIL-W-22759 采用英制單位，導(dǎo)線規(guī)格用美國(guó)線規(guī)(AWG) 表示，GJB 773A 采用的是國(guó)內(nèi)線纜行業(yè)慣用的公制單位;
(3) 導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與MIL 標(biāo)準(zhǔn)不一致。
XETFE 絕緣電線電纜用戶主要是飛機(jī)制造廠，由于此前這些航空用戶一直采用的是符合美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的線纜，因此作為替代進(jìn)口的產(chǎn)品也必須沿用美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，從而導(dǎo)致GJB 773A 未能被用戶使用。目前作為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠來說，為了滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，各企業(yè)參照采用MIL-W-22759 制訂了自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。由此產(chǎn)生的問題，一是各生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量水平的差異使得產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)差異較大; 二是由于沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，造成用戶驗(yàn)收試驗(yàn)時(shí)的混亂與困惑，這樣又導(dǎo)致一些用戶自己制訂產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。我們期待能有一個(gè)適用的行業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范市場(chǎng)。

3 、技術(shù)水平現(xiàn)狀分析
3.1 導(dǎo)體材料
導(dǎo)體材料包括鍍錫銅導(dǎo)體、鍍銀銅導(dǎo)體、鍍鎳銅導(dǎo)體及鍍銀高強(qiáng)度銅合金導(dǎo)體、鍍鎳高強(qiáng)度銅合金導(dǎo)體，其主要性能參見表2、表3。其中前3 種導(dǎo)體國(guó)內(nèi)已能滿足要求，但高強(qiáng)度銅合金導(dǎo)體目前仍依賴進(jìn)口。

注: 導(dǎo)體規(guī)格AWG 為美國(guó)線規(guī)。歐美各國(guó)的導(dǎo)體常采用英制單位(英寸) ，而我國(guó)采用公制單位(毫米) ，所以表中導(dǎo)體規(guī)格AWG與相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)并不完全一致，例如26AWG 線規(guī)導(dǎo)體直徑為15.94 密耳(千分之一英寸為一密耳) ，換算后為0.4049 mm。但是，導(dǎo)體結(jié)構(gòu)為19 /0.10 mm 導(dǎo)體直徑為0.5 mm，所以兩者不是等同，而是相當(dāng)，以下各表相同。

3.2 絕緣及護(hù)套材料
絕緣及護(hù)套均采用XETFE 共聚物材料，其主要性能如表4 所示。目前只能依賴于進(jìn)口。

3.3 擠出裝備
目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家多是采用23 所設(shè)計(jì)制造的專用高溫?cái)D出設(shè)備，基本可以滿足要求。對(duì)于雙層絕緣，通常只能采用二次擠出。國(guó)外采用的是先進(jìn)的串列式高溫?cái)D出生產(chǎn)線制造，可一次擠出雙層絕緣，并實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)與控制的精確制造。
3.4 輻照技術(shù)
ETFE 材料采用輻照交聯(lián)改性技術(shù)，可提高電線絕緣的耐溫等級(jí)、機(jī)械強(qiáng)度及耐老化、耐輻射等性能，使產(chǎn)品滿足航空航天電線的高機(jī)械強(qiáng)度、耐高溫、耐輻射、耐各種航空航天用油的極端復(fù)雜的惡劣環(huán)境下使用要求; 其各項(xiàng)技術(shù)性能可達(dá)到美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)的要求。
輻照技術(shù)包括輻照裝備與輻照工藝。我公司從俄羅斯引進(jìn)的電子加速器，具有當(dāng)今國(guó)際先進(jìn)水平，再配置以特殊設(shè)計(jì)的束下裝置、收放線裝置、張力裝置等，組成了國(guó)內(nèi)先進(jìn)的輻照交聯(lián)生產(chǎn)線，為該產(chǎn)品的生產(chǎn)創(chuàng)造了必要的條件。輻照工藝包括輻照劑量、電子束能量、束流、輻照速度及后處理等，其中影響大的為輻照劑量。
同其他材料不同的是，ETFE 材料對(duì)輻照劑量非常敏感，隨著輻照劑量的增加，材料的交聯(lián)度提高而斷裂伸長(zhǎng)率急劇下降，輻照劑量過大，可能導(dǎo)致絕緣或護(hù)套的斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，而輻照劑量過小，則交聯(lián)程度驗(yàn)證試驗(yàn)不合格，因此如何解決這一對(duì)矛盾是輻照技術(shù)水平高低的一個(gè)體現(xiàn)。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的交聯(lián)程度驗(yàn)證試驗(yàn)用于檢驗(yàn)成品電線是否已很好交聯(lián)，其試驗(yàn)條件十分苛刻: 在試驗(yàn)時(shí)取一定長(zhǎng)度的絕緣線芯試樣，兩端導(dǎo)體分別掛上規(guī)定重量的砝碼，試樣中部懸掛在規(guī)定直徑的試棒上，放入預(yù)先加熱到300 ℃的熱烘箱中7 h。取出試樣1 h后將試樣卷繞在試棒上，正反向各卷繞兩次，絕緣表面應(yīng)無(wú)開裂。之后試樣應(yīng)通過浸水電壓試驗(yàn)(2.5kV/5 min) 。迄今為止，在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家中，絕大多數(shù)廠家無(wú)輻照設(shè)備，只能外包，這不利于產(chǎn)品質(zhì)量的控制和穩(wěn)定。
3.5 擠出工藝
擠出工藝是一個(gè)較復(fù)雜的技術(shù)問題，它與生產(chǎn)設(shè)備、模具、生產(chǎn)工藝以及原材料等都有密切關(guān)系。選擇和確定佳工藝參數(shù)，對(duì)于確保產(chǎn)品性能和生產(chǎn)效率是十分重要的。由于XETFE 材料是用純ETFE 樹脂加上其它成分，完全改變了ETFE 的熔融和流動(dòng)，在擠出機(jī)筒中XETFE 很容易發(fā)生交聯(lián)和降解。因此要控制好擠出溫度和擠出速度等工藝參數(shù)，需要通過大量的工藝試驗(yàn)來進(jìn)行研究。其次，對(duì)于擠出模具通常采用擠管式模具，在設(shè)計(jì)模具尺寸時(shí)應(yīng)考慮兩個(gè)重要參數(shù) 拉伸比(DDR) 與拉伸平衡比(DRB) 的合理選擇。通常DDR 值控制在15 ～ 25 范圍，DRB 值控制在1.04 ～ 1.07 范圍內(nèi)。
絕緣線芯的同心度也是一個(gè)重要的控制指標(biāo)，好的擠出裝備和工藝應(yīng)能將同心度控制在90% 以上。
4 、進(jìn)步與差距
(1) XETFE 絕緣電線電纜屬于特種線纜，長(zhǎng)期以來國(guó)內(nèi)市場(chǎng)被國(guó)外廠家壟斷。近幾年來，在國(guó)家大力提倡國(guó)產(chǎn)化的大環(huán)境下，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品技術(shù)水平有了很大發(fā)展和提高，經(jīng)過多年的積累和發(fā)展，該電纜的制造技術(shù)已逐漸成熟，產(chǎn)品已能達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，可以滿足國(guó)內(nèi)用戶的使用要求。
(2) 國(guó)內(nèi)以23 所為首的設(shè)備制造廠，通過對(duì)進(jìn)口設(shè)備的消化吸收以及多年來的不斷改進(jìn)和完善，近幾年來在擠出裝備上有著長(zhǎng)足的進(jìn)步，憑著自身的性價(jià)比，已在線纜廠得到推廣使用。但是國(guó)內(nèi)設(shè)備的穩(wěn)定性及制造精度仍有待于改進(jìn)。
(3) 電線電纜專用材料是線纜行業(yè)賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。至今XETFE 材料全部依賴進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)化尚未解決，嚴(yán)重制約該產(chǎn)品在我國(guó)的未來發(fā)展和國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。
(4) 輻照技術(shù)對(duì)該產(chǎn)品的性能和質(zhì)量的影響至關(guān)重要，還需要潛心進(jìn)行系統(tǒng)研究。
(5) 國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，雖然工藝方法基本一樣，技術(shù)水平卻有很大差別。聲稱能生產(chǎn)該產(chǎn)品的廠家不少，但大多數(shù)僅處于樣品試制或小批量生產(chǎn)階段，目前形成規(guī)模生產(chǎn)的只有為數(shù)不多的幾家業(yè)。 XETFE 絕緣電線電纜是一種綜合性能優(yōu)良的高技術(shù)高品質(zhì)導(dǎo)線，生產(chǎn)廠家應(yīng)放眼長(zhǎng)遠(yuǎn)，努力創(chuàng)建屬于自己的技術(shù)和品牌，不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量和制造水平，以利于該產(chǎn)品乃至整個(gè)特種高溫線纜的產(chǎn)業(yè)健康和可持續(xù)發(fā)展。
5 、結(jié)束語(yǔ)
國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的XETFE 絕緣電線電纜已能滿足使用要求。隨著航空業(yè)建設(shè)的發(fā)展及國(guó)產(chǎn)化的進(jìn)展，國(guó)內(nèi)電纜的市場(chǎng)在不斷擴(kuò)大，但要全面實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化尚待時(shí)日。
筆者致力于XETFE 絕緣電線電纜的研究開發(fā)及市場(chǎng)推廣已有六年多，深感國(guó)產(chǎn)化道路的艱辛。不僅在于該產(chǎn)品的制造水平與國(guó)外同類產(chǎn)品還存在著差距，還在于用戶對(duì)該產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化應(yīng)用的一些成見。因此，實(shí)現(xiàn)XETFF 絕緣電線電纜的國(guó)產(chǎn)化，不但需要電纜生產(chǎn)企業(yè)的參與和投入，更需要廣大電纜用戶對(duì)國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的關(guān)心和支持。