周晓亮 周军霞
（珠海汉胜科技股份有限公司，广东 珠海 519180）
[摘 要]聚四氟乙烯材料的稳定性决定了其相应成型产品的稳定性，从而使其相应的产品在市场的应用越来越广泛。本文介绍了聚四氟乙烯同轴电缆的推挤生产工艺及成型聚四氟乙烯制品的缺陷及其所产生的原因进行分析，并提出解决方法。
[关键词]聚四氟乙烯；同轴电缆；稳定性；解决方法
[中图分类号] [文献标识码]B [文章编号]
Moulding Techniques and Quality Analysis of the PTFE Coaxial Cable
Zhou Xiao-liang ZHOU Jun-xia
(Zhuhai Hansen Technology Co.，Ltd.，Zhuhai 519180，Guangdong，China)
Abstract：The stability of the PTFE material determines the stability of its products, making its product in the market used more widely. This article describes the defects of the moulding techiniques about PTFE coaxial cable and analyse its quality problems, and proposes some solution.
Key words：Polytetrafluoroethylene(PTFE); Coaxial cable; Stability; Solution
1 聚四氟乙烯材料特性
聚四氟乙烯（PTFE），俗称“塑料王，它是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物（详见图1），具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力。能在+260℃至-190℃的温度下长期工作，除熔融金属钠和液氟外，能耐其它一切化学药品。目前它的领域已涉及航空航天、石油化工、机械、电子、建筑、轻纺织、医药等各领域和国防军事部门，虽然目前市场上它的价格一直比较昂贵，但它突出的物理、化学特性是其它材料难以替代。 图1 聚四氟乙烯化学分子式
PTFE仅是氟塑料的一种，其实聚四氟乙烯只是产量和用量最大的氟塑料品种，电线电缆常用的氟塑料有：FEP、PTFE、ETF、EPVDF，各种氟塑料性能详见表1：
表1 各种氟塑料的性能
性能 树脂 | PTFE | FEP | ETFE | PVDF |
耐热性 | 260 | 200 | 150 | 150 |
电性能 | 优 | 优 | 优 | 优 |
阻燃性（VOI%） | 95L | 95L | 30 | 43 |
机械性能 | 可用 | 可用 | 可用 | 可用 |
低摩擦性 | 优 | 优 | 优 | 优 |
耐药性 | 酸 | 优 | 优 | 优 | 优 |
碱 | 优 | 优 | 优 | 优 |
溶剂 | 优 | 优 | 优 | 优 |
不粘性 | 优 | 优 | 优 | 优 |
耐气候性 | 优 | 优 | 优 | 优 |
比重(g/cm3) | 2.17 | 2.15 | 1.73 | 1.76 |
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从:表1中可以看出耐高温性能最强的是PTFE，其耐热性为260℃，所以高温电缆（聚四氟乙烯同轴电缆）的绝缘部分主要采用这种材料，而FEP主要用于护套材料。
PTFE的强稳定性及耐高温性使其在耐高温电缆中有着不可替代的优势，其温度特性详见图2
图2 PTFE的温度特性。
图2中显示PTFE在200℃高温状态下，其压缩蠕变变化随时间变化趋于稳定，满足特殊环境下高温电缆的要求。
PTFE的优点，同时也使其在加工工艺上存在一定的难点，如果采用螺杆挤出的方法，压力
大时体积的收缩较为严重，压力小时体积变化又不大，这样易使物料在推挤过程中出现断续现象，难以实现连续挤出。
高温同轴电缆生产工艺中的绝缘成型方法主要有粉未填充法、绝缘推挤法和串珠拉拔法。目前，绝缘推挤法技术属于国际先进技术，也是目前应用较为广泛、成熟的一种技术。
2 聚四氟乙烯同轴电缆的推挤工艺
高温电缆（聚四氟乙烯同轴电缆）的推挤工艺流程如图3所示：
图3 推挤工艺流程图
2.1配料
将一定量的PTFE与助推剂按一定比例进行配比，助推剂的目的是减少推挤摩擦，降低推挤压力，使PTFE稳定成型，但同时存在缺陷是助推剂如果在烧结之前未能完全挥发，容易导 致开裂及粘附力下降，所以选用的助推剂必须具有易于挥发的特点。由于PTFE材料的特性，运输途中的震动极易使PTFE分子抱成团（结块），当PTFE存放在一定的低温环境下后，结块会自动散开，所以在配料前最好将PTFE存放在低温环境下一段时间后再进行配料。
2.2 混料
混料的目的是使助推剂和PTFE充分混合，均匀分散，这样保证了绝缘烧结成型后性能的一致性，同时使内导体和绝缘粘附力的均匀性。
2.3熟化
将混好料的原材料用容器装好，并标记好溶剂比例、配料时间等信息，熟化室温湿度（32~36℃，30%湿度）有一定的要求，存放到规定的时间后才能取出至下道工序，目的仍是使助推剂与PTFE充分融合。
2.4压料
将熟化好的原材料倾倒入压料筒，设定一定的压力逐步将PTFE材料初步压料成型。由于PTFE高温裂解时还产生剧毒的副产物氟光气和等，所以要特别注意安全防护并防止聚四氟乙烯接触明火。
2.5推挤
推挤是高温同轴电缆绝缘部分成型的最后也是最关键的一个步骤，推挤的关键控制参数在于烧结的温度设定，烧结的温度直接关系到烧结质量，温度过高，易出现绝缘发黑、内导体发黑、发黄等现象。推挤工序之后，芯线半成品就可以转入下道编织工序了。
3推挤工艺质量难点解析
3.1 实芯聚四氟乙烯同轴电缆的结构组成如图4所示：
图4 聚四氟乙烯同轴电缆结构示意图
1 内导体 |
2 绝缘层（聚四氟乙烯绝缘） |
3 外导体（镀锡铜丝编织或铜丝编织浸锡外导体或铜管） |
4 护套（PE、PVC、FEP等） |
|
由于聚四氟乙烯材料的独特性能，实芯聚四氟乙烯绝缘射频同轴电缆的具有耐高温、相位稳定、频率范围广，广泛应用于无线电通讯设备及类似技术的电子设备中，高温同轴电缆关键技术瓶颈在于推挤工艺。
3.2 实芯聚四氟乙烯半硬及柔软型射频同轴电缆型号规格及参数，详见表2：
表2 实芯聚四氟乙烯同轴电缆参数
系列 | 规格代号 | 内导体/绝缘/ 护套外径，mm |
柔软系列 (编织外导体 | RG142 | 0.93/3.00/4.95 |
RG178 | 0.31/0.86/1.81 |
RG179 | 0.31/1.60/2.54 |
RG316 | 0.52/1.52/2.50 |
RG400 | 1.02/3.00/4.95 |
半柔软系列 （编织+浸锡外导体） | SFF 047-50B | 0.29/0.94/1.60 |
SFF 086-50B | 0.52/1.65/2.50 |
SFF 141-50B | 0.93/3.00/4.10 |
SFF 160-50B | 1.08/3.50/4.70 |
SFF 250-50B | 1.63/5.27/7.00 |
半硬系列 （铜管或铝管外导体 | SFT 034-50 | 0.20/0.66 |
SFT 047-50 | 0.29/0.94 |
SFT 063-50 | 0.40/1.30 |
SFT 086-50 | 0.52/1.68 |
SFT 141-50 | 0.93/3.00 |
SFT 160-50 | 1.08/3.50 |
SFT 250-50 | 1.63/5.31 |
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3.3 推挤工序的质量控制难点
推挤工序主要出现的质量问题如表3所示：
表3 推挤工序的主要质量问题
序号 | 质量问题描述 |
1 | 内导体发黑、发黄 |
2 | 内导体偏芯 |
3 | 绝缘开裂 |
4 | 绝缘发黑 |
5 | 绝缘发白（未烧结完全） |
6 | 内导体粘附力小或无 |
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3.3.1 内导体发黑、发黄问题分析
实芯聚四氟乙烯高温电缆镀银铜线或镀银铜包钢素体的银层厚度偏薄导致高温下，银层氧
化，所以镀银层厚度不能偏小，同时不同的银层厚度对应得烧结区的温度存在一定的差别；第二个因素就是烧结区的温度过高，导致烧结过度，银层氧化，所以烧结温区的温度是个十分重要的控制参数（详见表4不同规格电缆对应的温区控制示例）温度过低容易导致烧结不透，绝缘发白，影响电缆性能，过高容易导致内导体及绝缘发黑、发黄，同时温区的设置与周围环境温湿度的影响亦有较大的关系，所以推挤工序整个控制室都是在严格的温湿度控制室中操作，确保缆性能的稳定性。
表4 烧结温区参数示例
规格代码 | 温区1℃ | 温区2℃ | 温区3℃ | 温区4℃ | 温区5℃ | 温区6℃ | 温区7℃ | 温区8℃ | 温区9℃ | 温区10℃ |
1 | 210 | 260 | 340 | 370 | 475 | 475 | 475 | 370 | 110 | 90 |
2 | 220 | 270 | 350 | 380 | 495 | 495 | 485 | 420 | 150 | 90 |
3 | 130 | 150 | 180 | 250 | 285 | 365 | 365 | 365 | 190 | 90 |
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从表4中可以看出整个烧结区的温度是逐步上升再逐步下降的一个过程，确保PTFE烧结完全。
3.3.2 内导体偏芯
内导体偏芯的主要影响因素在于模针偏芯，推挤模具（模具示意图，详见图5）要求比较高，模针偏芯必定导致内导体偏芯，因PTFE材料推挤较困难，胚料与模具接触的工作面必须要求非常光滑，且因模针较细，但其受力不均匀时非常容易变形，一旦变形就会产生内导体偏芯的状况，所以模针使用一段时间后必须更换。
图5 推挤模具图
3.3.3 绝缘开裂问题
绝缘开裂的问题很大程度上取决于PTFE内残余助推剂的影响。PTFE在推挤时需要配入助
推剂（油），当助推剂过少时，推挤压力会加大，容易产生推挤困难，但是推挤剂过多时，绝缘在经过挥发箱时，易产生挥发不完全，有油液等物质残留，此时就会有开裂现象显现。一般情况下，都会根据不同的推挤缸径选择不同的配比，同时选用不同的线性速度，以适应以上情况。
还有一个原因在于原材料的含水率较高，目前依据HG/T3028标准要求，含水率必须≤0.04%，解决的方法是对原材料进行干燥处理，控制环境温度在25℃并调整烧结炉内温度，同时原材料来料需对含水率进行测定。
3.3.4 绝缘发黑问题分析（同3.3.1），主要原因在于烧结温区过高导致绝缘焦化现象。
3.3.5 绝缘发白问题分析
绝缘发白主要有两方面的原因，一方面是由于烧结区温度过低导致绝缘未完全烧结，一方面助推剂比例过高，在挥发箱中油不能完全的挥发，绝大部分残余在芯线中，导致出现绝缘发白的问题，所以挥发箱同样需要设定一定的温度（160℃），同时绝缘半成品需要在挥发箱中运行一定的时间，确保助推剂完全挥发。
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