广东电缆厂：电线电缆绝缘材料的选择
广东电缆厂：电线电缆绝缘材料的选择
电线电缆绝缘材料的选择
10.0 PVC胶粒
10.1 基本配方
PVC粉：主体一般常用 S60、S65、S70﹔
可塑剂：主要目的在调整软硬度，提高耐寒绝缘等作用﹔
填充剂：目的在增强加热，光之安全性，及绝缘性﹔
改质剂：依特性要求添加﹔
安定剂：抑制PVC内之少量游离Cl-分解﹔
防火剂：增强耐烧性﹔
染颜料：颜色调配。
10.2 硬度
国际上常以shore A表示之，而国内软硬度常以P%表示，例如：50kg之PVC料，可塑剂40kg时是以80P，50gPVC料，可塑剂55kg时是以110P表示即可塑剂愈多P数愈大，PVC胶粒愈软而萧氏硬度(shore A)度数愈大，PVC胶粒愈硬。
10.3 移行说明
电气用品之外壳……等常用的塑料材质大部份为PS，ABS，HIPS，电线为PVC塑材料时，由于含有可塑剂(软化剂)，而有此可塑剂会移行者，会将PS，ABS，HIPS塑料壳侵蚀，因此有非移行的要求，也就是PVC材料不能移。
10.3.1 移行的试验方法
将试片(ABS，或PS或HIPS)两片(长50x宽50x厚20mm)，中间夹PVC电线，再上下两层用玻璃盖住并用500±5g砝码压住，施以不同时间(24，48，72小时)不同温度(50℃，60℃，70±2℃)之条件下，测试(条件由客户设定)，测试后取出试片，用肉眼观察，试片上不能很轻易的看出痕迹，亦即需极费眼力才能看出来。
ABS = Acrylonitrile Butadiene Styrene Terpolymer
苯乙烯，丁二烯，丙烯，参聚合体
PS = POLYSTRRENE 聚苯乙烯
HIPS = High Impact Polystyrene 高冲击聚苯乙烯
10.3.2 PVC胶粒应具下列性质
耐热性 ( Thermal Stability ) ﹔
硬度 ( Hardness )﹔
安全性 ( Safety )﹔
老化性 ( Aging Properties ) ﹔
机械性质 ( Mechanical Properties )﹔
耐燃性 ( non-flammability )﹔
电气特性 ( Electrical Properties )﹔
耐候性 ( Weather ability )﹔
光安定性 ( Light Stability )﹔
低温特性 ( Low Temperature Properties )。
11.0 塑料常用特性名词解释
11.1 抗张强度：（Tensile Strength）
将试样（如哑铃片……等）拉断时所需要之应力，用之单位为PSI或kg/mm2。
11.2 热变形（Heat Distortion）
将材料适当的取样后，将其加热至一定之温度后，试验该材料之外形改变情况。其计算公式如下：
11.3 热冲击（Heat Shock）——试验材料稳定性方法之一，将材料在特定的时间内卷绕于规定之圆棒上，暴露于高温中，不得有龟裂现象发生。
11.4 冷弯（Cold Bend）——将电缆之试样绕在规定之圆棒（Mandrel）上，而置于特定温度之冷室中，通常为零下之温度。再将试样取出作弯曲试验，则可试验出材料之破坏程度或有无缺点。
11.5 延伸（Elongation）——试样拉断时的伸长情形
11.6 焊接性(日文：半田性)——PVC芯线等在焊接或热镀时其塑料部份后缩收，所以其材质要经X—RAY处理成架桥，或改其塑料本身性质，如：SR—PVC。
11.7 老化（Aging）——仿真电缆经长时间的使用后，其物理性（抗张延伸）改变的情形。
11.8 额定温度（Temperature Rating）——绝缘材料在连续使用之情况下，其基本特性不会发生变化或损失时，所能容许之最高温度。如交连PE为90℃，PVC有60℃，75℃，90℃，105℃，PE为75℃等。
11.9 额定电压（Voltage Rating）——依照规定或标准可连续实施于各种电缆电缆之最高允许电压。
11.10 绝缘阻抗（Insulation Resistance）——加于绝缘体两极间之电压与电流之比，以公式表示为R＝E/I，其单位一般用MΩ（百万欧姆表示之）。
11.11 耐电压（介质强度）（DielectricStrength）——绝缘材质在破坏之前所能承受之电压，介质强度在材料中是一个非常重要特性，在同一种耐电压情况下，介质强度好的材质，其绝缘厚度可以较薄。
12.0 塑料之耐燃测试
依UL规定 UL Standard 94 分为水平燃烧（94—HB）及垂直燃烧
94V－0，94V－1，94V－2。
13.0 发泡
目的：在改变或降低成品的电容（介电常数）并使成品轻量化，小型化，进而节省材料，达到提高品质与降低成本的最终目的，一般常用方法
(a) 物理发泡
(b) 化学发泡，化学发泡在加热过程中，发泡剂分解出大量气体。
14.0 颜色比较说明
色差公式说明及应用情形
14.1 HunterLab，ANLab，ANLab(40)(又名AN40)
以上色差公式为早期色差公式，目前极少使用。
ANLab之系数40用于转换单位大小以接近NBS单位。
14.2 JPC 79色差公式
染色者及色彩师学会（Socity of Dyers and Colourists,简称SDC）在1980年，Mc Donald 发表一个JPC99色差，主要修改CIEL＊a＊b＊之缺陷。
14.3 CMC 色差公式
1984年，JPC97以Clark，McDonald及Ring三人修改其中错误部份经过（SDC）的测色委员会（Color Measurement Committee，简称CMC）通过，推荐色彩工业使用，命名为CMC色差公式。目前已在欧洲普遍化，为英国国家标准，人眼吻合性佳。
14.4 BFD 色差公式
1986年英国布津大学罗明博士与Rigg经由知觉色差实验修改CMC，提出BFD色差公式。目前为瑞典之国家标准。
14.5 M＆S 色差公式
英国著名百货公司（Marks and Spencer）与ICS合作所创，前后有MS80，MS82，MS83，MS83A至MS89，此公式主要用于该公司与其供货商允拒收颜色品管作业。目前较长用于纺织业。
14.6 CIEL*a*b*及CIEL*u*v*色差公式
1976年，国际照明协会（CIE）公布CIEL*a*b*及CIEL*u*v*两种色差公式供业者使用，其中CIEL*u*v*用于色光之检验。CIEL*a*b*被广泛用于物体色（surface color）工业上，此色差公式为使用频率最高之公式。但此色差公式经色彩物理学家研究与人眼观测之视觉色差不具吻合性。
15.0 常用之塑料简介（以目前我公司所用材料作介绍）
15.1 Polyvinyl Chloride 聚氯乙烯(PVC)
15.1.1 原料：氯乙烯单体。
15.1.2 制造方法：悬浊聚合，乳化聚合……等。
15.1.3 加工方法：射出，押出……等。
15.1.4 用途：可用于电线……等。
15.2 High Density Polyethylene 高密度聚乙烯（HD－PE）
15.2.1 原料：乙烯基，触媒。
15.2.2 加工方法：射出，押出，中空成型……等。
15.2.3 用途：可用于电线。
15.2.4 密度：0.941－0.958 g/cm3。
15.3 Low Density Polyethylene 低密度聚乙烯（LD－PE）
15.3.1 原料：乙烯基。
15.3.2 加工方法：射出，押出……等。
15.3.3 用途：可用于电线。
15.3.4 密度：0.910－0.925 g/cm3。
15.4 Linear Low-Density Polyethylene 直锁状低密度聚乙烯(LLDPE)
15.4.1 原料：乙烯基，α烯羟（olefines）。
15.4.2 加工方法：射出，押出……等。
15.4.3 用途：可用于电线。
15.5 Polypropylene 聚丙烯（PP）
15.5.1 原料：乙烯基，丙烯基。
15.5.2 加工方法：射出，押出……等。
15.5.3 用途：可用于电线。
15.6 Thrmo-Plastic-Polyurethane 聚胺基甲酸脂（PU）
15.6.1 原料：(a) Polyether 聚醚 (b) Polyester 聚脂类
15.6.2 加工方法：射出，押出……等。
15.6.3 用途：可用于电线。
15.7 Fluorocarbon 氟塑料 俗称：铁氟龙（Teflon）
15.7.1 原料：萤石（Fluorite）,氟气体。
15.7.2 加工方法：射出，挤压，押出。
15.7.3 用途：可用于电线。
15.7.5 分类
(a) PTFE： 聚四氟乙烯树脂
(b) FEP ： 四氟乙烯与六氟丙烯共聚物
(c) PFA ： 四氟乙烯与全氟烷基乙烯基醚共聚物
(d) ETFE： 四氟乙烯与乙烯的共聚物
(e) C TFE ( Chlorotrifluoroethylene)： 聚氟三氟乙烯树脂
(f) PVDF ( Poly Vinylidene Flouride)： 聚氟偏氯聚乙烯
(g) Fluorocarbon Polymers： 铁氟龙（碳化氟物）
(h) Polytetrafluoroethylene (FTFE)： 聚氟四化乙烯
(i) Fluorinated Ethylene propylene (FEP) ： 六氟化丙烯
(j) Foam-FEP
(k) Foam-PTFE
15.8 Thrmo-Plastic-Elastomer 热可塑性弹性体 TPE
15.8.1 原料：大概分四系列
(a) Styrene系（苯乙烯）
(b) Olefines系（烯羟系）
(c) Polyestes系（聚脂系）
(d) Polyamide系（聚醯胺系）
15.8.2 加工成形：射出，押出……等。
16.0 绝缘体（Insulation）
16.1 目的：为导体绝缘。
16.2 常用材料一览表，如下：
种类主要用途 代表性产品特性PVC 一般60℃PVC TF……等广泛用于绝缘体，耐臭氧、耐油、耐药性优良，硬度、耐寒性可调整配合，介电常数，散逸因素……等（常数）大架桥（照射，化学架桥）增加耐热性，改变机械强度，耐有机溶剂性，焊接性SR-PVC( 半硬质PVC)有比较良好焊接性架桥有照射、化学、温水、空气架桥，以电子照射（X-ray）效果最好 耐热PVC75℃，80℃，90℃，105℃ UL1007，1015，SVT……等;
SR－PVC 80℃，90℃，105℃ UL1061……等
架桥PVC 125℃ UL1429，1430……等
PE 75℃，80℃同轴线,PE分为中高低密度PE、架桥、发泡PE。一般电气特性良好(如介电常数……等)机械性、耐药性、耐溶剂性良好，对直射日光、紫外线性不良，及有热变形缺点，广泛用于高压线(绝缘性良好)，通信用线，发泡目的在改变介质常数进而改善衰减等电气特性
架桥PE 90℃
发泡PE 80℃ UL1354同轴线等
氟塑料 PTFE 260℃耐温度性(-70~+260℃)有良好的电气特性(比PE好)，电气特性、不燃性、耐药品性良好，可用于薄皮膜押出，高价、高品位电线，价格高，专用押出机，比重高，硬、耐屈曲性不良
PFA 250℃
EFP 200℃ UL1330，1332……等
ETFE 150℃ UL1829，1828……等
PVDF
PP（或发泡PP）80℃介电常数小，亦有发泡PP常用于传输信号线等;Elastomer弹性体 Polyester系聚脂系列耐屈曲疲劳性良好、弹性佳，用于曲线绝缘或机械人线缆外被，硬度等级低时(软)体积抵抗低绝缘性不良，押出时必须先干燥;Polyolefines聚烯烃类,比重0.9以下，电气特性良好，有适度的弹性及耐燃性，常用于橡胶绝缘类之机械人用线之绝缘材料;天然橡胶（NR）天然橡胶绝缘线60℃,电气、机械、低温柔软性良好、耐热性、耐油性差，可燃的Silicone橡胶耐温度环境性，耐候性，电气特性良好，机械特性耐磨性差.
备 注 绝缘材料使用按场合应选择，最低体积抵抗在1015Ω以上
18.0 塑料的基本性质
18.1 塑料的物理性质
18.1.1 比重(density)
比重是指物质密度与水密度的比值，所谓密度是指单位体积的重量。比重的测定可依ASTM D792水中置换法得。
18.1.2 吸水率
吸水率是测定塑料吸水份的程度，测法是先将样品烘干后称重，浸入水中24或48小时后，取出再称重，计算重量增加的百分比，即为吸水率，一般吸水性太大之塑料材料，易影响机械强度与尺寸稳定性，如Nylon或PET即是典型之例子。
18.1.3 透气率(Permeability)
透气率是测定塑料膜或塑料板气体穿透难易的程度，可依ASTM D1434的方法测定得。此在包装用途上是一项重要之物性指针。
18.2 塑料的机械性质
18.2.1 抗张强度及伸长率(Tensile strength; Elongation)
抗张强度(又称抗拉强度)是指将塑料材料拉伸到某一程度(如降伏或断裂点)所需力的大小，通常以每单位面积多少力来表示，而其拉伸的长度百分比即为伸长率。此项测定可依 ASTM D638之方法测试之。
18.2.2 弯曲强度(Yield Strength)
弯曲强度又称折曲强度，主要为测试塑料抗弯曲的能力，可依ASTM D790的方法测得，而常以每单位面积多少力来表示，如kg/cm2。其测法如下图所示，将一ASTM标准试片，两端支撑起来，中间逐渐增加外力，可测得其最大承受之弯曲强度。
18.2.3 弯曲弹性率
将塑试片弯曲时(测法如弯曲强度)，在其弹性范围内，单位变形量所产生之弯曲应力称为试片之弯曲弹性率， 一般弹性率越大，表示该塑料材料之刚性越好。
18.2.4 冲击强度(Impact Strength)冲击强度是指塑料受外力冲击时，所能承受的最大能量。ASTM D256中是lzod及Charrpy冲击强度测试法为常见之测试方法，其中又以lzod最为普遍，其测试方法如下图所示：
18.2.5 硬度(Hardness)
一般塑料的硬度最常用ROCKWELL(洛式硬度)及SHORE(萧式硬度)两种测试法来表示。其中SHORE D 则用来测定较硬之塑料，如一般之泛用塑料及部份工程塑料，而多数之高性能工程塑料或较硬之工程塑料，则需用 ROCKWELL来测定之。
18.3 塑料的热性质
18.3.1 热变形温度(HDT)
最常用的之热变形温度测定法为 ASTM D648 试验法，其测定方式是使试片在一定压力及一定温度下，弯曲到一定程度时的温度。热变形温度显示塑料材料在高温且受压力下，能否保持不变的外形。若考虑安全系数，短期使用之最高温度应保持低于热变形温度10℃温度左右，以确保不致因测试致使材料变形，热变形温度之测试装置如下图所示：
18.3.2 长期耐热温度
长期耐热温度是指塑料材料在长时间使用之耐热性，依UL之规定，塑料材料长期使用温度是指塑料材料曝露在高温下，须达数万小时，物性减半之温度。如UL746规定之长期耐热温度之曝晒时间为105小时，约相当于11年之久。五大泛用工程塑料纯树脂与填加30%玻织之热变形温度及UL长期耐热温度比较
种类 HDT with 30 wt % GF(@ 18.6kg.cm2) UL 长期耐热温度 ℃Pure resin UL 长期耐热温度 ℃with 30 wt % GF
PBT 210 120 140
Nylon 200 105 115
POM 163 80 100
PC 145 110 130
MPPO 140 100 110
18.3.3 耐焊锡性
由于许多电子、电气零件必需借由焊锡来固定在印刷电路板上，而焊锡之温度相当高，例如：蒸气相焊接或红外线焊接时，流动焊锡温度均高达270~280 ℃，因此，应用于此方面之塑料材料，必需在此温度下，可持续耐45秒至75秒之耐热性，否则材料变形将致使零件松动，脱落之异常现象。
18.3.4 熔融指数(Melt Index , MI )
熔融指数简称MI，是一种表示塑料材料加工时流动性的数值。其测试方法是使塑料粒在一定时间(10分钟)内，一定温度及压力(各种材料标准不同)下，被融化之塑料流体，通过一直径2.1mm圆管，所流出之克数。其值越大，表示此塑料材料之加工流动性越佳，反之则越差，最常使用之测试标准为ASTM D1283。
射出加工一般都倾向使用MI值较高(>7)的等级﹔而吹瓶、押出加工则会使用较低MI的等级(200
聚丙烯 136~185
低密度聚乙烯 135~160
尼龙-66 130~140
ABS 50~85
PVC 60~80
PC 10~120
环氧树脂 45~120
三聚氰胺树脂(+α纤维素) 45~120
18.6.4 电磁波干扰(Electro Magnetic Interference , EMI)遮蔽性
由于电子、计算机、电机及通讯业的蓬勃发展，在我们日常生活的环境中充满来自各类电子或电机产品所产生之电磁波，对某些精密电子或通讯设备而言，相当容易受干扰。绝缘性良好之塑料材料可为电磁波所穿透，并不具备电磁波遮蔽能力。因此，要求符合EMI遮蔽效果之电子、计算机、电机或通讯设备，其使用之塑料材料就必需具有EMI遮蔽效果，也就是必需具备导电性。
使塑料材料具备导电性之方法有下列几种：
a.导电性表面处理：如涂装导电材料，电镀及真空蒸煮等方法
b.导电性材料掺合：如加入金属粉未、碳黑、金属纤维等导电
c.导电性高分子合成：如Polypyrole等
导电性塑料材料依其表面电阻系数高低可分为三种不同的应用：
d.EMI遮蔽应用：表面电阻系数小于102Ω/sq
f.静电消散应用：表面电阻系数在102~106Ω/sq
g.抗静电应用：表面电阻系数有109~1013Ω/sq