2024年5月13日发(作者：司空乐咏)
现代传输
Telecom Cable Materials
线缆材料
皮-泡-皮三层共挤绝缘结构抗压
性能的研究
■ 吴涛 王国权 卞凤贤 谭言秦
（江苏亨通线缆科技有限公司 江苏 吴江 215234）
摘 要：
皮－泡－皮三层共挤绝缘结构由于其介电常数小、衰减小、损耗系数小、绝缘电阻高、绝缘结构成本低等优良的电气性能被
广泛应用于铁路数字信号电缆、通信电缆和光电复合缆中，但其发泡结构的抗压强度不高，将影响电缆结构和性能的稳定
性。通过选取适当的原材料，调整发泡料中材料配比及生产工艺参数，可以提高绝缘结构的抗压强度。不同材料配比的发泡
度、泡孔均匀性各不相同，适当增加ＨＤＰＥ和成核剂含量可以提高绝缘结构的抗压强度，且最大抗压强度可达到１０００Ｎ。通
过各种改善措施可以大幅提高绝缘结构的抗压强度，从而满足实际应用及产品的性能要求。
关键词：
电缆 绝缘线芯 物理发泡 抗压性能
Abstract:
The three layers co-extrusion skin-foam-skin insulation structure due to its excellent electrical property, such as lower dielectric
constant, smaller attenuation and dissipation factor, higher insulation resistance, lower cost, is widely used in signal cable,
communication cable and photoelectric integrated cable. But the stability of the structure and performance are influenced by its
weak compressive property of the physical foaming structure. The compressive property can be improved by adjusted material ratio
and technological parameter, different material composition impact on the foaming degree and the uniformity of pore, which can
be improved by increasing the proportion of HDPE and nucleating agent, respectively. The maximum compressive strength can be
achieved about 1000 N. The compressive strength of insulation wire can be improved largely by those of manners, which promote this
insulation structure's practical application in actual product.
Key Words：
cable；insulation wire；physical foaming；compressive performance
Doi:10.3969/.1673-5137.2017.04.009
１．前言
物理发泡聚乙烯绝缘结构因其较高的发泡度、良好的泡
孔均匀性和优良的电气性能且能适应长距离传输而受到越来
越多的青睐。通过物理发泡工艺制备的皮-泡-皮三层共挤绝
缘结构，由于其介电常数小、衰减小、损耗系数小、绝缘电
阻高、绝缘结构成本低等优良的电气性能被广泛应用于铁路
数字信号电缆、通信电缆和光电复合缆中
[1-2]
。聚乙烯发泡
结构的抗压性能不好一直是影响电缆结构性能稳定性的关键
因素，由于其抗压性较差，在实际成产过程中将影响电缆的
一次参数、二次参数等性能指标，导致电缆的合格率下降并
影响其使用性能。因此，通过选取适当的材料及调整发泡层
的物料配比和工艺参数来提高皮-泡-皮三层共挤绝缘结构的
抗压性能具有重要意义。
泡层采用高密度聚乙烯（批号为6944）、低密度聚乙烯（批
号为1253）和成核剂（批号为0078）共混制备的发泡料，主
要作用为制备高发泡度的绝缘层，提高绝缘层的抗压强度和
介电强度；外皮层采用高密度聚乙烯（批号为3364），主要
作用为提高绝缘线芯的耐磨强度，外皮层中添加色母料，起
到绝缘颜色标识的作用。
对于内皮层和外皮层两种材料的选取，主要依据其熔融
指数、拉伸强度、断裂伸长率、介电常数、介质损耗角正切
值等参数。同种材料在前几项指标的差距较小，我们选取的
批号为3364和7540的两种材料，其介电常数和介质损耗角正
切值较小，分别为2.33和2.28，0.000052和0.00007，这两
个指标的值越小，绝缘线芯的特性阻抗越高，衰减越低。另
外，这两种材料的加工性能在同等级别产品中较好，得到产
品的电气性能和结构性能较好。
2.2 物理发泡原理及影响因素
根据等人的模型、Fick定律和Henry定律以及理
想气体定律可知，外界压力的减少就使得相应的气泡压力差
变大，气泡增长能力增强。熔体的表面张力是气泡增长的阻
２．皮－泡－皮绝缘的结构及材料
2.1 皮-泡-皮三层共挤绝缘结构
皮-泡-皮三层共挤绝缘结构由实心内皮层、发泡层和
含色母料的实心外皮层组成。内皮层采用线性低密度聚乙烯
（批号为7540），主要作用为提高与导体之间的附着力；发
76现代传输
力，只有熔体壁有足够的强度，即有足够大的表面张力才能
保证获得足够大的发泡度
[3]
。
LDPE的熔体强度不高，纯LDPE的发泡度一般低于
60%
[4]
，HDPE能提供较大的熔体强度，所以在实际生产中，
HDPE和LDPE可按一定比例混合，从而获得合适的发泡性能、
加工性能和电气性能。在PE发泡料的混合物中，HDPE具有优
异的电气性能、机械性能，但发泡加工性能不好，其结构立
构规整性较高，聚合物的结晶度高，熔点也高于成核剂的分
解温度，导致成核剂在熔融的HDPE中分散性不佳，从而影响
了材料的发泡度。LDPE的电气性能、机械性能相对较低，但
发泡加工性能较好，高压或低压制备的线性LDPE拥有较长的
分子链，分子间的自由体积较多，物理发泡过程中发泡氮气
在高温、高压以及螺杆的剪切搅拌作用下更容易进入这些自
由体积生成气泡核，成为气泡的生长点。此外，成核剂的分
解温度高于LDPE的熔点，因而能在熔融的LDPE中均匀分散生
成气泡核，在一定温度和注氮压力条件下生长发泡。
2.3 发泡料的组成及配比
根据以上理论分析，在其他条件相同的情况下，使用不
同材料配比的发泡料制备了皮-泡-皮三层共挤绝缘结构，具
体材料配比方案如下表：
表1：发泡料材料配方表
方案1方案2方案3方案4方案5方案6
6944(g)7
1253(g)3
0078(g)1.01.51.52.02.03.0
发泡度(%)465063645564
根据以往生产经验，我们设定内皮层的厚度为0.02-
0.04mm，外皮层厚度为0.10-0.12mm。从表中可以看出，通
过方案1和方案2对比可知，随着成核剂含量的增加，材料
的发泡度由46%增加到50%，但发泡度仍未达到生产要求。通
过方案2和方案3对比可知，HDPE材料含量的增加，可以提高
发泡料的发泡度，发泡度可达到63%，基本满足生产需求。
通过方案3和方案4对比可知，在HDPE和LDPE配比相同的情况
下，继续增加成核剂的含量，发泡度基本保持不变，说明成
核剂含量对发泡程度的影响有一个极限值，超过这个极值其
对发泡度的影响可以忽略。另外，我们同样设计了方案5和
方案6两个配方，主要是为了观察不同配比材料对材料的发
泡度、泡孔均匀性、绝缘拉伸性和抗压性的影响。
2.4 绝缘结构剖面分析
Telecom Cable Materials
线缆材料
现代传输
方案1 方案2 方案3
图1：不同材料配比的绝缘结构剖面图
图1为不同材料配比绝缘结构剖面图。从图1中可以看
出，方案1中HDPE和成核剂含量较少，样品的发泡度较低；
方案2中增加了成核剂的含量，发泡度有所提升，但由于
HDPE含量较少，熔体强度较低，出现泡孔穿孔、贯穿的现
象；方案六中增加了HDPE和成核剂的含量，熔体强度有较大
的提高，可以承受气泡生长产生的拉伸应力，成核剂的增加
使泡核的分散更加均匀，因而可以看到绝缘结构的发泡度和
均匀性均有较大改善。
2.5 绝缘结构抗压性分析
图2：不同材料配比绝缘结构的时间-压力曲线
根据TB/T3100.1-2004《铁路数字信号电缆 第1部分：
一般规定》第2号修改单中绝缘抗压缩性能的试验方法中的
相关规定，屏蔽四线组绝缘线芯的抗压强度应达到700N，持
续时间1min。抗压试验是将两根绝缘线芯扭绞在一起，形成
节距为30mm的扭绞线对，保持线对两端开路，将一端连接实
验设备，用两块表面光滑的金属板对扭绞线对进行恒定压力
试验，压力为X±5N（X为设定值），时间为60s。本文通过
调节材料配比来提高绝缘线芯的抗压强度，详细结果分析见
下文。
图2为不同材料配比绝缘结构的抗压性曲线图。从图中
可以看出，不同材料配比的绝缘结构的抗压强度各不相同。
方案1中HDPE和成核剂的含量均较低，材料发泡度较小，抗
压性价差。方案2中增加了成核剂的含量，发泡度有所提
现代传输77
现代传输
Telecom Cable Materials
线缆材料
高，但由于HEPD 的含量较低，材料的熔体强度不够，造成
发泡结构中泡孔均匀性较差，泡孔穿孔或贯通，因而抗压性
较低。方案3至方案6中提高了HDPE的占比，绝缘结构的抗压
强度明显增加，且随着成核剂含量的增加，绝缘结构的抗压
性也优速提高，说明提高熔体强度和适当增加成核剂的含
量，可以提高发泡材料的发泡度和泡孔的均匀性，从而提高
了绝缘结构的抗压性能。方案6中绝缘结构的抗压强度达到
最大值，为1000N。
３．皮－泡－皮绝缘结构性能的影响因素
3.1 熔体强度的影响
熔体强度一般表示为熔体能支撑它本身重力的强度和气
泡扩张拉伸的强度，发泡后的材料要有一定的强度来满足后
续加工和工作状态所承受的压力。对于同一种树脂，一般熔
融指数越小，熔体强度越高，反之则熔体强度越低。如果熔
体强度过高，则聚合物熔体的流变性较差，发泡时泡孔薄壁
的强度过高将阻碍气泡的扩张，影响发泡度的提高
[5]
。如果
熔体强度过低，则熔体的抗张轻度和拉伸强度较低，在发泡
时会使气泡增长过度，出现大泡、泡孔贯穿等现象，导致熔
体破裂，气体逃逸，发泡失败。因此，在很大程度上，熔体
强度决定了发泡层中泡孔的结构，从而影响了绝缘结构的抗
压性能。
3.2 导体预热温度的影响
导体预热温度的高低将直接影响到发泡层材料发泡度
的高低和泡孔均匀性的好坏。聚合物熔体在模口挤出时温度
通常较高，PE熔融泡体的温度在200℃左右，由于导体温度
相对较低，与其直接接触的熔体内表面温度会急速下降，
发泡停止，形成的泡孔比较细密。而熔体的另一面温度下降
缓慢，气泡可以沿着径向继续向外生长，发泡较为充分。由
于绝缘层内表面快速的冷却限制了泡孔的发泡，而发泡面的
熔体又没有足够的强度来限制泡孔向外过度发泡，容易造成
气泡破裂，与别的气泡串孔、合并，在绝缘内表面处经常会
出现大的气泡、气孔。这些现象表明熔体的发泡度不均匀，
在抗压试验中很容易造成被压导体之间相互导通，影响了电
缆的加工性能和使用性能。因此，在实际生产过程中，设定
合理的导体预热温度成为影响绝缘层泡孔质量的关键因素。
根据我们长期的生产经验，导体预热温度设定为80-100℃之
间，可以获得较好的发泡度，且泡孔的均匀性较好，能够很
好的提高绝缘层的抗压性能。
3.3 注气压强的影响
注气压力是控制发泡层物理发泡结构均匀稳定的关键
因素。为了使氮气连续、稳定的注入到熔融发泡料中，需要
保证注气针的压强比料筒中熔体压强高1.5-2.0倍左右。注
78现代传输
入到机筒中的氮气在熔体中的溶解度正比于注氮压力，通常
熔体压强保持在150-200bar，注气压强保持在350bar以上，
使两者间的压强差足够大，在充分搅拌的情况下，熔体能够
发泡充分，从而保证物理发泡形成的泡孔大小均匀且互不连
通
[6]
。注气针选型常用理论计算公式如下：
其中，
S
为注气针型号，
Q
(L/h)为注气针理论进气流
量，
P
(bar)为注气针的工作压强。通过理论公式计算选取
的注气针，可以同时满足注气流量和注气压强差两个关键
工艺参数指标。在实际生产中，通过调节注气压强可以得
到结构均匀稳定的发泡结构，从而提高其电气性能和抗压
性能。
3.4 冷却水槽位置的影响
冷却水槽位置的高低直接影响皮-泡-皮绝缘单线的发泡
质量、机械性能和电气性能。绝缘单线从模口挤出后，由于
绝缘内部压强高于外部大气压，发泡层在气压的作用下向外
膨胀形成气孔。冷却水槽可以抑制发泡层过度发泡和防止绝
缘单线因震动而出现偏心的作用。为了控制发泡气孔的均匀
性和结构的稳定性，就需要精确控制绝缘单线与冷却水槽的
相对位置
[7]
。
当绝缘单线与冷却水槽的相对位置过近时，会导致绝
缘单线上半部分冷却充分，发泡均匀，而下半部分冷却不充
分，发泡度过高，造成绝缘单线线径和电容不稳定。同时，
下表面与水槽接触太近，还会造成绝缘表面擦伤，导致单线
质量不合格。当绝缘单线与冷却水槽的相对位置过远时，由
于冷却水的冲击和绝缘层自身重力的影响，未冷却的绝缘层
会出现偏心和发泡不均匀性的现象，这将影响绝缘单线的抗
压缩性和一次、二次传输参数等。
另外，由于绝缘单线从机头出来以后，在进入热水槽之
前仍在发泡，进入水槽后发泡基本停止，所以，冷却应在正
常膨胀完成后的一定距离开始，水槽离模口太近，会影响绝
缘层正常膨胀而导致绝缘单线水中电容值不稳定，水槽离模
口太远，会导致绝缘单线发泡度和外径的稳定性。
在实际生产过程中，合理的控制冷却水槽和绝缘单线
的相对位置、冷却水的流量和温度，可以实现最佳的冷却效
果，从而提高绝缘单线的电气性能和表面质量。
４．结束语
通过选取发泡材料的熔融强度、调整材料配比、调节注
氮压力、导体预热温度、冷却水槽的相对位置和冷却水温等
工艺参数，均能有效的提高皮-泡-皮三层共挤绝缘结构的抗
压性能。在实际生产中，深入研究分析各项工艺参数及影响
Telecom Cable Materials
线缆材料
现代传输
因素，可以大幅提高绝缘结构的综合性能，从而保证了产品
的质量。
[7]
2024年5月13日发(作者：司空乐咏)
现代传输
Telecom Cable Materials
线缆材料
皮-泡-皮三层共挤绝缘结构抗压
性能的研究
■ 吴涛 王国权 卞凤贤 谭言秦
（江苏亨通线缆科技有限公司 江苏 吴江 215234）
摘 要：
皮－泡－皮三层共挤绝缘结构由于其介电常数小、衰减小、损耗系数小、绝缘电阻高、绝缘结构成本低等优良的电气性能被
广泛应用于铁路数字信号电缆、通信电缆和光电复合缆中，但其发泡结构的抗压强度不高，将影响电缆结构和性能的稳定
性。通过选取适当的原材料，调整发泡料中材料配比及生产工艺参数，可以提高绝缘结构的抗压强度。不同材料配比的发泡
度、泡孔均匀性各不相同，适当增加ＨＤＰＥ和成核剂含量可以提高绝缘结构的抗压强度，且最大抗压强度可达到１０００Ｎ。通
过各种改善措施可以大幅提高绝缘结构的抗压强度，从而满足实际应用及产品的性能要求。
关键词：
电缆 绝缘线芯 物理发泡 抗压性能
Abstract:
The three layers co-extrusion skin-foam-skin insulation structure due to its excellent electrical property, such as lower dielectric
constant, smaller attenuation and dissipation factor, higher insulation resistance, lower cost, is widely used in signal cable,
communication cable and photoelectric integrated cable. But the stability of the structure and performance are influenced by its
weak compressive property of the physical foaming structure. The compressive property can be improved by adjusted material ratio
and technological parameter, different material composition impact on the foaming degree and the uniformity of pore, which can
be improved by increasing the proportion of HDPE and nucleating agent, respectively. The maximum compressive strength can be
achieved about 1000 N. The compressive strength of insulation wire can be improved largely by those of manners, which promote this
insulation structure's practical application in actual product.
Key Words：
cable；insulation wire；physical foaming；compressive performance
Doi:10.3969/.1673-5137.2017.04.009
１．前言
物理发泡聚乙烯绝缘结构因其较高的发泡度、良好的泡
孔均匀性和优良的电气性能且能适应长距离传输而受到越来
越多的青睐。通过物理发泡工艺制备的皮-泡-皮三层共挤绝
缘结构，由于其介电常数小、衰减小、损耗系数小、绝缘电
阻高、绝缘结构成本低等优良的电气性能被广泛应用于铁路
数字信号电缆、通信电缆和光电复合缆中
[1-2]
。聚乙烯发泡
结构的抗压性能不好一直是影响电缆结构性能稳定性的关键
因素，由于其抗压性较差，在实际成产过程中将影响电缆的
一次参数、二次参数等性能指标，导致电缆的合格率下降并
影响其使用性能。因此，通过选取适当的材料及调整发泡层
的物料配比和工艺参数来提高皮-泡-皮三层共挤绝缘结构的
抗压性能具有重要意义。
泡层采用高密度聚乙烯（批号为6944）、低密度聚乙烯（批
号为1253）和成核剂（批号为0078）共混制备的发泡料，主
要作用为制备高发泡度的绝缘层，提高绝缘层的抗压强度和
介电强度；外皮层采用高密度聚乙烯（批号为3364），主要
作用为提高绝缘线芯的耐磨强度，外皮层中添加色母料，起
到绝缘颜色标识的作用。
对于内皮层和外皮层两种材料的选取，主要依据其熔融
指数、拉伸强度、断裂伸长率、介电常数、介质损耗角正切
值等参数。同种材料在前几项指标的差距较小，我们选取的
批号为3364和7540的两种材料，其介电常数和介质损耗角正
切值较小，分别为2.33和2.28，0.000052和0.00007，这两
个指标的值越小，绝缘线芯的特性阻抗越高，衰减越低。另
外，这两种材料的加工性能在同等级别产品中较好，得到产
品的电气性能和结构性能较好。
2.2 物理发泡原理及影响因素
根据等人的模型、Fick定律和Henry定律以及理
想气体定律可知，外界压力的减少就使得相应的气泡压力差
变大，气泡增长能力增强。熔体的表面张力是气泡增长的阻
２．皮－泡－皮绝缘的结构及材料
2.1 皮-泡-皮三层共挤绝缘结构
皮-泡-皮三层共挤绝缘结构由实心内皮层、发泡层和
含色母料的实心外皮层组成。内皮层采用线性低密度聚乙烯
（批号为7540），主要作用为提高与导体之间的附着力；发
76现代传输
力，只有熔体壁有足够的强度，即有足够大的表面张力才能
保证获得足够大的发泡度
[3]
。
LDPE的熔体强度不高，纯LDPE的发泡度一般低于
60%
[4]
，HDPE能提供较大的熔体强度，所以在实际生产中，
HDPE和LDPE可按一定比例混合，从而获得合适的发泡性能、
加工性能和电气性能。在PE发泡料的混合物中，HDPE具有优
异的电气性能、机械性能，但发泡加工性能不好，其结构立
构规整性较高，聚合物的结晶度高，熔点也高于成核剂的分
解温度，导致成核剂在熔融的HDPE中分散性不佳，从而影响
了材料的发泡度。LDPE的电气性能、机械性能相对较低，但
发泡加工性能较好，高压或低压制备的线性LDPE拥有较长的
分子链，分子间的自由体积较多，物理发泡过程中发泡氮气
在高温、高压以及螺杆的剪切搅拌作用下更容易进入这些自
由体积生成气泡核，成为气泡的生长点。此外，成核剂的分
解温度高于LDPE的熔点，因而能在熔融的LDPE中均匀分散生
成气泡核，在一定温度和注氮压力条件下生长发泡。
2.3 发泡料的组成及配比
根据以上理论分析，在其他条件相同的情况下，使用不
同材料配比的发泡料制备了皮-泡-皮三层共挤绝缘结构，具
体材料配比方案如下表：
表1：发泡料材料配方表
方案1方案2方案3方案4方案5方案6
6944(g)7
1253(g)3
0078(g)1.01.51.52.02.03.0
发泡度(%)465063645564
根据以往生产经验，我们设定内皮层的厚度为0.02-
0.04mm，外皮层厚度为0.10-0.12mm。从表中可以看出，通
过方案1和方案2对比可知，随着成核剂含量的增加，材料
的发泡度由46%增加到50%，但发泡度仍未达到生产要求。通
过方案2和方案3对比可知，HDPE材料含量的增加，可以提高
发泡料的发泡度，发泡度可达到63%，基本满足生产需求。
通过方案3和方案4对比可知，在HDPE和LDPE配比相同的情况
下，继续增加成核剂的含量，发泡度基本保持不变，说明成
核剂含量对发泡程度的影响有一个极限值，超过这个极值其
对发泡度的影响可以忽略。另外，我们同样设计了方案5和
方案6两个配方，主要是为了观察不同配比材料对材料的发
泡度、泡孔均匀性、绝缘拉伸性和抗压性的影响。
2.4 绝缘结构剖面分析
Telecom Cable Materials
线缆材料
现代传输
方案1 方案2 方案3
图1：不同材料配比的绝缘结构剖面图
图1为不同材料配比绝缘结构剖面图。从图1中可以看
出，方案1中HDPE和成核剂含量较少，样品的发泡度较低；
方案2中增加了成核剂的含量，发泡度有所提升，但由于
HDPE含量较少，熔体强度较低，出现泡孔穿孔、贯穿的现
象；方案六中增加了HDPE和成核剂的含量，熔体强度有较大
的提高，可以承受气泡生长产生的拉伸应力，成核剂的增加
使泡核的分散更加均匀，因而可以看到绝缘结构的发泡度和
均匀性均有较大改善。
2.5 绝缘结构抗压性分析
图2：不同材料配比绝缘结构的时间-压力曲线
根据TB/T3100.1-2004《铁路数字信号电缆 第1部分：
一般规定》第2号修改单中绝缘抗压缩性能的试验方法中的
相关规定，屏蔽四线组绝缘线芯的抗压强度应达到700N，持
续时间1min。抗压试验是将两根绝缘线芯扭绞在一起，形成
节距为30mm的扭绞线对，保持线对两端开路，将一端连接实
验设备，用两块表面光滑的金属板对扭绞线对进行恒定压力
试验，压力为X±5N（X为设定值），时间为60s。本文通过
调节材料配比来提高绝缘线芯的抗压强度，详细结果分析见
下文。
图2为不同材料配比绝缘结构的抗压性曲线图。从图中
可以看出，不同材料配比的绝缘结构的抗压强度各不相同。
方案1中HDPE和成核剂的含量均较低，材料发泡度较小，抗
压性价差。方案2中增加了成核剂的含量，发泡度有所提
现代传输77
现代传输
Telecom Cable Materials
线缆材料
高，但由于HEPD 的含量较低，材料的熔体强度不够，造成
发泡结构中泡孔均匀性较差，泡孔穿孔或贯通，因而抗压性
较低。方案3至方案6中提高了HDPE的占比，绝缘结构的抗压
强度明显增加，且随着成核剂含量的增加，绝缘结构的抗压
性也优速提高，说明提高熔体强度和适当增加成核剂的含
量，可以提高发泡材料的发泡度和泡孔的均匀性，从而提高
了绝缘结构的抗压性能。方案6中绝缘结构的抗压强度达到
最大值，为1000N。
３．皮－泡－皮绝缘结构性能的影响因素
3.1 熔体强度的影响
熔体强度一般表示为熔体能支撑它本身重力的强度和气
泡扩张拉伸的强度，发泡后的材料要有一定的强度来满足后
续加工和工作状态所承受的压力。对于同一种树脂，一般熔
融指数越小，熔体强度越高，反之则熔体强度越低。如果熔
体强度过高，则聚合物熔体的流变性较差，发泡时泡孔薄壁
的强度过高将阻碍气泡的扩张，影响发泡度的提高
[5]
。如果
熔体强度过低，则熔体的抗张轻度和拉伸强度较低，在发泡
时会使气泡增长过度，出现大泡、泡孔贯穿等现象，导致熔
体破裂，气体逃逸，发泡失败。因此，在很大程度上，熔体
强度决定了发泡层中泡孔的结构，从而影响了绝缘结构的抗
压性能。
3.2 导体预热温度的影响
导体预热温度的高低将直接影响到发泡层材料发泡度
的高低和泡孔均匀性的好坏。聚合物熔体在模口挤出时温度
通常较高，PE熔融泡体的温度在200℃左右，由于导体温度
相对较低，与其直接接触的熔体内表面温度会急速下降，
发泡停止，形成的泡孔比较细密。而熔体的另一面温度下降
缓慢，气泡可以沿着径向继续向外生长，发泡较为充分。由
于绝缘层内表面快速的冷却限制了泡孔的发泡，而发泡面的
熔体又没有足够的强度来限制泡孔向外过度发泡，容易造成
气泡破裂，与别的气泡串孔、合并，在绝缘内表面处经常会
出现大的气泡、气孔。这些现象表明熔体的发泡度不均匀，
在抗压试验中很容易造成被压导体之间相互导通，影响了电
缆的加工性能和使用性能。因此，在实际生产过程中，设定
合理的导体预热温度成为影响绝缘层泡孔质量的关键因素。
根据我们长期的生产经验，导体预热温度设定为80-100℃之
间，可以获得较好的发泡度，且泡孔的均匀性较好，能够很
好的提高绝缘层的抗压性能。
3.3 注气压强的影响
注气压力是控制发泡层物理发泡结构均匀稳定的关键
因素。为了使氮气连续、稳定的注入到熔融发泡料中，需要
保证注气针的压强比料筒中熔体压强高1.5-2.0倍左右。注
78现代传输
入到机筒中的氮气在熔体中的溶解度正比于注氮压力，通常
熔体压强保持在150-200bar，注气压强保持在350bar以上，
使两者间的压强差足够大，在充分搅拌的情况下，熔体能够
发泡充分，从而保证物理发泡形成的泡孔大小均匀且互不连
通
[6]
。注气针选型常用理论计算公式如下：
其中，
S
为注气针型号，
Q
(L/h)为注气针理论进气流
量，
P
(bar)为注气针的工作压强。通过理论公式计算选取
的注气针，可以同时满足注气流量和注气压强差两个关键
工艺参数指标。在实际生产中，通过调节注气压强可以得
到结构均匀稳定的发泡结构，从而提高其电气性能和抗压
性能。
3.4 冷却水槽位置的影响
冷却水槽位置的高低直接影响皮-泡-皮绝缘单线的发泡
质量、机械性能和电气性能。绝缘单线从模口挤出后，由于
绝缘内部压强高于外部大气压，发泡层在气压的作用下向外
膨胀形成气孔。冷却水槽可以抑制发泡层过度发泡和防止绝
缘单线因震动而出现偏心的作用。为了控制发泡气孔的均匀
性和结构的稳定性，就需要精确控制绝缘单线与冷却水槽的
相对位置
[7]
。
当绝缘单线与冷却水槽的相对位置过近时，会导致绝
缘单线上半部分冷却充分，发泡均匀，而下半部分冷却不充
分，发泡度过高，造成绝缘单线线径和电容不稳定。同时，
下表面与水槽接触太近，还会造成绝缘表面擦伤，导致单线
质量不合格。当绝缘单线与冷却水槽的相对位置过远时，由
于冷却水的冲击和绝缘层自身重力的影响，未冷却的绝缘层
会出现偏心和发泡不均匀性的现象，这将影响绝缘单线的抗
压缩性和一次、二次传输参数等。
另外，由于绝缘单线从机头出来以后，在进入热水槽之
前仍在发泡，进入水槽后发泡基本停止，所以，冷却应在正
常膨胀完成后的一定距离开始，水槽离模口太近，会影响绝
缘层正常膨胀而导致绝缘单线水中电容值不稳定，水槽离模
口太远，会导致绝缘单线发泡度和外径的稳定性。
在实际生产过程中，合理的控制冷却水槽和绝缘单线
的相对位置、冷却水的流量和温度，可以实现最佳的冷却效
果，从而提高绝缘单线的电气性能和表面质量。
４．结束语
通过选取发泡材料的熔融强度、调整材料配比、调节注
氮压力、导体预热温度、冷却水槽的相对位置和冷却水温等
工艺参数，均能有效的提高皮-泡-皮三层共挤绝缘结构的抗
压性能。在实际生产中，深入研究分析各项工艺参数及影响
Telecom Cable Materials
线缆材料
现代传输
因素，可以大幅提高绝缘结构的综合性能，从而保证了产品
的质量。
[7]