電纜擠出機(jī)擠出新工藝
塑料和導(dǎo)體
塑料電線電纜要適應(yīng)各種不同需要,就應(yīng)具有廣泛的優(yōu)異而穩(wěn)定的使用性能。塑料電線電纜的使用性能和壽命,決定于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的先進(jìn)性、塑料選用的合理性以及工藝的完善性。從塑料電線電纜技術(shù)的發(fā)展來(lái)看,合理而正確的使用材料是關(guān)鍵的因素。為了制造性能優(yōu)異而穩(wěn)定的塑料電線電纜,在導(dǎo)電線芯和半成品纜芯滿足規(guī)定的技術(shù)要求的前提下,主要是對(duì)絕緣和護(hù)套用塑料提出了較高的要求。絕緣塑料的基本要求是具有優(yōu)異的電絕緣性能,同時(shí)根據(jù)產(chǎn)品用途和使用條件分別提出對(duì)機(jī)械性能、耐高溫性、物理-化學(xué)性能及工藝性能的要求。對(duì)護(hù)套塑料的基本要求是耐受各種環(huán)境因素作用的老化性能,在滿足這個(gè)條件下分別提出一些特殊要求和輔助要求。
第一節(jié) 塑料 塑料是高分子合成材料中凡是性能上具有可塑性變化的材料的總稱(chēng)。塑料可分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩大類(lèi),電線電纜制造中所用的塑料都是熱塑性塑料。電線電纜常用的熱塑性塑料有聚氯乙烯、聚乙烯、交聯(lián)聚乙烯、泡沫聚乙烯、氟塑料、聚酰胺、聚丙烯和聚酯塑料等。
塑料是以合成樹(shù)脂為基本成份,再添加各種配合劑,經(jīng)捏合、切粒等工藝而塑制成一定形狀的材料。為了滿足加工、貯存和使用的要求,合成樹(shù)脂內(nèi)一般都要添加各種配合劑,根據(jù)添加配合劑所起的作用不同,塑料的添加劑大致有以下幾種:防老劑(它包括抗氧劑、穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑、光屏蔽劑等,這幾種材料在塑料中所起的作用不同但又相互聯(lián)系,同一種材料可起幾種作用,所以統(tǒng)稱(chēng)為防老劑。);增塑劑;交聯(lián)劑;潤(rùn)滑劑;填充劑;著色劑;發(fā)泡劑;防霉劑;驅(qū)避劑;阻燃劑;耐電壓穩(wěn)定劑;抑煙劑等。各種塑料既具有塑料共有的特性,又具有各不相同的各自獨(dú)具的某些特性。各種塑料共有的特性有:比重小、機(jī)械性能較高、電絕緣性能優(yōu)異并且化學(xué)穩(wěn)定性好、耐水、耐油、加工成型方便,原料來(lái)源豐富。為了適應(yīng)日益增長(zhǎng)的電線電纜技術(shù)發(fā)展的需要,塑料將不斷改進(jìn)配方和性能,提高其耐熱性和電壓等級(jí),提高材料的耐寒、耐大氣老化性能、耐火阻燃性能,延長(zhǎng)電線電纜使用壽命,同時(shí),還將不斷開(kāi)發(fā)新型塑料并合理用于電線電纜上。
一、 塑料基本性能的含義
1. 體積電阻系數(shù)
塑料在電場(chǎng)的作用下有泄漏電流通過(guò),泄漏電流通過(guò)塑料時(shí)的阻力稱(chēng)為體積電阻。電流通過(guò)每1cm3塑料的電阻即為體積電阻系數(shù)ρv,單位為歐姆米,單位符號(hào)為Ω.m。體積電阻系數(shù)越高,絕緣性能越好。</DIV><DIV>2. 擊穿場(chǎng)強(qiáng)</DIV><DIV>當(dāng)塑料上施加的電壓達(dá)到某一極限時(shí),塑料喪失絕緣性能被擊穿,擊穿瞬間所施加的電壓值稱(chēng)為塑料的擊穿電壓,擊穿電壓與塑料厚度之比稱(chēng)為擊穿場(chǎng)強(qiáng)E單位符號(hào)為kV/mm。</DIV><DIV>3. 介電常數(shù)</DIV><DIV>它是表示塑料極性大小的指標(biāo)。介電常數(shù)ε越小,塑料在電場(chǎng)作用下的極化強(qiáng)度越小,其介質(zhì)損耗也越小。</DIV><DIV>4.介質(zhì)損耗角正切</DIV><DIV>在交變電場(chǎng)作用下,塑料中所消耗的級(jí)量稱(chēng)為介質(zhì)損耗。它常以介質(zhì)損耗角的正切值tgδ來(lái)表示。介質(zhì)損耗角正切tgδ越小,說(shuō)明介質(zhì)損耗也越小,塑料的電絕緣性能越好。在高頻、高壓下使用時(shí),要求塑料的tgδ值不大于千分之幾或萬(wàn)分之幾;低壓和一般的絕緣時(shí),塑料的tgδ值則不大于百分之幾。</DIV><DIV>5. 耐電暈性</DIV><DIV>在高電壓情況下,由于絕緣表面放電而引起電暈,當(dāng)其襲擊絕緣體時(shí),因離子撞擊、電子襲擊、臭氧襲擊和局部熱的作用,導(dǎo)致高聚物裂解,使其電絕緣性能和物理機(jī)械性能產(chǎn)生惡化。塑料抵抗電暈作用而保持其使用性能的能力,稱(chēng)為耐電暈性。</DIV><DIV>6. 抗拉強(qiáng)度和延伸率</DIV><DIV>在材料拉力試驗(yàn)機(jī)上對(duì)塑料試樣施加靜態(tài)拉伸載荷并以一定速度拉伸直至試樣斷裂。此時(shí)試樣單位截面上所承受的拉力稱(chēng)為該塑料的抗拉強(qiáng)度。試樣拉斷時(shí)長(zhǎng)度增加的百分比稱(chēng)為該塑料的延伸率。</DIV><DIV>7. 密度</DIV><DIV>在一定溫度下(通常指20oC),單位體積塑料試樣的質(zhì)量,稱(chēng)為塑料的密度。</DIV><DIV>8. 耐熱變形性</DIV><DIV>塑料在受熱條件下,仍能保持良好的物理機(jī)械性能的最高溫度,即為該塑料的耐熱變形性能。通常以塑料在等速升溫時(shí),在一定負(fù)荷下使其變形達(dá)到規(guī)定值時(shí)的溫度來(lái)表示。</DIV><DIV>9. 熔融指數(shù)</DIV><DIV>在一定溫度荷壓力下,熔融樹(shù)脂在10分鐘內(nèi)從一定孔穴中被壓出的克數(shù),稱(chēng)為熔融指數(shù),以MI表示,單位為g/min。</DIV><DIV>10. 耐寒性</DIV><DIV>在低溫下,塑料仍能保持一定的物理機(jī)械性能的能力,稱(chēng)為塑料的耐寒性。它常用以下的耐寒溫度來(lái)表示。</DIV><DIV>(1) 低溫脆化溫度:即為塑料在低溫下,受特定的沖擊負(fù)荷時(shí),50%的試樣出現(xiàn)損壞時(shí)的溫度。</DIV><DIV>(2) 低溫對(duì)折溫度:即為塑料試樣在彎折180o時(shí)出現(xiàn)將要破裂而未破裂時(shí)的溫度。</DIV><DIV>(3) 低溫沖擊壓縮溫度:即為塑料試樣在低溫下,以一定能量和速度的沖錘對(duì)其進(jìn)行沖擊壓縮,使之破裂率達(dá)50%時(shí)的溫度。</DIV><DIV>11. 耐燃性能</DIV><DIV>耐燃性能是指塑料抵抗火焰燃燒的能力。通常塑料接觸火焰后均會(huì)燃燒,移去火焰后,延燃情況隨塑料品種不同而不同,因此耐燃性能亦有差別。</DIV><DIV>12. 耐熱老化性能</DIV><DIV>塑料在加工和使用過(guò)程中,由于變熱導(dǎo)致塑料性能變劣,這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱老化。塑料抵抗熱老化的能力稱(chēng)為耐熱老化性。</DIV><DIV>采用在高溫下,進(jìn)行加速熱老化試驗(yàn),測(cè)定塑料性能(機(jī)械性能或電氣性能)在老化后的保留率,來(lái)衡量塑料的耐熱老化性。</DIV><DIV>13. 耐氣候性</DIV><DIV>塑料在大氣條件下使用,受日曬、雨淋、風(fēng)吹、大氣污染等嚴(yán)酷的自然條件作用,塑料性能變劣稱(chēng)為大氣老化。塑料抵抗大氣老化的能力稱(chēng)塑料的耐氣候性。</DIV><DIV>14. 耐油性能及耐溶劑性能</DIV><DIV>塑料與礦物油或各類(lèi)溶劑接觸時(shí),抵御油或溶劑的能力稱(chēng)為塑料的耐油性能或耐溶劑性能?捎迷嚇咏胗突蛉軇┲,在一定溫度下經(jīng)一定時(shí)間后,測(cè)定其吸油或溶劑的吸收率、體積變化率或抗拉強(qiáng)度、延伸率的保留率來(lái)衡量。</DIV><DIV>15. 耐水性及耐濕性</DIV><DIV>塑料在浸水或潮濕條件下,抵御水或潮濕氣體滲入的能力,稱(chēng)為塑料的耐水性或耐濕性。塑料吸水或吸濕后,會(huì)引起絕緣電阻、擊穿場(chǎng)強(qiáng)下降,介質(zhì)損耗增大,且使塑料的外觀、重量、機(jī)械性能等都有變化。所以要求塑料應(yīng)具有良好的耐水性和耐濕性。對(duì)于電線電纜用塑料,主要考慮的是,在浸水或吸濕后,應(yīng)保證塑料的電絕緣性能符合使用要求。</DIV><DIV>塑料的吸水量,可用單位面積的吸水量、吸水率或吸水重量來(lái)表示。塑料的透濕性,則以透濕系數(shù)和透汽量來(lái)表示。</DIV><DIV>16. 耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性</DIV><DIV>一些結(jié)晶型塑料,由于加工過(guò)程中內(nèi)應(yīng)力的存在和使用時(shí)接觸化學(xué)藥品,致使在貯存和使用中出現(xiàn)開(kāi)裂,稱(chēng)為環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂。塑料抵御環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂的能力稱(chēng)為耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能?捎帽砻婵逃胁酆鄣乃芰蠌澢嚇,置入表面活性劑中,觀察在規(guī)定時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)開(kāi)裂的試樣數(shù)量及所占比例來(lái)衡量。</DIV><DIV>二、 聚氯乙烯(PVC)</DIV><DIV>聚氯乙烯塑料是以聚氯乙烯樹(shù)脂為基礎(chǔ),加入各種配合劑混合而成的。其機(jī)械性能優(yōu)越、耐化學(xué)腐蝕、不延燃、耐氣候性好、電絕緣性能好、容易加工、成本低,因此是電線電纜絕緣和護(hù)套用的好材料。</DIV><DIV>1.聚氯乙烯樹(shù)脂</DIV><DIV>聚氯乙烯樹(shù)脂是由氯乙烯聚合而成的線型熱塑性高分子化合物,其分子結(jié)構(gòu)如下:</DIV><DIV> </DIV>

<DIV> </DIV><DIV>從該分子結(jié)構(gòu)看,聚氯乙烯具有以碳鏈為主鏈,呈線型,含有C Cl極性鍵。聚氯乙烯樹(shù)脂具有下列基本特性:</DIV><DIV>(1) 是熱塑性的高分子材料,可塑性和柔軟性較好。</DIV><DIV>(2) 由于C Cl極性鍵的存在,樹(shù)脂具有較大德極性,因此介電常數(shù)ε和介質(zhì)損耗角的正切值較大,在低頻情況下,有較高的耐電強(qiáng)度。另外由于極性鍵的存在,分子間的作用力較大,機(jī)械強(qiáng)度較高。</DIV><DIV>(3) 分子結(jié)構(gòu)中含有氯原子,樹(shù)脂具有不延燃和較好的耐化學(xué)腐蝕性及耐氣候性。氯原子能破壞分子的晶體結(jié)構(gòu),樹(shù)脂的耐熱性較低,耐寒性較差,加入適量的配合劑,就能改善樹(shù)脂的性能。</DIV><DIV>
2.聚氯乙烯樹(shù)脂的種類(lèi)</DIV><DIV>聚乙烯的聚合方法有:懸浮聚合、浮液聚合、本體聚合和溶液聚合四種。</DIV><DIV>聚氯乙烯樹(shù)脂的制造目前主要采用懸浮聚合方法,電線電纜就是采用懸浮法聚氯乙烯樹(shù)脂。</DIV><DIV>聚氯乙烯懸浮聚合過(guò)程中所用樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)形狀有:疏松型樹(shù)脂(XS型)和緊密型樹(shù)脂(XJ型)。疏松型樹(shù)脂質(zhì)地疏松,吸油性大,易于塑化,加工操作控制方便,晶點(diǎn)少,因此電線電纜用的樹(shù)脂是疏松型。樹(shù)脂的特性如下:</DIV>
| <DIV align=center>項(xiàng)目</DIV> | <DIV align=center>疏松型樹(shù)脂</DIV> | <DIV align=center>緊密型樹(shù)脂</DIV> |
| <DIV align=center>粒子直徑</DIV> | <DIV align=center>50-150μm</DIV> | <DIV align=center>20-100μm</DIV> |
| <DIV align=center>顆粒外形</DIV> | <DIV align=center>不規(guī)則,由多球并合而成</DIV> | <DIV align=center>球形表面光滑,呈單球</DIV> |
| <DIV align=center>顆粒斷面結(jié)構(gòu)</DIV> | <DIV align=center>疏松多孔,微粒間間隙大</DIV> | <DIV align=center>微粒間間隙小</DIV> |
| <DIV align=center>吸收增塑劑</DIV> | <DIV align=center>快</DIV> | <DIV align=center>慢</DIV> |
| <DIV align=center>塑化性能</DIV> | <DIV align=center>塑化速度快</DIV> | <DIV align=center>塑化速度慢</DIV> |
<DIV>
3.聚氯乙烯的主要性能</DIV><DIV>1)電絕緣性能:聚氯乙烯樹(shù)脂是一種極性較大的電介質(zhì),電絕緣性能較好,但比較非極性材料(如聚乙烯、聚丙烯)稍差。樹(shù)脂的體積電阻率大于10
15Ω·cm;樹(shù)脂在25
oC和50H
z頻率下的介電常數(shù)ε為3.4~3.6,當(dāng)溫度和頻率變化時(shí),介電常數(shù)也隨之明顯的變化;聚氯乙烯的介質(zhì)損耗正切tgδ為0.006~0.2。樹(shù)脂的擊穿場(chǎng)強(qiáng)不受極性影響,在室溫和工頻條件下的擊穿場(chǎng)強(qiáng)比較高。但聚氯乙烯的介質(zhì)損耗較大,因而不適用于高壓和高頻場(chǎng)合,通常用在15kV以下的低壓和中壓電線電纜的絕緣材料。</DIV><DIV>2)老化穩(wěn)定性:從分子結(jié)構(gòu)上看,氯原子都與碳原子相連,應(yīng)具有較高的耐老化穩(wěn)定性。但在生產(chǎn)過(guò)程中,由于溫度的直接影響和機(jī)械力的作用,易放出氯化氫,在氧的作用下,產(chǎn)生降解或交聯(lián),導(dǎo)致材料變色發(fā)脆,物理機(jī)械性能顯著下降,電絕緣性能惡化,因此聚氯乙烯老化。為改善它的老化性,必須添加一定的穩(wěn)定劑。</DIV><DIV>3)熱機(jī)械性能:聚氯乙烯樹(shù)脂為無(wú)定型聚合物,在不同溫度下具有三種物理狀態(tài),即玻璃態(tài)、高彈態(tài)、粘流態(tài)。聚氯乙烯樹(shù)脂的玻璃化溫度為80
oC左右,粘流溫度160
oC左右。在常溫下處于玻璃狀態(tài),這很難滿足電線電纜使用要求。為此,必須將聚氯乙烯進(jìn)行改性,使其在室溫下具有較高的彈性,同時(shí)又兼有較高的耐熱性和耐零性。加入適量的增塑劑能夠調(diào)節(jié)玻璃化溫度,以增加塑性,達(dá)到柔軟性,提高機(jī)械性能。</DIV><DIV>
4.電線電纜用聚氯乙烯塑料</DIV><DIV>聚氯乙烯塑料是多組份塑料,根據(jù)不同的使用條,改變配合劑的品種和用量,能夠制得不同品種的電線電纜用聚氯乙烯塑料。</DIV><DIV>聚氯乙烯電纜塑料按其在電線電纜上用途不同,可分為絕緣級(jí)電纜料和護(hù)層級(jí)電纜料。</DIV><DIV>(1) 絕緣用聚氯乙烯塑料</DIV><DIV>根據(jù)電線電纜的使用要求和特性,絕緣用聚氯乙烯塑料的類(lèi)型、性能、要求及主要用途如下表所示。</DIV><DIV> </DIV><DIV align=center>
絕緣用PVC塑料分類(lèi)及性能</DIV>
| <DIV>類(lèi)型</DIV> | <DIV>性能要求</DIV> | <DIV>使用溫度</DIV> | <DIV>主要用途</DIV> |
| <DIV>絕緣級(jí)</DIV> | <DIV>電絕緣性能較好,有一定的耐熱性、柔軟性</DIV> | <DIV>70oC</DIV> | <DIV>通信、控制、信號(hào)及低壓電力電纜絕緣</DIV> |
| <DIV>普通絕緣級(jí)</DIV> | <DIV>有一定的電絕緣性能,有較好的柔軟性及耐大氣性、廉價(jià)</DIV> | <DIV>70oC</DIV> | <DIV>室內(nèi)固定敷設(shè)的電線、護(hù)套軟線、500V農(nóng)用電纜以及儀表安裝用電線的絕緣</DIV> |
| <DIV>耐熱絕緣級(jí)</DIV> | <DIV>有較佳的耐熱老化性和耐變形性,電絕緣性能較好</DIV> | <DIV>80oC</DIV><DIV>105oC</DIV> | <DIV>要求耐熱較高的船用電纜、航空導(dǎo)線、電力電纜及安裝用電線的絕緣</DIV> |
| <DIV>高電性能絕緣級(jí)</DIV> | <DIV>較佳的電絕緣性能,絕緣電阻高、介電性能好,有一定的耐熱性</DIV> | <DIV>70oC</DIV> | <DIV>電壓為6kV-10kV級(jí)的電力電纜的絕緣</DIV> |
| <DIV>耐油耐溶劑絕緣級(jí)</DIV> | <DIV>具有較好的耐油性、耐溶劑性和柔軟性,電絕緣性能較好</DIV> | <DIV>70oC</DIV> | <DIV>用于接觸油類(lèi)和化學(xué)物質(zhì)的電線電纜的絕緣級(jí)</DIV> |
| <DIV>阻燃絕緣級(jí)</DIV> | <DIV>電絕緣性能較好,有較高的耐火焰燃燒性,柔軟性較好</DIV> | <DIV>70oC</DIV> | <DIV>固定敷設(shè)的電力電纜、礦用電纜、安裝用電線的絕緣</DIV> |
<DIV>各類(lèi)聚氯乙烯絕緣料的技術(shù)要求見(jiàn)下表。</DIV><DIV align=center>
絕緣用PVC塑料的技術(shù)要求</DIV>
| <DIV align=center>技術(shù)指標(biāo)</DIV> | <DIV align=center>絕緣級(jí)</DIV> | <DIV align=center>普通</DIV><DIV align=center>絕緣級(jí)</DIV> | <DIV align=center>耐熱絕緣級(jí)</DIV> | <DIV align=center>高電性</DIV><DIV align=center>絕緣級(jí)</DIV> |
| <DIV align=center>80oC</DIV> | <DIV align=center>105oC</DIV> |
| <DIV align=center>體</DIV><DIV align=center>積 </DIV><DIV align=center>電</DIV><DIV align=center>阻</DIV><DIV align=center>系</DIV><DIV align=center>數(shù)</DIV><DIV align=center>(Ω·cm)</DIV><DIV align=center>≥</DIV> | <DIV align=center>20oC</DIV> | <DIV align=center>1×1014</DIV> | <DIV align=center>1×1014</DIV> | <DIV align=center>3×1014</DIV> | <DIV align=center>3×1014</DIV> | <DIV align=center>5×1014</DIV> |
| <DIV align=center>70oC</DIV> | <DIV align=center>1×1011</DIV> | <DIV align=center>1×1010</DIV> | <DIV align=center>-</DIV> | <DIV align=center>-</DIV> | <DIV align=center>5×1011</DIV> |
| <DIV align=center>80oC</DIV> | <DIV align=center>-</DIV> | <DIV align=center>-</DIV> | <DIV align=center>5×1011</DIV> | <DIV align=center>-</DIV> | <DIV align=center>-</DIV> |
| <DIV align=center>105oC</DIV> | <DIV align=center>-</DIV> | <DIV align=center>-</DIV> | <DIV align=center> </DIV> | <DIV align=center>2×1011</DIV> | <DIV align=center>-</DIV> |
| <DIV align=center>擊穿場(chǎng)強(qiáng)(kV/mm) ≥</DIV> | <DIV align=center>20</DIV> | <DIV align=center>20</DIV> | <DIV align=center>20</DIV> | <DIV align=center>20</DIV> | <DIV align=center>20</DIV> |
| <DIV align=center>介質(zhì)損耗角正切tgδ(20~85oC)≤</DIV> | <DIV align=center>-</DIV> | <DIV align=center>-</DIV> | <DIV align=center>-</DIV> | <DIV align=center>-</DIV> | <DIV align=center>0.1</DIV> |
| <DIV align=center>介質(zhì)損耗因素ε,</DIV><DIV align=center>≤tgδ(20~85oC)</DIV> | <DIV align=center> </DIV> | <DIV align=center> </DIV> | <DIV align=center> </DIV> | <DIV align=center> </DIV> | <DIV align=center>0.75</DIV> |
| <DIV align=center>拉伸強(qiáng)度(N/mm2)≥</DIV> | <DIV align=center>180</DIV> | <DIV align=center>170</DIV> | <DIV align=center>200</DIV> | <DIV align=center>200</DIV> | <DIV align=center>200</DIV> |
| <DIV align=center>斷裂伸長(zhǎng)率(%)≥</DIV> | <DIV align=center>200</DIV> | <DIV align=center>220</DIV> | <DIV align=center>180</DIV> | <DIV align=center>200</DIV> | <DIV align=center>160</DIV> |
| <DIV align=center>低溫沖擊</DIV><DIV align=center>壓縮溫度(oC)≤</DIV> | <DIV align=center>0</DIV> | <DIV align=center>-10</DIV> | <DIV align=center>+3</DIV> | <DIV align=center>-</DIV> | <DIV align=center>+5</DIV> |
| <DIV align=center>200 oC熱穩(wěn)定</DIV><DIV align=center>時(shí)間(min)≥</DIV> | <DIV align=center>60</DIV> | <DIV align=center>60</DIV> | <DIV align=center>60</DIV> | <DIV align=center>60</DIV> | <DIV align=center>60</DIV> |
| <DIV align=center>軟化溫度(oC)</DIV> | <DIV align=center>170~190</DIV> | <DIV align=center>170 ~190</DIV> | <DIV align=center>180~195</DIV> | <DIV align=center>-</DIV> | <DIV align=center>175~185</DIV> |
| <DIV align=center>熱</DIV><DIV align=center>老</DIV><DIV align=center>化</DIV><DIV align=center>性</DIV><DIV align=center>能</DIV> | <DIV align=center>老化溫度(oC)</DIV> | <DIV align=center>110</DIV> | <DIV align=center>110</DIV> | <DIV align=center>113</DIV> | <DIV align=center>136</DIV> | <DIV align=center>110</DIV> |
| <DIV align=center>老化時(shí)間(h)</DIV> | <DIV align=center>48</DIV> | <DIV align=center>48</DIV> | <DIV align=center>168</DIV> | <DIV align=center>168</DIV> | <DIV align=center>48</DIV> |
| <DIV align=center>K1(%)≥</DIV> | <DIV align=center>-</DIV> | <DIV align=center>-</DIV> | <DIV align=center>-</DIV> | <DIV align=center>80</DIV> | <DIV align=center>-</DIV> |
| <DIV align=center>K2(%)≥</DIV> | <DIV align=center>70</DIV> | <DIV align=center>75</DIV> | <DIV align=center>80</DIV> | <DIV align=center>70</DIV> | <DIV align=center>70</DIV> |
| <DIV align=center>失重(%)≤</DIV> | <DIV align=center>6.0</DIV> | <DIV align=center>7.0</DIV> | <DIV align=center>5.0</DIV> | <DIV align=center>2.5</DIV> | <DIV align=center>6.0</DIV> |
| <DIV align=center> </DIV> |
| | | | | | | |
<DIV>(2) 護(hù)套用聚氯乙烯塑料</DIV><DIV>聚氯乙烯塑料護(hù)層具有較好的耐腐蝕性,足夠的機(jī)械性能,一定的耐大氣性能,柔軟、耐振、重量輕、加工及敷設(shè)方便。根據(jù)電線電纜的使用條件,研究制成了不同類(lèi)型聚氯乙烯護(hù)套料,其性能要求及應(yīng)用范圍見(jiàn)下表。</DIV><DIV align=center>
護(hù)套用PVC塑料的分類(lèi)及性能</DIV>
| <DIV align=center>類(lèi)型</DIV> | <DIV align=center>主要性能要求</DIV> | <DIV align=center>使用溫度</DIV> | <DIV align=center>應(yīng)用范圍</DIV> |
| <DIV align=center>普通護(hù)層級(jí)</DIV> | <DIV align=center>足夠的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱、光老化性及耐寒性較好</DIV> | <DIV align=center>70 oC</DIV> | <DIV align=center>塑料電線電纜的外護(hù)層及其它電纜外護(hù)層</DIV> |
| <DIV align=center>耐寒護(hù)層級(jí)</DIV> | <DIV align=center>有較高的耐寒性,低溫柔軟性</DIV> | <DIV align=center>70 oC</DIV> | <DIV align=center>戶外及耐寒電現(xiàn)電纜護(hù)層</DIV> |
| <DIV align=center>柔軟護(hù)層級(jí)</DIV> | <DIV align=center>有較高的柔軟性,較好的耐寒性</DIV> | <DIV align=center>70 oC</DIV> | <DIV align=center>耐寒柔軟的電線電纜護(hù)層</DIV> |
| <DIV align=center>耐熱護(hù)層級(jí)</DIV> | <DIV align=center>耐熱性能良好</DIV> | <DIV align=center>80 oC</DIV><DIV align=center>105 oC</DIV> | <DIV align=center>耐熱的電線電纜護(hù)層</DIV> |
| <DIV align=center>耐油護(hù)層級(jí)</DIV> | <DIV align=center>耐油性、耐化學(xué)藥品性好</DIV> | <DIV align=center>70 oC</DIV> | <DIV align=center>與油類(lèi)及化學(xué)藥品接觸的電線電纜護(hù)層</DIV> |
| <DIV align=center>易撕護(hù)層級(jí)</DIV> | <DIV align=center>抗撕裂性低,敷設(shè)方便、價(jià)格低廉</DIV> | <DIV align=center>70 oC</DIV> | <DIV align=center>室內(nèi)固定敷設(shè)用絕緣電線護(hù)層</DIV> |
| <DIV align=center>防霉、防白蟻、</DIV><DIV align=center>防鼠護(hù)層級(jí)</DIV> | <DIV align=center>抗生物性好、防白蟻、防霉性好</DIV> | <DIV align=center>70 oC</DIV> | <DIV align=center>熱帶及溫?zé)釒У貐^(qū)用電纜護(hù)層</DIV> |
| <DIV align=center>阻燃護(hù)層級(jí)</DIV> | <DIV align=center>抗燃燒性好</DIV> | <DIV align=center>70 oC</DIV> | <DIV align=center>安全性要求高的電線電纜護(hù)層</DIV> |
<DIV>(3) 半導(dǎo)電聚氯乙烯塑料</DIV><DIV>半導(dǎo)電聚氯乙烯塑料可作為屏蔽材料來(lái)使用,例如可作為10kV聚氯乙烯電纜的屏蔽層。半導(dǎo)電塑料用作高壓電纜的屏蔽料時(shí),由于半導(dǎo)電料直接與絕緣料接觸,會(huì)發(fā)生相互遷移,因而盡量選用與絕緣料相同的增塑劑或電性好、遷移小的增塑劑。否則在使用過(guò)程中會(huì)影響絕緣料的電絕緣性能。</DIV><DIV>(4) 環(huán)保型防白蟻、防鼠電纜護(hù)套料</DIV><DIV>白蟻和老鼠對(duì)電纜造成破壞,輕則中斷供電,重則釀成重大事故,使電力和通信部門(mén)受到損害。以往采用在電纜護(hù)套料內(nèi)加入有毒添加劑(如氯丹、七氯、狄氏劑、艾氏劑等)的辦法,殺滅白蟻、老鼠,以保護(hù)電纜安全運(yùn)行。但這些有毒添加劑對(duì)環(huán)境和人身會(huì)造成污染和危害。目前,多使用在護(hù)套料中加入環(huán)烷酸鉛或環(huán)烷酸酮做添加劑,制成改型的防白蟻?zhàn)o(hù)套料。</DIV><DIV>(5) 低煙低鹵型阻燃護(hù)套料</DIV><DIV>用普通(阻燃)PVC電纜料制造的電纜燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量黑煙,同時(shí)釋放出大量腐蝕性氣體HCl,對(duì)人體和儀器裝置會(huì)造成巨大損害。低煙低鹵阻燃電纜料是以專(zhuān)用PVC樹(shù)脂為基料,添加各種改性劑、助劑和優(yōu)良阻燃劑,經(jīng)過(guò)均勻混煉充分塑化加工而成的高科技產(chǎn)品。它不僅具有優(yōu)良的阻燃性,而且在燃燒是釋放的煙量低,HCl釋出量很低,可觀察到燃燒火焰及附近的物體。與普通PVC護(hù)套料相比,其拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長(zhǎng)率相當(dāng);擠出時(shí)無(wú)需特種螺桿,其工藝性能亦相當(dāng)。使用這種電纜料制成的電纜,完全適用于地鐵、高層建筑、發(fā)電站、廣播電視中心及計(jì)算機(jī)中心等對(duì)電線電纜阻燃性能要求高的場(chǎng)所。</DIV><DIV>
三、聚乙烯</DIV><DIV>
1. 聚乙烯的合成方法和品種</DIV><DIV>
(1) 低密度聚乙烯(LDPE)</DIV><DIV>純凈的乙烯中加入極少量的氧氣或過(guò)氧化物作引發(fā)劑,壓縮到202.6kPa左右,并加熱到約200
oC時(shí),乙烯就可聚合成白色的蠟狀聚乙烯。此法因在高壓下進(jìn)行,常稱(chēng)為高壓法。用這種方法可制得密度為0.915~0.930的柔軟聚乙烯,分子量在15000~40000。其分子結(jié)構(gòu)支鏈多,但結(jié)構(gòu)疏松,分子構(gòu)型呈“樹(shù)枝狀”,故密度低,所以稱(chēng)為低密度聚乙烯。</DIV><DIV>
(2) 中密度聚乙烯(MDPE)</DIV><DIV>在30~100大氣壓下,用金屬氧化物作催化劑,使乙烯聚合成聚乙烯的方法,稱(chēng)為中壓法。所制得的聚乙烯密度為0.931~0.940。中密度聚乙烯也有用高密度聚乙烯和低密度聚乙烯摻合而成的;或用乙烯與丁烯、醋酸乙烯和丙烯酸酯等單體共聚的中密度聚乙烯。</DIV><DIV>
(3) 高密度聚乙烯(HDPE)</DIV><DIV>在常溫常壓下,用催化效能較高的絡(luò)合催化劑(以烷基鋁與四氯化鈦的組合有機(jī)金屬化合物),使乙烯聚合成聚乙烯。由于它的催化性能高,所以乙烯的聚合反應(yīng)可在更低的壓力或更低的溫度下(0~10大氣壓和60~75
oC很快的完成,稱(chēng)為低壓法。所制得的聚乙烯分子結(jié)構(gòu)具有無(wú)分支的特點(diǎn),它的分子結(jié)構(gòu)為線型。線型分子結(jié)構(gòu)具有密度大(0.941~0.965)的特點(diǎn),稱(chēng)為高密度聚乙烯。與低密度聚乙烯相比具有耐熱、機(jī)械性能好,耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性優(yōu)越。</DIV><DIV>
2. 聚乙烯的特性</DIV><DIV>聚乙烯是一種乳白色的塑料,表面呈蠟狀且半透明,是電線電纜較為理想的絕緣和護(hù)套材料。其主要優(yōu)點(diǎn)是:</DIV><DIV>(1) 優(yōu)異的電氣性能。其絕緣電阻和耐電強(qiáng)度高;在較寬的頻率范圍內(nèi),介電常數(shù)ε和介質(zhì)損耗角正切tgδ值小,且基本不受頻率變化的影響,作為通信電纜的絕緣材料,是近乎理想的一種介質(zhì)。</DIV><DIV>(2) 機(jī)械性能較好,富有可撓性,而且強(qiáng)韌,耐容性好。</DIV><DIV>(3) 耐熱老化性能、低溫耐寒性能及耐化學(xué)穩(wěn)定性好。</DIV><DIV>(4) 耐水性好,吸濕率低,浸在水中絕緣電阻一般不下降。</DIV><DIV>(5) 作為非極性材料,透氣性大,低密度聚乙烯的透氣性是各種塑料中最為優(yōu)良的。</DIV><DIV>(6) 比重輕,其比重均小于1。高壓聚乙烯尤為突出,約為0.92g/cm
3;低壓聚乙烯雖其密度較大,也僅為0.94g/ cm
3左右。</DIV><DIV>(7) 具有良好的加工工藝性能,易于熔融塑化,而不易分解,冷卻易于成型,制品幾何形狀和結(jié)構(gòu)尺寸易于控制。</DIV><DIV>(8) 用它制作的電線電纜重量輕,使用、敷設(shè)方便,接頭容易。</DIV><DIV>但聚乙烯還有不少缺點(diǎn):軟化溫度低;接觸火焰時(shí)易燃燒和熔融,并放出與石蠟燃燒時(shí)同樣的臭味;耐環(huán)境應(yīng)力龜裂性和蠕變性較差,在聚乙烯作為海底電纜和落差較大(尤其是垂直敷設(shè))電纜的絕緣和護(hù)套材料使用時(shí)應(yīng)特別注意。</DIV><DIV>3. 電線電纜用聚乙烯塑料</DIV><DIV>(1) 一般絕緣用聚乙烯塑料</DIV><DIV>僅由聚乙烯樹(shù)脂和抗氧劑所組成。</DIV><DIV>(2) 耐候聚乙烯塑料</DIV><DIV>主要由聚乙烯樹(shù)脂、抗氧劑、和碳黑組成。耐候性能的好壞取決于碳黑的粒徑、含量、和分散度。</DIV><DIV>(3) 耐環(huán)境應(yīng)力龜裂聚乙烯塑料</DIV><DIV>采用熔融指數(shù)0.3以下,分子量分布不太寬的聚乙烯;對(duì)聚乙烯進(jìn)行輻照或化學(xué)交聯(lián)。</DIV><DIV>(4) 高電壓絕緣用聚乙烯塑料</DIV><DIV>高電壓電纜絕緣的聚乙烯塑料要求高度純凈,還需要添加電壓穩(wěn)定劑和采用特殊的擠塑機(jī),避免氣孔產(chǎn)生,以抑制樹(shù)脂放電,提高聚乙烯的耐電弧、耐電腐蝕和耐電暈性。</DIV><DIV>(5) 半導(dǎo)電聚乙烯塑料</DIV><DIV>半導(dǎo)電聚乙烯塑料是在聚乙烯中加入導(dǎo)電碳黑獲得的,一般應(yīng)采用細(xì)粒徑、高結(jié)構(gòu)的碳黑。</DIV><DIV>(6) 熱塑性低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴電纜料</DIV><DIV>該種電纜料是以聚乙烯樹(shù)脂為基料,加入優(yōu)質(zhì)高效的無(wú)鹵無(wú)毒阻燃劑、抑煙劑、熱穩(wěn)定劑、防霉劑、著色劑等改性添加劑,經(jīng)混煉、塑化、造粒而成。</DIV><DIV>
二、 交聯(lián)聚乙烯</DIV><DIV>聚乙烯在高能射線或交聯(lián)劑的作用下,能使線型的分子結(jié)構(gòu)變成體型(網(wǎng)狀)的分子結(jié)構(gòu)。使熱塑性材料變成熱固性材料。用交聯(lián)聚乙烯作絕緣材料,長(zhǎng)期工作溫度可提高到90
oC,瞬時(shí)短路溫度可達(dá)170~250
oC。交聯(lián)聚乙烯的交聯(lián)方法有:物理交聯(lián)和化學(xué)交聯(lián)。輻照交聯(lián)屬于物理交聯(lián),化學(xué)交聯(lián)最常用的交聯(lián)劑是DCP(過(guò)氧化二異丙苯)。</DIV><DIV>電線電纜用的材料還有很多:泡沫聚乙烯、氟塑料、聚丙烯、聚酰胺、聚酯塑料等,不一一介紹了。</DIV><DIV align=center>
第二節(jié)導(dǎo)體</DIV><DIV>塑料電線電纜的導(dǎo)體主要有:電工圓銅線、電工圓鋁線、電力電纜用銅和鋁導(dǎo)電線芯、電氣裝備用銅和鋁導(dǎo)電線芯等。</DIV><DIV>電工圓銅線和電工圓鋁線外觀質(zhì)量要求:表面光潔,無(wú)油污、毛刺、裂紋、扭結(jié)、夾雜物、機(jī)械損傷,腐蝕斑點(diǎn)及銅、鋁線氧化現(xiàn)象等。</DIV><DIV>導(dǎo)電線芯的質(zhì)量要求:</DIV><DIV>(1) 各種絞合導(dǎo)體不允許整心焊接。</DIV><DIV>(2) 絞合導(dǎo)體中的單線允許焊接。但在同一層內(nèi),相鄰兩個(gè)接頭之間的距離應(yīng)不小于300mm。</DIV><DIV>(3) 導(dǎo)電線芯表面應(yīng)光潔、無(wú)油污,無(wú)損傷屏蔽及絕緣的毛刺、銳邊、凸起或斷裂的單線等現(xiàn)象。</DIV><DIV align=center>
設(shè)備和輔助設(shè)備</DIV><DIV>電線電纜的塑料擠包是采用連續(xù)擠壓方式進(jìn)行的。通過(guò)擠塑機(jī)用螺桿擠壓,將塑料包到導(dǎo)體或線芯上,構(gòu)成電線電纜的絕緣層、屏蔽層、內(nèi)護(hù)層、和外護(hù)套。</DIV><DIV align=center>
第一節(jié)塑料擠出生產(chǎn)線</DIV><DIV>塑料
擠出機(jī)組通常由放線裝置及放線張力裝置、校直裝置、預(yù)熱裝置、擠塑機(jī)(主機(jī))、冷卻裝置、火花試驗(yàn)機(jī)、計(jì)米裝置、牽引裝置、收線裝置及控制系統(tǒng)等組成。</DIV><DIV>為保證不停機(jī)換盤(pán),連續(xù)生產(chǎn),放線裝置由兩臺(tái)放線設(shè)備組成,導(dǎo)體或纜芯從放線裝置放出后,經(jīng)校直裝置進(jìn)入預(yù)熱裝置,導(dǎo)體在預(yù)熱加熱后可消除導(dǎo)體線芯殘余應(yīng)力,增加伸長(zhǎng)率和柔軟性。擠塑機(jī)把塑料加工成高溫的粘流態(tài)并連續(xù)的擠向機(jī)頭,導(dǎo)體或纜芯通過(guò)機(jī)頭時(shí),擠包成一定厚度的塑料絕緣層或外護(hù)套,然后在水槽或管道內(nèi)水冷或氣冷,冷卻定形后的電線電纜制品,在牽引裝置拖動(dòng)下作直線運(yùn)動(dòng),使加工過(guò)程穩(wěn)定連續(xù)的進(jìn)行,最后由首先裝置收繞在收線盤(pán)上。</DIV><DIV>下圖為塑料
擠出機(jī)的主要組成:</DIV><DIV> </DIV>

<DIV> </DIV><DIV>1-放線裝置 2-張緊輪 3-預(yù)熱器 4-塑料擠出機(jī) 5-自動(dòng)加料裝置</DIV><DIV>6-水槽 7-計(jì)米器 8-牽引輪 9-收排線裝置 10-控制屏</DIV><DIV>
一、 塑料擠出機(jī)</DIV><DIV>塑料
擠出機(jī)的主機(jī)是擠塑機(jī),它由擠壓系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和加熱冷卻系統(tǒng)組成。</DIV><DIV>
1.擠壓系統(tǒng) 擠壓系統(tǒng)包括螺桿、機(jī)筒、料斗、機(jī)頭、和模具,塑料通過(guò)擠壓系統(tǒng)而塑化成均勻的熔體,并在這一過(guò)程中所建立壓力下,被螺桿連續(xù)的擠出機(jī)頭。</DIV><DIV>(1)
螺桿:是擠塑機(jī)的最主要部件,它直接關(guān)系到擠塑機(jī)的應(yīng)用范圍和生產(chǎn)率,由高強(qiáng)度耐腐蝕的合金鋼制成。</DIV><DIV>(2)
機(jī)筒:是一金屬圓筒,一般用耐熱、耐壓強(qiáng)度較高、堅(jiān)固耐磨、耐腐蝕的合金鋼或內(nèi)襯合金鋼的復(fù)合鋼管制成。機(jī)筒與螺桿配合,實(shí)現(xiàn)對(duì)塑料的粉碎、軟化、熔融、塑化、排氣和壓實(shí),并向成型系統(tǒng)連續(xù)均勻輸送膠料。一般機(jī)筒的長(zhǎng)度為其直徑的15~30倍,以使塑料得到充分加熱和充分塑化為原則。</DIV><DIV>(3)
料斗:料斗底部裝有截?cái)嘌b置,以便調(diào)整和切斷料流,料斗的側(cè)面裝有視孔和標(biāo)定計(jì)量裝置。</DIV><DIV>(4)
機(jī)頭和模具:機(jī)頭由合金鋼內(nèi)套和碳素鋼外套構(gòu)成,機(jī)頭內(nèi)裝有成型模具。機(jī)頭的作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的塑料熔體轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫兄本運(yùn)動(dòng),均勻平穩(wěn)的導(dǎo)入模套中,并賦予塑料以必要的成型壓力。塑料在機(jī)筒內(nèi)塑化壓實(shí),經(jīng)多孔濾板沿一定的流道通過(guò)機(jī)頭脖頸流入機(jī)頭成型模具,模芯模套適當(dāng)配合,形成截面不斷減小的環(huán)形空隙,使塑料熔體在芯線的周?chē)纬蛇B續(xù)密實(shí)的管狀包覆層。為保證機(jī)頭內(nèi)塑料流道合理,消除積存塑料的死角,往往安置有分流套筒,為消除塑料擠出時(shí)壓力波動(dòng),也有設(shè)置均壓環(huán)的。機(jī)頭上還裝有模具校正和調(diào)整的裝置,便于調(diào)整和校正模芯和模套的同心度。</DIV><DIV>擠塑機(jī)按照機(jī)頭料流方向和螺桿中心線的夾角,將機(jī)頭分成斜角機(jī)頭(夾角120
o)和直角機(jī)頭。機(jī)頭的外殼是用螺栓固定在機(jī)身上,機(jī)頭內(nèi)的模具有模芯坐,并用螺帽固定在機(jī)頭進(jìn)線端口,模芯座的前面裝有模芯,模芯及模芯座的中心有孔,用于通過(guò)芯線;在機(jī)頭前部裝有均壓環(huán),用于均衡壓力;擠包成型部分由模套座和模套組成,模套的位置可由螺栓通過(guò)支撐來(lái)調(diào)節(jié),以調(diào)整模套對(duì)模芯的相對(duì)位置,便于調(diào)節(jié)擠包層厚度的均勻性。機(jī)頭外部裝有加熱裝置和測(cè)溫裝置。</DIV><DIV>
2.傳動(dòng)系統(tǒng) 傳動(dòng)系統(tǒng)的作用是驅(qū)動(dòng)螺桿,供給螺桿在擠出過(guò)程中所需要的力矩和轉(zhuǎn)速,通常由電動(dòng)機(jī)、減速器和軸承等組成。</DIV><DIV>
3.加熱冷卻裝置 加熱與冷卻是塑料擠出過(guò)程能夠進(jìn)行的必要條件。</DIV><DIV>(1) 現(xiàn)在擠塑機(jī)通常用的是電加熱,分為電阻加熱和感應(yīng)加熱,加熱片裝于機(jī)身、機(jī)脖、機(jī)頭各部分。加熱裝置由外部加熱筒內(nèi)的塑料,使之升溫,以達(dá)到工藝操作所需要的溫度。</DIV><DIV>(2) 冷卻裝置是為了保證塑料處于工藝要求的溫度范圍而設(shè)置的。具體說(shuō)是為了排除螺桿旋轉(zhuǎn)的剪切摩擦產(chǎn)生的多余熱量,以避免溫度過(guò)高使塑料分解、焦燒或定型困難。機(jī)筒冷卻分為水冷與風(fēng)冷兩種,一般中小型擠塑機(jī)采用 風(fēng)冷比較合適,大型則多采用水冷或兩種形式結(jié)合冷卻;螺桿冷卻主要采用中心水冷,目的是增加物料固體輸送率,穩(wěn)定出膠量,同時(shí)提高產(chǎn)品質(zhì)量;但在料斗處的冷卻,一是為了加強(qiáng)對(duì)固體物料的輸送作用,防止因升溫使塑料粒發(fā)粘堵塞料口,二是保證傳動(dòng)部分正常工作。</DIV><DIV>
二、 輔助設(shè)備</DIV><DIV>塑料擠出機(jī)組的輔機(jī)主要包括放線裝置、校直裝置、預(yù)熱裝置、冷卻裝置、牽引裝置、計(jì)米器、火花試驗(yàn)機(jī)、收線裝置。擠出機(jī)組的用途不同其選配用的輔助設(shè)備也不盡相同。如還有切斷器、吹干器、印字裝置等。</DIV><DIV>
校直裝置:塑料擠出廢品類(lèi)型中最常見(jiàn)的一種是偏心,而線芯各種型式的彎曲則是產(chǎn)生絕緣偏心的重要原因之一。在護(hù)套擠出中,護(hù)套表面的刮傷也往往是由纜芯的彎曲造成的。因此,各種擠塑機(jī)組中的校直裝置是必不可少。校直裝置的主要型式有:滾筒式(分為水平式和垂直式);滑輪式(分為單滑輪和滑輪組);絞輪式,兼起拖動(dòng)、校直、穩(wěn)定張力等多種作用;壓輪式(分為水平式和垂直式)等。</DIV><DIV>
預(yù)熱裝置:纜芯預(yù)熱對(duì)于絕緣擠出和護(hù)套擠出都是必要的。對(duì)于絕緣層,尤其是薄層絕緣,不能允許氣孔的存在,線芯在擠包前通過(guò)高溫預(yù)熱可以徹底清除表面的水份、油污。對(duì)于護(hù)套擠出來(lái)講,其主要作用在于烘干纜芯,防止由于潮氣(或繞包墊層的濕氣)的作用使護(hù)套中出現(xiàn)氣孔的可能。預(yù)熱還可防止擠出中塑料因驟冷而殘留內(nèi)壓力的作用。在擠塑料過(guò)程中,預(yù)熱可消除冷線進(jìn)入高溫機(jī)頭,在?谔幣c塑膠接觸時(shí)形成的懸殊溫差,避免塑膠溫度的波動(dòng)而導(dǎo)致擠出壓力的波動(dòng),從而穩(wěn)定擠出量,保證擠出質(zhì)量。擠塑機(jī)組中均采用電加熱線芯預(yù)熱裝置,要求有足夠的容量并保證升溫迅速,使線芯預(yù)熱和纜芯烘干效率高。預(yù)熱溫度受放線速度的制約,一般與機(jī)頭溫度相仿即可。</DIV><DIV>冷卻裝置:成型的塑料擠包層在離開(kāi)機(jī)頭后,應(yīng)立即進(jìn)行冷卻定型,否則會(huì)在重力的作用下發(fā)生變形。冷卻的方式通常采用水冷卻,并根據(jù)水溫不同,分為急冷和緩冷。急冷就是冷水直接冷卻,急冷對(duì)塑料擠包層定型有利,但對(duì)結(jié)晶高聚物而言,因驟熱冷卻,易在擠包層組織內(nèi)部殘留內(nèi)應(yīng)力,導(dǎo)致使用過(guò)程中產(chǎn)生龜裂,一般PVC塑膠層采用急冷。緩冷則是為了減少制品的內(nèi)應(yīng)力,在冷卻水槽中分段放置不同溫度的水,使制品逐漸降溫定型,對(duì)PE、PP的擠出就采用緩冷進(jìn)行,即經(jīng)過(guò)熱水、溫水、冷水三段冷卻。</DIV><DIV>
三、 控制系統(tǒng)</DIV><DIV>
塑料擠出機(jī)的控制系統(tǒng)包括加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及工藝參數(shù)測(cè)量系統(tǒng),主要由電器、儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)(即控制屏和操作臺(tái))組成。其主要作用是:控制和調(diào)節(jié)主輔機(jī)的拖動(dòng)電機(jī),輸出符合工藝要求的轉(zhuǎn)速和功率,并能使主輔機(jī)協(xié)調(diào)工作;檢測(cè)和調(diào)節(jié)擠塑機(jī)中塑料的溫度、壓力、流量;實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)機(jī)組的控制或自動(dòng)控制。</DIV><DIV>擠出機(jī)組的電氣控制大致分為傳動(dòng)控制和溫度控制兩大部分,實(shí)現(xiàn)對(duì)擠塑工藝包括溫度、壓力、螺桿轉(zhuǎn)數(shù)、螺桿冷卻、機(jī)筒冷卻、制品冷卻和外徑的控制,以及牽引速度、整齊排線和保證收線盤(pán)上從空盤(pán)到滿盤(pán)的恒張力收線控制。</DIV><DIV>
1. 擠塑機(jī)主機(jī)的溫度控制</DIV><DIV>電線電纜絕緣和護(hù)套的塑料擠出是根據(jù)熱塑性塑料變形特性,使之處于粘流態(tài)進(jìn)行的。除了要求螺桿和機(jī)筒外部加熱,傳到塑料使之融化擠出,還要考慮螺桿擠出塑料時(shí)其本身的發(fā)熱,因此要求主機(jī)的溫度應(yīng)從整體來(lái)考慮,既要考慮加熱器加熱的開(kāi)與關(guān),又要考慮螺桿的擠出熱量外溢的因素予以冷卻,要有有效的冷卻設(shè)施。并要求正確合理的確定測(cè)量元件熱電偶的位置和安裝方法,能從控溫儀表讀數(shù)準(zhǔn)確反映主機(jī)各段的實(shí)際溫度。以及要求溫控儀表的精度與系統(tǒng)配合好,使整個(gè)主機(jī)溫度控制系統(tǒng)的波動(dòng)穩(wěn)定度達(dá)到各種塑料的擠出溫度的要求。</DIV><DIV>
2. 擠塑機(jī)的壓力控制</DIV><DIV>為了反映機(jī)頭的擠出情況,需要檢測(cè)擠出時(shí)的機(jī)頭壓力,由于國(guó)產(chǎn)擠塑機(jī)沒(méi)有機(jī)頭壓力傳感器,一般是對(duì)螺桿擠出后推力的測(cè)量替代機(jī)頭壓力的測(cè)量,螺桿負(fù)荷表(電流表或電壓表)能正確反映擠出壓力的大小。擠出壓力的波動(dòng),也是引起擠出質(zhì)量不穩(wěn)的重要因素之一,擠出壓力的波動(dòng)與擠出溫度、冷卻裝置的使用,連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的長(zhǎng)短等因素密切相關(guān)。當(dāng)發(fā)生異,F(xiàn)象時(shí),能排除的迅速排除,必須重新組織生產(chǎn)的則應(yīng)果斷停機(jī),不但可以避免廢品的增多,更能預(yù)防事故的發(fā)生。通過(guò)檢測(cè)的壓力表讀數(shù),就可以知道塑料在擠出時(shí)的壓力狀態(tài),一般取后推力極限值報(bào)警控制。</DIV><DIV>
3. 螺桿轉(zhuǎn)速的控制</DIV><DIV>螺桿轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)與穩(wěn)定是主機(jī)傳動(dòng)的重要工藝要求之一。螺桿轉(zhuǎn)速直接決定出膠量和擠出速度,正常生產(chǎn)總希望盡可能實(shí)現(xiàn)最高轉(zhuǎn)速及實(shí)現(xiàn)高產(chǎn),對(duì)擠塑機(jī)要求螺桿轉(zhuǎn)速?gòu)钠饎?dòng)到所需工作轉(zhuǎn)速時(shí),可供使用的調(diào)速范圍要大。而且對(duì)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性要求高,因?yàn)檗D(zhuǎn)速的波動(dòng)將導(dǎo)致擠出量的波動(dòng),影響擠出質(zhì)量,所以在牽引線速度沒(méi)有變化情況下,就會(huì)造成線纜外徑的變化。同理如牽引裝置線速波動(dòng)大也會(huì)造成線纜外徑的變化,螺桿和牽引線速度可通過(guò)操作臺(tái)上相應(yīng)儀表反映出來(lái),擠出時(shí)應(yīng)密切觀察,確保優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。</DIV><DIV>
4. 外徑的控制</DIV><DIV>如上所述為了保證制品線纜外徑的尺寸,除要求控制線芯(纜芯)的尺寸公差外,在擠出溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、牽引裝置線速度等方面應(yīng)有所控制保證,而外徑的測(cè)量控制則綜合反映上述控制的精度和水平。在擠塑機(jī)組設(shè)備中,特別是高速擠塑生產(chǎn)線上,應(yīng)配用在線外徑檢測(cè)儀,隨時(shí)對(duì)線纜外徑進(jìn)行檢測(cè),并且將超差信號(hào)反饋以調(diào)整牽引或螺桿的轉(zhuǎn)速,糾正外徑超差。</DIV><DIV>
5. 收卷要求的張力控制</DIV><DIV>為了保證不同線速下的收線,從空盤(pán)到滿盤(pán)工作的恒張力要求,希望收排線裝置有貯線張力調(diào)整機(jī)構(gòu),或在電氣上考慮恒線速度系統(tǒng)和恒張力系統(tǒng)的收卷等等。</DIV><DIV>
6. 整機(jī)的電氣自動(dòng)化控制</DIV><DIV>這是實(shí)現(xiàn)高速擠出生產(chǎn)線應(yīng)具備的工藝控制要求,主要是:開(kāi)機(jī)溫度聯(lián)鎖;工作壓力保護(hù)與聯(lián)鎖;擠出、牽引兩大部件傳動(dòng)的比例同步控制;收線與牽引的同步控制;外徑在線檢測(cè)與反饋控制;根據(jù)各種不同需要組成部件的單機(jī)與整機(jī)跟蹤的控制。</DIV><DIV align=center>
第二節(jié)塑料擠出機(jī)螺桿</DIV><DIV>螺桿是擠塑機(jī)主機(jī)擠壓系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一,它不僅起輸送塑料的作用,同時(shí)對(duì)塑料的擠壓、塑化、成型的難易也起著極其重要的作用,所以合理選用螺桿結(jié)構(gòu)和參數(shù)是獲得理想的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的重要環(huán)節(jié)。</DIV><DIV>
一、 螺桿的類(lèi)型</DIV><DIV>為適應(yīng)不同塑料加工的需要,螺桿的型式有很多種,常見(jiàn)的有以下幾種:漸變型(等距不等深),漸變型(等深不等距),突變型,魚(yú)雷頭型等。</DIV><DIV>1. 螺桿的選擇</DIV><DIV>螺桿型式的選用主要根據(jù)塑料的物理性能及擠塑機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范來(lái)確定。</DIV><DIV>(1) 非結(jié)晶型聚合物的軟化是在一個(gè)比較寬的溫度內(nèi)完成的,一般選用等距漸變螺桿。結(jié)晶型聚合物熔融的溫度范圍比較窄,一般選用等距突變螺桿。</DIV><DIV>(2) 在小型擠塑機(jī)上,如φ45擠塑機(jī)螺桿采用的是等距不等深的全螺紋型式,螺桿的長(zhǎng)徑比較小,主要用于
擠出小截面的絕緣層和護(hù)套層,擠出速度較快。</DIV><DIV>(3) 中型螺桿采用等距而螺紋深度漸變的全螺紋型式,它的長(zhǎng)徑比比小型螺桿大些,螺紋的節(jié)距相等,從根部起由淺到深。螺紋端部的螺紋較深,根部的螺紋較淺,這樣塑料擠出量較多,又不影響螺桿強(qiáng)度,擠出速度快,塑料塑化好,是一般中小型擠塑機(jī)生產(chǎn)絕緣層和護(hù)套層的理想螺桿。</DIV><DIV>(4) 大型螺桿直徑一般在150mm以上,如φ150、φ200、φ250擠塑機(jī)。大型螺桿采用兩種型式,一是等距不等深,如φ150、φ200擠塑機(jī);二是螺桿分三段,即等距等深、等距不等深、不等距不等深,如φ250擠塑機(jī),壓縮比在2~3之間,長(zhǎng)徑比在15:1左右,主要用于生產(chǎn)大截面的電線電纜絕緣層和護(hù)套層。</DIV><DIV>
二、 螺桿的主要參數(shù)</DIV><DIV>螺桿的主要參數(shù)有直徑、長(zhǎng)徑比、壓縮比、螺距、螺槽寬度、螺槽深度、螺旋角、螺桿與機(jī)筒之間的間隙等,這些參數(shù)對(duì)擠塑工藝和性能有很大影響。</DIV><DIV>
1. 螺桿直徑Ds</DIV><DIV>螺桿直徑即螺紋的外徑,擠塑機(jī)的生產(chǎn)能力(擠塑量)近似與螺桿直徑的平方成正比,在其它條件相同時(shí),螺桿直徑少許增大,將引起擠出量的顯著增加,其影響甚至比螺桿轉(zhuǎn)數(shù)的提高對(duì)擠出量的影響還大。故常用螺桿直徑來(lái)表征擠塑機(jī)規(guī)格大小的技術(shù)參數(shù)。</DIV><DIV>
2. 螺桿長(zhǎng)徑比L/Ds</DIV><DIV>螺桿工作部分長(zhǎng)度L與螺桿直徑Ds之比稱(chēng)為長(zhǎng)徑比,在其它條件一定時(shí)(如螺桿直徑),增大長(zhǎng)徑比就意味著增加螺桿的長(zhǎng)度。L/Ds值大,溫度分布合理有利于塑料的混合和塑化,此時(shí)塑料在機(jī)筒中受熱的時(shí)間也較長(zhǎng),塑料的塑化將充分、更均勻。從而提高機(jī)塑質(zhì)量。如果在塑化質(zhì)量要求不變的前提下,長(zhǎng)徑比增大后,螺桿的轉(zhuǎn)速可提高,從而增加了塑料的擠出量。但是,選擇過(guò)大的長(zhǎng)徑比,螺桿消耗的功率將相應(yīng)增大,而且螺桿和機(jī)筒的加工和裝配雞難度增加;螺桿彎曲的可能性也會(huì)增加,將會(huì)引起螺桿與機(jī)筒內(nèi)壁的刮磨,降低使用壽命。另外,對(duì)于熱敏性塑料,過(guò)大的長(zhǎng)徑比因停留時(shí)間長(zhǎng)而熱分解,影響塑料的塑化和擠出質(zhì)量。因此,在充分利用長(zhǎng)徑比加大后的優(yōu)點(diǎn),選取時(shí)要根據(jù)加工塑料的物理性能和對(duì)產(chǎn)品的擠塑質(zhì)量要求而定。</DIV><DIV>
3. 壓縮比ε</DIV><DIV>亦稱(chēng)為螺桿的幾何壓縮比,是螺桿加料段第一個(gè)螺槽容積與均化段最后一個(gè)螺槽容積之比。它是由塑料的物理壓縮比――即制品的密度與進(jìn)料的表現(xiàn)密度之比來(lái)決定的。使擠塑機(jī)壓縮比較大,目的是為了使顆粒狀塑料能充分塑化、壓實(shí)。加工塑料的種類(lèi)不同時(shí),壓縮比的選擇也應(yīng)不同。</DIV><DIV>按壓縮比來(lái)分,螺桿的型式可分為三種:等距不等深、等深不等距、不等深不等距。其中等距不等深是最常用的一種,這種螺桿加工容易,塑料與機(jī)筒的接觸面積大,傳熱效果好。</DIV><DIV>
4. 螺旋升角θ</DIV><DIV>即螺紋與螺桿橫斷面的夾角。螺旋角太大保證不了塑化時(shí)間,降低螺桿的塑化質(zhì)量,太小則螺紋密,螺槽容積減小,影響擠出量。對(duì)于送料段,30
o螺旋角最合適于粉料;15
o螺旋角合適于方形料粒;17
o左右螺旋角合適于球狀或柱狀料粒。由均勻段理論分析得知,螺旋角30
o時(shí)的擠出流率最高。實(shí)際上為了加工方便,多取螺旋角17
o41′。</DIV><DIV>
5. 螺距S和螺槽寬度W</DIV><DIV>螺距即螺紋的軸向距離,螺槽寬度即垂直于螺棱的螺槽寬度。在其它條件相同時(shí),螺距和槽寬的變化,不但決定螺桿的螺旋角,而且還影響螺槽的容積,從而影響塑料的擠出量和塑化的程度。螺槽寬度加大則意味著螺棱寬度減小,螺槽容積相應(yīng)增大,擠出量提高;同時(shí)螺棱寬度減小,螺桿旋轉(zhuǎn)摩擦阻力減小,所以功率消耗低。</DIV><DIV>
6. 螺槽深度H</DIV><DIV>即螺紋外半徑于根部半徑之差。根據(jù)壓縮比的要求,加料段槽深大于熔融段,熔融段槽深又大于均化段。加料段螺槽深度大,有利于提高其輸送能力;但槽深太深,一則使螺桿強(qiáng)度下降,導(dǎo)致螺桿在較大扭力作用下發(fā)生剪斷;二則太深使塑料在槽間混合不均、攪拌不勻,影響熱傳導(dǎo)和熱平衡,導(dǎo)致螺桿塑化能力下降。而熔融段和均化段螺槽漸淺,螺桿對(duì)物料產(chǎn)生較高的剪切速率,有利于筒壁向物料傳熱和物料的混合、塑化;但是太淺,螺槽容積減小,直接影響擠出量。</DIV><DIV>
7. 螺桿與機(jī)筒的間隙δ</DIV><DIV>即機(jī)筒內(nèi)徑與螺桿外徑之差的一半。螺桿與機(jī)筒間隙的大小,對(duì)擠塑質(zhì)量和產(chǎn)量都有很大的影響,特別是對(duì)塑化起著主要作用。當(dāng)螺桿與機(jī)筒的間隙太大時(shí),尤其時(shí)均化段間隙增大,則塑料的逆流、漏流現(xiàn)象增加,不但引起擠出壓力的波動(dòng),影響擠出量;而且由于這些回流的增加,使塑料過(guò)熱,這是由于摩擦加劇的結(jié)果,這種過(guò)熱,尤其發(fā)生在散熱不良的環(huán)境中,往往導(dǎo)致塑料分解,造成塑化差、成型困難。因此,螺桿與機(jī)筒間隙一般控制在0.1~0.6mm間。</DIV><DIV>
8. 螺桿頭部結(jié)構(gòu)</DIV><DIV>螺桿頭部的形狀和幾何尺寸,與物料能否平衡的從螺桿進(jìn)入機(jī)頭,能避免滯流,以免局部物料受熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而產(chǎn)生熱分解現(xiàn)象等。不同形狀的螺桿頭,在擠塑過(guò)程中,塑料從螺桿進(jìn)入機(jī)頭時(shí)的流動(dòng)方式也不同。從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本運(yùn)動(dòng),這時(shí)靠筒壁處的塑料流動(dòng)慢,在中心處的流動(dòng)快,根據(jù)塑料的流動(dòng)狀態(tài),螺紋深度和兩側(cè)的圓弧半徑可以相應(yīng)變化,以適應(yīng)螺桿各段的要求。螺桿頭部常采用錐角較小的錐體形狀,為了增加攪拌作用,可在錐體形狀上制成與螺桿均化段連續(xù)的螺紋。</DIV><DIV>
9. 螺桿螺紋的頭數(shù)</DIV><DIV>在其它條件相同時(shí),多頭螺紋與單頭螺紋相比,多頭螺紋對(duì)物料的正推力較大,攫取物料的能力較強(qiáng),并可降低塑料熔體的倒流現(xiàn)象。但螺紋全部都是多頭螺紋時(shí),會(huì)由于各條螺槽的熔融、均化或?qū)θ垠w輸送能力不一致,容易引起擠出量波動(dòng)和壓力波動(dòng),不利于擠出質(zhì)量。所以,有時(shí)只是為了提高加料段攫取物料的能力,在加料段設(shè)置雙頭螺紋,以提高塑料粒子的輸送能力。</DIV><DIV>
三、螺桿的分段及各區(qū)段的基本職能</DIV><DIV>根據(jù)塑料在擠塑機(jī)中物態(tài)變化、流動(dòng)情況和螺桿的基本職能來(lái)劃分,大致分為加料段、塑化段、均化段。</DIV><DIV>1.
加料段:又稱(chēng)為預(yù)熱段。其職能主要是對(duì)塑料進(jìn)行壓實(shí)和輸送。</DIV><DIV>2.
塑化段:又稱(chēng)為壓縮段,其作用是將加料段送來(lái)的塑料進(jìn)一步壓實(shí)和塑化,并將塑料中夾有的空氣壓回到加料口處排出,并改善塑料的熱傳導(dǎo)性能。</DIV><DIV>3.
均化段:又稱(chēng)為熔融段,其作用是將塑化段已經(jīng)塑化好的粘流態(tài)塑料,在溫度的持續(xù)作用下,塑化的更加均勻。</DIV><DIV>
二、 螺桿的冷卻</DIV><DIV>螺桿冷卻的目的主要是為了有利于加料段物料的輸送,同時(shí)也可以防止塑料因過(guò)熱而分解,有利于物料中所含氣體能從加料段的冷混料中返回并從料斗中排出。</DIV><DIV>通入螺桿中冷卻介質(zhì)可以是水,也可以是空氣。使用螺桿冷卻水應(yīng)注意以下幾點(diǎn):</DIV><DIV>(1) 螺桿冷卻水的流量不宜過(guò)大,要適量,用手摸水感覺(jué)水溫暖即可。</DIV><DIV>(2) 使用螺桿冷卻水要注意外徑的變化。在螺桿和牽引速度相適應(yīng)時(shí),如果使用螺桿冷卻水,易使電線電纜外徑變小,絕緣厚度變薄。</DIV><DIV>(3) 操作時(shí)應(yīng)做到停機(jī)時(shí)要停水,防止設(shè)備發(fā)生事故。</DIV><DIV>(4) 交接班時(shí)要交清使用螺桿冷卻水的情況。</DIV><DIV>
五、螺桿的維護(hù)保養(yǎng)</DIV><DIV>螺桿是
塑料擠出的心臟部分,維護(hù)保養(yǎng)好螺桿是提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)鍵。因此,要注意下列幾個(gè)問(wèn)題:</DIV><DIV>(1) 不允許在沒(méi)有加塑料時(shí)螺桿空轉(zhuǎn)。</DIV><DIV>(2) 在清洗螺桿時(shí),要把螺桿墊平墊穩(wěn),不允許螺桿轉(zhuǎn)動(dòng),以免螺桿損傷。</DIV><DIV>(3) 嚴(yán)禁將金屬物品加入機(jī)筒內(nèi),以免損傷螺桿。</DIV><DIV>(4) 溫度過(guò)低或加溫溫度未達(dá)到工藝溫度下限時(shí),嚴(yán)禁起動(dòng)螺桿。</DIV><DIV>(5) 使用螺桿冷卻水時(shí),當(dāng)溫度下降明顯且較低時(shí),應(yīng)停止水冷;并做到停機(jī)必須停水。</DIV><DIV>(6) 定期清洗螺桿。清洗螺桿時(shí)嚴(yán)禁使用金屬器械砸撞螺桿。</DIV><DIV align=center>
第三節(jié)加溫系統(tǒng)</DIV><DIV>溫度是塑料由固體顆粒狀態(tài)轉(zhuǎn)變成粘流態(tài)的主要條件,擠塑機(jī)的溫度加熱控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)塑料物態(tài)轉(zhuǎn)變的重要設(shè)施,溫度控制不好,對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響極大。</DIV><DIV>
一、 溫度控制系統(tǒng)</DIV><DIV>擠塑機(jī)的溫度控制系統(tǒng)是由電加熱和冷卻組成,以實(shí)現(xiàn)擠塑機(jī)各區(qū)域溫度的升降和調(diào)節(jié),控制適當(dāng)溫度可保證擠出質(zhì)量。</DIV><DIV>
1. 溫度控制機(jī)理</DIV><DIV>安裝在擠塑機(jī)上的電加熱器和冷卻風(fēng)機(jī)是主要的控制機(jī)構(gòu)。由于電加熱具有升溫、降溫迅速的特點(diǎn),而溫度過(guò)高和過(guò)低都是擠出中要絕對(duì)避免的,所以電加熱必須有一套靈敏度相當(dāng)高的溫度調(diào)節(jié)裝置尤溪般包括有自動(dòng)測(cè)量?jī)x器、控制儀表,以及有效的冷卻設(shè)施。在擠塑機(jī)的適當(dāng)位置上(越接近塑料層越好)安裝有測(cè)量元件熱電偶,就是極其重要的溫度檢測(cè)元件。在加溫和擠出過(guò)程中,測(cè)溫元件熱電偶隨時(shí)測(cè)得的熱電勢(shì)信號(hào)被送到控溫儀,經(jīng)放大處理后與溫度設(shè)定值比較,溫度儀表指示不到設(shè)定值時(shí),則繼續(xù)加熱,如接近或到達(dá)設(shè)定值,則按不同的調(diào)節(jié)規(guī)律儀表發(fā)出不同的指示信號(hào)。當(dāng)超過(guò)設(shè)定值,則開(kāi)動(dòng)冷卻風(fēng)機(jī),是機(jī)身得到冷卻,使溫度得以下降,回到預(yù)設(shè)定值。如此反復(fù),自動(dòng)控制或手動(dòng)調(diào)節(jié),使溫度穩(wěn)定在被控制值附近。</DIV><DIV>
2. 擠塑機(jī)的溫控部位</DIV><DIV>根據(jù)擠出原理,擠塑機(jī)各部位的溫度應(yīng)有差別,可以用設(shè)置于各部位電加熱片的容量差別來(lái)實(shí)現(xiàn)。一般的,加料段容量最小,(壓縮)塑化段和均化段容量要大些,而機(jī)頭是保溫區(qū),主要以加熱克服散熱,所以容易不大。在擠塑機(jī)中溫控一般是根據(jù)加熱片的多少分為6~8段,小型擠塑機(jī)一般分為六段,大型擠塑機(jī)分成八段,通過(guò)控制屏上溫度儀表的顯示,來(lái)對(duì)擠塑機(jī)的六個(gè)加熱區(qū)進(jìn)行溫控。以六段加熱擠塑機(jī)為例,六個(gè)溫控區(qū)域部位如下圖所示。擠塑機(jī)的六個(gè)溫控部位或各加熱段的溫度,在控制屏上都可以在溫度儀表上一一顯示,由操作者直接觀察而知,便于調(diào)整。</DIV><DIV> </DIV>

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3. 溫控各部位的作用</DIV><DIV>還是以六段加熱擠塑機(jī)為例。六個(gè)溫控部位在擠塑機(jī)的機(jī)頭處有三個(gè),機(jī)身處有三個(gè)。溫度可根據(jù)需要自動(dòng)調(diào)節(jié),但應(yīng)滿足工藝規(guī)定的溫度范圍。在使用過(guò)程中,加料段加熱區(qū)溫度較低,機(jī)脖加熱區(qū)的溫度較高,模具加熱區(qū)的溫度稍低,形成了一般溫控部位由低到高到稍低的變化,這是由于各部位的作用而決定的。</DIV><DIV>(1) 機(jī)頭1、2區(qū)的作用:機(jī)頭區(qū)的溫控,對(duì)塑料擠出表面質(zhì)量起著決定作用,如果溫度控制得合適,模具選配的恰當(dāng),塑料產(chǎn)品的表面就平整光滑。</DIV><DIV>(2) 機(jī)頭3溫區(qū)(機(jī)脖)的作用:塑料塑化好以后,在螺桿旋轉(zhuǎn)作用下由機(jī)筒進(jìn)入機(jī)脖,由于機(jī)脖容積較機(jī)筒小,又加上濾板的作用,產(chǎn)生較大的阻力,螺桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的推力作用,塑料致密,并塑化壓實(shí),保證了塑化效果。此時(shí)需要較高的溫度,有利于塑料熔體順利的進(jìn)入機(jī)頭。</DIV><DIV>(3) 機(jī)身4、5溫區(qū)的作用:此加熱區(qū)為均化段和塑化段,由于螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的攪拌壓縮作用,經(jīng)過(guò)預(yù)熱的固體塑料變成可塑的粘滯液體(熔融狀態(tài)),在溫度的作用下,塑料完成塑化均勻。</DIV><DIV>(4) 機(jī)身6溫區(qū)的作用:顆粒狀塑料從加料斗進(jìn)入機(jī)筒內(nèi),由于溫度的作用,塑料開(kāi)始被預(yù)熱,并把多余的氣體從加料口排除。此段的溫度控制不宜過(guò)高,以免影響顆粒塑料的下料,故為溫度控制區(qū)域最低的加溫區(qū)。</DIV><DIV>
二、 控制溫度的高低對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響</DIV><DIV>溫度是塑料由固體狀態(tài)向粘流狀態(tài)轉(zhuǎn)變的有效手段,同時(shí)它也可能造成塑料的燒焦或分解,溫度低時(shí),也可能造成嚴(yán)重的設(shè)備事故。由于塑料品種的不同,以及擠出速度、擠出外徑、擠出厚度的不同,在實(shí)際的擠出過(guò)程中,溫度控制不盡相同,因此對(duì)具體的品種采用相應(yīng)的擠塑溫度。另外,除塑料和結(jié)構(gòu)尺寸造成的溫度控制不同外,環(huán)境溫度也應(yīng)予以考慮。因此,嚴(yán)格按照工藝要求控制溫度的高低,保證擠塑過(guò)程的順利進(jìn)行,保證良好的產(chǎn)品質(zhì)量,是每一個(gè)操作者不可忽視的職責(zé)。</DIV><DIV>(1)
溫度過(guò)高:指的是溫度控制超過(guò)某種塑料的最佳塑化溫度,容易使塑料焦燒和老化,也容易產(chǎn)生氣孔、氣泡、氣眼、定型不好等質(zhì)量問(wèn)題。溫度過(guò)高,還會(huì)造成擠出過(guò)程中擠出壓力波動(dòng),塑料在機(jī)筒內(nèi)“打滑”,擠出量不穩(wěn),使擠包層和產(chǎn)品外徑尺寸不均。</DIV><DIV>(2)
溫度過(guò)低:指的是溫度控制低于塑料的最佳塑化溫度,造成塑料塑化不好,擠出表面有樹(shù)脂疙瘩或未塑化好的小顆粒。特別是合膠縫合不好,不但影響產(chǎn)品質(zhì)量,還容易造成塑膠層脫節(jié)、裂紋、斷膠等現(xiàn)象。因此,要嚴(yán)格按照工藝規(guī)定控制溫度,不宜過(guò)高或過(guò)低。</DIV><DIV>在實(shí)際操作過(guò)程中,因設(shè)備新舊、外徑大小的不同,擠制工藝有所不同,溫度控制也不盡相同,擠制絕緣和護(hù)套所用塑料一樣,但因樹(shù)脂中的添加劑不同,其溫度控制亦有區(qū)別。另外,環(huán)境溫度的高低也會(huì)影響擠塑溫度的控制,冬天與夏天就要相差5~10
oC。</DIV><DIV align=center>
工 藝</DIV><DIV>塑料電線電纜的主要絕緣材料和護(hù)層材料是塑料。熱塑性塑料性能優(yōu)越,具有良好的加工工藝性能,尤其是用于電線電纜擠制絕緣層和護(hù)層生產(chǎn)時(shí)工藝簡(jiǎn)便。電線電纜塑料絕緣層和護(hù)層生產(chǎn)的基本方式是采用單螺桿擠出機(jī)連續(xù)擠壓進(jìn)行的。由于擠出機(jī)具有連續(xù)擠出的特點(diǎn),所以塑料絕緣和護(hù)套的生產(chǎn)過(guò)程也是連續(xù)進(jìn)行的。就電線電纜生查而言,產(chǎn)品規(guī)格的差異,擠制部件的不同,往往決定了擠制設(shè)備及工藝參數(shù)的某些變化。但總的來(lái)講,各種產(chǎn)品,各個(gè)部件的擠塑包覆工藝是大同小異的,下面以一般為主,個(gè)別為輔對(duì)擠塑原理、工藝與模具類(lèi)型進(jìn)行介紹。</DIV><DIV align=center>
第一節(jié) 塑料的擠制</DIV><DIV>
一、 塑料擠出的基本原理</DIV><DIV>擠塑機(jī)的工作原理是:利用特定形狀的螺桿,在加熱的機(jī)筒中旋轉(zhuǎn),將由料斗中送來(lái)的塑料向前擠壓,使塑料均勻的塑化(即熔融),通過(guò)機(jī)頭和不同形狀的模具,使塑料擠壓成連續(xù)性的所需要的各種形狀的塑料層,擠包在線芯和電纜上。</DIV><DIV>
1. 塑料擠出過(guò)程</DIV><DIV>電線電纜的塑料絕緣和護(hù)套使是采用連續(xù)擠壓方式進(jìn)行的,擠出設(shè)備一般是單螺桿擠塑機(jī)。塑料在擠出前,要事先檢查塑料是否潮濕或有無(wú)其它雜物,然后把螺桿預(yù)熱后加入料斗內(nèi)。在擠出過(guò)程中,裝入料斗中的塑料借助重力或加料螺旋進(jìn)入機(jī)筒中,在旋轉(zhuǎn)螺桿的推力作用下,不斷向前推進(jìn),從預(yù)熱段開(kāi)始逐漸的向均化段運(yùn)動(dòng);同時(shí),塑料受到螺桿的攪拌和擠壓作用,并且在機(jī)筒的外熱及塑料與設(shè)備之間的剪切摩擦的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài),在螺槽中形成連續(xù)均勻的料流。在工藝規(guī)定的溫度作用下,塑料從固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴跔顟B(tài)的可塑物體,再經(jīng)由螺桿的推動(dòng)或攪拌,將完全塑化好的塑料推入機(jī)頭;到達(dá)機(jī)頭的料流,經(jīng)模芯和模套間的環(huán)形間隙,從模套口擠出,擠包于導(dǎo)體或線芯周?chē),形成連續(xù)密實(shí)的絕緣層或護(hù)套層,然后經(jīng)冷卻和固化,制成電線電纜產(chǎn)品。</DIV><DIV>
2. 擠出過(guò)程的三個(gè)階段</DIV><DIV>塑料擠出最主要的依據(jù)是塑料所具有的可塑態(tài)。塑料在擠出機(jī)中完成可塑過(guò)程成型是一個(gè)復(fù)雜的物理過(guò)程,即包括了混合、破碎、熔融、塑化、排氣、壓實(shí)并最后成型定型。大家值的注意的是這一過(guò)程是連續(xù)實(shí)現(xiàn)的。然而習(xí)慣上,人們往往按塑料的不同反應(yīng)將擠塑過(guò)程這一連續(xù)過(guò)程,人為的分成不同階段,即為:塑化階段(塑料的混合、熔融和均化);成型階段(塑料的擠壓成型);定型階段(塑料層的冷卻和固化)。</DIV><DIV>
第一階段是塑化階段。也稱(chēng)為壓縮階段。它是在擠塑機(jī)機(jī)筒內(nèi)完成的,經(jīng)過(guò)螺桿的旋轉(zhuǎn)作用,使塑料由顆粒狀固體變?yōu)榭伤苄缘恼沉黧w。塑料在塑化階段取得熱量的來(lái)源有兩個(gè)方面:一是機(jī)筒外部的電加熱;二是螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱。起初的熱量是由機(jī)筒外部的電加熱產(chǎn)生的,當(dāng)正常開(kāi)車(chē)后,熱量的取得則是由螺桿選裝物料在壓縮、剪切、攪拌過(guò)程中與機(jī)筒內(nèi)壁的摩擦和物料分子間的內(nèi)摩擦而產(chǎn)生的。</DIV><DIV>
第二階段是成型階段。它是在機(jī)頭內(nèi)進(jìn)行的,由于螺桿旋轉(zhuǎn)和壓力作用,把粘流體推向機(jī)頭,經(jīng)機(jī)頭內(nèi)的模具,使粘流體成型為所需要的各種尺寸形狀的擠包材料,并包覆在線芯或?qū)w外。</DIV><DIV>
第三階段是定型階段。它是在冷卻水槽或冷卻管道中進(jìn)行的,塑料擠包層經(jīng)過(guò)冷卻后,由無(wú)定型的塑性狀態(tài)變?yōu)槎ㄐ偷墓腆w狀態(tài)。</DIV><DIV>
3. 塑化階段塑料流動(dòng)的變化</DIV><DIV>在塑化階段,塑料沿螺桿軸向被螺桿推向機(jī)頭的移動(dòng)過(guò)程中,經(jīng)歷著溫度、壓力、粘度,甚至化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化,這些變化在螺桿的不同區(qū)段情況是不同的。塑化階段根據(jù)塑料流動(dòng)時(shí)的物態(tài)變化過(guò)程又人為的分成三個(gè)階段,即加料段、熔融段、均化段,這也是人們習(xí)慣上對(duì)擠出螺桿的分段方法,各段對(duì)塑料擠出產(chǎn)生不同的作用,塑料在各段呈現(xiàn)不同的形態(tài),從而表現(xiàn)出塑料的擠出特性。</DIV><DIV>
在加料段,首先就是為顆粒狀的固體塑料提供軟化溫度,其次是以螺桿的旋轉(zhuǎn)與固定的機(jī)筒之間產(chǎn)生的剪切應(yīng)力作用在塑料顆粒上,實(shí)現(xiàn)對(duì)軟化塑料的破碎。而最主要的則是以螺桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生足夠大的連續(xù)而穩(wěn)定的推力和反向摩擦力,以形成連續(xù)而穩(wěn)定的擠出壓力,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)破碎塑料的攪拌與均勻混合,并初步實(shí)行熱交換,從而為連續(xù)而穩(wěn)定的擠出提供基礎(chǔ)。在此階段產(chǎn)生的推力是否連續(xù)均勻穩(wěn)定、剪切應(yīng)變率的高低,破碎與攪拌是否均勻都直接影響著擠出質(zhì)量和產(chǎn)量。</DIV><DIV>
在熔融段,經(jīng)破碎、軟化并初步攪拌混合的故態(tài)塑料,由于螺桿的推擠作用,沿螺槽向機(jī)頭移動(dòng),自加料段進(jìn)入熔融段。在此段塑料遇到了較高溫度的熱作用,這是的熱源,除機(jī)筒外部的點(diǎn)加熱外,螺桿旋轉(zhuǎn)的摩擦熱也在起著作用。而來(lái)自加料段的推力和來(lái)自均化段的反作用力,使塑料在前進(jìn)中形成了回流,這回流產(chǎn)生在螺槽內(nèi)以及螺桿與機(jī)筒的間隙中,回流的產(chǎn)生不但使物料進(jìn)一步均勻混合,而且使塑料熱交換作用加大,達(dá)到了表面的熱平衡。由于在此階段的作用溫度已超過(guò)了塑料的流變溫度,加之作用時(shí)間較長(zhǎng),致使塑料發(fā)生了物態(tài)的轉(zhuǎn)變,與加熱機(jī)筒接觸的物料開(kāi)始熔化,在機(jī)筒內(nèi)表面形成一層聚合物熔膜,當(dāng)熔膜的厚度超過(guò)螺紋頂與機(jī)筒之間的間隙時(shí),就會(huì)被旋轉(zhuǎn)的螺紋刮下來(lái),聚集在推進(jìn)螺紋的前面,形成熔池。由于機(jī)筒和螺紋根部的相對(duì)運(yùn)動(dòng),使熔池產(chǎn)生了物料的循環(huán)流動(dòng)。螺棱后面是固體床(固體塑料),物料沿螺槽向前移動(dòng)的過(guò)程中,由于熔融段的螺槽深度向均化段逐漸變淺,固體床不斷被擠向機(jī)筒內(nèi)壁,加速了機(jī)筒向固體床的傳熱過(guò)程,同時(shí)螺桿的旋轉(zhuǎn)對(duì)機(jī)筒內(nèi)壁的熔膜產(chǎn)生剪切作用,從而使熔膜和固體床分界面的物料熔化,固體床的寬度逐漸減小,知道完全消失,即由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)。此時(shí)塑料分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本的改變,分子間張力極度松弛,若為結(jié)晶性高聚物,則其晶區(qū)開(kāi)始減少,無(wú)定形增多,除其中的特大分子外,主體完成了塑化,即所謂的“初步塑化”,并且在壓力的作用下,排除了固態(tài)物料中所含的氣體,實(shí)現(xiàn)初步壓實(shí)。</DIV><DIV>
在均化段,具有這樣幾個(gè)突出的工藝特性:這一段螺桿螺紋深度最淺,即螺槽容積最小,所以這里是螺桿與機(jī)筒間產(chǎn)生壓力最大的工作段;另外來(lái)自螺桿的推力和篩板等處的反作用力,是塑料“短兵相接”的直接地帶;這一段又是擠出工藝溫度最高的一段,所以塑料在此階段所受到的徑向壓力和軸向壓力最大,這種高壓作用,足以使含于塑料內(nèi)的全部氣體排除,并使熔體壓實(shí),致密。該段所具有的“均壓段”之稱(chēng)即由此而得。而由于高溫的作用,使得經(jīng)過(guò)熔融段未能塑化的高分子在此段完成塑化,從而最后消除“顆!,使塑料塑化充分均勻,然后將完全塑化熔融的塑料定量、定壓的由機(jī)頭均勻的擠出。</DIV><DIV>
4. 擠出過(guò)程中塑料的流動(dòng)狀態(tài)</DIV><DIV>在擠出過(guò)程中,由于螺桿的旋轉(zhuǎn)使塑料推移,而機(jī)筒是不動(dòng)的,這就在機(jī)筒和螺桿之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)塑料產(chǎn)生摩擦作用,使塑料被拖著前進(jìn)。另外,由于機(jī)頭中的模具、多孔篩板和濾網(wǎng)的阻力,又使塑料在前進(jìn)中產(chǎn)生反作用力,這就使塑料在螺桿和機(jī)筒中的流動(dòng)復(fù)雜化了。通常將塑料的流動(dòng)狀態(tài)看成是由以下四種流動(dòng)形式組成的:</DIV><DIV>1)
正流――是指塑料沿著螺桿螺槽向機(jī)頭方向的流動(dòng)。它是螺桿旋轉(zhuǎn)的推擠力產(chǎn)生的,是四種流動(dòng)形式中最主要的一種。正流量的大小直接決定著擠出量。</DIV><DIV>2)
倒流――又稱(chēng)逆流,它的方向與正流的流動(dòng)方向整好相反。它是由于機(jī)頭中的模具、篩板、和濾網(wǎng)等阻礙塑料的正向運(yùn)動(dòng),在機(jī)頭區(qū)域里產(chǎn)生的壓力(塑料前進(jìn)的反作用力)造成的。由機(jī)頭至加料口形成了“壓力下的回流”,也稱(chēng)為“反壓流動(dòng)”。它能引起生產(chǎn)能力的損失。</DIV><DIV>3)
橫流――它是沿著軸的方向,即與螺紋槽相垂直方向的塑料流動(dòng)。也是由螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)的推擠所形成的。它的流動(dòng)受到螺紋槽側(cè)壁的阻力,由于兩側(cè)螺紋的相互阻力,而螺桿是在旋轉(zhuǎn)中,使塑料在螺槽內(nèi)產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),形成環(huán)狀流動(dòng),所以橫流實(shí)質(zhì)是環(huán)流。環(huán)流對(duì)塑料在機(jī)筒中的混合、塑化成熔融狀態(tài),是和環(huán)流的作用分不開(kāi)的。環(huán)流使物料在機(jī)筒中產(chǎn)生攪拌和混合,并且利于機(jī)筒和物料的熱交換,它對(duì)提高擠出質(zhì)量有重要的意義,但對(duì)擠出流率的影響很小。</DIV><DIV>4)
漏流――它也是由機(jī)頭中模具、篩板和濾網(wǎng)的阻力產(chǎn)生的。不過(guò)它不是螺槽中的流動(dòng),而是在螺桿與機(jī)筒的間隙中形成的倒流。它也能引起生產(chǎn)能力的損失。由于螺桿與機(jī)筒的間隙通常很小,故在正常情況下,漏流流量要比正流和倒流小的多。在擠出過(guò)程中,漏流將影響擠出量,漏流量增大,擠出量將減小。</DIV><DIV>塑料的四種流動(dòng)狀態(tài)不會(huì)以單獨(dú)的形式出現(xiàn),就某一塑料質(zhì)點(diǎn)來(lái)說(shuō),既不會(huì)有真正的倒流,也不會(huì)有封閉的環(huán)流。熔體塑料在螺紋槽中的實(shí)際流動(dòng)是上述四種流動(dòng)狀態(tài)的綜合,以螺旋形軌跡向前的一種流動(dòng)。</DIV><DIV>
5. 擠出質(zhì)量</DIV><DIV>擠出質(zhì)量主要指塑料的塑化情況是否良好,幾何尺寸是否均一,即徑向厚度是否一致,軸向外徑是否均勻。決定塑化情況的因襲除塑料本身外,主要是溫度和剪切應(yīng)變率及作用時(shí)間等因素。擠出溫度過(guò)高不但造成擠出壓力的波動(dòng),而且導(dǎo)致塑料的分解,甚至可能釀成設(shè)備事故。而減小螺槽深度,增大螺桿長(zhǎng)徑比,雖然有利于塑料的熱交換和延長(zhǎng)受熱時(shí)間,滿足塑化均勻要求,但將影響擠出量,又為螺桿制造和裝配造成困難。所以確保塑化的重要因素應(yīng)是提高螺桿旋轉(zhuǎn)對(duì)塑料所產(chǎn)生的剪切應(yīng)變率,以達(dá)到機(jī)械混合均勻,擠出熱交換均衡,并由此為塑化均勻提供保障。這個(gè)應(yīng)變率的大小由螺桿與機(jī)筒間的剪切應(yīng)變力所決定,其剪切的應(yīng)變率數(shù)值為:</DIV><DIV> </DIV>

<DIV> </DIV><DIV></DIV><DIV>其中:Δ――為剪切應(yīng)變率(1/min)</DIV><DIV>D ――為螺桿直徑(cm)</DIV><DIV>N ――為螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)</DIV><DIV> ――為螺槽深度(cm)</DIV><DIV>由此可見(jiàn),在保證擠出量的要求下,可以在提高轉(zhuǎn)速的情況下加大螺槽深度。此外,螺桿與機(jī)筒的間隙也對(duì)擠出質(zhì)量有影響,間隙過(guò)大時(shí)則塑料的倒流、漏流增加,不但引起擠出壓力波動(dòng),影響擠出量;而且由于這些回流的增加,使塑料過(guò)熱而導(dǎo)致塑料焦燒或成型困難。</DIV></DIV><DIV class=clear></DIV><DIV id=bottom><DIV class=footer></DIV></DIV>