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高溫塑料的擠塑工藝與產(chǎn)品質(zhì)量

    高溫塑料（含氟聚合物）在電線電纜上的應(yīng)用使電線電纜的適用范圍和性能有了很大的提高，其安全可靠性經(jīng)實(shí)踐證明得到了充分的發(fā)揮和體現(xiàn)。因高溫塑料比較昂貴，目前主要應(yīng)用于軍工系統(tǒng)用的電線電纜上，民用較少；因其性能的特殊性和優(yōu)異性，軍工電線電纜的安全可靠性有了很大提高。高溫塑料熔融擠出與其他塑料相比在擠制工藝上有很大差別，擠出工藝的優(yōu)劣直接影響產(chǎn)品質(zhì)量的好壞。高溫塑料擠出工藝過(guò)程主要有：擠出工藝溫度的設(shè)定與控制、模具的選擇配比、導(dǎo)體預(yù)熱控制、冷卻水溫度控制、出膠速度及牽引速度的控制、放線收線張力控制。

 擠出工藝溫度的設(shè)定及控制

擠出工藝溫度的設(shè)定及控制對(duì)擠出速度、絕緣層性能及外表質(zhì)量都有重要作用。高溫塑料包括聚四氟乙烯（F4）、聚全氟乙丙烯（F46）、乙烯—四氟乙烯共聚物（F40）、四氟乙烯—全氟烷基乙烯基醚共聚物（PFA）、聚偏氟乙烯（F—2）、聚三氟氯乙烯（F—3）等，除聚四氟乙烯（F4）外其他都屬于熔融性擠出材料。對(duì)熔融性擠出的高溫材料，目前應(yīng)用最廣泛的是聚全氟乙丙烯（F46）、乙烯—四氟乙烯共聚物（F40）、四氟乙烯—全氟烷基乙烯基醚共聚物（PFA），擠出工藝溫度較高，每種材料性質(zhì)不同，擠出工藝溫度也有較大差別。對(duì)于高溫塑料的擠出工藝溫度控制較為困難，因?yàn)閿D出溫度較高，與環(huán)境溫度相差太懸殊，散熱較快，在擠制工藝溫度上應(yīng)根據(jù)環(huán)境條件考慮保證塑化最佳的溫度補(bǔ)償，塑化如果達(dá)不到最佳水平，說(shuō)明控制的工藝溫度沒(méi)有達(dá)到熔融絞合擠出的合適的工藝溫度，在熔融的膠體中存在沒(méi)有塑化好的生膠體部分，會(huì)使絕緣層在塑化好的和塑化不好的膠體之間結(jié)合不牢固，易造成再結(jié)合處開裂，還會(huì)因沒(méi)有塑化好的生膠體部分在擠制成型時(shí)拉伸性能比不如塑化好的膠體部分，易形成絕緣層表面不圓整、高低不平或存在疙瘩、竹節(jié)等缺陷，這些缺陷會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，所以高溫塑料的擠制溫度控制必須保持在擠出工藝要求的控制范圍之內(nèi)，損失的熱量應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充，根據(jù)不同的季節(jié)環(huán)境溫度適當(dāng)?shù)丶右哉{(diào)節(jié)。另外，不同的材料擠制工藝溫度也不同，相同材料不同廠家生產(chǎn)的或不同批次的擠制工藝溫度及工藝溫度范圍上也有可能不同，若要掌握好每種材料的擠制工藝性能，應(yīng)根據(jù)材料生產(chǎn)廠家提供的工藝數(shù)據(jù)、設(shè)備狀況、環(huán)境溫度及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等進(jìn)行工藝參數(shù)的設(shè)置，在此基礎(chǔ)上根據(jù)擠出熔融的膠體情況逐步調(diào)節(jié)最佳的擠制工藝溫度及范圍。擠制工藝溫度范圍越窄的材料，工藝溫度控制難度越大，其工藝性能越差，在擠制時(shí)應(yīng)特殊加以關(guān)照控制。

因高溫塑料熔融流動(dòng)性對(duì)比其他塑料大，只要控制溫度不過(guò)高、摩擦升溫超溫的可能性很小，所以在控制溫度設(shè)定時(shí)基本不需考慮摩擦升溫超溫問(wèn)題。對(duì)擠出速度、絕緣層物性及外觀都有著重要作用。擠出機(jī)各加溫區(qū)段的溫度設(shè)定很重要，一般高溫?cái)D出機(jī)分6個(gè)區(qū)段：送料段、壓縮段、均化段、機(jī)筒與機(jī)頭過(guò)渡段、機(jī)頭、�？凇＿@6個(gè)區(qū)段的工藝設(shè)定溫度由送料段至機(jī)頭由低至高、區(qū)段與區(qū)段之間一般相差20~30℃，過(guò)渡段、機(jī)頭、�？跍囟瓤稍O(shè)置基本一致。

設(shè)定工藝溫度過(guò)低或過(guò)高，都會(huì)對(duì)絕緣層的性能造成影響，溫度過(guò)低，合膠縫接觸不良或絕緣層機(jī)械強(qiáng)度低，都極易造成絕緣層的開裂；溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致部分樹質(zhì)分解，絕緣層機(jī)械強(qiáng)度下降，同樣會(huì)造成絕緣層的開裂，也會(huì)使絕緣層的電氣性能下降。溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響擠出速度，擠出速度過(guò)高或過(guò)低與膠體的剪切速率有關(guān)，擠出速度越低剪切速率也越小，反之則越大，剪切速率過(guò)大或過(guò)小都會(huì)造成絕緣層外觀不光滑或斷裂。

模具的選配

高溫塑料的擠出模具與其他普通塑料有較大區(qū)別。高溫塑料擠出模具的模芯、模套、錐角都比普通塑料要小，也就是說(shuō)高溫塑料的熔融擠出膠比較平緩。高溫塑料所需的拉伸比要比普通塑料如“聚氯乙烯”、“聚乙烯”、“尼龍”等要大很多。

普通塑料拉伸比一般都較小，對(duì)高溫塑料的拉伸比工藝上要求必須達(dá)到某一范圍，才會(huì)產(chǎn)生最佳的絕緣層特性，主要考慮高溫塑料在熔融擠出時(shí)結(jié)晶前的分子重新取向排列以達(dá)到提高絕緣層強(qiáng)度及抗開裂的目的。不同的高溫材料有各自不同的所需拉伸比的范圍。

高溫塑料對(duì)模具的配比要求嚴(yán)格。為保證產(chǎn)品絕緣層的性能和質(zhì)量，在模具的選配上必須嚴(yán)格遵循材料的拉伸比范圍及計(jì)算平衡系數(shù)。根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)要求，同時(shí)考慮到絕緣層與導(dǎo)體結(jié)合的緊密程度，一般將平衡系數(shù)選定在1.05-1.15之間較為合適，平衡系數(shù)選擇過(guò)小會(huì)使絕緣層與導(dǎo)體結(jié)合不緊密，平衡系數(shù)選擇過(guò)大會(huì)使絕緣層與導(dǎo)體結(jié)合得過(guò)于緊密，并且有可能會(huì)在定型前絕緣外徑達(dá)不到要求或絕緣層內(nèi)外由于拉伸不同會(huì)造成表面不光滑、圓整等缺陷。

由于拉伸比和平衡系數(shù)是決定產(chǎn)品絕緣層性能及質(zhì)量的關(guān)鍵工藝參數(shù)，因此，選配模具時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮材料的拉伸比符合所需的拉伸范圍、平衡系數(shù)滿足選定的范圍之內(nèi)。模具的選配應(yīng)遵循以下計(jì)算公式：

以上兩個(gè)公式組成一個(gè)方程組，在這個(gè)方程組中除模套直徑和模芯外徑外都是已知數(shù)，根據(jù)以上的方程組可確定模套直徑和模芯外徑。以此所確定的模具配比尺寸不見(jiàn)得能適合于生產(chǎn)中現(xiàn)有的模具尺寸，但以此為參照，在現(xiàn)有的模具中選用與此確定的模具尺寸相接近的，再通過(guò)驗(yàn)算，如果在平衡系數(shù)和拉伸比的要求范圍之內(nèi)，也就滿足了產(chǎn)品的工藝要求，可保證產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。模具的配比決定產(chǎn)品的性能及外觀質(zhì)量，所以模具配比應(yīng)嚴(yán)格按拉伸比及平衡系數(shù)進(jìn)行計(jì)算選配，不宜代用，更不能以大代小。選配不當(dāng)，模芯內(nèi)徑過(guò)大，平衡系數(shù)過(guò)小，會(huì)造成絕緣層不圓整、橢圓或外形有局部塌陷、真空等，影響絕緣層的外觀質(zhì)量及易出現(xiàn)電擊穿問(wèn)題。

導(dǎo)體的預(yù)熱控制

導(dǎo)體的預(yù)熱控制在高溫塑料擠出過(guò)程當(dāng)中是必不可少的。其塑料的擠出基本不需要進(jìn)行導(dǎo)體的預(yù)熱，因?yàn)槠胀ㄋ芰先廴跍囟容^低，與導(dǎo)體所處的環(huán)境溫度相差不是很懸殊，而高溫塑料的擠出熔融溫度與導(dǎo)體所處的環(huán)境溫度相差太大，由于導(dǎo)體與熔融膠體相接觸時(shí)，導(dǎo)體吸熱較大，對(duì)薄絕緣擠出時(shí)極易造成高溫塑料在沒(méi)有定型前就凝固，影響欲達(dá)到的成型效果；對(duì)實(shí)心導(dǎo)體較厚絕緣層擠出，導(dǎo)體不進(jìn)行預(yù)熱會(huì)造成導(dǎo)體和絕緣層之間經(jīng)常出現(xiàn)氣泡，其原因是導(dǎo)體表面存在雜質(zhì)或潮濕等在遇高溫絕緣層的包覆時(shí)，汽化分解產(chǎn)生的氣泡無(wú)法排除滯留在絕緣層內(nèi)，所以導(dǎo)體預(yù)熱可有效地防止擠出過(guò)程當(dāng)中的質(zhì)量缺陷。

對(duì)高溫塑料的導(dǎo)體預(yù)熱可有效去除導(dǎo)體表面的水分、油污及其他雜質(zhì)及減緩導(dǎo)體與高溫塑料熔體的溫差，對(duì)高溫塑料擠出過(guò)程中的導(dǎo)體予熱可根據(jù)不同材料進(jìn)行控制。

  冷卻方式及控制

 對(duì)高溫塑料擠出成型冷卻方式必須采用緩冷，即溫水冷卻和空氣冷卻等�？諝饫鋮s困難較多，對(duì)小截面電線還可適用，但會(huì)對(duì)速度產(chǎn)生限制，不能速度快，所需的不接觸導(dǎo)輪的冷卻距離足夠長(zhǎng)才可實(shí)現(xiàn)。溫水冷卻較為適當(dāng)，從�？跀D出到定型后再進(jìn)入溫水冷卻段，而后進(jìn)入常溫水。溫水緩冷優(yōu)點(diǎn)是絕緣層的內(nèi)外可同時(shí)較均勻同時(shí)冷卻，避免形成內(nèi)外急冷不均而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，從而造成絕緣層收縮問(wèn)題。冷卻水的溫度高低的控制對(duì)絕緣層的外觀質(zhì)量有很大影響，溫度過(guò)低達(dá)不到緩冷的目的，溫度過(guò)高會(huì)造成絕緣表面形成麻面，因?yàn)樗疁剡^(guò)高，當(dāng)高溫熔體相接觸時(shí)，熱水馬上蒸發(fā)，由于熔體塑料較軟，所以在突然蒸發(fā)氣體的壓力下形成許多微小的麻坑。一般高溫塑料冷卻水溫在60℃~70℃為宜。

出膠速度及牽引速度的控制

出膠速度與工藝溫度設(shè)置的高低、螺桿轉(zhuǎn)速都有直接關(guān)系，控制出膠速度是基于設(shè)備能力和產(chǎn)品質(zhì)量為原則，出膠速度應(yīng)根據(jù)設(shè)備的能力控制在中等速度為最佳，在設(shè)備能力范圍內(nèi)，高速或低速太偏激都會(huì)使設(shè)備進(jìn)行不穩(wěn)，所以應(yīng)以設(shè)備能力選擇出膠速度。牽引速度是以出膠速度為主進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)使之達(dá)到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸要求。

收線放線張力控制

因高溫塑料熔融流動(dòng)性很大，包覆在導(dǎo)體上，如果導(dǎo)體表面不規(guī)則必然造成絕緣層外的顯露，使絕緣層外觀不圓整，影響其外觀質(zhì)量。對(duì)于軟結(jié)構(gòu)的束線再?gòu)?fù)絞的導(dǎo)體線芯控制放線張力很重要。因束線再?gòu)?fù)絞的導(dǎo)體線芯十分柔軟，由于放線盤徑的曲率的影響，極易造成導(dǎo)體線芯放直后松散，所以必須在保證導(dǎo)體不受拉伸的前提下適當(dāng)加大張力，以保證導(dǎo)體的圓整、規(guī)則。對(duì)收線張力的控制尤其是小規(guī)格導(dǎo)線注意收放線張力不易過(guò)大，以防止導(dǎo)體或絕緣線芯被拉伸。

高溫塑料的擠出工藝與其他塑料相比具有較大難度。若要使產(chǎn)品的質(zhì)量有可靠的保證，必須應(yīng)對(duì)擠出工藝的全過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格的控制，才會(huì)達(dá)到其理想的效果。

頂一下�。�！

說(shuō)的對(duì)，謝謝！

很詳細(xì)，謝謝了

對(duì)我太有用了

擠出是聚乙烯溫度好像不太對(duì)啊。