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工 藝
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)時工藝簡便。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。但總的來講,各種產(chǎn)品,各個部件的擠塑包覆工藝是大同小異的,下面以一般為主,個別為輔對擠塑原理、工藝與模具類型進(jìn)行介紹。
第1節(jié) 塑料的擠制
塑料擠出的基本原理
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),將由料斗中送來的塑料向前擠壓,使塑料均勻的塑化(即熔融),通過機(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。
1. 塑料擠出過程
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其它雜物,然后把螺桿預(yù)熱后加入料斗內(nèi)。在擠出過程中,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)熱段開始逐漸的向均化段運(yùn)動;同時,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)體或線芯周圍,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。
2. 擠出過程的三個階段
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)中完成可塑過程成型是一個復(fù)雜的物理過程,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)將擠塑過程這一連續(xù)過程,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)。
第一階段是塑化階段。也稱為壓縮階段。它是在擠塑機(jī)機(jī)筒內(nèi)完成的,經(jīng)過螺桿的旋轉(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源有兩個方面:一是機(jī)筒外部的電加熱;二是螺桿旋轉(zhuǎn)時產(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)正常開車后,熱量的取得則是由螺桿選裝物料在壓縮、剪切、攪拌過程中與機(jī)筒內(nèi)壁的摩擦和物料分子間的內(nèi)摩擦而產(chǎn)生的。
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。
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)過冷卻后,由無定型的塑性狀態(tài)變?yōu)槎ㄐ偷墓腆w狀態(tài)。
3. 塑化階段塑料流動的變化
在塑化階段,塑料沿螺桿軸向被螺桿推向機(jī)頭的移動過程中,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)塑料流動時的物態(tài)變化過程又人為的分成三個階段,即加料段、熔融段、均化段,這也是人們習(xí)慣上對擠出螺桿的分段方法,各段對塑料擠出產(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。
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。
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,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。而來自加料段的推力和來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了塑料的流變溫度,加之作用時間較長,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)熔膜的厚度超過螺紋頂與機(jī)筒之間的間隙時,就會被旋轉(zhuǎn)的螺紋刮下來,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運(yùn)動,使熔池產(chǎn)生了物料的循環(huán)流動。螺棱后面是固體床(固體塑料),物料沿螺槽向前移動的過程中,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程,同時螺桿的旋轉(zhuǎn)對機(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)開始減少,無定形增多,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)。
在均化段,具有這樣幾個突出的工藝特性: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”之稱即由此而得。而由于高溫的作用,使得經(jīng)過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。
4. 擠出過程中塑料的流動狀態(tài)
在擠出過程中,由于螺桿的旋轉(zhuǎn)使塑料推移,而機(jī)筒是不動的,這就在機(jī)筒和螺桿之間產(chǎn)生相對運(yùn)動,這種相對運(yùn)動對塑料產(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)筒中的流動復(fù)雜化了。通常將塑料的流動狀態(tài)看成是由以下四種流動形式組成的:
1) 正流――是指2) 塑料沿著螺桿螺槽向機(jī)頭方向的流動。它是螺桿旋轉(zhuǎn)的推擠力產(chǎn)生的,3) 是四種流動形式中最主要的一種。正流量的大小直接決定著擠出量。
4) 倒流――又稱逆流,5) 它的方向與正流的流動方向整好相反。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,6) 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”,7) 也稱為“反壓流動”。它能引起生產(chǎn)能力的損失。
8) 橫流――它是沿著軸的方向,9) 即與螺紋槽相垂直方向的塑料流動。也是由螺桿旋轉(zhuǎn)時的推擠所形成的。它的流動受到螺紋槽側(cè)壁的阻力,10) 由于兩側(cè)螺紋的相互阻力,而11) 螺桿是在旋轉(zhuǎn)中,12) 使塑料在螺槽內(nèi)產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)運(yùn)動,13) 形成環(huán)狀流動,14) 所以橫流實(shí)質(zhì)是環(huán)流。環(huán)流對塑料在機(jī)筒中的混合、塑化成熔融狀態(tài),15) 是和環(huán)流的作用分不16) 開的。環(huán)流使物料在機(jī)筒中產(chǎn)生攪拌和混合,17) 并且利于機(jī)筒和物料的熱交換,18) 它對提高擠出質(zhì)量有重要的意義,19) 但對擠出流率的影響很小。
20) 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21) 過它不22) 是螺槽中的流動,而23) 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,24) 故在正常情況下,25) 漏流流量要比正流和倒流小的多。在擠出過程中,26) 漏流將影響擠出量,27) 漏流量增大,28) 擠出量將減小。
塑料的四種流動狀態(tài)不會以單獨(dú)的形式出現(xiàn),就某一塑料質(zhì)點(diǎn)來說,既不會有真正的倒流,也不會有封閉的環(huán)流。熔體塑料在螺紋槽中的實(shí)際流動是上述四種流動狀態(tài)的綜合,以螺旋形軌跡向前的一種流動。
5. 擠出質(zhì)量
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)變率及作用時間等因素。擠出溫度過高不但造成擠出壓力的波動,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,增大螺桿長徑比,雖然有利于塑料的熱交換和延長受熱時間,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:
其中:Δ――為剪切應(yīng)變率(1/min)
D ――為螺桿直徑(cm)
N ――為螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)
――為螺槽深度(cm)
由此可見,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)筒的間隙也對擠出質(zhì)量有影響,間隙過大時則塑料的倒流、漏流增加,不但引起擠出壓力波動,影響擠出量;而且由于這些回流的增加,使塑料過熱而導(dǎo)致塑料焦燒或成型困難。
塑料擠出機(jī)的操作規(guī)程
塑料擠出機(jī)組是由擠塑機(jī)(主機(jī))和多臺輔助設(shè)備組成的,生產(chǎn)中機(jī)組人員應(yīng)密切配合操作.操作人員必須熟悉生長過程和操作規(guī)程。
6. 塑料擠出機(jī)的擠塑過程
塑料擠塑機(jī)是熱擠設(shè)備。成盤的電纜或纜芯放置在放線裝置上,并保證要有一定的張力,在經(jīng)過張緊校直裝置后進(jìn)入擠塑機(jī)頭擠包絕緣層或護(hù)套層。
塑料顆粒經(jīng)料斗加入擠塑機(jī)機(jī)筒,由于螺桿的轉(zhuǎn)動,進(jìn)入機(jī)膛,一方面加熱,一方面由螺桿轉(zhuǎn)動攪拌,促使塑料塑化,并推向機(jī)頭,從?跀D出,完整緊密的連續(xù)擠包在電線電纜線芯或纜芯上。
為控制塑料層的厚度和擠出壓力,應(yīng)調(diào)節(jié)好模芯與模套間的環(huán)形間距,使塑料層均勻。
機(jī)組中各單機(jī)采用單獨(dú)傳動,各機(jī)組之間的工作速度可分別調(diào)整。螺桿和牽引的速度應(yīng)互相配合好,保證電線電纜擠出外徑和塑料層厚度的均勻,并符合工藝尺寸的要求。放線和收排線速度要和電線電纜的生產(chǎn)速度配合好,防止出現(xiàn)其他的質(zhì)量問題。
按工藝規(guī)定的控制溫度,選配好合適的模具,經(jīng)常觀察加溫系統(tǒng)的變化、外徑的變化、速度的變化,防止塑料層的偏心、焦燒、塑化不良等現(xiàn)象出現(xiàn)。
7. 塑料擠出機(jī)的操作規(guī)程
開車前操作者應(yīng)檢查設(shè)備各部件的潤滑、傳動、電氣控制等情況,發(fā)現(xiàn)問題要立即找有關(guān)人員及時解決。
按產(chǎn)品的要求選配好模具,并把模芯與模套間的距離調(diào)節(jié)好,防止塑料層厚度偏差過大。
要提前2~3小時啟動加溫系統(tǒng),應(yīng)按工藝規(guī)定調(diào)好各段溫度,防止溫度控制過高或過低。
生產(chǎn)前要按工藝規(guī)定檢查塑料和半成品的質(zhì)量,確認(rèn)合格后方可生產(chǎn)。
按產(chǎn)品長度準(zhǔn)備好合適的收線盤,并充分考慮電線電纜的彎曲半徑,排線要緊實(shí)整齊。
準(zhǔn)備好牽引繩,并試車觀察螺桿的轉(zhuǎn)動、牽引速度、放線、收排線傳動、加溫控制系統(tǒng)、各部電氣開關(guān)水槽上下水流通等情況,確認(rèn)無問題后開車生產(chǎn)。
開車
1) 把合格的塑料加入料斗內(nèi),2) 打開插板,3) 啟動螺桿繼續(xù)跑膠。操作者要注意進(jìn)料情況,4) 跑膠時觀察電流表和電壓表指5) 針的指6) 示。此時操作者不7) 準(zhǔn)離開工作崗位,8) 防止發(fā)生問題。
9) 塑料從模套中擠出后,10) 要觀察塑料的塑化情況,11) 等塑料塑化良好時,12) 開始校正模具,13) 把塑料厚度調(diào)節(jié)均勻,14) 防止塑料層偏差。
15) 按工藝規(guī)定取樣檢查塑料厚度,16) 并檢查塑料擠出后質(zhì)量,17) 如氣孔、表面塑化、疙瘩等。
18) 一切19) 情況正常,20) 生產(chǎn)能滿足工藝規(guī)定要求后,21) 應(yīng)積極組織機(jī)組人員開車,22) 開車時要分工操作,23) 并密切24) 配合。
25) 穿頭引線,26) 啟動牽引,27) 應(yīng)按工藝規(guī)定的塑料層厚度要求,28) 控制好螺桿與牽引的速度,29) 使電線電纜通過牽引后,30) 在排線裝置的收線盤上整齊排好。穿引線時,31) 應(yīng)派專人跟線接頭,32) 注意防止電線電纜進(jìn)水或卡斷接頭。
33) 校對計(jì)米器回復(fù)34) 零位,35) 并使計(jì)米準(zhǔn)確。電線電纜上盤時,36) 必須將不37) 合格接頭線截掉,38) 并檢查厚度和偏芯情況,39) 直到合格方可上盤。
40) 在正常生產(chǎn)過程中隨時注意以下幾點(diǎn):產(chǎn)品質(zhì)量,41) 隨時觀察、檢測塑料層的表面質(zhì)量和產(chǎn)品外徑;注意設(shè)備42) 各部機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)情況;觀察加溫系統(tǒng)的溫度控制情況;注意螺桿和牽引速度的變化情況,43) 保證擠出厚度和產(chǎn)品外徑的均勻;做到三勤,44) 7即勤測外徑、勤檢查質(zhì)量、勤觀察設(shè)備45) ;注意及時加料,46) 避免斷膠脫膠漏包;開車時發(fā)現(xiàn)焦燒現(xiàn)象,47) 應(yīng)立即停車擦車;如發(fā)現(xiàn)絕緣不48) 合格需要扒皮時,49) 不50) 得自行分頭,51) 應(yīng)停膠將線芯開到指52) 定長度待處理,53) 以免造成短頭或廢品。
54) 做好產(chǎn)品的工藝質(zhì)量記錄。記好標(biāo)55) 簽、跟蹤卡、生產(chǎn)報表、工藝記錄表等。
停車
停車時首先要切斷牽引的電流,然后再停主電機(jī)。把機(jī)頭與機(jī)身連接處的螺栓打開,關(guān)掉加料料斗的插板,把機(jī)頭移開,跑凈機(jī)筒內(nèi)和螺桿上的塑料。組織人員及時拆除模芯和模套,清理機(jī)頭和篩板。
遇到下列情況時要停車清理機(jī)頭:生產(chǎn)完成后要及時停車清理機(jī)頭;溫度控制超高,發(fā)生塑料焦燒時,要停車清理機(jī)頭和螺桿;停車在一小時以上,要清理機(jī)頭;有其他原因停車,如停電、停水、待線、待盤、發(fā)生設(shè)備和人身事故時,都要清理機(jī)頭。
機(jī)頭和螺桿清理要干凈,清理完后要及時把機(jī)頭和螺桿裝好。
記好交接班日記,并給下一班做好生產(chǎn)準(zhǔn)備工作,如模具、生產(chǎn)用盤、半成品等工作。
按崗位責(zé)任,安排人員負(fù)責(zé)機(jī)臺衛(wèi)生清掃工作。
停車后要檢查電源、水源、氣源、設(shè)備各部分,確認(rèn)無問題后,關(guān)掉電源、氣源、水源再離開機(jī)臺。
原材料的處理
電線電纜絕緣和護(hù)套用塑料主要為PVC、PE、XLPE等。對原材料處理的最基本要求有以下幾點(diǎn):
56) 去除塑料中過量的水分或潮氣。
57) 去除固體雜質(zhì)。
58) 均勻混入某種塑料和配合劑。
干燥
塑料中含有水分或塑料受潮,不僅會影響擠出過程的正常進(jìn)行,還會影響產(chǎn)品的質(zhì)量。因?yàn)樗衷跀D出過程中受熱轉(zhuǎn)變?yōu)樗魵猓诔善匪芰蠈又挟a(chǎn)生許多氣泡,它不僅會影響絕緣和護(hù)套的機(jī)械性能,更為嚴(yán)重的是它將降低絕緣耐電強(qiáng)度,所以絕緣應(yīng)嚴(yán)格控制其含水量。
去除固體雜質(zhì)
為保證電線電纜產(chǎn)品的電氣絕緣性能,必須對原材料中的機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格控制。為此,除對電纜料生產(chǎn)廠提出較高的要求外,還應(yīng)搞好生產(chǎn)環(huán)境的衛(wèi)生,避免在生產(chǎn)中混入新的雜質(zhì),在機(jī)頭處裝過濾網(wǎng)濾除已混入的雜質(zhì),對于要求較高的產(chǎn)品,擠出機(jī)應(yīng)安裝真空密閉料斗,并在機(jī)頭前裝有線芯去污裝置。
混合配合劑
鑒于目前電纜料的供應(yīng)情況,某些批量小,特殊要求的塑料,要常在電纜廠加工,較完善的辦法是,在捏合機(jī)上進(jìn)行混合,然后在塑化擠出機(jī)上進(jìn)行塑化造粒。對于要求不高的產(chǎn)品也可以在裝有攪拌器的加料斗內(nèi)進(jìn)行。
第二節(jié)塑料的擠出工藝
擠出過程的工藝條件對制品的產(chǎn)量和質(zhì)量影響很大,特別是塑化過程,更能直接影響制品的物理機(jī)械性能和外觀,塑化即是熔融,決定這一過程的主要因素是溫度和機(jī)械剪切作用。
塑料擠出的溫度
在塑料的擠出過程中,物料聚集態(tài)的轉(zhuǎn)變以及決定物料流動的粘度都取決于溫度,因此,溫度是塑料擠出工藝中最重要的工藝參數(shù)。
由于溫度影響著塑料的熔融過程和熔體的流動性,因此擠出溫度就和擠出制品的質(zhì)量有著密切的關(guān)系。有研究指出,低溫擠出有以下優(yōu)點(diǎn):保持?jǐn)D出塑料層的形狀比較容易;由于擠包層中熱能較小,縮短了冷卻時間;此外溫度低還會減少塑料降解,這對聚氯乙稀是很重要的。但擠出溫度過低,會使擠包層失去光澤,并出現(xiàn)波紋、不規(guī)則破裂等現(xiàn)象;另外溫度低,塑料熔融區(qū)延長,從均化段出來的熔體中仍夾雜有固態(tài)物料,這些未熔物料和熔體一起成型于制品上,其影響是不言而喻的。溫度對產(chǎn)品的物理性能影響是復(fù)雜的,電纜乙烯類塑料絕緣層抗張強(qiáng)度與擠出溫度有關(guān),對應(yīng)于最大抗張強(qiáng)度有一最佳擠出溫度。提高低密度聚乙烯護(hù)套的擠出溫度,能提高抗應(yīng)力開裂強(qiáng)度。但也應(yīng)當(dāng)指出,擠出溫度過高,易使塑料焦燒,或出現(xiàn)“打滑”現(xiàn)象;另外溫度高擠包層的形狀穩(wěn)定性差,收縮率增加,甚至?xí)饠D出塑料層變色和出現(xiàn)氣泡等。
擠出物料的熱量來自機(jī)筒加熱和螺桿旋轉(zhuǎn)剪切的粘性耗散和摩擦。前者在運(yùn)行初期是很重要的,后者在運(yùn)行穩(wěn)定后是主要的。升高機(jī)筒溫度很自然的會增加從機(jī)筒到塑料的熱交換。在擠出穩(wěn)定運(yùn)行后,螺桿旋轉(zhuǎn)剪切變形的粘性耗散和摩擦熱量,常常會使塑料達(dá)到或超過所需溫度。此時機(jī)內(nèi)控制系統(tǒng)切斷加溫電源,擠出機(jī)進(jìn)入“自然擠出”過程,并應(yīng)視情況對機(jī)筒和螺桿進(jìn)行冷卻。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)指出,冷卻螺桿還有助于改善擠出質(zhì)量,但同時也降低了擠出流率。改善質(zhì)量是由于冷卻使螺桿均化段的有效槽深減少,增強(qiáng)了剪切作用。擠出過程中溫度不是孤立的,在流率不變,螺桿轉(zhuǎn)數(shù)不變時,增加擠出溫度會使擠出壓力降低。在低流率下,溫度對壓力的影響是很明顯的,但影響會隨流率的增加而逐漸減少。擠出溫度增加,還使所需螺桿的功率也降低了。
由于塑料品種的不同,甚至同種塑料(如聚乙烯)由于其結(jié)構(gòu)組成的不同,其擠出溫度控制不盡相同。如下表,列出了電線電纜生產(chǎn)中幾種塑料的擠出溫度,應(yīng)指出表中操作溫度的比較,只有對同一設(shè)備才有意義。設(shè)備不同,機(jī)筒壁厚薄不一樣,測溫點(diǎn)的深淺不一樣,而且測溫僅是測機(jī)筒和機(jī)頭的溫度,與物料的實(shí)際溫度也不一樣,應(yīng)隨時觀察擠出過程中塑料的塑化質(zhì)量,并調(diào)節(jié)溫控,所以表中所示的擠出溫度僅供參考。
塑料擠出溫度
塑料品種 加料段 熔融段 均化段 機(jī)脖 機(jī)頭 ?
聚氯乙稀 130~140℃ 150~170℃ 175~180℃ 170~180℃ 170~175℃ 170~180℃
聚氯乙稀 150~160℃ 160~170℃ 175~185℃ 175~180℃ 170~175℃ 170~180℃
聚乙烯 140~150℃ 180~190℃ 210~220℃ 210~215℃ 200~190℃ 200~210℃
聚乙烯 130~140℃ 160~170℃ 175~185℃ 170~180℃ 170~175℃ 170~180℃
氟-46 260℃ 310~320℃ 380~400℃ 380~400℃ 350℃ 250℃
加料段采用低溫,這是由加料段承擔(dān)的“任務(wù)”決定的,加料段要產(chǎn)生足夠的推力,機(jī)械剪切并攪拌混合,如溫度過度,使塑料早期熔融,不但導(dǎo)致擠出過程中的分解,而且引起“打滑”,造成擠出壓力波動,并因過早熔融,而致混合不充分,塑化不均勻,所以這一段溫度一般用低溫。
熔融段的溫度要有幅度較大的提高,這是因?yàn)樗芰显谠摱我獙?shí)現(xiàn)塑化的緣故,只有達(dá)到一定的溫度才能確保大部分組成得以塑化。
均化段的溫度最高,塑料在熔融段已大部分塑化,而其中小部分高分子組成尚未開始塑化,就進(jìn)入均化段,這部分組成盡管很少,但其塑化是必須實(shí)現(xiàn)的,這時其塑化的溫度往往需要更高。因此,均化段的擠出溫度有所升高是必要的,有些時候,可以維持不變,而賴以塑化時間的延續(xù),實(shí)現(xiàn)充分塑化。
機(jī)脖的溫度要保持均化段的溫度或稍有降低,這是因?yàn)樗苣z擠出篩板變旋轉(zhuǎn)運(yùn)動為直線運(yùn)動,而且由于篩板上的孔將塑膠熔體分散為條狀物,在進(jìn)入機(jī)頭時必須在其熔融狀態(tài)下將其彼此壓實(shí),顯然溫度下降太多是不行的。
機(jī)頭承接已塑化均勻且由機(jī)脖壓實(shí)的熔體塑料,起繼續(xù)擠壓使之密實(shí)之作用,塑膠在此有固定的表層與機(jī)頭內(nèi)壁長期接觸,若溫度過高,勢必出現(xiàn)分解甚至是焦燒,特別是在機(jī)頭的死角處,因此機(jī)頭溫度一般要下降。
目前擠出機(jī)中?诓捎玫臏囟壬摺⒔档投加袑(shí)例,一般模口溫度升高可使表面光亮,但?跍囟冗^高,不但會造成表層分解,更會造成成型冷卻的困難,使產(chǎn)品難于定型,易于下垂自行形變或壓扁變形。
因此,盡管各種塑料的擠出溫度的控制高低不一,但都有一個普遍的規(guī)律,即從加料段起到模口止,都有一個溫度從低-高-低的變化規(guī)律。如果擠出過程中溫度控制的不合適,塑料就會產(chǎn)生很多缺陷,影響擠出制品的質(zhì)量。
