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摘   要：聚乙烯絕緣或護(hù)套擠出加工溫度高，若冷卻方式和冷卻溫度不當(dāng)，易產(chǎn)生聚乙烯層耐環(huán)境應(yīng)力開裂性差或電纜表面缺陷。本文對(duì)聚乙烯擠出過程中表面缺陷種類和產(chǎn)生原因進(jìn)行了分析，并提出了解決措施。

關(guān)鍵詞：聚乙烯；塑料擠出；表面質(zhì)量；冷卻水溫

1        引    言

聚乙烯是性能優(yōu)異的電纜絕緣和護(hù)套材料，具有優(yōu)良的電氣性能、低溫性能和良好的化學(xué)穩(wěn)定性，較小的比重等諸多優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在一些不足。如：多數(shù)聚乙烯品種塑化溫度高，如果加工工藝條件不當(dāng)，就會(huì)產(chǎn)生表面缺陷，還易造成電纜在儲(chǔ)存和使用中出現(xiàn)絕緣或護(hù)套開裂等。

就通常情況而言，當(dāng)聚乙烯厚度較薄或加工溫度較低時(shí)，因?yàn)槔鋮s快，一般出現(xiàn)問題少。但在擠出厚度較大（如：電力電纜的護(hù)套厚度大都在2.0mm以上，JKLY-10的絕緣厚度為3.4mm）、擠出溫度較高（如：線性低密度聚乙烯為180～220℃，高密度聚乙烯為190～260℃）時(shí)就容易出現(xiàn)問題。

聚乙烯加工工藝控制主要從塑化擠出和冷卻兩方面來控制。聚乙烯成形加工溫度寬，但在低溫?cái)D出時(shí)易形成熔體破裂，造成表面粗糙，光亮度差，還會(huì)殘留內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致絕緣或護(hù)套后期開裂。因此聚乙烯擠出溫度要適當(dāng)高些，以保證充分塑化，塑化越好，其耐環(huán)境應(yīng)力開裂性就越能表現(xiàn)出來。但擠出溫度的提高會(huì)對(duì)電纜表面質(zhì)量帶來了一些負(fù)面影響，易形成表面缺陷，影響電纜表面質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)造成廢品。

2        常見表面質(zhì)量問題

線性低密度聚乙烯和高密度聚乙烯絕緣、護(hù)套生產(chǎn)中常見的表面缺陷主要有以下幾種：

2.1 電纜表面出現(xiàn)凹坑（見圖1），有時(shí)連成一片形成凹凸不平的“核桃皮”狀。

2.2電纜兩側(cè)對(duì)稱位置沿軸向各形成一道類似刀刻的直線痕跡（見圖2）。

2.3電纜表面出現(xiàn)散布的小坑，這些小坑形狀有別于2.1所講的凹坑，2.1的凹坑中部是凹下去的，而這種坑是周邊低于擠出層表面，中間卻微微突起，就象火山口中放了一個(gè)大饅頭的形狀（見圖3）。

<FORMULAS></FORMULAS>2.4電纜表面“鼓包”，嚴(yán)重時(shí)有一連幾個(gè)，就象冰糖葫蘆（見圖4），這種情況在10kV架空絕緣電纜上較多見。

圖1  表面凹坑                                         圖2   電纜兩側(cè)沿軸向形成類似刀刻的直線痕跡

圖3  象火山口中放了一個(gè)大饅頭形狀的小坑                                圖4  電纜表面“鼓包”

3        產(chǎn)生原因分析

3.1在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，上述2.1的情況是聚乙烯從機(jī)頭擠出后，在進(jìn)入冷卻水前有水滴濺落在線的表面。2.2的情況是電纜一半沒入水中，一半露出水面，在水中半沉半浮而形成。以上兩種情況是因?yàn)楦邷厝廴诘木垡蚁├鋮s速度不一致所形成。水珠落處和半沉于水的部分先與水接觸，熱量很快傳導(dǎo)給水，而暴露在空氣中的部分主要靠輻射散熱，冷卻緩慢，與水接觸部分先冷卻收縮，而與空氣接觸部分還是高溫熔融狀態(tài)，因冷卻速度的差異形成凹凸不平的表面和在水與空氣界面形成類似刀刻的直線痕跡。以上兩情況易導(dǎo)致擠出層最薄點(diǎn)厚度達(dá)不到要求，且嚴(yán)重影響產(chǎn)品外觀，導(dǎo)致廢品出現(xiàn)。

3.2 經(jīng)過跟蹤觀察，發(fā)現(xiàn)2.3情況與電纜表面氣泡有關(guān)，當(dāng)電纜進(jìn)入水中后，表面經(jīng)常會(huì)有氣泡附著，電纜表面有氣泡附著的位置冷卻后就會(huì)有“火山口”樣的小坑包，一個(gè)氣泡形成一個(gè)小坑包。這是因?yàn)榫垡蚁┍砻娴臍馀輰⒖諝獍�覆其中，與2.1、2.2情況類似，聚乙烯與水接觸部分冷卻迅速，而氣泡覆蓋的部分冷卻緩慢，這樣形成四周低，中間高的圓形坑包。小氣泡較多時(shí)，線的表面就出現(xiàn)一片麻坑，嚴(yán)重影響電纜外觀。形成氣泡附著電纜表面的原因有二：

3.2.1冷卻用的循環(huán)水流進(jìn)水槽時(shí)流速快，水流急，高速水流將空氣帶入水中，一部分從水中自然逸出，一部分附著到電纜表面，形成氣泡。

3.2.2為避免聚乙烯驟冷殘留內(nèi)應(yīng)力而導(dǎo)致的應(yīng)力開裂，一般要求冷卻水的溫度設(shè)定為90℃——60℃——室溫，即進(jìn)行分段冷卻。但實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，90℃的水溫過高，當(dāng)超過200℃的熔融聚乙烯進(jìn)入水中后會(huì)使界面處的水溫驟然升高，導(dǎo)致水的部分汽化，飽和蒸汽在電纜表面形成大密度的氣泡。

3.3“冰糖葫蘆”的形成是因?yàn)椋阂皇请娎|線芯表面潮濕，高溫熔融聚乙烯擠包上去以后導(dǎo)致水份汽化，其體積會(huì)急劇膨脹；二是線芯結(jié)構(gòu)密實(shí)，特別是JKLY-10kV電纜，導(dǎo)體外包覆一層密閉的導(dǎo)體屏蔽，高溫熔融聚乙烯擠包上去后由于熱傳導(dǎo)的作用，導(dǎo)致線芯內(nèi)部的空氣體積膨脹，因?yàn)榫�芯結(jié)構(gòu)密實(shí)，膨脹的熱空氣無法沿電纜軸向全部逸出，于是沿徑向?qū)⑷廴诰垡蚁┕捌�，環(huán)電纜形成鼓包，有時(shí)連續(xù)出現(xiàn)幾個(gè)，就造成“冰糖葫蘆”出現(xiàn)。

4        應(yīng)對(duì)措施

4.1 以上2.1、2.2兩種情況比較容易解決，只要使制品從機(jī)頭出來后整體平穩(wěn)進(jìn)入水中，不讓電纜部分入水或有水珠濺上既可。

 4.2  對(duì)“火山口”樣小坑包，采取以下解決措施：

4.2.1采取從高溫到室溫逐段冷卻，第一段冷卻水溫在60～70℃，以手可以伸入水中但停留片刻即感覺燙手為宜。既避免因水溫過低驟冷使聚乙烯產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。又避免水溫過高，在聚乙烯表面形成氣泡，產(chǎn)生突起。

4.2.2冷卻水循環(huán)過程中，向水槽加水要特別注意，宜采用大口徑、低流速加水，并且水不能直接沖到產(chǎn)品表面，最好沿水槽壁緩緩流下。這是因?yàn)�，注水口口徑小，�?shì)必提高水流速度，高速水流會(huì)把空氣帶入水中；水直接沖到產(chǎn)品表面會(huì)使水循環(huán)過程中進(jìn)入水中的空氣附著到產(chǎn)品表面，在產(chǎn)品表面形成大面積氣泡。這樣都會(huì)導(dǎo)致“火山口”樣小坑包形成。

4.2.3在產(chǎn)品入水后約半米處增加一個(gè)去除氣泡的裝置，如用軟毛刷或細(xì)棉紗觸刷產(chǎn)品表面，拂去附著的氣泡，保持產(chǎn)品表面光潔。

4.2.4  在循環(huán)水中加入消泡劑，避免氣泡的形成。

4.3  對(duì)“冰糖葫蘆”現(xiàn)象采取以下措施：

4.3.1保持電纜線芯干燥，特別是線芯的表面干燥，在雨季要盡量縮短線芯的周轉(zhuǎn)時(shí)間，減少擠塑前工序產(chǎn)品存放時(shí)間。

4.3.2冷卻水槽距離機(jī)頭要近，使制品盡快冷卻，這樣可減少熱傳導(dǎo)的時(shí)間，避免線芯中積存空氣溫度過度升高和膨脹，又可使聚乙烯盡快冷卻定型。

4.3.3生產(chǎn)帶導(dǎo)體屏蔽的產(chǎn)品（如JKLY-10kV電纜）時(shí)盡量兩層共擠，使內(nèi)部的空氣可以沿導(dǎo)體的間隙排出，避免氣包形成。

5        結(jié)束語

在以后的生產(chǎn)中，按照以上措施對(duì)擠塑生產(chǎn)線水冷卻部分進(jìn)行了改進(jìn)：冷卻水槽向機(jī)頭延伸，使電纜出機(jī)頭后在空氣中暴露不到一米即整體進(jìn)入冷卻水中，在水槽中增加了除氣泡的軟毛刷，控制冷卻水的分段冷卻溫度，溫度設(shè)定為70℃——50℃——室溫，并加快了生產(chǎn)節(jié)奏，減少線芯存放時(shí)間。改進(jìn)后，生產(chǎn)的產(chǎn)品表面光潔，極少出現(xiàn)凹坑等表面缺陷。

待改進(jìn)的工作：在生產(chǎn)JKLY-10kV時(shí)還偶有鼓包出現(xiàn)，應(yīng)進(jìn)行設(shè)備改進(jìn)，用兩層共擠進(jìn)行JKLY-10kV的生產(chǎn)。

多數(shù)品種的聚乙烯擠出溫度都較高，因此，掌握適當(dāng)?shù)睦鋮s方式和合適的冷卻水溫度不僅可以得到較好的產(chǎn)品表面質(zhì)量，也可使產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量得到保證，從而提高成品率，向用戶提供更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，為企業(yè)創(chuàng)造更好的效益。

圖片怎么沒有?

這個(gè)貼子好，除了沒有圖片外。

我相信很多人都在擠PE類材料時(shí)有過這種教訓(xùn)，樓主總結(jié)了出來，又不要錢，敬佩你的為人，值得學(xué)習(xí)和提倡。

我們生產(chǎn)的通信電纜,護(hù)套時(shí)先縱包復(fù)合帶,再護(hù)套,生產(chǎn)過程中偶爾也有氣泡產(chǎn)生,而且氣泡較大.如護(hù)套外徑30mm,鼓包高3mm,沿電纜軸向的長度約200mm,切片時(shí)發(fā)現(xiàn)中間有氣體.纜芯表面也沒有水份.一直查不到原因.

   影響表面質(zhì)量的因素較多，如：1，線徑偏扁，2，外觀粗糙，3，外徑忽大忽小。

原因分析：1，模套太大，拉伸比差距太大，機(jī)頭和眼模溫度太高。

                       2，局部加熱裝置損壞，靠周邊的熱量傳到感溫線上在儀表上看到溫度正常，實(shí)際這是表層溫度，而實(shí)際內(nèi)部溫度不夠，導(dǎo)致外觀粗糙。

             3，收放線張力架異常和主變頻控制異常。

改善對(duì)策：1，更換內(nèi)外模，縮小拉伸比例。

                     2，用儀表量測(cè)各部位溫度，并適當(dāng)調(diào)整各段溫度

                       3，檢查住變頻和調(diào)整收放線張力