電(diàn)線電(diàn)纜新工藝知識學習會(huì)議

　　電線電纜生産而言，産品規格的差異，擠制部件的不同，往往決定瞭擠制設備及工藝參數的某些變化。但總的來講，各種産品
，各個部件的擠塑包覆工藝是大同小異的，下面以一般爲主，個别爲輔對擠塑原理、工藝與模具類型進行介紹
。
 

　　*節 塑料的擠制
 

　　一、塑料擠出的基本原理
 

　　擠出機的工作原理是：利用特定形狀的螺杆，在加熱的機筒中旋轉，将由料鬥中送來的塑料向前擠壓，使塑料均勻的塑化(即熔融)，通過機頭和不同形狀的模具，使塑料擠壓成連續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套使是採用連續擠壓方式進行的，擠出設備一般是單螺杆擠出機。塑料在擠出前，要事先檢查塑料是否潮濕或有無其它雜物，然後把螺杆預熱後加入料鬥内。在擠出過程中，裝入料鬥中的塑料借助重力或加料螺旋進入機筒中，在旋轉螺杆的推力作用下，不斷向前推進，從預熱段開始逐漸的向均化段運動；同時，塑料受到螺杆的攪拌和擠壓作用，並且在機筒的外熱及塑料與設備之間的剪切摩擦的作用下轉變爲粘流态，在螺槽中形成連續均勻的料流。在工藝規定的溫度作用下，塑料從固體狀态轉變爲熔融狀态的可塑物體，再經由螺杆的推動或攪拌，将*塑化好的塑料推入機頭；到達機頭的料流，經模芯和模套間的環形間隙，從模套口擠出，擠包於導體或線芯周圍，形成連續密實的絕緣層或護套層，然後經冷卻和固化，制成電線電纜産品。
 

　　2.擠出過程的三個階段
 

　　塑料擠出zui主要的依據是塑料所具有的可塑态
。塑料在擠出機中完成可塑過程成型是一個複雜的物理過程，即包括瞭混合、破碎、熔融、塑化、排氣、壓實並zui後成型定型。大家值的注意的是這一過程是連續實現的。然而習慣上，人們往往按塑料的不同反應将擠塑過程這一連續過程
，人爲的分成不同階段，即爲：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)。
 

　　*階段是塑化階段。也稱爲壓縮階段。它是在擠塑機機筒内完成的
，經過螺杆的旋轉作用，使塑料由顆粒狀固體變爲可塑性的粘流體。塑料在塑化階段取得熱量的來源有兩個方面：一是機筒外部的電加熱；二是螺杆旋轉時産生的摩擦熱。起初的熱量是由機筒外部的電加熱産生的，當正常開車後，熱量的取得則是由螺杆選裝物料在壓縮、剪切、攪拌過程中與機筒内壁的摩擦和物料分子間的内摩擦而産生的。
 

　　第二階段是成型階段。它是在機頭内進行的，由於螺杆旋轉和壓力作用，把粘流體推向機頭，經機頭内的模具，使粘流體成型爲所需要的各種尺寸形狀的擠包材料，並包覆在線芯或導體外。
 

　　第三階段是定型階段。它是在冷卻水槽或冷卻管道中進行的，塑料擠包層經過冷卻後，由無定型的塑性狀态變爲定型的固體狀态。
 

　　3.塑化階段塑料流動的變化
 

　　在塑化階段，塑料沿螺杆軸向被螺杆推向機頭的移動過程中，經曆著溫度、壓力、粘度，甚至化學結構的變化，這些變化在螺杆的不同區段情況是不同的。塑化階段根據塑料流動時的物态變化過程又人爲的分成三個階段，即加料段
、熔融段、均化段，這也是人們習慣上對擠出螺杆的分段方法，各段對塑料擠出産生不同的作用，塑料在各段呈現不同的形态，從而表現出塑料的擠出特性。
 

　　在加料段，首先就是爲顆粒狀的固體塑料提供軟化溫度，其次是以螺杆的旋轉與固定的機筒之間産生的剪切應力作用在塑料顆粒上，實現對軟化塑料的破碎。而zui主要的則是以螺杆旋轉産生足夠大的連續而穩定的推力和反向摩擦力
，以形成連續而穩定的擠出壓力，進而實現對破碎塑料的攪拌與均勻混合，並初步實行熱交換，從而爲連續而穩定的擠出提供基礎。在此階段産生的推力是否連續均勻穩定、剪切應變率的高低，破碎與攪拌是否均勻都直接影響著擠出質量和産量。
 

　　在熔融段，經破碎、軟化並初步攪拌混合的故态塑料，由於螺杆的推擠作用，沿螺槽向機頭移動
，自加料段進入熔融段。在此段塑料遇到瞭較高溫度的熱作用，這是的熱源，除機筒外部的點加熱外，螺杆旋轉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，使塑料在前進中形成瞭，這産生在螺槽内以及螺杆與機筒的間隙中
，的産生不但使物料進一步均勻混合，而且使塑料熱交換作用加大，達到瞭表面的熱平衡
。由於在此階段的作用溫度已超過瞭塑料的流變溫度，加之作用時間較長，緻使塑料發生瞭物态的轉變，與加熱機筒接觸的物料開始熔化，在機筒内表面形成一層聚合物熔膜，當熔膜的厚度超過螺紋頂與機筒之間的間隙時，就會被旋轉的螺紋刮下來，聚集在推進螺紋的前面，形成熔池。由於機筒和螺紋根部的相對運動，使熔池産生瞭物料的循環流動。螺棱後面是固體床(固體塑料)，物料沿螺槽向前移動的過程中
，由於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筒内壁，加速瞭機筒向固體床的傳熱過程，同時螺杆的旋轉對機筒内壁的熔膜産生剪切作用，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*消失，即由固态轉變爲粘流态。此時塑料分子結構發生瞭根本的改變，分子間張力極度松弛，若爲結晶性高聚物，則其晶區開始減少，無定形增多，除其中的特大分子外，主體完成瞭塑化，即所謂的“初步塑化”，並且在壓力的作用下，排除瞭固态物料中所含的氣體，實現初步壓實
。
 

　　在均化段，具有這樣幾個突出的工藝特性：這一段螺杆螺紋深度zui淺，即螺槽容積zui小
，所以這裏是螺杆與機筒間産生壓力zui大的工作段；另外來自螺杆的推力和篩闆等處的反作用力，是塑料“短兵相接”的直接地帶；這一段又是擠出工藝溫度zui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zui大
，這種高壓作用，足以使含於塑料内的全部氣體排除，並使熔體壓實，緻密。該段所具有的“均壓段”之稱即由此而得。而由於高溫的作用，使得經過熔融段未能塑化的高分子在此段完成塑化，從而zui後消除“顆粒”，使塑料塑化充分均勻，然後将*塑化熔融的塑料定量、定壓的由機頭均勻的擠出。
 

　　4.擠出過程中塑料的流動狀态
 

　　在擠出過程中，由於螺杆的旋轉使塑料推移，而機筒是不動的，這就在機筒和螺杆之間産生相對運動，這種相對運動對塑料産生摩擦作用，使塑料被拖著前進。另外，由於機頭中的模具、多孔篩闆和濾網的阻力，又使塑料在前進中産生反作用力，這就使塑料在螺杆和機筒中的流動複雜化瞭。通常将塑料的流動狀态看成是由以下四種流動形式組成的：
 

　　1)正流―是指塑料沿著螺杆螺槽向機頭方向的流動。它是螺杆旋轉的推擠力産生的，是四種流動形式中zui主要的一種。正流量的大小直接決定著擠出量。
 

　　2)倒流―又稱逆流，它的方向與正流的流動方向整好相反。它是由於機頭中的模具、篩闆、和濾網等阻礙塑料的正向運動，在機頭區域裏産生的壓力(塑料前進的反作用力)造成的。由機頭至加料口形成瞭“壓力下的”，也稱爲“反壓流動”。它能引起生産能力的損失。
 

　　3)橫流―它是沿著軸的方向，即與螺紋槽相垂直方向的塑料。也是由螺杆旋轉時的推擠所形成的。它的受到螺紋槽側壁的阻力，由於兩側螺紋的相互阻力，而螺杆是在旋轉中，使塑料在螺槽内産生翻轉運動。塑料在機筒中的混合、塑化成熔融狀态，是和環流的作用分不開的。使物料在機筒中産生攪拌和混合，並且利於機筒和物料的熱交換，它對提高擠出質量有重要的意義，但對的影響很小。
 

　　4)漏流―它也是由機頭中模具、篩闆和濾網的阻力産生的。不過它不是螺槽中的，而是在螺杆與機筒的間隙中形成的。它也能引起生産能力的損失。由於螺杆與機筒的間隙通常很小，故在正常情況下，比正的多。在擠出過程中，漏流将影響擠出量，漏流量增大，擠出量将減小。
 

　　塑料的四種狀态不會以單獨的形式出現，就某一塑料質點來說，既不會有真正的，也不會有封閉的。熔體塑料在螺紋槽中的實際是上述四種狀态的綜合，以螺旋形軌迹向前的一種。
 

　　5.擠出質量
 

　　擠出質量主要指塑料的塑化情況是否良好，幾何尺寸是否均一，即徑向厚度是否一緻，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，而且導緻塑料的分解，甚至可能釀成設備事故。而減小螺槽深度，增大螺杆長徑比，雖然有利於塑料的熱交換和延長受熱時間，滿足塑化均勻要求，但将影響擠出量，又爲螺杆制造和裝配造成困難。所以確保塑化的重要因素應是提高螺杆旋轉對塑料所産生的剪切應變率，以達到機械混合均勻，擠出熱交換均衡，並由此爲塑化均勻提供保障。這個應變率的大小由螺杆與機筒間的剪切應變力所決定，其剪切的應變率數值爲：
 

　　其中：Δ―爲剪切應變率(1/min)
 

　　D ―爲螺杆直徑(cm)
 

　　N ―爲螺杆轉速(r/min)―爲螺槽深度(cm)
 

　　由此可見，在保證擠出量的要求下，可以在提高轉速的情況下加大螺槽深度。此外，螺杆與機筒的間隙也對擠出質量有影響，漏流增加，不但引起擠出壓力波動，影響擠出量；而且由於的增加，使塑料過熱而導緻塑料焦燒或成型困難。
 

　　二、 塑料擠出機的操作規程
 

　　塑料擠出機組是由擠塑機(主機)和多台輔助設備組成的，生産中機組人員應密切配合操作.操作人員必須熟悉生長過程和操作規程。