塑料擠出的速度
由擠出機物料輸送和均化段粘流體的流率分析可知,塑料流率(即擠出速度)和螺桿轉速成正比,由于調節方便,螺桿轉速是擠出過程中表征擠出速度的重要操作變量。因此,在一般情況下,提高螺桿轉速是現代擠出機提高生產能力,實現高速擠出的重要手段。但對塑料熔融長度分析得知,螺桿轉速增加,一方面由于增強剪切作用,使粘性耗散熱量增加;另一方面,在沒有機頭壓力控制的情況下,螺桿轉速增加,流率增加,物料在機內停留的時間縮短。而且后者的影響超過前者,會因熔融長度延長至均化段而破壞正常的擠出過程。所以需要增加螺桿轉速來提高擠出速度時,還必須增加加熱溫度或采用控制機頭壓力才能達到目的。
塑料的擠出速度或塑化的好壞與使用的塑料材質和溫度控制有關,各種塑料的塑化溫度有所不同。如果要快速擠出塑料,只有材質優良,溫度適當,才能實現。另外,擠出速度與擠出厚度也有密切關系,正常擠出過程中,出膠量大,擠出速度慢;反之,擠出速度就快,在保證質量的前提下,可適當提高擠出速度。
牽引速度
擠包制品是由牽引裝置拖動通過機頭的,為保證產品的質量,要求牽引速度均勻穩定,與螺桿轉速協調,以保證擠出厚度和制品外徑的均勻性。如果牽引速度不穩定,擠包層易形成竹節狀,而牽引過慢時擠出厚度大,且發生堆膠或空管現象;牽引速度過快時,易造成擠出拉薄拉細,甚至出現脫膠漏包現象。所以正常擠出過程中,一定要控制好牽引速度。
冷卻
塑料擠制工藝制度中的冷卻也是很重要的一項。一般分成螺桿冷卻、機身冷卻,以及產品的冷卻。
螺桿的冷卻
螺桿冷卻的作用是消除摩擦過熱,穩定擠出壓力,促使塑料攪拌均勻,提高塑化質量。但其使用必須適當,尤其不能過甚,否則機筒內塑料熔體驟然冷卻,會導致嚴重事故的發生。而螺桿冷卻在擠出前是禁止使用的,否則也會釀成嚴重的設備事故。
機身的冷卻
機身冷卻的作用是增加機筒散熱,以此克服摩擦過熱形成的升溫,因為這一溫升在擠出過程中,甚至在切斷加熱電源后也不能停止,從而使合理的溫度不能得以長期維持,必須增加散熱,而使機筒冷卻下來,以維持擠出過程中的熱平衡。機身冷卻是分段進行的,主要以風機冷卻為主,考慮到機身各段的功能不同,對均化段冷卻的使用尤其注意。
產品的冷卻
產品冷卻是確保制品幾何形狀和內部結構的重要措施。塑料擠包層在離開機頭后,應立即進行冷卻,否則會在重力作用下發生變形。對于聚氯乙稀等非結晶材料可以不考慮結晶的問題,塑料制品可采用急冷方法,用水直接冷卻,使其在冷卻水槽中冷透,不再變形。而聚乙烯,聚丙烯等結晶型聚合物的冷卻,則應考慮到結晶問題,如果采用急冷方法,會給塑料制品組織帶來不利的影響,產生內應力,這是導致產品日后產生龜裂的原因之一,必須在擠塑工藝中予以重視;聚乙烯、聚丙烯等結晶型塑料的擠包層宜用逐步降溫的溫水冷卻方法來進行,一般視設備輔機設施而定,冷卻水槽應分段分節,水溫可由塑料擠包層進入*段水槽的75℃~85℃溫度開始,逐段降低水溫,直至室溫,各段水溫的溫差越小越合理。
擠出工藝的技術要求
聚乙烯和聚氯乙稀絕緣
電線電纜的塑料絕緣一般采用直接擠包或抽真空擠包兩種。擠包的絕緣層應緊密均勻的連續包在各種導電線芯上,其擠包厚度應保證工藝規定的塑料厚度。絕緣層的工藝厚度應符合并滿足各種電線電纜相應的標準(或IEC標準)中對絕緣層標稱厚度的要求。對有導體屏蔽要求的,其擠包的內導電層的厚度應不包括在絕緣層厚度內;測量絕緣層厚度六點的平均值應不小于標稱值,而測出絕緣層Z薄點值可以低于標稱值,但不應小于工藝規定厚度標稱值的90%-0.1mm。
絕緣線芯質量要求
絕緣線芯擠包層經水槽冷卻后,應經直流火花試驗,檢驗絕緣層是否有質量缺陷,若線芯被擊穿則應進行修復。絕緣不得有連續的竹節、波浪及偏芯;絕緣表面應平滑、平整,無疙瘩或塌坑;絕緣層橫斷面上應沒有肉眼可見的氣泡、氣孔、夾雜和砂眼;塑料絕緣不應有塑化不均勻和焦燒等現象,絕緣線芯內擠制時不得進水,以免影響電氣性能,絕緣線芯的識別標志應首尾一致。
護套
塑料擠出的護套表面應光潔圓整,護套橫斷面無肉眼可見的氣泡、夾雜及砂眼等缺陷,護套擠包層應連續完整,擠包的護套厚度應滿足工藝規定的標稱厚度。其護套的標稱厚度尺寸應符合各種電線電纜相應的標準的要求。
直接擠包在光滑表面的塑料護套,如單芯電纜,不加塑料薄膜繞包帶者,其護套的平均厚度應不小于標稱值,測出任一點的Z小厚度應不小于標稱值的85%-0.1mm。
直接擠包在非正規圓柱形表面的塑料護套,如在纜芯有繞包帶、金屬鎧裝、皺紋金屬套上擠包外護套,測出任一點的Z小厚度應不小于標稱值的80-0.2mm。
塑料電線電纜的外護套表面,在擠塑過程中,必須進行打印廠名、型號、規格、制造長度、制造年份等*性的識別標志。。其識別標志的打印方法可采用字輪字塊凸字壓印在護套上,或采用色帶字塊熱印在護套表面上,或采用油墨噴印,印字要清晰完整連續。
塑料護套出現缺陷時允許進行修補。
第三節模具
模具是產品定型的裝置,是塑料擠出全過程中Z后的熱壓作用裝置,其幾何形狀、結構型式和尺寸,溫度高低、壓力大小等直接決定制品加工的成敗,因此任何擠塑產品模具的設計、選配及其保溫措施向來都受到高度重視。在用塑料擠出機擠制電線電纜的絕緣層和護套層時,模具是控制絕緣擠包層厚度的關鍵。為了使塑料塑化的更好,選配合適的模具非常重要,因此要按擠塑工藝參數及配模公式選擇模具。一般電線電纜在選模時,絕緣線芯要選小一些,鎧裝護套要選大些,這樣才能對塑料層表面起到良好的塑化作用,達到工藝規定的要求。
1.擠塑模具的形狀和設計
擠塑模具的形狀:電線電纜用擠塑模具是由模芯和模套配合組成的。根據承線徑長度,模芯分為無嘴模芯、短嘴模芯、長嘴模芯;根據外形形狀模套分為平面模套、凸面模套、凹面模套。模芯和模套的形狀見下圖:
(a)無嘴模芯 (b)短嘴模芯 (c)長嘴模芯
(d)平面模套 (e)凸面模套 (f)凹面模套
2.擠塑模具類型及工藝特性
電線電纜生產中使用的模具,根據不同的產品和工藝要求,模芯和模套的配合主要有型式有三種,即擠壓式、擠管式、半擠壓式(又稱半擠管式)。其配合方式見下圖:
(a)擠壓式 (b)擠管式 (c)半擠管式
(1)擠壓式模具 由無嘴模芯和任何一種模套配合而成。擠壓式模具是靠壓力實現產品Z后定型的,塑料通過模具的擠壓,直接擠包在線芯和纜芯上,擠出的塑料層結構緊密結實。擠包的塑料能嵌入線芯或纜芯的間隙中,與制品結合緊密無隙,擠包層的絕緣強度可靠,外表面平整光滑。但該模具調整偏芯不易,而且容易磨損,尤其是當線芯和纜芯有彎曲時,容易造成塑料層偏芯嚴重;產品質量對模具依賴性較大,擠塑對配模的準確性要求搞,且擠出線芯彎曲性能不好。由于模芯和模套的配合角差決定Z后壓力的大小,影響著塑料層質量和擠出產量;模芯和模套尺寸也直接決定著擠出產品的幾何形狀尺寸和表面質量,模套成型部分孔徑必須考慮解除壓力后的“膨脹”以及冷卻后的收縮等綜合因素。而就模芯而言其孔徑尺寸也是很嚴格的。模芯孔徑太小,顯然線芯或纜芯通不過,而太大會引起擠出偏芯。另外,由于擠出式模具在擠出的模口處產生了較大的反作用力,擠出產量較擠管式的要低的多。因此,擠壓式模具一般僅用于小截面線芯或要求擠包緊密、外表特別圓整、均勻的線芯,以及擠出塑料拉伸比過小者。目前越來越多的擠塑模具以擠管式或半擠管式代替擠壓式。
(2)擠管式模具由長嘴模芯和任何一種模套配合,把模芯嘴伸到與模套口相平,就組成了擠管式模具。擠管式模具是使塑料擠包前由于模具的作用形成管狀,然后經拉伸作用,包覆在電線電纜的線芯或纜芯上。與擠壓式模具相比,擠管式模具具有以下幾個突出的優點:
1)擠管式模具充分利用了塑料的可拉伸性,塑料擠包層厚度由模芯與模套間所形成的圓管厚度來確定,它遠遠超過包覆所需要的塑料層厚度,所出線速度根據拉伸比的不同,有不同程度的提高,大大提高擠出產量。
2)易調偏芯。擠包層的厚度均勻,能節省材料。由于塑料是以管狀成型后經拉伸實現包覆的,其徑向擠包厚度的均勻性只由模套的同心度來決定,而不會因線芯或纜芯任何型式的彎曲致使塑料層偏芯。
3)塑料經拉伸發生“取向”作用,取向作用的結果使其機械強度提高,擠出的電線電纜的彎曲性能好,這對結晶性高聚物的擠出尤其有意義,能有效的提高制品的耐龜裂性。
4)模具(模芯)與線芯或纜芯的間隙可以有所增大,故磨損程度減輕以致可以基本消除,不但防止了線芯的刮傷而且大大的延長了模具的使用壽命。
5)配模簡便且模具的通用性較大,能擠包各種形狀的線芯,如扇形線芯和瓦形線芯的絕緣層;尤其對拉伸比較大的塑料,同一套擠管式模具,可以用調整拉伸的辦法,擠制產品的規格范圍很大。
與擠壓式擠出相比,擠管式擠出的不足之處在于:塑料擠包層的致密性,膠層與線芯或纜芯結合的緊密性都較差,制品表面有線芯或纜芯絞合節距和繞包節距的痕跡,這在絕緣層擠制時應予以重視。為了克服這些缺陷,在擠管式擠出中往往增加拉伸比,以使分子排列整齊而達到提高塑料層密度的目的,并采用抽真空擠出,更能有效的提高塑料層與包覆的線芯或纜芯結合的緊密程度。
(51) 半擠管式模具 又稱半擠壓式模具,(52) 用短嘴模芯和任何一種模套配合,(53) 模芯嘴的承線徑伸到模套承線徑的1/2處。半擠管式模具與擠壓式模具大體相同,(54) 只是模套的承線稍(55) 短,(56) 模角也略小一些,(57) 它吸取了擠管式和擠壓式的優點,(58) 改善了擠壓式模具不(59) 易調偏芯的缺點,(60) 特別是使用于擠包大規格的絞線絕緣和要求包緊力較大的護套。當采用半擠管式模具時,(61) 模芯的尺寸可以適當增大,(62) 從而(63) 在擠包較大外徑的絞線不(64) 致出現刮傷、卡牢,(65) 也能防止因導線外徑變小而(66) 在模芯內擺動所致的偏芯;同(67) 時半擠管式模具在擠出中有一定的壓力,(68) 所以在內護套及要求結合嚴密的外護套擠出中也有應用,(69) 這是為了壓實塑料膠層。但柔軟性較差的線芯不(70) 宜采用這種模具進行塑料層的擠包,(71) 因為當線芯或纜芯發生各種型式的彎曲時,(72) 將產生偏芯。
共同探討。: