塑料擠出的速度
由擠出機(jī)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(zhuǎn)速成正比,由于調(diào)節(jié)方便,螺桿轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速是現(xiàn)代擠出機(jī)提高生產(chǎn)能力,實(shí)現(xiàn)高速擠出的重要手段。但對塑料熔融長度分析得知,螺桿轉(zhuǎn)速增加,一方面由于增強(qiáng)剪切作用,使粘性耗散熱量增加;另一方面,在沒有機(jī)頭壓力控制的情況下,螺桿轉(zhuǎn)速增加,流率增加,物料在機(jī)內(nèi)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(zhuǎn)速來提高擠出速度時,還必須增加加熱溫度或采用控制機(jī)頭壓力才能達(dá)到目的。
塑料的擠出速度或塑化的好壞與使用的塑料材質(zhì)和溫度控制有關(guān),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(zhì)優(yōu)良,溫度適當(dāng),才能實(shí)現(xiàn)。另外,擠出速度與擠出厚度也有密切關(guān)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(zhì)量的前提下,可適當(dāng)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(jī)頭的,為保證產(chǎn)品的質(zhì)量,要求牽引速度均勻穩(wěn)定,與螺桿轉(zhuǎn)速協(xié)調(diào),以保證擠出厚度和制品外徑的均勻性。如果牽引速度不穩(wěn)定,擠包層易形成竹節(jié)狀,而牽引過慢時擠出厚度大,且發(fā)生堆膠或空管現(xiàn)象;牽引速度過快時,易造成擠出拉薄拉細(xì),甚至出現(xiàn)脫膠漏包現(xiàn)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(xiàng)。一般分成螺桿冷卻、機(jī)身冷卻,以及產(chǎn)品的冷卻。
螺桿的冷卻
螺桿冷卻的作用是消除摩擦過熱,穩(wěn)定擠出壓力,促使塑料攪拌均勻,提高塑化質(zhì)量。但其使用必須適當(dāng),尤其不能過甚,否則機(jī)筒內(nèi)塑料熔體驟然冷卻,會導(dǎo)致嚴(yán)重事故的發(fā)生。而螺桿冷卻在擠出前是禁止使用的,否則也會釀成嚴(yán)重的設(shè)備事故。
機(jī)身的冷卻
機(jī)身冷卻的作用是增加機(jī)筒散熱,以此克服摩擦過熱形成的升溫,因?yàn)檫@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(jī)筒冷卻下來,以維持?jǐn)D出過程中的熱平衡。機(jī)身冷卻是分段進(jìn)行的,主要以風(fēng)機(jī)冷卻為主,考慮到機(jī)身各段的功能不同,對均化段冷卻的使用尤其注意。
產(chǎn)品的冷卻
產(chǎn)品冷卻是確保制品幾何形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重要措施。塑料擠包層在離開機(jī)頭后,應(yīng)立即進(jìn)行冷卻,否則會在重力作用下發(fā)生變形。對于聚氯乙稀等非結(jié)晶材料可以不考慮結(jié)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(jié)晶型聚合物的冷卻,則應(yīng)考慮到結(jié)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(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,這是導(dǎo)致產(chǎn)品日后產(chǎn)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(jié)晶型塑料的擠包層宜用逐步降溫的溫水冷卻方法來進(jìn)行,一般視設(shè)備輔機(jī)設(shè)施而定,冷卻水槽應(yīng)分段分節(jié),水溫可由塑料擠包層進(jìn)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(shù)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(yīng)緊密均勻的連續(xù)包在各種導(dǎo)電線芯上,其擠包厚度應(yīng)保證工藝規(guī)定的塑料厚度。絕緣層的工藝厚度應(yīng)符合并滿足各種電線電纜相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)(或IEC標(biāo)準(zhǔn))中對絕緣層標(biāo)稱厚度的要求。對有導(dǎo)體屏蔽要求的,其擠包的內(nèi)導(dǎo)電層的厚度應(yīng)不包括在絕緣層厚度內(nèi);測量絕緣層厚度六點(diǎn)的平均值應(yīng)不小于標(biāo)稱值,而測出絕緣層Z薄點(diǎn)值可以低于標(biāo)稱值,但不應(yīng)小于工藝規(guī)定厚度標(biāo)稱值的90%-0.1mm。
絕緣線芯質(zhì)量要求
絕緣線芯擠包層經(jīng)水槽冷卻后,應(yīng)經(jīng)直流火花試驗(yàn),檢驗(yàn)絕緣層是否有質(zhì)量缺陷,若線芯被擊穿則應(yīng)進(jìn)行修復(fù)。絕緣不得有連續(xù)的竹節(jié)、波浪及偏芯;絕緣表面應(yīng)平滑、平整,無疙瘩或塌坑;絕緣層橫斷面上應(yīng)沒有肉眼可見的氣泡、氣孔、夾雜和砂眼;塑料絕緣不應(yīng)有塑化不均勻和焦燒等現(xiàn)象,絕緣線芯內(nèi)擠制時不得進(jìn)水,以免影響電氣性能,絕緣線芯的識別標(biāo)志應(yīng)首尾一致。
護(hù)套
塑料擠出的護(hù)套表面應(yīng)光潔圓整,護(hù)套橫斷面無肉眼可見的氣泡、夾雜及砂眼等缺陷,護(hù)套擠包層應(yīng)連續(xù)完整,擠包的護(hù)套厚度應(yīng)滿足工藝規(guī)定的標(biāo)稱厚度。其護(hù)套的標(biāo)稱厚度尺寸應(yīng)符合各種電線電纜相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)的要求。
直接擠包在光滑表面的塑料護(hù)套,如單芯電纜,不加塑料薄膜繞包帶者,其護(hù)套的平均厚度應(yīng)不小于標(biāo)稱值,測出任一點(diǎn)的Z小厚度應(yīng)不小于標(biāo)稱值的85%-0.1mm。
直接擠包在非正規(guī)圓柱形表面的塑料護(hù)套,如在纜芯有繞包帶、金屬鎧裝、皺紋金屬套上擠包外護(hù)套,測出任一點(diǎn)的Z小厚度應(yīng)不小于標(biāo)稱值的80-0.2mm。
塑料電線電纜的外護(hù)套表面,在擠塑過程中,必須進(jìn)行打印廠名、型號、規(guī)格、制造長度、制造年份等*性的識別標(biāo)志。。其識別標(biāo)志的打印方法可采用字輪字塊凸字壓印在護(hù)套上,或采用色帶字塊熱印在護(hù)套表面上,或采用油墨噴印,印字要清晰完整連續(xù)。
塑料護(hù)套出現(xiàn)缺陷時允許進(jìn)行修補(bǔ)。
第三節(jié)模具
模具是產(chǎn)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(jié)構(gòu)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(chǎn)品模具的設(shè)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(jī)擠制電線電纜的絕緣層和護(hù)套層時,模具是控制絕緣擠包層厚度的關(guān)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(shù)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(hù)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(dá)到工藝規(guī)定的要求。
1.擠塑模具的形狀和設(shè)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(jù)承線徑長度,模芯分為無嘴模芯、短嘴模芯、長嘴模芯;根據(jù)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(chǎn)中使用的模具,根據(jù)不同的產(chǎn)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(shí)現(xiàn)產(chǎn)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(jié)構(gòu)緊密結(jié)實(shí)。擠包的塑料能嵌入線芯或纜芯的間隙中,與制品結(jié)合緊密無隙,擠包層的絕緣強(qiáng)度可靠,外表面平整光滑。但該模具調(diào)整偏芯不易,而且容易磨損,尤其是當(dāng)線芯和纜芯有彎曲時,容易造成塑料層偏芯嚴(yán)重;產(chǎn)品質(zhì)量對模具依賴性較大,擠塑對配模的準(zhǔn)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(zhì)量和擠出產(chǎn)量;模芯和模套尺寸也直接決定著擠出產(chǎn)品的幾何形狀尺寸和表面質(zhì)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(yán)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(chǎn)生了較大的反作用力,擠出產(chǎn)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(jīng)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(yōu)點(diǎn):
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(yuǎn)遠(yuǎn)超過包覆所需要的塑料層厚度,所出線速度根據(jù)拉伸比的不同,有不同程度的提高,大大提高擠出產(chǎn)量。
2)易調(diào)偏芯。擠包層的厚度均勻,能節(jié)省材料。由于塑料是以管狀成型后經(jīng)拉伸實(shí)現(xiàn)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(jīng)拉伸發(fā)生“取向”作用,取向作用的結(jié)果使其機(jī)械強(qiáng)度提高,擠出的電線電纜的彎曲性能好,這對結(jié)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(diào)整拉伸的辦法,擠制產(chǎn)品的規(guī)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(jié)合的緊密性都較差,制品表面有線芯或纜芯絞合節(jié)距和繞包節(jié)距的痕跡,這在絕緣層擠制時應(yīng)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(dá)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(jié)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(yōu)點(diǎn),(58) 改善了擠壓式模具不(59) 易調(diào)偏芯的缺點(diǎn),(60) 特別是使用于擠包大規(guī)格的絞線絕緣和要求包緊力較大的護(hù)套。當(dāng)采用半擠管式模具時,(61) 模芯的尺寸可以適當(dāng)增大,(62) 從而(63) 在擠包較大外徑的絞線不(64) 致出現(xiàn)刮傷、卡牢,(65) 也能防止因?qū)Ь€外徑變小而(66) 在模芯內(nèi)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(nèi)護(hù)套及要求結(jié)合嚴(yán)密的外護(hù)套擠出中也有應(yīng)用,(69) 這是為了壓實(shí)塑料膠層。但柔軟性較差的線芯不(70) 宜采用這種模具進(jìn)行塑料層的擠包,(71) 因?yàn)楫?dāng)線芯或纜芯發(fā)生各種型式的彎曲時,(72) 將產(chǎn)生偏芯。
共同探討。: