電纜原材料的影響

1、緒 論聚乙烯有優(yōu)良的電絕緣性能，它的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切值很小，并且很寬的范圍內(nèi)幾乎不變，因此是很理想的絕緣材料。此外與溫度的關(guān)系很小。聚乙烯的分子量對(duì)電絕緣性能影響很大。聚乙烯體積電阻率和擊穿強(qiáng)度在浸水七天后仍然變化不大。但聚乙烯也存在一些致命的弱點(diǎn)：熔融溫度低，在110左右融化，當(dāng)電力電纜過(guò)載或者短路時(shí)，溫度可能上升到使聚乙烯軟化變形導(dǎo)致絕緣破裂；聚乙烯的熱膨脹系數(shù)很大，收縮性很大，電纜制造和運(yùn)行過(guò)程中很難避免氣泡的產(chǎn)生，而氣泡是高壓絕緣的大敵；聚乙烯內(nèi)部的內(nèi)應(yīng)力隨著使用時(shí)環(huán)境條件的變化會(huì)造成應(yīng)力開(kāi)列現(xiàn)象的發(fā)生。因此聚乙烯用在電力電纜絕緣上就受到一定的限制。為了使聚乙烯即保持其優(yōu)點(diǎn)，又

2、改善其缺點(diǎn)的辦法之一就是制成交聯(lián)聚乙烯。聚乙烯在高能射線(xiàn)或交聯(lián)劑的作用下，能使線(xiàn)型的分子結(jié)構(gòu)變成體型（網(wǎng)狀）的分子結(jié)構(gòu)。使熱塑性材料變成熱固性材料。交聯(lián)聚乙烯與聚乙烯相比較，提高了耐熱變形性能，改善了高溫下的力學(xué)性能，改進(jìn)了耐環(huán)境應(yīng)力龜裂性能和耐熱老化性能，增強(qiáng)了耐化學(xué)穩(wěn)定性能和耐溶劑性能，減少了冷流性，基本保持了原來(lái)的電氣性能，所以使用了交聯(lián)聚乙烯可使電纜的長(zhǎng)期工作溫度從70提高到90，特殊配方的交聯(lián)聚乙烯，長(zhǎng)期工作溫度可達(dá)到125和150，交聯(lián)聚乙烯也提高了短路時(shí)的承受能力，其短路時(shí)承受溫度可達(dá)到250，因此同樣絕緣厚度的電纜，交聯(lián)聚乙烯的載流量大的多。聚乙烯比較常用的交聯(lián)方法有過(guò)氧化物交

3、聯(lián)，輻照交聯(lián)和硅烷交聯(lián)，此外還有紫外光交聯(lián)，鹽交聯(lián)等其他方法。硅烷交聯(lián)聚乙烯由于可以采用通用的設(shè)備，通用的聚乙烯又不需要昂貴的交聯(lián)管道，所以得到人們的重視，并在提高交聯(lián)速度，提高厚絕緣交聯(lián)度以及一步法加工等方面都取得了較大的進(jìn)展。在聚乙烯聚合時(shí)，將有機(jī)硅氧的單體于乙烯共聚，則可直接得到硅烷接枝的乙烯共聚物，因?yàn)闊o(wú)需自行用聚乙烯進(jìn)行接枝共聚，使使用和貯存更加方便。所以硅烷交聯(lián)也得到了廣泛的應(yīng)用。第1章 原料對(duì)質(zhì)量的影響 硅烷交聯(lián)聚乙烯是一種化學(xué)交聯(lián)聚乙烯。其主要機(jī)理是先將通式的有機(jī)硅氧烷和聚乙烯在特定條件下，如在機(jī)械力、有機(jī)過(guò)氧化物和溫度同時(shí)作用下，使聚乙烯生成具有烷氧甲硅基交聯(lián)活性點(diǎn)的接枝共聚

4、物，然后在催化劑（常用二月桂酸二丁基錫）和水的作用下，縮聚交聯(lián)，生成交聯(lián)聚乙烯。1.1硅烷交聯(lián)用聚乙烯聚乙烯的性能聚乙烯樹(shù)脂外觀呈乳白色，厚度較薄時(shí)為我半透明態(tài)，厚度較候厚時(shí)為不透明態(tài)，表面呈臘狀，點(diǎn)火時(shí)容易燃燒和熔融，并放出與石蠟燃燒時(shí)同樣的氣味，比重小于1。.1 物理機(jī)械性能聚乙烯具有較好的物理機(jī)械性能，但因分子結(jié)構(gòu)的差異而有很大的不同，密度、分子量和分子量分布對(duì)物理機(jī)械性能影響很大。（1） 密度的影響如下表：表1-1密度對(duì)聚乙烯性能的影響密度0.91，0.92，0.93，0.94，0.95，0.96，0.97，0.98結(jié)晶度，65758595剛性（比較值）1234軟化溫度，1051181

5、24127抗拉強(qiáng)度，MN/14.417.524.533.5伸長(zhǎng)率，50030010025沖擊強(qiáng)度（缺口）MN/42211713隨著溫度增高，由于一部分晶相可轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)定形相，結(jié)晶度將逐漸減低，其密度隨結(jié)晶度減低，也逐漸下降，因而聚乙烯的抗拉強(qiáng)度逐漸下降。分子量的影響如下 （2）分子量的影響如下表： 表1-2分子量對(duì)性能的影響性能數(shù)值19000210002400028000320002700048000熔融指數(shù)（MI）2001020720.70.2抗拉強(qiáng)度,N/9.09.510.012.013.515.0伸長(zhǎng)率，100130400500600玻璃化溫度Tg,-10-15-2230-50-75-75

6、軟化點(diǎn)，77828994101123-由于聚乙烯的熔融指數(shù)與分子量之間有一定的關(guān)系，所以熔融指數(shù)與聚乙烯的物理機(jī)械性能間也必然有關(guān)。一般地說(shuō)，熔融指數(shù)增大，分子量降低，熔融粘度下降低，加工型能改善，但機(jī)械性能和耐溶劑性能惡化，所以熔融指數(shù)對(duì)成型加工性能和物理機(jī)械性能影響很大。(3)分子量分布的影響分子量分布對(duì)聚乙烯的加工和物理機(jī)械性能影響很大。一般用Mw(重均分子量)、Mn（重均分子量）的比值粗略地表示分布情況，比較大，表示分子量分布越寬，加工性能越好。低密度聚乙烯較高密度聚乙烯分子量分布寬，特別是高分子量地反而具有寬的分布。電纜工業(yè)用聚乙烯的分子量，一般要在中等到寬的范圍，如果采用高速擠出工

7、藝，聚乙烯的分子量分布應(yīng)較寬。綜上所述，聚乙烯的物理機(jī)械性能不夠理想，需選擇足夠純度的聚乙烯（99.899.9）進(jìn)行交聯(lián)提高機(jī)械強(qiáng)度。1.1.2 化學(xué)穩(wěn)定性聚乙烯的分子結(jié)構(gòu)與高級(jí)烷烴相似，都是由較穩(wěn)定的C-C和C-H鍵相結(jié)合，故具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。在一般情況下，聚乙烯可耐酸（如鹽酸、氫氟酸以及硫酸）、堿及鹽類(lèi)水溶液的腐蝕作用，即使在較高濃度下，對(duì)聚乙烯也無(wú)顯著的破壞作用。但聚乙烯不能抵抗具有氧化作用的酸類(lèi)侵蝕，如硝酸，即使在較低濃度下也可導(dǎo)致聚乙烯氧化，而使其電絕緣性能變壞，機(jī)械強(qiáng)度降低，當(dāng)溫度升高時(shí)，這種氧化作用更為顯著。聚乙烯在室溫下或低于60時(shí)，不溶于一般有機(jī)溶劑中，在較高溫度下可溶于

8、某些有機(jī)溶劑（如脂肪烴、芳香烴）中。聚乙烯有較小的吸水性。在水中浸放一個(gè)月為0.03，在水中浸泡一年，吸水量?jī)H為0.15。1.1.3 電絕緣性能聚乙烯分子中，分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，不含有極性基團(tuán)，因此具有極其優(yōu)良的電絕緣性能，如下表： 表1-3聚乙烯的電性能電氣性能高密度聚乙烯低密度聚乙烯v，.m 1015 1015浸水七天后 1015 1015，60Hz2.302.352.252.351000Hz2.302.352.252.35106 Hz2.302.352.252.35Tg,60 Hz0.00020.00051000Hz0.00020.0005 106Hz0.00030.0005E,MV/m182

9、01840浸水七天后18201840耐弧形，S200135160在各種塑料中，聚乙烯的介電常數(shù)是比較小的，其介電常數(shù)與聚乙烯的密度有關(guān)，隨密度增加，介電常數(shù)也隨著增大，在廣闊的頻率范圍內(nèi)介電常數(shù)幾乎不變，并且介電常數(shù)隨溫度變化也很小。聚乙烯的介質(zhì)損耗很小，但如果聚乙烯分子中含有少量極性基團(tuán)，如羰基，羰基及羧基等，對(duì)介質(zhì)損耗有明顯的影響。不論是高密度聚乙烯，還是低密度聚乙烯，都幾乎在7 MV/m開(kāi)始游離。聚乙烯的擊穿場(chǎng)強(qiáng)隨溫度的升高而逐漸降低，在溫度60一下時(shí)，不管是低密度聚乙烯還是高密度聚乙烯，其擊穿場(chǎng)強(qiáng)都急劇下降，聚乙烯的擊穿場(chǎng)強(qiáng)也與其厚度有關(guān)，隨著厚度減薄而增加。聚乙烯的耐電暈性和耐電蝕性

10、欠佳；當(dāng)長(zhǎng)期通電或浸水通電時(shí)，絕緣將發(fā)生樹(shù)枝狀破壞，這種現(xiàn)象稱(chēng)為長(zhǎng)期老化，常見(jiàn)的有“電樹(shù)”、“水樹(shù)”和“電化學(xué)樹(shù)”三種形式。1.1.4 聚乙烯的耐氧化和老化首先在聚乙烯大分子中某些薄弱環(huán)節(jié)受到氧氣襲擊（比較明顯的薄弱環(huán)節(jié)是雙鏈旁碳原子上的H原子，產(chǎn)生支鏈處的叔碳原子的H原子）形成氧化物，然后在熱和光作用下分解成游離基進(jìn)一步發(fā)生老化反應(yīng)。這里光（主要是紫外光）和熱是起來(lái)老化作用。因此需加入紫外光吸收劑和抗氧劑。1.1.5 環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂和蠕變性聚乙烯在加工過(guò)程或在運(yùn)行過(guò)程中，其內(nèi)部隨著溫度的變化發(fā)生相變（指結(jié)晶相與無(wú)定形相互相轉(zhuǎn)化），其結(jié)果必然要在兩相結(jié)構(gòu)的邊緣上產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，而產(chǎn)生分裂。通常使聚乙

11、烯的分子量提高和結(jié)晶度減小，或采用教練那，都可改善它的環(huán)境開(kāi)裂。蠕變性或稱(chēng)冷流性，就是說(shuō)在不大的機(jī)械應(yīng)力下聚乙烯僅能進(jìn)行緩慢的形變。譬如將一根聚乙烯電纜垂直放置，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，由于聚乙烯的自重，它會(huì)從上往下“流動(dòng)”，使下端變厚，上端變薄。造成這一現(xiàn)象的原因是由于聚乙烯分子間的作用力較?。ㄟ@是非極性材料的通病），因而大分子鏈之間較易相互滑動(dòng)。這就影響聚乙烯在兩端高度相差較大的場(chǎng)合使用。阻止蠕變性的最有效措施是設(shè)法使聚乙烯大分子間的作用增加，使聚乙烯交聯(lián)，具有非常好的效果。1.1.2 硅烷交聯(lián)聚乙烯用添加劑1.1.2.1 硅烷交聯(lián)技術(shù)現(xiàn)在就電線(xiàn)電纜行業(yè)中應(yīng)用最廣泛的化學(xué)交聯(lián)技術(shù)中的硅烷交聯(lián)技術(shù)作

12、簡(jiǎn)單的介紹。硅烷交聯(lián)是在溫水中進(jìn)行的，故又稱(chēng)為溫水交聯(lián)。這種方法設(shè)備簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，工藝靈活，可以著色，改變規(guī)格時(shí)不需要浪費(fèi)大量電纜，所以是生產(chǎn)中低壓電纜比較合適的方式。1.1.2.2 交聯(lián)化學(xué)反應(yīng)1.引發(fā)劑分解生成游離基（以DCP為例）2.聚乙烯分子鏈生成游離基3.生成接枝聚乙烯游離基 接枝劑以A151（乙烯基三乙氧基硅烷）為例4.生成接枝聚乙烯，聚乙烯接上了含有硅氧烷基的支鏈5.水解縮合。有兩種反應(yīng)機(jī)制1）水解生成部分硅醇水解2）縮合3）水解全部生成硅醇硅醇脫水縮合1.1.2.3 交聯(lián)方法硅烷接枝和擠出分在兩道工序進(jìn)行的稱(chēng)為二步法，定名為SioplasE；接枝和擠出成型在一道工序完成的稱(chēng)一

13、步法，定名為MonosiC1. 二步法硅烷交聯(lián)工藝流程如下：聚乙烯樹(shù)脂 引 發(fā) 劑 混合 熔融接枝造粒 貯存（A95%） 接 枝 劑 聚乙烯樹(shù)脂 混合 熔融接枝造粒 貯存（B5%）催 化 劑 A料 95% 混合 擠出成型 溫水交聯(lián) 成品B料 5% A料稱(chēng)為接枝母料，在螺桿擠出機(jī)中，聚乙烯料熔融，引發(fā)劑分解，接枝劑在熱和機(jī)械的剪切活化作用下，同聚乙烯游離基發(fā)生接枝反應(yīng)B料稱(chēng)為催化料，其制造過(guò)程基本同A料在擠出成型前A料和B料以1：19的比例進(jìn)行混合，但要隨混隨用，停留時(shí)間不能超出幾小時(shí)，否則會(huì)發(fā)生先期交聯(lián)，A料和B料的單獨(dú)保存期限應(yīng)嚴(yán)格密封保存，其保存期限不超過(guò)半年。2. 一步法硅烷交聯(lián)為了克服

14、兩步法硅烷交聯(lián)工藝的局限性，使聚乙烯等高分子線(xiàn)狀結(jié)構(gòu)變成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，采用蒸汽交聯(lián)，一步法硅烷交聯(lián)新工藝。它是將接枝反應(yīng)和添加催化劑過(guò)程合并，把硅烷共聚單體，接枝劑和交聯(lián)催化劑同時(shí)假如到擠出機(jī)中，一步擠包成電線(xiàn)電纜。采用一步法硅烷交聯(lián)生產(chǎn)工藝，可使雜質(zhì)污染的機(jī)會(huì)減少，材料不易先期硫化，貯存期可以達(dá)到一年以上。因其電氣性能優(yōu)異，故可適用于中低壓電纜的生產(chǎn)。該工藝是在聚乙烯分子中加入硅烷作為交聯(lián)劑，擠出成型，然后使用溫水浸泡或者蒸汽的辦法使聚乙烯等高分子在一定的外界條件下由線(xiàn)狀結(jié)構(gòu)變成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高凝膠的含量，從而使電纜在工作狀態(tài)下提高載流量及其抗沖擊的強(qiáng)度，同時(shí)改善它的耐熱性能。工藝流程如下：聚乙烯

15、樹(shù)脂引 發(fā) 劑 熔融接枝成型 溫水交聯(lián) 成品接 枝 劑催 化 劑一步法接枝成型用長(zhǎng)徑比為30倍BM型螺桿擠出機(jī)，其料斗上方有34個(gè)計(jì)量料斗，分別供應(yīng)聚乙烯，過(guò)氧化物，抗氧劑等計(jì)量投料用。液體接枝劑和催化劑在料斗頸部注入。在擠出機(jī)中物料受到的作用如下：在送料段聚乙烯樹(shù)脂和各種配合劑相混合，進(jìn)入熔融區(qū)是開(kāi)始融化，硅烷和催化劑的擴(kuò)散速度應(yīng)隨溫度的升高而加快，在熔融區(qū)的前半部分過(guò)氧化物開(kāi)始分解，物料在前進(jìn)中溫度急劇上升，接枝劑引發(fā)活化。這里是雙螺紋區(qū)，熔融物料被迫進(jìn)入第二螺紋槽中，而未融化的物料受阻在原螺紋槽中，受熱和剪切應(yīng)力的作用而加速融化，聚乙烯在計(jì)量段已完全融化均勻一致，不過(guò)接枝的水平還很低，為

16、增加過(guò)氧化物的分解完成接枝，溫度應(yīng)急劇上升，最后將接枝的物料流暢地輸送到機(jī)頭成型于導(dǎo)體上。 一步法由于是通過(guò)特別制作的精密計(jì)量系統(tǒng)，將原料一次性投入專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的反應(yīng)擠出機(jī)中，一步完成接枝和成型工藝。該工藝技術(shù)難度較大，投資也比兩步法大。1.1.2.4 硅烷交聯(lián)劑可以與有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料發(fā)生化學(xué)鍵合（偶聯(lián)）的添加劑，稱(chēng)為偶合劑。硅烷交聯(lián)劑也既為RSixX3。其中，X為水解性官能基，如甲氧基、乙氧基等，遇水生成硅醇，可與無(wú)機(jī)材料生產(chǎn)縮合反應(yīng)而形成共價(jià)鍵，R為有機(jī)官能團(tuán)，如乙烯基、氨基、環(huán)氧基、甲基丙?；?、锍基等，可與聚合物反應(yīng)而偶聯(lián)。不過(guò)，R過(guò)聚合物的反應(yīng)有選擇性。對(duì)聚烯烴選用乙烯最為好，而環(huán)氧樹(shù)脂

17、，聚酰胺則宜選用氨基。硅烷交聯(lián)劑常是溫水交聯(lián)聚乙烯的交聯(lián)劑，通過(guò)聚乙烯與硅烷接枝共聚或與硅烷發(fā)生縮合發(fā)應(yīng)而交聯(lián)。一、 硅烷交聯(lián)引發(fā)劑硅烷交聯(lián)引發(fā)劑用DCP，通過(guò)引發(fā)劑分解生成游離基，然后縮合成雙鍵，與聚乙烯反應(yīng)，使聚乙烯分子鏈生成游離基。二、 硅烷交聯(lián)催化劑硅烷交聯(lián)催化劑通常用二月桂酸二丁基錫，它使聚乙烯交聯(lián)速度加快。第2章 擠 出 工 藝電線(xiàn)電纜的塑料擠包是采用連續(xù)擠壓方式進(jìn)行的。通過(guò)擠塑機(jī)用螺桿擠壓，將塑料包到導(dǎo)體或線(xiàn)芯上，構(gòu)成電線(xiàn)電纜的絕緣層、屏蔽層、內(nèi)護(hù)層、和外護(hù)套。2.1 塑料擠出生產(chǎn)線(xiàn)塑料擠出機(jī)組通常由放線(xiàn)裝置及放線(xiàn)張力裝置、校直裝置、預(yù)熱裝置、擠塑機(jī)（主機(jī)）、冷卻裝置、火花試驗(yàn)機(jī)

18、、計(jì)米裝置、牽引裝置、收線(xiàn)裝置及控制系統(tǒng)等組成。為保證不停機(jī)換盤(pán)，連續(xù)生產(chǎn)，放線(xiàn)裝置由兩臺(tái)放線(xiàn)設(shè)備組成，導(dǎo)體或纜芯從放線(xiàn)裝置放出后，經(jīng)校直裝置進(jìn)入預(yù)熱裝置，導(dǎo)體在預(yù)熱加熱后可消除導(dǎo)體線(xiàn)芯殘余應(yīng)力，增加伸長(zhǎng)率和柔軟性。擠塑機(jī)把塑料加工成高溫的粘流態(tài)并連續(xù)的擠向機(jī)頭，導(dǎo)體或纜芯通過(guò)機(jī)頭時(shí)，擠包成一定厚度的塑料絕緣層或外護(hù)套，然后在水槽或管道內(nèi)水冷或氣冷，冷卻定形后的電線(xiàn)電纜制品，在牽引裝置拖動(dòng)下作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，使加工過(guò)程穩(wěn)定連續(xù)的進(jìn)行，最后由首先裝置收繞在收線(xiàn)盤(pán)上。下圖為塑料擠出機(jī)的主要組成：56978 1 2 3 4 10101放線(xiàn)裝置 2張緊輪 3預(yù)熱器 4塑料擠出機(jī) 5自動(dòng)加料裝置6水槽 7計(jì)米

19、器 8牽引輪 9收排線(xiàn)裝置 10控制屏 圖2-1擠出機(jī)的組成2.1 .1 塑料擠出機(jī)塑料擠出機(jī)的主機(jī)是擠塑機(jī)，它由擠壓系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和加熱冷卻系統(tǒng)組成。1.擠壓系統(tǒng) 擠壓系統(tǒng)包括螺桿、機(jī)筒、料斗、機(jī)頭、和模具，塑料通過(guò)擠壓系統(tǒng)而塑化成均勻的熔體，并在這一過(guò)程中所建立壓力下，被螺桿連續(xù)的擠出機(jī)頭。2.傳動(dòng)系統(tǒng) 傳動(dòng)系統(tǒng)的作用是驅(qū)動(dòng)螺桿，供給螺桿在擠出過(guò)程中所需要的力矩和轉(zhuǎn)速，通常由電動(dòng)機(jī)、減速器和軸承等組成。3.加熱冷卻裝置 加熱與冷卻是塑料擠出過(guò)程能夠進(jìn)行的必要條件。（1） 現(xiàn)在擠塑機(jī)通常用的是電加熱，分為電阻加熱和感應(yīng)加熱，加熱片裝于機(jī)身、機(jī)脖、機(jī)頭各部分。加熱裝置由外部加熱筒內(nèi)的塑料，使之

20、升溫，以達(dá)到工藝操作所需要的溫度。（2） 冷卻裝置是為了保證塑料處于工藝要求的溫度范圍而設(shè)置的。具體說(shuō)是為了排除螺桿旋轉(zhuǎn)的剪切摩擦產(chǎn)生的多余熱量，以避免溫度過(guò)高使塑料分解、焦燒或定型困難。機(jī)筒冷卻分為水冷與風(fēng)冷兩種，一般中小型擠塑機(jī)采用 風(fēng)冷比較合適，大型則多采用水冷或兩種形式結(jié)合冷卻；螺桿冷卻主要采用中心水冷，目的是增加物料固體輸送率，穩(wěn)定出膠量，同時(shí)提高產(chǎn)品質(zhì)量；但在料斗處的冷卻，一是為了加強(qiáng)對(duì)固體物料的輸送作用，防止因升溫使塑料粒發(fā)粘堵塞料口，二是保證傳動(dòng)部分正常工作。 輔助設(shè)備塑料擠出機(jī)組的輔機(jī)主要包括放線(xiàn)裝置、校直裝置、預(yù)熱裝置、冷卻裝置、牽引裝置、計(jì)米器、火花試驗(yàn)機(jī)、收線(xiàn)裝置。擠出

21、機(jī)組的用途不同其選配用的輔助設(shè)備也不盡相同。如還有切斷器、吹干器、印字裝置等?？刂葡到y(tǒng)塑料擠出機(jī)的控制系統(tǒng)包括加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及工藝參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，主要由電器、儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)（即控制屏和操作臺(tái)）組成。其主要作用是：控制和調(diào)節(jié)主輔機(jī)的拖動(dòng)電機(jī)，輸出符合工藝要求的轉(zhuǎn)速和功率，并能使主輔機(jī)協(xié)調(diào)工作；檢測(cè)和調(diào)節(jié)擠塑機(jī)中塑料的溫度、壓力、流量；實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)機(jī)組的控制或自動(dòng)控制。擠出機(jī)組的電氣控制大致分為傳動(dòng)控制和溫度控制兩大部分，實(shí)現(xiàn)對(duì)擠塑工藝包括溫度、壓力、螺桿轉(zhuǎn)數(shù)、螺桿冷卻、機(jī)筒冷卻、制品冷卻和外徑的控制，以及牽引速度、整齊排線(xiàn)和保證收線(xiàn)盤(pán)上從空盤(pán)到滿(mǎn)盤(pán)的恒張力收線(xiàn)控制。2.2 塑料的擠制2.2.1

22、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(lái)的塑料向前擠壓，使塑料均勻的塑化（即熔融），通過(guò)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(xiàn)芯和電纜上。2.2.1.1 塑料擠出過(guò)程電線(xiàn)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(wú)其它雜物，然后把螺桿預(yù)熱后加入料斗內(nèi)。在擠出過(guò)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(kāi)始逐漸的向均化段運(yùn)動(dòng)；同時(shí)，塑料受到螺桿的攪拌和擠壓作用，并且在機(jī)筒的外熱及

23、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(dòng)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(xiàn)芯周?chē)?，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(xiàn)電纜產(chǎn)品。1.擠出過(guò)程的三個(gè)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(guò)程成型是一個(gè)復(fù)雜的物理過(guò)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(guò)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(guò)程這一連續(xù)

24、過(guò)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(chēng)為壓縮階段。它是在擠塑機(jī)機(jī)筒內(nèi)完成的，經(jīng)過(guò)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(lái)源有兩個(gè)方面：一是機(jī)筒外部的電加熱；二是螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)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(kāi)車(chē)后，熱量的取得則是由螺桿選裝物料在壓縮、剪切、攪拌過(guò)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

25、所需要的各種尺寸形狀的擠包材料，并包覆在線(xiàn)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(guò)冷卻后，由無(wú)定型的塑性狀態(tài)變?yōu)槎ㄐ偷墓腆w狀態(tài)。2.2.1.2 塑化階段塑料流動(dòng)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(dòng)過(guò)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(dòng)時(shí)的物態(tài)變化過(guò)程又人為的分成三個(gè)階段，即加料段、熔融段、均化段，這也是人們習(xí)慣上對(duì)擠出螺桿的分段方法，各段對(duì)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。2.2.1.3 擠出過(guò)程中塑料的流動(dòng)狀態(tài)在擠出過(guò)程中，

26、由于螺桿的旋轉(zhuǎn)使塑料推移，而機(jī)筒是不動(dòng)的，這就在機(jī)筒和螺桿之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)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(dòng)復(fù)雜化了。通常將塑料的流動(dòng)狀態(tài)看成是由以下四種流動(dòng)形式組成的：正流是指塑料沿著螺桿螺槽向機(jī)頭方向的流動(dòng)。它是螺桿旋轉(zhuǎn)的推擠力產(chǎn)生的，是四種流動(dòng)形式中最主要的一種。倒流又稱(chēng)逆流，它的方向與正流的流動(dòng)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(dòng)，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。橫流它是沿著軸的方向，即與螺紋槽相垂直方向的塑料流

27、動(dòng)。也是由螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)的推擠所形成的。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。不過(guò)它不是螺槽中的流動(dòng)，而是在螺桿與機(jī)筒的間隙中形成的倒流。它也能引起生產(chǎn)能力的損失。2.2.1.4 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(shí)間等因素。擠出溫度過(guò)高不但造成擠出壓力的波動(dòng)，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(zhǎng)徑比，雖然有利于塑料的熱交換和延長(zhǎng)受熱時(shí)間，滿(mǎn)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

28、螺桿旋轉(zhuǎn)對(duì)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(gè)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：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(jiàn)，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(duì)擠出質(zhì)量有影響，間隙過(guò)大時(shí)則塑料的倒流、漏流增加，不但引起擠出壓力波動(dòng)，影響擠出量；而且由于這些回流的增加，使塑料過(guò)熱而導(dǎo)致塑料焦燒或成型困難。2.2.1.5 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(tái)輔助設(shè)備組成的，生產(chǎn)

29、中機(jī)組人員應(yīng)密切配合操作.操作人員必須熟悉生長(zhǎng)過(guò)程和操作規(guī)程。1.塑料擠出機(jī)的擠塑過(guò)程塑料擠塑機(jī)是熱擠設(shè)備。成盤(pán)的電纜或纜芯放置在放線(xiàn)裝置上，并保證要有一定的張力，在經(jīng)過(guò)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(dòng)，進(jìn)入機(jī)膛，一方面加熱，一方面由螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)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(xiàn)電纜線(xiàn)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(dòng)，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(xiàn)電纜擠出外徑和塑料層厚度的均勻，并符合工藝

30、尺寸的要求。放線(xiàn)和收排線(xiàn)速度要和電線(xiàn)電纜的生產(chǎn)速度配合好，防止出現(xiàn)其他的質(zhì)量問(wèn)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)。2.塑料擠出機(jī)的操作規(guī)程（1） 開(kāi)車(chē)前操作者應(yīng)檢查設(shè)備各部件的潤(rùn)滑、傳動(dòng)、電氣控制等情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要立即找有關(guān)人員及時(shí)解決。（2） 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(guò)大。（3） 要提前23小時(shí)啟動(dòng)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(guò)高或過(guò)低。（4） 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)。（5） 按產(chǎn)品長(zhǎng)度準(zhǔn)

31、備好合適的收線(xiàn)盤(pán)，并充分考慮電線(xiàn)電纜的彎曲半徑，排線(xiàn)要緊實(shí)整齊。（6） 準(zhǔn)備好牽引繩，并試車(chē)觀察螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)、牽引速度、放線(xiàn)、收排線(xiàn)傳動(dòng)、加溫控制系統(tǒng)、各部電氣開(kāi)關(guān)水槽上下水流通等情況，確認(rèn)無(wú)問(wèn)題后開(kāi)車(chē)生產(chǎn)。（7） 開(kāi)車(chē)1） 把合格的塑料加入料斗內(nèi)，打開(kāi)插板，啟動(dòng)螺桿繼續(xù)跑膠。操作者要注意進(jìn)料情況，跑膠時(shí)觀察電流表和電壓表指針的指示。此時(shí)操作者不準(zhǔn)離開(kāi)工作崗位，防止發(fā)生問(wèn)題。2） 塑料從模套中擠出后，要觀察塑料的塑化情況，等塑料塑化良好時(shí)，開(kāi)始校正模具，把塑料厚度調(diào)節(jié)均勻，防止塑料層偏差。3） 按工藝規(guī)定取樣檢查塑料厚度，并檢查塑料擠出后質(zhì)量，如氣孔、表面塑化、疙瘩等。4） 一切情況正常，生產(chǎn)能

32、滿(mǎn)足工藝規(guī)定要求后，應(yīng)積極組織機(jī)組人員開(kāi)車(chē)，開(kāi)車(chē)時(shí)要分工操作，并密切配合。5） 穿頭引線(xiàn)，啟動(dòng)牽引，應(yīng)按工藝規(guī)定的塑料層厚度要求，控制好螺桿與牽引的速度，使電線(xiàn)電纜通過(guò)牽引后，在排線(xiàn)裝置的收線(xiàn)盤(pán)上整齊排好。穿引線(xiàn)時(shí)，應(yīng)派專(zhuān)人跟線(xiàn)接頭，注意防止電線(xiàn)電纜進(jìn)水或卡斷接頭。6） 校對(duì)計(jì)米器回復(fù)零位，并使計(jì)米準(zhǔn)確。電線(xiàn)電纜上盤(pán)時(shí)，必須將不合格接頭線(xiàn)截掉，并檢查厚度和偏芯情況，直到合格方可上盤(pán)。7） 在正常生產(chǎn)過(guò)程中隨時(shí)注意以下幾點(diǎn)：產(chǎn)品質(zhì)量，隨時(shí)觀察、檢測(cè)塑料層的表面質(zhì)量和產(chǎn)品外徑；注意設(shè)備各部機(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，保證擠出厚度和產(chǎn)品外徑的均勻；做到三

33、勤，7即勤測(cè)外徑、勤檢查質(zhì)量、勤觀察設(shè)備；注意及時(shí)加料，避免斷膠脫膠漏包；開(kāi)車(chē)時(shí)發(fā)現(xiàn)焦燒現(xiàn)象，應(yīng)立即停車(chē)擦車(chē)；如發(fā)現(xiàn)絕緣不合格需要扒皮時(shí)，不得自行分頭，應(yīng)停膠將線(xiàn)芯開(kāi)到指定長(zhǎng)度待處理，以免造成短頭或廢品。8） 做好產(chǎn)品的工藝質(zhì)量記錄。記好標(biāo)簽、跟蹤卡、生產(chǎn)報(bào)表、工藝記錄表等。（8） 停車(chē)停車(chē)時(shí)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(kāi)，關(guān)掉加料料斗的插板，把機(jī)頭移開(kāi)，跑凈機(jī)筒內(nèi)和螺桿上的塑料。組織人員及時(shí)拆除模芯和模套，清理機(jī)頭和篩板。1）遇到下列情況時(shí)要停車(chē)清理機(jī)頭：生產(chǎn)完成后要及時(shí)停車(chē)清理機(jī)頭；溫度控制超高，發(fā)生塑料焦燒時(shí)，要停車(chē)清理機(jī)頭和螺桿；停車(chē)在一小時(shí)以上，要

34、清理機(jī)頭；有其他原因停車(chē)，如停電、停水、待線(xiàn)、待盤(pán)、發(fā)生設(shè)備和人身事故時(shí)，都要清理機(jī)頭。2）機(jī)頭和螺桿清理要干凈，清理完后要及時(shí)把機(jī)頭和螺桿裝好。3）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(pán)、半成品等工作。4）按崗位責(zé)任，安排人員負(fù)責(zé)機(jī)臺(tái)衛(wèi)生清掃工作。5）停車(chē)后要檢查電源、水源、氣源、設(shè)備各部分，確認(rèn)無(wú)問(wèn)題后，關(guān)掉電源、氣源、水源再離開(kāi)機(jī)臺(tái)。2.2.1.6 原材料的處理電線(xiàn)電纜絕緣和護(hù)套用塑料主要為PVC、PE、XLPE等。對(duì)原材料處理的最基本要求有以下幾點(diǎn)：1）去除塑料中過(guò)量的水分或潮氣。2）去除固體雜質(zhì)。3）均勻混入某種塑料和配合劑。原料的處理方法1. 干燥塑料中含有水

35、分或塑料受潮，不僅會(huì)影響擠出過(guò)程的正常進(jìn)行，還會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量。因?yàn)樗衷跀D出過(guò)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(huì)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。2. 去除固體雜質(zhì)為保證電線(xiàn)電纜產(chǎn)品的電氣絕緣性能，必須對(duì)原材料中的機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格控制。為此，除對(duì)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(guò)濾網(wǎng)濾除已混入的雜質(zhì)，對(duì)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(xiàn)芯去污裝置。3. 混合配合劑4. 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

36、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(duì)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3 章 擠 出 過(guò) 程 的 控 制3.1 導(dǎo)體線(xiàn)芯對(duì)擠出質(zhì)量的影響塑料電線(xiàn)電纜的導(dǎo)體主要有：電工圓銅線(xiàn)、電工圓鋁線(xiàn)、電力電纜用銅和鋁導(dǎo)電線(xiàn)芯、電氣裝備用銅和鋁導(dǎo)電線(xiàn)芯等。電工圓銅線(xiàn)和電工圓鋁線(xiàn)外觀質(zhì)量要求：表面光潔，無(wú)油污、毛刺、裂紋、扭結(jié)、夾雜物、機(jī)械損傷，腐蝕斑點(diǎn)及銅、鋁線(xiàn)氧化現(xiàn)象等。導(dǎo)電線(xiàn)芯的質(zhì)量要求：（1） 各種絞合導(dǎo)體不允許整心焊接。（2） 絞合導(dǎo)體中的單線(xiàn)允許焊接。但在同一層內(nèi)，相鄰兩個(gè)接頭之間的距離應(yīng)不小于300mm。（3） 導(dǎo)電線(xiàn)芯表面應(yīng)光潔、無(wú)油污

37、，無(wú)損傷屏蔽及絕緣的毛刺、銳邊、凸起或斷裂的單線(xiàn)等現(xiàn)象。（4） 鍍錫軟銅線(xiàn)的表面應(yīng)光潔，色澤均勻，不得有黑斑、缺陷和損傷。（5） 半圓形、扇形、互形導(dǎo)體應(yīng)控制截面形狀的不對(duì)稱(chēng)差。不然會(huì)使電場(chǎng)分布畸形，并使絕緣線(xiàn)芯成纜時(shí)損傷或直徑不圓整。纜芯預(yù)熱對(duì)于絕緣擠出和護(hù)套擠出都是必要的。對(duì)于絕緣層，尤其是薄層絕緣，不能允許氣孔的存在，線(xiàn)芯在擠包前通過(guò)高溫預(yù)熱可以徹底清除表面的水份、油污。對(duì)于護(hù)套擠出來(lái)講，其主要作用在于烘干纜芯，防止由于潮氣（或繞包墊層的濕氣）的作用使護(hù)套中出現(xiàn)氣孔的可能。預(yù)熱還可防止擠出中塑料因驟冷而殘留內(nèi)壓力的作用。在擠塑料過(guò)程中，預(yù)熱可消除冷線(xiàn)進(jìn)入高溫機(jī)頭，在模口處與塑膠接觸時(shí)形成

38、的懸殊溫差，避免塑膠溫度的波動(dòng)而導(dǎo)致擠出壓力的波動(dòng)，從而穩(wěn)定擠出量，保證擠出質(zhì)量。擠塑機(jī)組中均采用電加熱線(xiàn)芯預(yù)熱裝置，要求有足夠的容量并保證升溫迅速，使線(xiàn)芯預(yù)熱和纜芯烘干效率高。預(yù)熱溫度受放線(xiàn)速度的制約，一般與機(jī)頭溫度相仿即可。 3.2 螺桿對(duì)擠出質(zhì)量的影響螺桿轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)與穩(wěn)定是主機(jī)傳動(dòng)的重要工藝要求之一。螺桿轉(zhuǎn)速直接決定出膠量和擠出速度，正常生產(chǎn)總希望盡可能實(shí)現(xiàn)最高轉(zhuǎn)速及實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)，對(duì)擠塑機(jī)要求螺桿轉(zhuǎn)速?gòu)钠饎?dòng)到所需工作轉(zhuǎn)速時(shí)，可供使用的調(diào)速范圍要大。而且對(duì)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性要求高，因?yàn)檗D(zhuǎn)速的波動(dòng)將導(dǎo)致擠出量的波動(dòng)，影響擠出質(zhì)量，所以在牽引線(xiàn)速度沒(méi)有變化情況下，就會(huì)造成線(xiàn)纜外徑的變化。同理如牽引裝置線(xiàn)

39、速波動(dòng)大也會(huì)造成線(xiàn)纜外徑的變化，螺桿和牽引線(xiàn)速度可通過(guò)操作臺(tái)上相應(yīng)儀表反映出來(lái)，擠出時(shí)應(yīng)密切觀察，確保優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。螺桿是擠塑機(jī)主機(jī)擠壓系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，它不僅起輸送塑料的作用，同時(shí)對(duì)塑料的擠壓、塑化、成型的難易也起著極其重要的作用，所以合理選用螺桿結(jié)構(gòu)和參數(shù)是獲得理想的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的重要環(huán)節(jié)。螺桿的類(lèi)型為適應(yīng)不同塑料加工的需要，螺桿的型式有很多種，常見(jiàn)的有以下幾種：漸變型（等距不等深），漸變型（等深不等距），突變型，魚(yú)雷頭型等。1. 螺桿的選擇螺桿型式的選用主要根據(jù)塑料的物理性能及擠塑機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范來(lái)確定。（1） 非結(jié)晶型聚合物的軟化是在一個(gè)比較寬的溫度內(nèi)完成的，一般選用等距漸變螺桿。結(jié)晶

40、型聚合物熔融的溫度范圍比較窄，一般選用等距突變螺桿。（2） 在小型擠塑機(jī)上，如45擠塑機(jī)螺桿采用的是等距不等深的全螺紋型式，螺桿的長(zhǎng)徑比較小，主要用于擠出小截面的絕緣層和護(hù)套層，擠出速度較快。（3） 中型螺桿采用等距而螺紋深度漸變的全螺紋型式，它的長(zhǎng)徑比比小型螺桿大些，螺紋的節(jié)距相等，從根部起由淺到深。螺紋端部的螺紋較深，根部的螺紋較淺，這樣塑料擠出量較多，又不影響螺桿強(qiáng)度，擠出速度快，塑料塑化好，是一般中小型擠塑機(jī)生產(chǎn)絕緣層和護(hù)套層的理想螺桿。（4） 大型螺桿直徑一般在150mm以上，如150、200、250擠塑機(jī)。大型螺桿采用兩種型式，一是等距不等深，如150、200擠塑機(jī)；二是螺桿分三段

41、，即等距等深、等距不等深、不等距不等深，如250擠塑機(jī)，壓縮比在23之間，長(zhǎng)徑比在15：1左右，主要用于生產(chǎn)大截面的電線(xiàn)電纜絕緣層和護(hù)套層。 螺桿的主要參數(shù)螺桿的主要參數(shù)有直徑、長(zhǎng)徑比、壓縮比、螺距、螺槽寬度、螺槽深度、螺旋角、螺桿與機(jī)筒之間的間隙等，這些參數(shù)對(duì)擠塑工藝和性能有很大影響。根據(jù)塑料在擠塑機(jī)中物態(tài)變化、流動(dòng)情況和螺桿的基本職能來(lái)劃分，大致分為加料段、塑化段、均化段。1. 加料段：又稱(chēng)為預(yù)熱段。其職能主要是對(duì)塑料進(jìn)行壓實(shí)和輸送。2. 塑化段：又稱(chēng)為壓縮段，其作用是將加料段送來(lái)的塑料進(jìn)一步壓實(shí)和塑化，并將塑料中夾有的空氣壓回到加料口處排出，并改善塑料的熱傳導(dǎo)性能。3. 均化段：又稱(chēng)為熔

42、融段，其作用是將塑化段已經(jīng)塑化好的粘流態(tài)塑料，在溫度的持續(xù)作用下，塑化的更加均勻。 螺桿的冷卻螺桿冷卻的目的主要是為了有利于加料段物料的輸送，同時(shí)也可以防止塑料因過(guò)熱而分解，有利于物料中所含氣體能從加料段的冷混料中返回并從料斗中排出。通入螺桿中冷卻介質(zhì)可以是水，也可以是空氣。使用螺桿冷卻水應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1） 螺桿冷卻水的流量不宜過(guò)大，要適量，用手摸水感覺(jué)水溫暖即可。（2） 使用螺桿冷卻水要注意外徑的變化。在螺桿和牽引速度相適應(yīng)時(shí)，如果使用螺桿冷卻水，易使電線(xiàn)電纜外徑變小，絕緣厚度變薄。（3） 操作時(shí)應(yīng)做到停機(jī)時(shí)要停水，防止設(shè)備發(fā)生事故。（4） 交接班時(shí)要交清使用螺桿冷卻水的情況。螺桿的維護(hù)

43、保養(yǎng)螺桿是塑料擠出的心臟部分，維護(hù)保養(yǎng)好螺桿是提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，要注意下列幾個(gè)問(wèn)題：（1） 不允許在沒(méi)有加塑料時(shí)螺桿空轉(zhuǎn)。（2） 在清洗螺桿時(shí)，要把螺桿墊平墊穩(wěn)，不允許螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，以免螺桿損傷。（3） 嚴(yán)禁將金屬物品加入機(jī)筒內(nèi)，以免損傷螺桿。（4） 溫度過(guò)低或加溫溫度未達(dá)到工藝溫度下限時(shí)，嚴(yán)禁起動(dòng)螺桿。（5） 使用螺桿冷卻水時(shí)，當(dāng)溫度下降明顯且較低時(shí)，應(yīng)停止水冷；并做到停機(jī)必須停水。（6） 定期清洗螺桿。清洗螺桿時(shí)嚴(yán)禁使用金屬器械砸撞螺桿。 3.3 擠出溫度的控制 溫度是塑料由固體顆粒狀態(tài)轉(zhuǎn)變成粘流態(tài)的主要條件，擠塑機(jī)的溫度加熱控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)塑料物態(tài)轉(zhuǎn)變的重要設(shè)施，溫度控制不好，對(duì)

44、產(chǎn)品質(zhì)量影響極大。 溫度控制系統(tǒng)擠塑機(jī)的溫度控制系統(tǒng)是由電加熱和冷卻組成，以實(shí)現(xiàn)擠塑機(jī)各區(qū)域溫度的升降和調(diào)節(jié)，控制適當(dāng)溫度可保證擠出質(zhì)量。安裝在擠塑機(jī)上的電加熱器和冷卻風(fēng)機(jī)是主要的控制機(jī)構(gòu)。由于電加熱具有升溫、降溫迅速的特點(diǎn)，而溫度過(guò)高和過(guò)低都是擠出中要絕對(duì)避免的，所以電加熱必須有一套靈敏度相當(dāng)高的溫度調(diào)節(jié)裝置包括有自動(dòng)測(cè)量?jī)x器、控制儀表，以及有效的冷卻設(shè)施。在擠塑機(jī)的適當(dāng)位置上（越接近塑料層越好）安裝有測(cè)量元件熱電偶，就是極其重要的溫度檢測(cè)元件。在加溫和擠出過(guò)程中，測(cè)溫元件熱電偶隨時(shí)測(cè)得的熱電勢(shì)信號(hào)被送到控溫儀，經(jīng)放大處理后與溫度設(shè)定值比較，溫度儀表指示不到設(shè)定值時(shí)，則繼續(xù)加熱，如接近或到達(dá)

45、設(shè)定值，則按不同的調(diào)節(jié)規(guī)律儀表發(fā)出不同的指示信號(hào)。當(dāng)超過(guò)設(shè)定值，則開(kāi)動(dòng)冷卻風(fēng)機(jī)，是機(jī)身得到冷卻，使溫度得以下降，回到預(yù)設(shè)定值。如此反復(fù)，自動(dòng)控制或手動(dòng)調(diào)節(jié)，使溫度穩(wěn)定在被控制值附近。 擠塑機(jī)的溫控部位根據(jù)擠出原理，擠塑機(jī)各部位的溫度應(yīng)有差別，可以用設(shè)置于各部位電加熱片的容量差別來(lái)實(shí)現(xiàn)。一般的，加料段容量最小，(壓縮)塑化段和均化段容量要大些，而機(jī)頭是保溫區(qū)，主要以加熱克服散熱，所以影響不大。在擠塑機(jī)中溫控一般是根據(jù)加熱片的多少分為68段，小型擠塑機(jī)一般分為六段，大型擠塑機(jī)分成八段，通過(guò)控制屏上溫度儀表的顯示，來(lái)對(duì)擠塑機(jī)的六個(gè)加熱區(qū)進(jìn)行溫控。以六段加熱擠塑機(jī)為例，六個(gè)溫控區(qū)域部位如下圖所示。擠塑

46、機(jī)的六個(gè)溫控部位或各加熱段的溫度，在控制屏上都可以在溫度儀表上一一顯示，由操作者直接觀察而知，便于調(diào)整。2區(qū)（機(jī)頭模芯）5區(qū)（塑化段） 4區(qū)（均化段） 6區(qū)（模套出口） 3區(qū)（均化段） 1區(qū)（模套出口）圖3-1擠塑機(jī)的溫控組成 在塑料的擠出過(guò)程中，物料聚集態(tài)的轉(zhuǎn)變以及決定物料流動(dòng)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(guò)程和熔體的流動(dòng)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?cái)D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(shí)間；此外溫度低還會(huì)減少塑料降解，這對(duì)聚氯乙稀是很重要的。但擠出溫度過(guò)

47、低，會(huì)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(zhǎng)，從均化段出來(lái)的熔體中仍?shī)A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(duì)產(chǎn)品的物理性能影響是復(fù)雜的，電纜乙烯類(lèi)塑料絕緣層抗張強(qiáng)度與擠出溫度有關(guān)，對(duì)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(kāi)裂強(qiáng)度。但也應(yīng)當(dāng)指出，擠出溫度過(guò)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(lái)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。

48、升高機(jī)筒溫度很自然的會(huì)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(huì)使塑料達(dá)到或超過(guò)所需溫度。此時(shí)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(guò)程，并應(yīng)視情況對(duì)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(shí)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(guò)程中溫度不是孤立的，在流率不變，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)不變時(shí)，增加擠出溫度會(huì)使擠出壓力降低。在低流率下，溫度對(duì)壓力的影響是很明顯的，但影響會(huì)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

49、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(xiàn)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(duì)同一設(shè)備才有意義。設(shè)備不同，機(jī)筒壁厚薄不一樣，測(cè)溫點(diǎn)的深淺不一樣，而且測(cè)溫僅是測(cè)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(shí)觀察擠出過(guò)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。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(guò)度，使塑料早期熔融，不但導(dǎo)致擠出過(guò)程中的分解，而且引起“打滑”，造成擠出壓力波動(dòng)，并因過(guò)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

50、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(kāi)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(shí)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(shí)候，可以維持不變，而賴(lài)以塑化時(shí)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(dòng)為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，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(shí)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

51、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(zhǎng)期接觸，若溫度過(guò)高，勢(shì)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?、降低都有實(shí)例，一般模口溫度升高可使表面光亮，但?？跍囟冗^(guò)高，不但會(huì)造成表層分解，更會(huì)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(gè)普遍的規(guī)律，即從加料段起到?？谥梗加幸粋€(gè)溫度從低高低的變化規(guī)律。如果擠出過(guò)程中溫度控制的不合適，塑料就會(huì)產(chǎn)生很多缺陷，影響擠出制品的質(zhì)量。 控制溫度的高低對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響溫度是塑料由固體狀態(tài)向粘流狀態(tài)轉(zhuǎn)變的有效手段，同時(shí)

52、它也可能造成塑料的燒焦或分解，溫度低時(shí)，也可能造成嚴(yán)重的設(shè)備事故。由于塑料品種的不同，以及擠出速度、擠出外徑、擠出厚度的不同，在實(shí)際的擠出過(guò)程中，溫度控制不盡相同，因此對(duì)具體的品種采用相應(yīng)的擠塑溫度。另外，除塑料和結(jié)構(gòu)尺寸造成的溫度控制不同外，環(huán)境溫度也應(yīng)予以考慮。因此，嚴(yán)格按照工藝要求控制溫度的高低，保證擠塑過(guò)程的順利進(jìn)行，保證良好的產(chǎn)品質(zhì)量，是每一個(gè)操作者不可忽視的職責(zé)。（1） 溫度過(guò)高：指的是溫度控制超過(guò)某種塑料的最佳塑化溫度，容易使塑料焦燒和老化，也容易產(chǎn)生氣孔、氣泡、氣眼、定型不好等質(zhì)量問(wèn)題。溫度過(guò)高，還會(huì)造成擠出過(guò)程中擠出壓力波動(dòng)，塑料在機(jī)筒內(nèi)“打滑”，擠出量不穩(wěn)，使擠包層和產(chǎn)品外

53、徑尺寸不均。（2） 溫度過(guò)低：指的是溫度控制低于塑料的最佳塑化溫度，造成塑料塑化不好，擠出表面有樹(shù)脂疙瘩或未塑化好的小顆粒。特別是合膠縫合不好，不但影響產(chǎn)品質(zhì)量，還容易造成塑膠層脫節(jié)、裂紋、斷膠等現(xiàn)象。因此，要嚴(yán)格按照工藝規(guī)定控制溫度，不宜過(guò)高或過(guò)低。在實(shí)際操作過(guò)程中，因設(shè)備新舊、外徑大小的不同，擠制工藝有所不同，溫度控制也不盡相同，擠制絕緣和護(hù)套所用塑料一樣，但因樹(shù)脂中的添加劑不同，其溫度控制亦有區(qū)別。另外，環(huán)境溫度的高低也會(huì)影響擠塑溫度的控制，冬天與夏天就要相差510oC。 擠出溫度對(duì)硅烷交聯(lián)聚乙烯交聯(lián)度的影響表3-1擠出機(jī)各段溫度與絕緣交聯(lián)度的關(guān)系擠出機(jī)各段溫度與絕緣交聯(lián)度的關(guān)系平均溫度/負(fù)荷下熱延伸實(shí)驗(yàn)序號(hào)¢120擠塑機(jī)溫度（機(jī)身機(jī)頭）/1120130135145160170180180180155.52125135140150165175185185185160.62653130140145155170180190190190165.62154140150155165180190200200200175.61355150160165175190200210210200184.4120617018018519521022