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發(fā)布時(shí)間:2017.09.28 新聞來源:廣州番禺電纜集團(tuán)有限公司,番禺電纜旗下品牌:(番電)(樂光)-專業(yè)電纜電纜制造商! 瀏覽次數(shù):

 塑料電線電纜的主要絕緣材料和護(hù)層材料是塑料。熱塑性塑料性能優(yōu)越,具有良好的加工工藝性能,尤其是用于電線電纜擠制絕緣層和護(hù)層生產(chǎn)時(shí)工藝簡(jiǎn)便。電線電纜塑料絕緣層和護(hù)層生產(chǎn)的基本方式是采用單螺桿擠出機(jī)連續(xù)擠壓進(jìn)行的。由于擠出機(jī)具有連續(xù)擠出的特點(diǎn),所以塑料絕緣和護(hù)套的生產(chǎn)過程也是連續(xù)進(jìn)行的。就電線電纜生產(chǎn)而言,產(chǎn)品規(guī)格的差異,擠制部件的不同,往往決定了擠制設(shè)備及工藝參數(shù)的某些變化。但總的來講,各種產(chǎn)品,各個(gè)部件的擠塑包覆工藝是大同小異的,下面以一般為主,個(gè)別為輔對(duì)擠塑原理、工藝與模具類型進(jìn)行介紹。

 

  第一節(jié) 塑料的擠制番禺電纜

 

  一、塑料擠出的基本原理

 

  擠出機(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),將由料斗中送來的塑料向前擠壓,使塑料均勻的塑化(即熔融),通過機(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,擠包在線芯和電纜上。

 

  1.塑料擠出過程

 

  電線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)備一般是單螺桿擠出機(jī)。塑料在擠出前,要事先檢查塑料是否潮濕或有無其它雜物,然后把螺桿預(yù)熱后加入料斗內(nèi)。在擠出過程中,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)體或線芯周圍,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,制成電線電纜產(chǎn)品。

 

  2.擠出過程的三個(gè)階段番禺電纜

 

  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)中完成可塑過程成型是一個(gè)復(fù)雜的物理過程,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)將擠塑過程這一連續(xù)過程,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。也稱為壓縮階段。它是在擠塑機(jī)機(jī)筒內(nèi)完成的,經(jīng)過螺桿的旋轉(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)正常開車后,熱量的取得則是由螺桿選裝物料在壓縮、剪切、攪拌過程中與機(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,使粘流體成型為所需要的各種尺寸形狀的擠包材料,并包覆在線芯或?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)過冷卻后,由無定型的塑性狀態(tài)變?yōu)槎ㄐ偷墓腆w狀態(tài)。番禺電纜

 

  3.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。

 

  在加料段,首先就是為顆粒狀的固體塑料提供軟化溫度,其次是以螺桿的旋轉(zhuǎn)與固定的機(jī)筒之間產(chǎn)生的剪切應(yīng)力作用在塑料顆粒上,實(shí)現(xiàn)對(duì)軟化塑料的破碎。而最主要的則是以螺桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生足夠大的連續(xù)而穩(wěn)定的推力和反向摩擦力,以形成連續(xù)而穩(wěn)定的擠出壓力,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)破碎塑料的攪拌與均勻混合,并初步實(shí)行熱交換,從而為連續(xù)而穩(wěn)定的擠出提供基礎(chǔ)。在此階段產(chǎn)生的推力是否連續(xù)均勻穩(wěn)定、剪切應(yīng)變率的高低,破碎與攪拌是否均勻都直接影響著擠出質(zhì)量和產(chǎn)量。

 

  在熔融段,經(jīng)破碎、軟化并初步攪拌混合的故態(tài)塑料,由于螺桿的推擠作用,沿螺槽向機(jī)頭移動(dòng),自加料段進(jìn)入熔融段。在此段塑料遇到了較高溫度的熱作用,這是的熱源,除機(jī)筒外部的點(diǎn)加熱外,螺桿旋轉(zhuǎn)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(jìn)中形成了回流,這回流產(chǎn)生在螺槽內(nèi)以及螺桿與機(jī)筒的間隙中,回流的產(chǎn)生不但使物料進(jìn)一步均勻混合,而且使塑料熱交換作用加大,達(dá)到了表面的熱平衡。由于在此階段的作用溫度已超過了塑料的流變溫度,加之作用時(shí)間較長(zhǎng),致使塑料發(fā)生了物態(tài)的轉(zhuǎn)變,與加熱機(jī)筒接觸的物料開始熔化,在機(jī)筒內(nèi)表面形成一層聚合物熔膜,當(dāng)熔膜的厚度超過螺紋頂與機(jī)筒之間的間隙時(shí),就會(huì)被旋轉(zhuǎn)的螺紋刮下來,聚集在推進(jìn)螺紋的前面,形成熔池。由于機(jī)筒和螺紋根部的相對(duì)運(yùn)動(dòng),使熔池產(chǎn)生了物料的循環(huán)流動(dòng)。螺棱后面是固體床(固體塑料),物料沿螺槽向前移動(dòng)的過程中,由于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(jī)筒內(nèi)壁,加速了機(jī)筒向固體床的傳熱過程,同時(shí)螺桿的旋轉(zhuǎn)對(duì)機(jī)筒內(nèi)壁的熔膜產(chǎn)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,知道完全消失,即由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)。此時(shí)塑料分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本的改變,分子間張力極度松弛,若為結(jié)晶性高聚物,則其晶區(qū)開始減少,無定形增多,除其中的特大分子外,主體完成了塑化,即所謂的“初步塑化”,并且在壓力的作用下,排除了固態(tài)物料中所含的氣體,實(shí)現(xiàn)初步壓實(shí)。

 

  在均化段,具有這樣幾個(gè)突出的工藝特性:這一段螺桿螺紋深度最淺,即螺槽容積最小,所以這里是螺桿與機(jī)筒間產(chǎn)生壓力最大的工作段;另外來自螺桿的推力和篩板等處的反作用力,是塑料“短兵相接”的直接地帶;這一段又是擠出工藝溫度最高的一段,所以塑料在此階段所受到的徑向壓力和軸向壓力最大,這種高壓作用,足以使含于塑料內(nèi)的全部氣體排除,并使熔體壓實(shí),致密。該段所具有的“均壓段”之稱即由此而得。而由于高溫的作用,使得經(jīng)過熔融段未能塑化的高分子在此段完成塑化,從而最后消除“顆粒”,使塑料塑化充分均勻,然后將完全塑化熔融的塑料定量、定壓的由機(jī)頭均勻的擠出。番禺電纜

 

  4.擠出過程中塑料的流動(dòng)狀態(tài)

 

  在擠出過程中,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:

 

  1)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。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(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。由機(jī)頭至加料口形成了“壓力下的回流”,也稱為“反壓流動(dòng)”。它能引起生產(chǎn)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流動(dòng)。也是由螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)的推擠所形成的。它的流動(dòng)受到螺紋槽側(cè)壁的阻力,由于兩側(cè)螺紋的相互阻力,而螺桿是在旋轉(zhuǎn)中,使塑料在螺槽內(nèi)產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),形成環(huán)狀流動(dòng),所以橫流實(shí)質(zhì)是環(huán)流。環(huán)流對(duì)塑料在機(jī)筒中的混合、塑化成熔融狀態(tài),是和環(huán)流的作用分不開的。環(huán)流使物料在機(jī)筒中產(chǎn)生攪拌和混合,并且利于機(jī)筒和物料的熱交換,它對(duì)提高擠出質(zhì)量有重要的意義,但對(duì)擠出流率的影響很小。

 

  4)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。不過它不gdxhgj.cn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。由于螺桿與機(jī)筒的間隙通常很小,故在正常情況下,漏流流量要比正流和倒流小的多。在擠出過程中,漏流將影響擠出量,漏流量增大,擠出量將減小。

 

  塑料的四種流動(dòng)狀態(tài)不會(huì)以單獨(dú)的形式出現(xiàn),就某一塑料質(zhì)點(diǎn)來說,既不會(huì)有真正的倒流,也不會(huì)有封閉的環(huán)流。熔體塑料在螺紋槽中的實(shí)際流動(dòng)是上述四種流動(dòng)狀態(tài)的綜合,以螺旋形軌跡向前的一種流動(dòng)。

 

  5.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:Δ――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,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,使塑料過熱而導(dǎo)致塑料焦燒或成型困難。

 

  二、 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)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)過程和操作規(guī)程。

 

  1.塑料擠出機(jī)的擠塑過程

 

  塑料擠出機(jī)是熱擠設(shè)備。成盤的電纜或纜芯放置在放線裝置上,并保證要有一定的張力,在經(jīng)過張緊校直裝置后進(jìn)入擠塑機(jī)頭擠包絕緣層或護(hù)套層。

 

  塑料顆粒經(jīng)料斗加入擠出機(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,從模口擠出,完整緊密的連續(xù)擠包在電線電纜線芯或纜芯上。

 

  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,保證電線電纜擠出外徑和塑料層厚度的均勻,并符合工藝尺寸的要求。放線和收排線速度要和電線電纜的生產(chǎn)速度配合好,防止出現(xiàn)其他的質(zhì)量問題。

 

  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)。

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