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    电缆制造(挤塑)工艺培训doc

      发布时间:2018-03-23 14:40

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      电线电缆制造工艺培训 挤塑工艺绪论材料和半成品挤塑设备和辅助设备工装设计和选择塑料挤出理论塑料挤出的质量控制塑料挤出质量检验和缺陷预防 第一节 绪论塑料电线电缆作为电线电缆的一个主要分支,已普遍的分布到电线电缆的各系列之中,在国民经济各部门得到广泛的应用。塑料电线电缆的绝缘层和外护套,由于采用塑料这种高聚合物材料为主体的挤包形式,使其具有电气性能好、机械性能优越、耐环境气候、不延燃、耐化学腐蚀、容易加工、工艺流程较短、技术操作简便。材料来源丰富、成本较低等优点。尤其是中、低压塑料电线电缆应用更广,在敷设条件、使用环境等诸方面更显示其优异之处。随着我国石油工业的发展,随着各种性能优异的塑料的产量、质量的不断提高,以及高新技术研制、开发的新型电线电缆用塑料品种的不断涌现,塑料电线电缆一定会有更大的发展。 一、塑料电线电缆的分类 塑料电线电缆的产品种类极多,其分类主要是按照结构特点和使用要求来进行划分的,同时也考虑了产品的性能和制造工艺的相近性。塑料电线电缆的主要品种有:塑料电力电缆、塑料通信电缆、电气装备用塑料电线、塑料电力电缆主要用于传输电力和分配大功率的电能等。通常使用的绝缘材料主要是聚氯乙烯塑料和聚烯烃塑料,其主导产品大致分为:聚氯乙烯绝缘电力电缆(简称为塑力缆)、交联聚乙烯绝缘电力电缆(简称为交联电缆(包括硅烷交联电缆和辐照电缆)和架空绝缘电缆等。根据用途不同,可采用不同结构、截面、电压、规格来生产各种型号的塑料电力电缆。塑料电力电缆按照其导电线种规格;按照电缆芯的组成,可分为单芯、二芯、三芯、四芯(包括3+l芯)、五芯(包括3+2芯4+1芯)电缆等;按照工作运行中额定电压等级的高低,主要分为1kV以下、1-6kV及10-35kV电缆;按照电缆使用场合要求的保护层结构形式,可分为非铠装型和铠装型(包括钢带铠装和钢丝铠装)电力电缆。塑料电力电缆由于不受敷设落差的限制,在用于大落差或垂直敷设的条件下显示出极大的优越性,尤其适用于矿山竖井、丘陵高地、石油化工企业、铁路运输、船舶码头等特殊环境中。在中低压电力电缆方面,已逐步由塑力缆、硅烷交联电缆或辐照交联电缆取代油浸纸绝缘电力电缆。 2、塑料通信电缆主要用于电话、电报、传真、电视、计算机及电讯信息的传递。主要产品包括:市内通信电缆、长途对称通信电缆、同轴通信电缆、农用通信电缆(如聚氯乙烯绝缘直埋线)、通信设备用电线电缆(如局用电缆及电话软线等)、海底通信电缆、计算机用电缆,以及各种通信、广播电视用电线电缆等。塑料通信电缆根据其敷设和运行条件,可分为架空电线电缆、直埋电缆,管道电缆、水下电缆;根据传输频率的高低,可分为低频电缆和高频电缆。其中市内通信电缆根据结构特征有自承式、填充式、隔离式(内屏蔽)电缆等;按照导电线mm的不同规格之分,其导电线芯主要是采用软铜线,个别使用铝线;按照缆芯配组有星绞和对绞结构,其对绞标称线种线、电气装备用塑料电线电缆主要是指从电力系统的配电点将电能直接输送到各种用电设备、器具的电源连接线路,以及电气装备内部的安装线、各种装备的控制、信号、仪表用电线电缆;这类产品使用范围最广,品种最为繁多,而且大多数要结合所使用装备的特性和使用条件,来确定产品的结构和性能,除有大量的通用产品外,还有许多专用和特殊产品。其主要产品包括:塑料绝缘(软)电线、安装线、电梯电缆、控制电缆、信号电缆、船用电缆、矿山及井下用矿用电缆、石油及地质勘探用电缆、农用电线电缆、高压直流装备用软电缆、航天用电线电缆、照明电缆、汽车专用电缆等。二、塑料电线电缆的基本结构 塑料电线电缆产品的种类很多,由于使用特性、敷设场合、工作条件的要求不同,其产品的结构组成也是多种形式的。根据各种塑料电线电缆制造过程中生产工艺的相似性,以及组成产品结构元件的功能作用的相同特性,其基本结构一般是由:导电线芯、绝缘层、保护层三部分组成。1、导电线芯 导电线芯又叫导体,是塑料电线电缆中具有传导电流之功能的元件,一般由具有高导电系数的铜和铝及其合金制成。因为铜和铝具有很好的导电性能和导热性能、良好的柔软性、足够的机械强度、塑性好、容易加工(易于压延和拉丝、焊接)、耐腐蚀性能好,基本上能够满足塑料电线电缆对导电线芯的要求。 由于塑料电线电缆是利用导电线芯来传导电流的,在一定工作电压下,导电线芯的电阻越小越好,根据欧姆定律,在电线电缆一定长度上,当工作额定电压给定时,导电线芯的截面积或直径越大,允许通过的电流越大,否则反之。因而电线电缆的规格都是以导电线芯的标称截面或标称直径来表示的。 塑料电线电缆根据其敷设、安装、使用的要求,导电线芯有实心和绞合线芯两大类。从导电线芯的形状上,可分为圆形线芯和异形线芯;从导电线芯的绞合形式上,可分为规则绞合和非规则绞合。非规则绞合又分为束绞、同心复绞、特殊绞合等。2、绝缘层 绝缘层简称绝缘,是塑料电线电缆的主要组成部分,是将绝缘材料按其耐受电压程度的要求,以不同厚度包覆在导电线芯外面,使带电体与部分隔绝,其作用是保证产品具有良好的电气性能。塑料电线电缆主要采用挤包封闭型绝缘层,结构形式包括:实心塑料绝缘层和空气-塑料绝缘层。塑料电力电缆和电气装备用电线电缆主要采用实心绝缘,塑料通信电缆则采用有实心绝缘、泡沫绝缘、带皮泡沫绝缘等形式。 一般地讲,同一质量的电缆绝缘层愈厚,耐电压也愈高。绝缘层不仅要有好的电绝缘性能,也要具有一定的物理机械性能和易加工制造的工艺性能。比如在制造低电压电线电缆时,尽管从电气性能方面考虑可以采用很薄的绝缘层,但从机械性能与加工工艺考虑,仍以稍厚一些的为好。原因是绝缘层过薄,加工较困难,容易损坏。而电线电缆通电后,导体要发热,绝缘层在电和热的作用下,内部会产生变化,日久天长,绝缘性能就要降低,比较理想的塑料应是对电有良好的绝缘性能,而对热则有良好的传导性能。因此;绝缘层的设计包括对塑料的选择和挤包厚度的确定二个主要内容,此外还必须考虑加工工艺方法。3、保护层 保护层简称护层是,保护电线电缆的绝缘层防止环境因素侵蚀的结构部分。根据电线电缆的品种,用途以及使用环境和绝缘材料的不同,护层有许多不同型式和结构,它们所起的作用也不尽相同。但护层的主要作用是提高电线电缆的机械强度、防化学腐蚀、防潮、防水浸人以及对外界电磁干扰的屏蔽等能力。 由于电线电缆使用的场合不同,敷设的方法也各异,因此电线电缆的护层结构形式的选择也不同。敷设在室内外、隧道和管道中,以及架空的场合,电线电缆正常工作中受不到机械外力的作用,应选择绝缘线芯成缆后,直接挤包塑料护套的全塑结构。敷设在地下,电缆正常工作中可能承受一定的正压力作用,但没有拉力作用的场合,可选择内钢带铠装结构。电缆敷设在既有正压力作用又有拉力作用的场合(如水中、垂直竖井或落差较大的土壤中),应选用具有内钢丝铠装的结构型。其中承受拉力不大时可选细纲丝铝装结构,当承受拉力作用较大时,则应选择粗钢丝铠装结构。塑料电力电缆和电气装备用电线电缆,一般不采用内金属护套结构,多采用外护层结构。塑料通信电缆的保护层结构,传统上采用在金属护套外再加上外护层的结构。随着工艺技术的发展,现在全塑市话电缆护层采用了粘接护层,即在缆芯上纵包双面贴合PE的铝塑(或钢塑)复合带后,并在重叠处用热风加以粘合,再挤包PE外护套,并利用挤时的热量使PE护套粘到复合带上,这样就大大提高了防潮性。 电缆外护层主要有内衬层、铝装层、外护套三个部分组成。其作用是:①内衬层有两种作用,一是在装销过程中作为铠销内层的衬垫,可以防止缆芯被铠装层压伤;二是在敷设运行中,可以抵御外界腐蚀介质的侵人,防止金属护套或缆芯与外界腐蚀介质的接近,减少化学腐蚀和电化学腐蚀,从而延长电缆的使用寿命。②皑装层的主要作用是防止电缆在敷设或运行过程中遭受可能受到的机械损伤和化学腐蚀,以保护电缆安全运行和有足够长的寿命。为此,铠装的主些材料钢丝和钢带除应有一定的机械性能外,还应具有一定的防化学腐蚀的能力,所以在它们的表面都镀(涂)有防蚀层。电缆经钢带铠装后能承受一定的压力,但不能承受拉力,故钢带铠装电缆可以直埋敷设,而不适宜水底敷设。钢丝铠装的电缆能承受一定的拉力,故过河或海底敷设的电缆一定要用钢丝来作装甲层。③外护套的主要作用是保护铠装层,防止铠装层在敷设过程中受到损伤,并防止铠装展在运行过程中腐蚀。在电缆的护套材料根据使用、材料来源、经济性及工艺条件等因素来选定之后,护套厚度的确定主要取决于机械因素;同时也应考虑长期环境老化和材料透湿性的影响,这些影响因素主要与产品的外径和导电线芯截面两者有关,因此护套厚度一般除了随导电线芯的截面增大而加厚外,还与产品的芯数有很大关系。因此在产品规范中规定护套的原则主要是取决于挤包护套前电线电缆的直径。三、塑料电线电缆的发展趋势 随着社会经济的迅速发展,国民经济各部门需求的不断提高;塑料电线电缆的使用量和敷设密集程度越来越高。随着科学技术的不断进步,人们对塑料电线电缆产品使用性能和安全性能的要求也更高,由此推动着塑料电线电缆依靠高新技术,加强产品开发,调整产品结构,逐步形成产品的更新换代系列。 1、在电气装备用塑料电线电缆方面,一是提高各种装备用电线电缆的长期允许工作温度,开发和生产耐高温及耐超高温、耐超低温、耐特殊环境的产品,满足不同使用场合的需要;二是提高电缆的屏蔽性能,满足信息传输、自动化系统、计算机网络的需要;三是开发各种阻燃、耐火电线电缆,满足各行各业提高安全性的不断需要;四是电线电缆结构小型化、轻量化(细径和薄壁)。预制化(定长度、带插接件、成束供应)。 2、在塑料通信电缆方面,高频、超高频、数字通信、超大话对通信电缆的需求量日益增长。市内通信电缆的泡沫绝缘、带皮泡沫绝缘、石油膏全填充式结构以及隔离型结构等产品均已开发。尤其是利用物理发泡生产技术,挤制泡沫绝缘采用气体发泡绝缘新技术,发泡率达60%,传输损耗小,纵向密封性能好,大大提高了电缆的可靠性。 随着信息技术和电子计算机技术的迅速发展,现代通信电线电缆向着宽频带、综合化以及数字化的方向发展,宽带数字通信电缆就是这一发展的产物。这种宽带数字通信电缆采用了更高性能的对绞式结构,线对上可传输更宽频带的信号,从单纯的语言发展到图像、可视电话计算机网络数据通信等,使用频率从几兆赫上升到100兆赫甚至几百兆赫。应用到智能大楼的综合布线系统,能把电话、电子邮件、传真、可视电话、防盗报警、自动化管理以及楼内计算机联网等多种业务集中在一根电缆中,避免了各系统重复布线的麻烦。从耐环境性能来看,要求塑料通信电缆不断向结构尺寸小、重量轻、防鼠、防蚁、阻燃、防火、低烟、低毒方向发展。以适应军用、航天、航海、高层大楼等使用环境对电缆安全性能的要求。 3、在塑料电线电缆方面,将向着高压、超高压、长距离、大容量的方向不断提高。随着硅烷交联电缆和辐照交联电缆的不断开发和成熟,由于硅烷(或辐照)交联电缆生产工艺简单,可在塑料挤出机上生产,生产的架空绝缘电缆、机场照明电缆、电机引出线和彩电用高压引接线等颇受用户欢迎,故在我国发展十分迅速。塑料绝缘电力电缆在薄绝缘、耐热、耐老化、耐油、耐化学腐蚀、耐火、低烟低卤及无卤阻燃的品种上加强开发,正逐步形成产品系列化。 随着技术进步,纯属电线电缆本身起火的机率大为减小。然而在火灾发生时,由于普通塑料电线电缆在燃烧过程中着火蔓延,电线电缆因受热分解,会产生大量的烟雾和释放出有毒的腐蚀性气体。这些气体会损坏电子仪器仪表及贵重设备,对亦有伤害,并严重影响了火灾现场人员的撤离和消防人员的救火工作。随着人们对这些烟雾和毒气造成的“二次灾害”的认识,有关部门对电线电缆防火、阻燃等特性的要求越来越高,不仅要求电线电缆线路具有高可靠性,而且必须考虑它对周围环境的安全性。要求火灾发生后,电缆不使火焰蔓延,还具有优良的阻燃性能、低毒或无毒气体释放、低腐蚀性、生成的烟雾量极小等特点;或者要求电线电缆在短时间内仍能维持工作,以保证火灾时消防、报警系统、应急供电回路等能继续通电,使救火和人员疏散工作能够正常进行。CB50217-94(电力工程电缆设计规范)中已把采用阻燃电缆、耐火电缆等作为电缆防火的重要措施,对阻燃电缆、耐火电缆、低烟低毒(无毒)阻燃电缆等的选用作了明确的规定。这些具有防火特性的电缆产品,特别适用于敷设密集程度高的发电站、核电站、地铁、隧道、船舶和车辆、高层建筑等安全性要求高的场所和重要设施。我国在防火电缆方面才刚刚起步,市场潜力很大,随着各种性能优异的阻燃塑料新品种的国产化,各种防火型电缆将逐步成为塑料电线电缆的主导产品,在国民经济发展中起着重要作用。 第二节 材料和半成品塑料电线电缆要适应各种不同需要,就应具有广泛的优异而稳定的使用性能。塑料电线电缆的使用性能和寿命,决定了产品结构的先进性、塑料选用的合理性以及工艺的完善性。从塑料电线电缆技术的发展来看,合理而正确的使用材料,是关键的因素。为了制造性能优而稳定的塑料电线电缆,在导电线芯和半成品缆芯满足规定的技术要求的前提下,主要是对绝缘和护套用塑料提出了较高的要求。绝缘塑料的基本要求是具有优异的电绝缘性能,同时根据产品用途和使用条件分别提出对机械件能、耐高温性、物理-化学性能及工艺性能的要求。对护套塑料的基本要求是耐受各种环境因素作用的老化性能,在满足这个条件下分别提出一些特殊要求和辅助要求。随着塑料电线电缆向高压、高频、耐高温、耐火阻燃等特殊功能的发展,就要求善于发现、改进和使用性能好的材料,不断采用性能优异、来源广泛的新材料,研究材料与工艺的关系。同时在选择塑料时,还要考虑其经济性和资源可靠性,将技术-经济价值两行紧密地结合起来统筹考虑。塑料 塑料是高分子合成材料中凡是性能上具有可塑性变化的材料的总称。塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料两大类,电线电缆制造中所用的塑料都是热塑性塑料。电线电缆常用的热塑料性塑料有聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯、泡沫聚乙烯、氟塑料、聚酰胺、聚丙烯和聚脂塑料等。 塑料是以合成树脂为基本成份,再添加各种配合剂,经捏合、切粒等工艺而塑制成一定形状的材料。电线电缆中常用的合成树脂有:聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯、聚酷胺、氯化聚醚和聚脂等。为了满足加工、贮存和使用的要求,合成树脂内一般都要添各种配合剂,根据添加配合剂所起的作用不同,塑料的添加剂大致有以下几种:防老剂(它包括抗氧剂、稳定剂、紫外线吸收剂、光屏蔽剂等,这几种材料由于在塑料中所起的作用各不相同但又相互联系,同一种材料可起几种作用,所以统称为防老剂。);增塑剂;交联剂;润滑剂;填充剂;着色剂;发泡剂;防霉剂;驱避剂;阻燃剂;耐电压稳定剂;抑烟剂等。(一)、聚氯乙烯 聚氯乙烯(简称PVC)塑料是以聚氯乙烯树脂为基础,加人各种配合剂混合而成的。由于其具有机械性能优越,耐化学腐蚀,不延燃,耐气候性好,有足够的电绝缘性能,容易加工,成本低,因此广泛用作电线电缆的绝缘和护套材料。聚氯乙烯塑料是多组份塑料,根据不同的使用条件,改变配合剂的品种和用量,能够制得不同品种的电线电缆用聚氯乙烯塑料。聚氯乙烯电缆料按其在电线电缆上用途不同,可分为绝缘级电缆料和护层级电缆料。(1)绝缘用聚氯乙烯塑料根据电线电缆的使用要求和特性,绝缘用聚氯乙烯塑料的类型、性能、要求及其主要用途如表2-1所示。表2-1 绝缘用PVC塑料分类及性能类型性能要求使用温度主要用途绝缘级电绝缘性能较好,有一定的耐热性、柔软性。70℃通信、控制、信号及低压电力电缆绝缘普通绝缘级有一定的电绝缘性能,有较好的柔软性及耐大气性,价廉。70℃室内固定敷设的电线V农用电缆以及仪表安装线绝缘,耐热绝缘级级有较佳的耐热性和耐变形性,电绝缘性能较好。80℃105℃要求耐热旧袄高的船用电缆、航空导线、电力电缆及安装用电线的绝缘。高电性能绝缘级较佳的电绝缘性能,绝缘电阻高、介电性能好,有一定的耐热性。70℃电压为6~10kV级的电力电缆绝缘。耐油耐溶剂绝缘级具有较好的耐油性、耐溶剂性和柔软性,电绝缘性能较好。70℃用于接触油类和化学物质的电线电缆的绝缘级。阻燃绝缘级电绝缘性能较好,有较高的耐火焰燃烧性,柔软性较好。70℃固定敷设的电力电缆、矿用电缆、安装用电线)护套用聚氯乙烯塑料 聚氯乙烯护层具有较好的耐腐蚀性,足够的机械性能,一定的耐大气性能,柔软、耐振、重量轻、加工及敷设方便。根据电线电缆的使用条件,研究和制成了不同类型的聚氯乙烯护套料,其性能要求及应用范围见表2-2。表2-2 护层用PVC塑料的分类及性能类型性能要求使用温度主要用途普通护层级有足够的机械强度、耐热、光老化性及耐寒性较好。70℃塑料电线电缆的外护层及其他电缆的外护层。耐寒护层级有较高的耐寒性,低温柔软性好。70℃户外及耐寒电线电缆护层。柔软护层级具有较高的柔软性,较好的耐寒性。耐寒柔软的电线电缆护层。耐热护层级耐热性能良好。80℃105℃耐热的电线电缆护层。耐油护层级耐油性、耐化学药品性好与油类及化学药品接触的电线电缆的护层。易撕护层级抗撕裂性低,敷设方便、价格低廉。室内固定敷设用绝缘电线的护层。防霉、防白蚁、防鼠护层级抗生物性好、防白蚁、防霉性好。70℃热带及温热带地区用电缆护层。阻燃护层级抗燃烧性好。70℃安全性要求高的电线)半导电聚氯乙烯塑料半导电聚氯乙烯塑料可作为屏蔽材料来使用,例如可作为10kV聚氯乙烯电缆的屏蔽层,挤包在导电线芯和绝缘层表面,以至改善电缆的电场分布等电气性能。半导电塑料用作高压电缆的屏蔽料时,由于半导电料直接与绝缘料接触,会发生相互迁移,因而尽量选用与绝缘料相同的增塑剂或电性能好、迁移小的增塑剂。否则在使用过程会影响绝缘料的电绝缘性能。(4)环保型防白蚁、防鼠啮电缆护套料 白蚁和老鼠对电缆造成的破坏,轻则造成中断供电,重则酿成事故,使电力与通信部门深受其害。以往采用在电缆护套料内加人有毒添加剂(如氯丹、七氯、狄氏剂、艾氏剂等)的办法,杀灭白蚁、老鼠,以保护电缆安全运行。但这些有毒害添加剂却又对空气、土壤、人身造成严重污染和危害,使电缆制造和运行部门苦无良策,在全球日益注重环保的今天,这些办法更是难以为继,并逐步被淘汰。 目前,多使用在护套料中加人环烷酸铅或环烷酸酮作添加剂,制成改型的防白蚁护套料,深受用户欢迎。尤其是现在电缆塑料开发了一种新型的绿色环保型防白蚁、防鼠啮的电缆护套,不含有任何有毒有害添加剂,在加工与使用过程中不发生任何污染。它具有很高的机械强度和硬度,优良的耐磨性能,依靠其高硬度与高光洁度的表面抵抗蚁、鼠的侵害。用作各种电缆的护套时,不影响电缆的各项性能,包括安装敷设时所需之弯曲性能。同时挤出加工方便,只需用一般塑料挤出机,采用普通工艺即可加工。该材料虽然价格比低毒的防蚁护套料要高,但用以保护电缆免受白蚁和老鼠侵害,可以说是一种理想的护套材料。(5)低烟低卤型阻燃护套料 用普通(阻燃)PVC电缆料制的电缆燃烧时会产生 大量黑烟,同时释放出大量腐蚀性气体氯化氢(HCI),对和仪器装置造成巨大损害。低烟低卤阻燃电缆料是以专用PVC树脂为基料,添加各种改性剂、助剂和优良阻燃剂,经过均匀混炼充分塑化加工而成的高科技产品。它不仅具优良的阻燃性,而且在燃烧时释放的烟量低,氯化氢(HCI)释出量亦很低,可观察到燃烧火焰及附近的物体。与普通PVC护套料相比,其拉伸强度及断裂伸长率相当;挤出时无需特种螺杆,其工艺性能亦相当,挤制电缆表面好。使用低烟低卤阻燃PVC电缆料制成的电缆,完全适用于地铁、高层建筑。发电站、广播电视中心和机算机中心等对电线电缆阻燃性能要求高的场所。(二)、聚乙烯 聚乙烯是由精制的乙烯经聚合反应而得到的一种高分子碳氢化合物,称为聚乙烯树脂。聚乙烯(树脂)与各种添加剂(如稳定剂、抗氧剂、着色剂、润滑剂等)混制成具有某些特定性能的高分子混合物——聚乙烯塑料(简称PE)。其性能除具有聚乙烯(树脂)的一系列优异性能(如优良的电性能、良好的热塑性等)之外,各种添加剂的成份、数量等也将赋予聚乙烯塑料以某些特性。聚乙烯(树脂)做为聚乙烯塑料的主体,在很大程度上决定着聚乙烯塑料的基本性能,而聚乙烯的基本性能则是由乙烯聚合的方法和条件所决定。由于乙烯聚合方法的不同,所得到的聚乙烯分子结构就会不同,则决定了性能的差异,这种性能的差异与聚乙烯的密度有极密切的关系。低密度聚乙烯(LDPE),密度0.915~0.930。中密度聚乙烯(MDPE),密度0.931~0.940。高密度聚乙烯(HDPE),密度0.941~0.965。聚乙烯树脂的电绝缘性能较好,且很少受分子量的影响,机械性能适中,故可直接作电线电缆的绝缘或护套材料。但是,为了提高它的性能,电线电缆用聚乙烯塑料除聚乙烯树脂外,还添加各种配合剂制成符合电线电缆使用要求的聚乙烯塑料。电线电缆常用的聚乙烯塑料有:(1)一般绝缘用聚乙烯塑料一般绝缘用聚乙烯塑料仅由聚乙烯树脂和抗氧剂(用量为0.1-0.5份)所组成。其熔融指数通常在2.0以下,若用于高速加工及薄绝缘时;常采用0.3以下。聚乙烯的密度一般在妈。0.917~0.930g/cm3。 (2)耐候聚乙烯塑料 主要由聚乙烯树脂、抗氧剂和碳黑组成。耐候性能的好坏取决于碳黑的粒径、含量和分散度,要求碳黑的粒径在35毫微米以下,碳黑的含量在2-3份。 (3)耐环境应力龟裂聚乙烯塑料 当采用熔融指数为2.0的聚乙烯塑料作为电缆护套时,在电缆弯曲半径较小,并接触一些诸如洗涤剂、化学试剂、肥皂水等场合下,常会使护套产生龟裂。所以,使用在上述场合的电缆,应采用而环境应力龟裂性能较好的聚乙烯塑料。如采用熔融指数0.3以下,分子量分布不太宽的聚乙烯;或在聚乙烯树脂中掺合有乙丙橡胶、丁基橡胶、聚异丁烯等物质组成聚乙烯复合物;或将乙烯和单体,如乙烯和丁烯、乙烯和乙烯、乙烯和酯酸乙烯等共聚物;或对聚乙烯进行辐照或化学交联。目前用于电缆护套时,常采用前二种方法来改善聚乙烯耐环境应力龟裂性能,尤其是第一种方法较简便,拉伸强度也较高。 (4)高电压绝缘用聚乙烯塑料 聚乙烯树脂本身虽然具有较高的耐电强度,但用作高压电缆时,在长期的较高电压作用下,绝缘会破坏。这是由于聚乙烯中存在杂质、孔隙以及氧化老化时产生的局部缺陷,这种缺陷部分即使在较低的外加电压下也会产生局部应力,引起局部放电,产生树枝状孔道,最终使绝缘层破坏。所以高压用电缆绝缘的聚乙烯塑料要求高度纯净,还需添加电压稳定剂和采用特殊的挤塑机(机头、机身能抽真)避免气孔产生,以抑制树枝状放电,提高聚乙烯的耐电弧、耐电蚀和耐电晕性。 (5)半导电聚乙烯塑料 在高压或超高压塑料绝缘电缆中,在导电线芯和绝缘之间往往存在空隙而产生局部放电,并导致绝缘电老化,影响电缆的长期稳定性。为减少局部放电现象,在导电线芯和屏蔽之间,绝缘层和外护层之间,必须采用半导电层进行屏蔽,对导电线芯屏蔽的称为内屏蔽层,对绝缘屏蔽的称为外屏蔽层。当采用聚乙烯绝缘时宜采用半导电聚乙烯塑料做屏蔽,而对交联聚乙烯绝缘的应采用半导电交联聚乙烯塑料做屏蔽。 半导电聚乙烯塑料是在聚乙烯中加人导电炭黑获得的,一般应采细粒径、高结构的炭黑,导电炭黑的用量一般为每100份聚乙烯加40份炭黑。(6)热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料 该种电缆料是以聚乙烯树脂为基料,加人优质高效的无卤无毒阻燃剂、抑烟剂、热稳定剂、防霉剂、着色剂等改性添加剂,经混炼、塑化、造粒而成,不含有任何卤素、重金素和磷元素。不仅具有优良的机械物理性能、电性能、阻燃性能及加工工艺性能,而且具有不释放卤酸、发烟量低、离火即自熄等特点,可大量减少有毒腐蚀性气体的排放和烟雾的产生,制成的电缆特别适合在要求具有高度安全性的公共场合下使用。其护层级、绝缘级、柔软级电缆料适用于1kV及以下电力电缆、控制电缆、船用电缆、市话电缆、信号电缆及光缆等。(7)10kV耐候性高密度聚乙烯架空绝缘料这是一种高分子量高密度聚乙烯黑色架空绝缘料。它是由高密度聚乙烯树脂加人改性树脂、炭黑、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂等添加剂经混炼,挤出造粒制成。具有优良的耐候性、韧性,耐磨性和极优的耐环境应力开裂性。用于制造架空电缆绝缘,具有良好的机械强度和耐磨性,及电气绝缘性能。(三)交联聚乙烯 聚乙烯在高能射线或交联剂的作用下,能使线型的分子结构变成体型(网状)的分子结构。使热塑性材料变成热固性材料。交联聚乙烯与一般聚乙烯相比,它可以提高耐热变型性,改善高温下的机械性能,改进耐环境应力开裂性能和耐老化性能,增强耐化学稳定性和耐溶剂性,减少冷流性,而电气性能基本保持不变。用交联聚乙烯作绝缘材料的电缆,长期工作温度可提高到90℃,瞬时短路温度达170~250℃。是发展电线电缆绝缘的好材料,尤其是辐照交联聚乙烯绝缘和硅烷交联聚乙烯绝缘料在中低压电线电缆中的使用得到飞速发展。(l)辐照交联聚乙烯 辐照交联聚乙烯是利用高能射线(如γ射线、α射线和电子射线等)照射聚乙烯绝缘层,使聚乙烯分子间产生交联。用于电线电缆的辐照交联是靠电子加速器产生的物理能量进行的,故属于物理交联。辐照交联的工艺是先将聚乙烯挤包在导电线芯或电线上,然后将半成品通过辐射源进行辐照交联。聚乙烯经过辐照交联后,其电性能基本不变,交联度一般在60%-70%之间。(2)化学交联聚乙烯 化学交联聚乙烯是以聚乙烯树脂为基料;再配合适量的交联剂和抗氧剂,有时还添加适量的填充剂(起提高耐电弧、耐电蚀作用或作为耐电压稳定剂)和软化剂捏合而成的聚乙烯混合物,然后将其挤包在导电线芯上,在一定的压力和温度下进行交联反应而成。(四)泡沫聚乙烯 泡沫聚乙烯就是在聚乙烯中加人受热分解而产生气体的发泡剂,经过热加工使聚乙烯中存在许多微孔的空气-塑料组合材料。与实体聚乙烯比较,它的介电常数小,比重轻,因此在通信电缆中广泛用作绝缘材料。通信电缆所用泡沫聚乙烯绝缘层要求孔细,数量多,分布均匀一致,彼此间不连通,其构造为各自独立的封闭型气孔,并且表面要光滑平整。由于用途不同,发泡度有所不同,如同轴电缆中使用的泡沫绝缘,其发泡度要求在55%-60%,而市话电缆中使用的泡沫绝缘的发泡度要求在20%-25%。制造泡沫聚乙烯电缆的几种发泡方法:1.挤出发泡法:将含有发泡剂的聚乙烯混合物加入挤塑机,发泡剂受热,挤出后分解,气体迅速膨胀形成泡沫聚乙烯。2.涂制发泡:将聚乙烯溶于甲苯或二甲苯溶剂,然后将聚乙烯溶液涂在铜线上,聚乙烯溶液冷却后大部分溶液挥发,聚乙烯白化,然后通过高温发泡炉使聚乙烯中残留的溶剂在高温下挥发逸出,从而形成细小微孔的泡沫聚乙烯。3.膨润挤出发泡法:将含有发泡剂的高密度聚乙烯,先放在热的溶液(早苯、二甲苯等)中浸泽膨润,膨润度约10%,然后在一般用的聚乙烯挤塑机上挤出发泡。4.为了改善工艺性能或泡沫质量,现在还有采用溶剂注入挤出发泡法和气体注入挤出发泡法等等。(五)氟塑料凡是分子结构中含有氟原子的塑料,总称为氟塑料。这种含氟塑料与塑料相比,具有更优异的耐高温、耐低温、耐腐蚀、耐候、电绝缘性、不吸水、以及低的摩擦系数等特性。氟塑料的品种很多,目前在电线电缆中最常用的有聚四氟乙烯(F4)和聚全氟乙丙烯(F46)塑料。聚四氟乙烯塑料的连续使用温度为260℃,聚全氟乙丙烯塑料的使用温度为200℃,它们是耐热电缆的绝缘和护套材料。(六)聚丙烯聚丙烯是由丙烯烃聚合反应而得的含有碳氢两种元素的立体规整性高分子化合物。其密度特别小,比重仅为0.9-0.9s;外观很象高密度聚乙烯,呈白色蜡状固体,比聚乙烯透明。电线电缆用聚丙烯(PP)有粒料和薄膜两种。聚丙烯由于具有很好的物理机械性能,其表面硬度和耐环境应力龟裂性比聚乙烯要高;聚丙烯塑料是非极性材料,具有很好的电气绝缘性能,其介电常数较小、介质损耗角正切值较低、体积电阻和击穿场强较高,而且在广阔的频率范围内不发生变化;由于吸水性很小,完全可以用作高频绝缘材料(如通信电缆中有用泡沫聚丙烯绝缘);聚丙烯还具有较高的耐热性和耐化学稳定性。因此可用于各种电线和电力电缆绝缘,绝缘可以挤包得比较薄,也可用薄膜包电缆缆芯。同时由于它柔韧、耐磨,还可以作电缆的保护层。应注意的是,聚丙烯用于电线电缆绝缘材料时,与铜接触易产生化学反应,减弱其抗老化能力。为此聚丙烯塑料中必须加人适量的“有害金属”以消除“铜害”。用于电线电缆的聚丙烯往往加人一定比例的聚异丁烯,以到改善耐寒性,提高挤出工艺性能两方面的目的。(七)聚酰胺聚酰胺一般称为尼龙,可由二元胺和三元酸通过缩聚反应制得。聚酰胺在机械性能方面,表现为抗拉强度较高,延伸率基本符合电线电缆使用要求;它表面硬度大,耐蠕变性较好,抗弯强度和冲击强度高,延性好,耐磨性高,并且有自润滑性,可用作电线电缆的挤包外护层。二、导体塑料电线电缆的导体主要有:电工圆铜线、电工圆铝线、电力电缆用铜和铝导电线芯、电气装备电线电缆用铜和铝导电线、电工圆铜线《电工圆铜线》标准。圆铜线型号:TR—软圆铜线; TY—硬圆铜线; TYT—特硬圆铜线 直径偏差标称直径d mm偏差 ± mm0.026~0.1250.126~0.4000.401~6.000.0030.0041%d圆铜线垂直于轴线的同一截面上测得的最大和最小直径之差应不超过标称直径偏差的绝对值。3、机械性能电工圆铜线 机械性能标称直径mmTR型TY型TYT型伸长率% ≥抗拉强度MPa≥伸长率%≥抗拉强度Mpa ≥伸长率%≥0.100.250.300.450.681.121.762.002.242.0398395----------0.50.70.70.80.8------------5------------0.70.70.80.84、电性能 圆铜线/m电阻温度系数 1/℃2.00mm以下2.00mm以上2.00mm以下2.00mm以上TRTY、TYT0.0172410.017960.0172410.017770.003930.003770.003930.003815、外观 圆铜线表面光洁,无氧化、发红发黑发粘现象,无机械损伤等,上盘的产品排线应平整,无满、乱、偏、紧、松等现象。工圆铝线 铝绞线、钢锌铝绞线和电缆线《电工圆铝线型的硬铝线、尺寸偏差 圆铝线垂直于轴线的同一截面上测得最大和最小直径之差,应不超过标称直径偏差的绝对值,并符合表2-5的规定。表2-5 圆铝线的线径公差标称直径d mm偏差 ± mm0.300~0.9000.910~2.4902.50以上0.0130.0251%d2、机械性能圆铝线直径 mm抗拉强度 ≥ MPa1.26~1.501.51~1.751.76~2.002.01~2.252.26~2.502.51~2.752.76~3.761731693、电气性能 圆铝线、外观 圆铜线表面应光洁,不得有与良好工业品不相称的任何缺陷。(三)塑料电线《电缆用导体》标准要求。标准种将导体分成四种:第1种、第2种、第4种、第6种。第1种为实芯导体,第2种为绞合导体。第5种和第6种预定用于软电缆和软线种更柔软。电力电缆用的导电线芯有圆形、半圆形、扇形及瓦形结构。绞线为同心式绞合,各相邻层绞合方向相反,绞合最外层绞合为左向,绞合导体宜采用紧压。绞合导体的节距比为:内层不大于40d,外层不大于20d。电气装备用导电线芯一般为圆形,一次束绞的线d,复绞线d,外层绞向均为左向,且各层方向相反。各种绞合导体不允许整芯焊接,绞合导体中的单线允许焊接,但在同一层内,相邻两个接头之间的距离应不小于300mm。导电线芯表面应光洁、无油污、无损伤屏蔽及绝缘的毛刺、锐边等现象。半圆形、扇形、瓦形导体应控制截面形状的不对称差。三、半成品缆芯根据电线电缆使用场合及敷设条件的要求不同,电线电缆挤外护套的半成品缆芯的结构形式主要有:带有铠装(钢丝、钢带)结构类型的缆芯;非铠装结构缆芯;带有金属屏蔽结构的缆芯等。在市内通信电缆中还有自承式、填充式及隔离式等。由于半成品缆芯的质量影响着电缆外护层的挤包质量,则要求:(1)非铠装型电线电缆的缆芯,成缆要紧密、圆整、对称、不损伤绝缘线芯表面;严格控制成缆的不圆整度和外径的均匀性;要求成缆时绕包带要绕包平整、紧实、无折叠和打皱现象,绕包带无划伤和损伤,接头出不能太大;严禁成缆后电缆蛇形,扇形线)铠装型电缆芯钢带铠装缆芯:两层岗带均以间隙绕包,绕包方向为右向,绕包应紧而平服,上下两层钢带的搭盖及钢带绕包间隙应符合工艺规定;钢带接头处应剪成450的斜口,斜口经绕包后应与电缆轴向平行,接头应重叠3~10mm焊接,焊接处要平整,牢固,边缘部分不得有毛刺、尖角翘起现象,焊接处应防腐处理;钢带绕包上电缆后不应有夹层、毛刺、砂孔、锈蚀缺陷,严禁绕包的钢带卷边和绕包间隙过大。钢丝铠装缆芯:钢丝绕包必须排列紧密、整齐,不得有跳线、重叠、钢丝扭结、凸起,不应有大于一根钢丝直径的间隙;钢丝接头应对准中心,接头要平整、牢固,焊接处需经反复弯曲检查,以防虚焊,焊接处如有毛刺或凸起的尖角,必须锉平,焊接处应防腐处理;绕包用钢丝不得有毛刺、三角口及叠加接头等。 第三节 挤塑设备和辅助设备 生产工艺与生产设备是密切相关的,生产工艺是在一定的生产设备上形成,生产设备又必须满足工艺要求。电线电缆的塑料挤包是采用连续挤压方式进行的。通过挤塑机用螺杆挤压,将塑料包到导体或缆芯上,构成电线电缆的绝缘层、屏蔽层、内护层和外护套。塑料挤出机是由多人密切配合操作的热挤压设备,主要由主机、辅机和控制系统组成。对于不同的电缆品种及产品规格,系统中的辅机有很大的差别。塑料挤出机的类型很多,以螺杆直径分类,分别适用于挤制各种规格的电线电缆产品。一、塑料挤出生产线塑料挤出机组,通常由放线及张力装置、校直装置、预热装置、挤塑机(又称主机)、冷却装置、火花试验机、计米装置、牵引装置、收排线装置及控制系统等。如图3-1所示。 图3-1 电缆绝缘生产线 为保证不停机换盘,连续生产,放线装置应由两台放线设备组成,导体或缆芯从放线装置放出之后,经校直装置进入预热装置,导体在预热装置加热以后,温度可达100℃左右,这样可消除导体线芯残余应力,增加伸长率和柔软性。挤塑机把塑料加工成高温的粘流态并连续地挤向机头,导体或缆芯通过机头时,挤包成一定厚度的塑料绝缘层或外护层,然后在水槽中冷却,冷却定型后的电线电缆制品,在牵引装置拖动下,作直线运动,使加工过程稳定连续地进行,最后由收线装置收绕在收线盘上。下面就其构成部件逐一对部件的工作原理和操作作简单介绍。1、塑料挤出机 塑料挤出机组的主机是挤塑机,塑料挤出机采用一体化设计,主要有挤压系统、传动系统、加热和冷却系统、控制系统等组成。其结构如图3-2所示。(1)挤压系统:包括螺杆、机筒、料斗、机头和模具等组成,是挤出机的关键部分。塑料通过挤压系统而塑化成均匀的熔体,并在这一过程所建立压力下,被螺杆连续地挤出挤出机头。螺杆:是挤塑机的最主要部件,它直接关系到挤塑机的应用范围和生产率,由高强度耐腐蚀的合金钢制成。2)机筒:是一金属圆筒,一般用耐热、耐压强度较高、坚固耐磨、耐腐蚀的合金钢或内衬合金钢的复合钢管制成。机筒与螺杆配合,实现对塑料的粉碎、软化、熔融、塑化、排气和压实,并向成型系统连续均匀输送胶料。一般机筒的长度为其直径的15-30倍,以使塑料得到充分加热和塑化充分为原则。机筒应有足够的厚度、刚度,内壁应光滑,但在新式挤塑机中为提高加料段的输送效率,常在机简内壁开有纵向沟槽。在机筒的外面装有电阻或感应加热管、测温装置和冷却系统。 3)料斗:通常为锥形容器,其容积至少应能容1h的用料。料斗底部装有截断装置,以便调整和切断料流,料斗的侧面装有视孔和标定计量装置。根据需要有的料斗装有抽真空、加热、搅拌或推进装置等,亦有自动加料料斗、计量配料料斗等。 4)机头和模具:机头由合金钢内套和碳素钢外套构成,机头内装有成型模具。机头中的多孔滤板(又称筛板)能使机头和机筒对中定位,并能支承过滤网和对塑料熔体产生反压力。机头的作用是将旋转运动的塑料熔体转变为平行直线运动,均匀且平稳地导人模套中,并赋予塑料以必要的成型压力。塑料在机简内塑化压实,经多孔滤板沿一定的流道通过机头脖颈流入机头成型模具,模芯模套适当配合,形成截面不断减小的环形空隙,使塑料熔体在芯线的周围形成连续密实的管状包覆层。为保证机头内塑料流道合理,消除积存塑料的死角,往往安置有分流套筒,为消除塑料挤出时压力波动,也有设置均压环的。机头上还装有模具校正和调整的装置,便于调整和校正模芯和模套的同心度。 挤塑机按照机头料流方向和螺杆中心线的夹角,将机头分成斜角机头(夹角120”)和直角机头。机头的外壳是用螺栓固定在机身上,机头内的模具有模芯座(又称模芯支承器),并用螺帽固定在机头进线端口,模芯座的前面装模芯,模芯及模芯座的中心有孔,用于通过芯线;在机头的前部装有均压环,用于均衡压力;挤包成型部分由模芯座和模套组成,模套的位置可由螺栓通过支撑来调节,以调整模套对模芯的相对位置,便于调节挤包层厚度的均匀性。机头外部装有加热装置和测温装置。(2)传动系统传动系统的作用是驱动螺杆,供给螺杆在挤出过程中所需要的力矩和转速,通常由电动机、减速器和轴承等组成。要求螺杆转速稳定,不随其负荷的变化而变化,以保证制品质量均匀一致。但在不同场合下又要求螺杆能变速;以达到一台设备能挤出不同塑料和不同产品的要求。为此,传动电机一般采用交流整流子电动机、直流电动机等,以满足低速启动,且能无级变速和有足够大的功率等要求。变速装置一般由两部分组成,一是连接主电机及主减速器的皮带传动机构,一是主减速器一齿轮传动机构;其要求传动速比准确、恒定,传动平稳,无噪音,无撞击,无震动。 (3)加热冷却装置:加热与冷却是塑料挤出过程能够进行的必要条件。 l)现在挤塑机通常用的是电加热,分为电阻加热和感应加热,加热片装于机身、机脖、机头各部分。加热装置仅由外部加热机筒内的塑料,使之升温,以达到工艺操作所需要的温度。 2)冷却装置是为了保证塑料处于工艺要求的温度范内而设置的。具体说是为了排除螺杆旋转的剪切摩擦产生的多余热量,以避免温度过高使塑料分解、焦烧或定型困难。为此,必须对机筒、螺杆和料斗应进行冷却。机筒冷却分为水冷与风冷两种,一般中小型挤塑机采用凤冷较为合适,大型则多采用水冷或两种型式结合冷却;螺杆冷却主要采用中心水冷,目的是增加物料固体输送率,稳定出胶量,同时提高产品质量;但在料斗座处的冷却,一是为了加强对固体物料的输送作用;防止因升温使塑料粒发粘堵塞料口,二是保证传动部分正常工作。 2、放线装置 放线装置的规格通常是用放线架侧板的开档和放线盘轴心升起的最大高度,以及放线盘最大尺寸来表征的,这些主要是根据主机的生产规范和工艺上的需要来决定的。挤塑机组的放线装置有单盘及双盘两种,为提高生产效率,放线装置的装盘容易趋向大容量和双盘放线,以利于高速连续挤塑机组的需要。放线装置的结构型式有;单盘或双盘放线;放线装置的类型一般有静盘越端式、主动式、有轴立柱式、无轴立柱式、行走龙门式等。张力控制一般采用摩擦片、阻尼刷、磁粉制动器、力矩电机等方式进行控制。挤塑机组对放线装置的基本技术要求是:放线速度应均衡而不应有跳动;线盘的装、卸要方便、迅速;运转灵活,安全可靠性大;能为连续生产提供保障等。3、校直装置 塑料挤出废品类型中最常见的一种是偏心,而线芯各种型式的弯曲则是产生绝缘偏心的重要原因之一。在护套挤出中,护套表面的刮伤也往往是由缆芯的弯曲造成的。因此,各种挤塑机组中的校直装置是必不可少的。 校直装置的主要型式有:滚筒式(分为水平式和垂直式);滑轮式(分为单滑轮和滑轮组);绞轮式,兼起拖动、校直、稳定张力之多种作用;压轮式(分为水平式和垂直式)等。 4、预热装置线芯预热对于绝缘挤出和护套挤出都是必要的。对于绝缘层,尤其是薄层绝缘,不能允许气孔的存在,线芯在挤包前通过高温预热可以彻底清除表面的水份、油污。对于护套挤出来讲,其主要作用在于烘干缆芯,防止由于潮气(或绕包垫层的湿气)的作用使护套中出现气孔的可能。预热还可防止挤出中塑料因骤冷而残留内应力的作用。在挤塑料过程中,预热可消除冷线进人高温机头,在模口处与塑胶接触时形成的悬殊温差,避免塑胶温度的波动而导致挤出压力的波动,从而稳定挤出量,保证挤出质量。挤塑机组中均采用电加热线芯预热装置,要求有足够的容量并保证升温迅速,使线芯预热和缆芯烘于效率高。预热温度受放线速度的制约,一般与机头温度相仿即可。5、放带储带和焊接系统 该装置主要用电缆护套生产中,用于纵包钢、铝带或其他隔离包带。放带装置一般有立式放带和卧式放带两种形式,常用立式。储带系统是用于连续接带而设置的金属带储存装置。金属带焊接系统,一般采用点焊或亚弧焊接机,用于钢带和铝带的对接,提高金属带的利用率。6、钢带扎纹纵包系统 该装置扎纹部分是一对有齿条的压辊将钢带碾压成具有直纹的带子,同时压辊的转速受线速度控制。纵包装置是将压纹后的金属带在缆芯外形成管状,一般由导带部分、预成型部分、成型部分和定径部分组成。7、定型冷却系统 主要由水箱、固定水槽、移动水槽、加热系统、水泵系统等组成。成型的塑料挤包层在离开机头后,应立即进行冷却定型,否则会在重力的作用下发生变形。冷却的方式通常采用水冷却,并根据水温不同,分为急冷和缓冷。急冷就是冷水直接冷却,急冷对塑料挤包层定型有利,但对结晶高聚物而言,因骤热冷却,易在挤包层组织内部残留内应力,导致使用过程中产生龟裂,一般PVC塑胶层采用急冷。缓冷则是为了减少制品的内应力,在冷却水槽中分段放置不同温度的水,使制品逐渐降温定型,对PE、PP的挤出就应采用缓冷进行,即经过热水、温水、冷水三段冷却。 目前电线电缆的冷却装置有:浸浴式冷却水槽、喷淋式和喷雾式冷却水槽。 (l)浸浴式冷却水槽有1-8段,每段长l-4m,冷却水在槽中保持一定的水位,并可循环使用或连续换水,以免水温升高或局部区段水温度变化而影响冷却效果和产品质量。每段各有进水管、排水管及闸阀分别控制进水量,有些水槽为满足工艺上需要,分为固定式水槽与可移动式水槽。 (2)喷淋式和喷雾式冷却水槽里面有喷水管,管上有喷水头,水从喷水头喷到产品上进行冷却;近年来设计了一种高效喷雾式冷却装置,用喷雾头代替喷淋头,在喷淋水箱内通过压缩空气把水从喷雾头喷出,接触产品表面受热蒸发,带走大量热量。亦有采用喷淋式和浸浴式水冷机结合的方式。 8、火花试验机 主要用于对电缆绝缘或护套的完整性进行检查。一般有高压直流和高压交流之分,其主要构造有高压发生器、高压检测链珠、击穿记录装置、保护装置等组成。9、外径测量系统和电缆干燥装置 用于电缆外径的测量或监控。干燥装置是为了干燥光缆表面的水分同时可提高外径测量的正确性和印字质量。10、计米印字装置 其作用是在电缆护套表面印刷电缆标记,同时记录长度。由标准计米轮、字块安装轮、色带放出和废带吹出装置等组成。11、牵引装置 挤塑机组中的牵引装置,主要作用是实现电线电缆挤塑过程的连续直线运动,一般由单独电动机驱动。挤塑机组牵引装置有双轮式、履带式及轮带式三种。 双轮式牵引装置由两个直径大小相等的绞轮组成,其中一个通过变速系统与牵引电机相连为主动轮,另一个则为被动轮。其优点是能最大限度地延长制品自冷却到收线的路径,使制品有充分的自然冷却时间,防止制品在收线盘上粘结变形;消除在运动中的抖动,稳定挤出质量。其缺点是电缆弯曲半径受到限制。履带式及轮带式牵引是由一定长度、转动灵活的链条(为不损伤电缆,链条上附有高弹性且耐磨的橡皮块)或皮带,由牵引电动机驱动,实现无级调速的传动机构。上下履带(或轮带)做同步、反向的圆周运动,两条履带(或轮带)之间可以通过调节一定的下压力夹紧线缆,进行周而复始的运动带动电缆直线前进。在调节下压力的压缩空间夹紧电缆时,要确保制品在牵引过程中不变形和不擦伤;并且运转要平衡,无跳动和打滑,以免影响挤出质量。12、收排线装置 在许多挤塑机组中,排线与收线是单独传动的,但收排线之间有着严格的同步要求。即为实现收线盘制品排列均匀、整齐,要求线盘每转一周,排线移动一定的距离,这个距离应等于制品的外径,而这个距离是由排线丝杠的转速和螺纹节距确定的;同时收线盘的宽度与排线丝杠的行程必须一致,排线行程的两端与线盘的两个侧板对应。为此挤塑机组的收排线装置应为联合机构,以一定的形式进行机械联锁或电气联锁。 收排线的规格也是由主机的生产技术规范决定的。其排线结构型式有光杆排线和丝杆排线;收线装置的结构型式有单盘收线和双盘收线,有轴收线和无轴收线等。双盘收线装置是电线电缆生产中使用的一种新型收线装置,当一收线盘满盘后,另一收线盘开始收线,可以保持连续生产。它具有操作灵活,自动化程度高,收线速度快,节省辅助工作时间,降低劳动或强度等优点,在高速挤塑机组中多采用双盘收线)切断器:能迅速切断电缆,便于分盘。 (2)隔离涂粉装置:能在绝缘线芯或缆芯外涂抹隔离材料,防止线)油膏填充装置:在生产填充式通信电缆时,在缆芯与钢带或护套与缆芯的间隙之间,涂覆阻水材料。14、控制系统 塑料挤出机的控制系统包括加热系统、冷却系统及工艺参数测量系统,主要由电器、仪表和执行机构(即控制屏和操作台)组成。其主要作用是:控制和调节主辅机的拖动电机,输出符合工艺要求的转速和功率,并能使主辅机协调工作;检测和调节挤塑机中塑料的温度、压力、流量;实现对整个机组的控制或自动控制。 挤塑机组的电气控制大致分为传动控制和温度控制两大部分,实现对挤塑工艺包括温度、压力、螺杆转数、螺杆冷却、机筒冷却、制品冷却和外径(挤包厚度)的控制,以及牵引速度、整齐排线和保证收线盘上从空盘到满盘的恒张力收线)挤塑机主机的温度控制电线电缆绝缘和护套的塑料挤出是根据热塑性塑料变形特性,使之处于粘流态进行的。除了要求螺杆和机筒外部加热传到塑料使之融化挤出处,还要考虑螺杆挤出塑料时其本身的发热,因此要求主机的温度应从整体来考虑,既要考虑加热器加热的开与关,又要考虑螺杆的挤出热量外溢的因素予以冷却,要有有效的冷却设施(螺杆中心水冷却和机筒外风道的风机冷却)。并要求正确合理地确定测量元件热电偶的位置和安装方法,能从控温仪表读数准确反映主机各段的实际温度。以及要求温控仪表的精度与系统配合好,使整个主机温度控制系统的波动稳定度达到各种塑料的挤出温度的要求。 (2)挤塑机的压力控制 为了反映机头的挤出情况,需要检测挤出时的机头压力,由于国产挤塑机没有机头压力传感器,一般是对螺杆挤出后推力的测量替代机头压力的测量,螺杆负荷表(电流电压表)能正确反映挤出压力的大小。挤出压力的波动,也是引起挤出质量不稳的重要因素之一,挤出压力的波动与挤出温度、冷却装置的使用,连续运转时间的长短等因素密切相关。当发生异常现象时,能排除的迅速排除,必须重新组织生产的则应果断停机,不但可以避免废品的增多,更能预防事故的发生。通过检测的压力表读数,就可以知道塑料在挤出时的压力状态,一般取后推力极限值报警控制。 (3)螺杆转速的控制 螺杆转速的调节与稳定是主机传动的重要工艺要求之一。螺杆转速直接决定出胶量和挤出速度,正常生产总希望尽可能实现最高转速及实现高产,对挤塑机要求螺杆转速从起动到所需工作转速时,可供使用的调速范围要大。而且对转速的稳定性要求高,因为转速的波动将导致挤出量的波动,影响挤出质量,所以在牵引线速度没有变化情况下,就会造成线缆外径的变化。同理如牵引装置线速度波动大也会造成线缆外径的变化,螺杆转速和牵引线速度可以通过操作台上相应仪表反映出来,挤出时应密切观察,确保优质高产。 (4)外径的控制 如所上述为了保证制品线缆的外径尺寸,除要求控制线芯(或缆芯)的尺寸公差外,在挤出温度、螺杆转速。牵引装置线速度等方面应有所控制保证,而外径的测量控制则综合反映上述控制的精度和水平。在挤塑机组设备中,特别是高速挤塑生产线上,应配用在线外径检测仪,随时对线缆外径进行检测,井且将超差信号反馈以调整牵引或螺杆的转速,纠正外径超差。 (5)收卷要求的张力控制 为了保证不同线速下的收线,从空盘到满盘工作的恒张力要求,希望收排线装置有贮线张力调整机构,或在电气上考虑恒线速度系统和恒张力系统的收卷等等。 (6)整机的电气自动化控制这是实现高速挤出生产线应具备的工艺控制要求,主要是:开机温度联锁;工作压力保护与联锁;挤出、牵引两大部件传动的比例同步控制;收线与牵引的同步控制(或线速度的同步,或强力同步);外径在线检测与反馈控制;根据各种不同需要组成部件的单机与整机跟踪的控制。如配有线芯预热装置时,要求预热电压要跟踪整机线速度,以及与整机同步的主动传动系统(或称主动助力装置)。二、塑料挤出机螺杆 螺杆是挤塑机主机挤压系统的关键部件之一,它不仅起输送塑料的作用,同时对塑料的挤压、塑化、成型的难易也起着极其重要的作用,所以合理选用螺杆结构和参数是获得理想的产品质量和产量的重要环节。 1、螺杆的类型 为适应不同塑料加工的需要,螺杆的型式有许多种,以便能对塑料产生较大的输送,挤压、混合和塑化作用,图3-4为几种常见螺杆。 (1)螺杆的选择 螺杆型式的选用主要根据塑料的物理性能及挤塑机的生产技术规范来确定。 l)非结晶型聚合物的软化是在一个比较宽的温度范围内完成的,例如硬聚氯乙烯(PVC)的软化点为75-165℃,一般选用等距渐变螺杆。结晶型聚合物熔融的温度范围比较窄,而低密度聚乙烯(LDPE)的熔融温度在120-150℃,一般选用等距突变螺杆。 2)小型螺杆使用在小型挤塑机上,如φ45挤塑机螺杆采用的是等距不等深的全螺纹形式,螺杆的长径比较小,主要用于挤出小截面的绝缘层和护套层,挤出速度较快。 3)中型螺杆采用等距、而螺纹深度渐变的全螺纹形式,它的长径比比小螺杆大些;螺纹的节距相等,从根部起由浅到深。螺杆端部的螺纹较深,根部的螺纹较浅,这样塑料挤出量较多,又不影响螺杆强度,挤出速度快,塑料塑化好,是一般中小型挤塑机生产绝缘层和护套层的理想螺杆。 4)大型螺杆直径一般在150mm以上,如φ150、φ200、φ250挤塑机。大型螺杆采用两种形式,一是等距不等深,如φ150、φ200挤塑机;二是螺杆分三段,即等距等深、等距不等深、不等距不等深,如φ250挤塑机压缩比在2-3之间,长径比在15:1左右,主要用于生产大截面的电线、几种新型螺杆 为了使挤塑机能在挤出量和塑料挤出质量上都能满意,多年来在实践经验和挤出理论的启发下,普通螺杆结构有了很大改进,并且发展了许多新型螺杆。应用较多的新型螺杆是分离型以及在其基础上变化而来的屏障型螺杆,新型螺杆还有销钉型、波浪型、分配混合型及组合型螺杆等。 l)分离型螺杆:此螺杆是根据熔融理论,从促进塑料熔融出发而设计的。一般是在螺杆熔融段的螺棱旁再加一道辅助螺棱,于是将螺槽主螺棱的前缘一边分为熔体槽,而将其后缘一边分为固体槽。辅助螺棱与机筒的间隙为0.38-0.76mm,只能容许固体槽中由固体床生成的熔体流主熔体槽,而不能使未熔化的塑料进人。这样就与结构的螺杆中的情况不同,可以避免未熔化的塑料发生崩溃时和熔体混合在一起,辅助螺棱不仅能使熔体受到少量的高剪切作用而使其进一步融化,同时也有助于内压力的增加。 2)屏障型螺杆:将普通螺杆的均化段螺纹加深,在螺杆的中部或端部设置相当短而有屏障性能的混合段,以增加阻力,提高塑料在螺杆上的压力,增加塑化能力。同时把熔体和未熔化的固体分离,使熔体只能向端部输送。 3)销钉型螺杆:这种螺杆是在靠近熔化段末端到均化段这一区间设置一组或几组起混合作用的销钉,使料流发生搅动,并从而产生局部的高剪切以增进固体粒子的熔化。此外,设置销钉还有助于内压力的提高,并可保证螺槽被充满和压实。 4)波浪型螺杆:这种螺杆的螺槽根部是偏心的,偏心部位沿轴向按螺旋形移动,由于螺槽深度前后各点不一样,螺槽彼此的连接就呈现波浪的形式。在波浪型螺杆转动时,螺槽根部会产生周期性的起伏波动,未熔化的物料将产生细小的颗粒并从而增加表面积,促进熔化。 5)分配混合型螺杆:在螺杆末端设置一个特制的动态混合器,该动态混合器由若干个混炼元件组成,在其圆周上均设有与螺棱方向相同螺旋形进出料槽,使物料在其流动的交叉方向上受到强烈的剪切作用,既可以改进垂直于流动方向上的温度均匀性,也可以改进流动方向的温度均匀性,使物料得到较为理想的和快速的均化作用。 6)组合型螺杆:是由螺杆基体和各种剪切元件、混炼元件组成。它可以适应特定塑料和特定产品的要求。这种组合型螺杆首先用于双螺杆挤塑机,近年来也用于单螺杆挤塑机。 3、螺杆的主要参数螺杆结构的几何形状如图3-5所示。其主要参数有螺杆的直径、长径比、压缩比、螺距、螺槽宽度、螺槽深度、螺旋角、螺杆与机筒之间的间隙等,这些参数对挤塑工艺和性能有很大影响。(1)螺杆直径Ds螺杆直径即螺纹的外径,挤塑机的生产能力(挤出量)近似与螺杆直径的平方成正比,在条件相同时,螺杆直径少许增大,将引起挤出量的显著增加,其影响甚至比螺杆转数的提高对挤出量的影响还大。故常用螺杆直径来表征挤塑机规格大小的技术参数。 (2)长径比L/Ds 螺杆工作部分的长度L与螺杆直径Ds之比称为长径比,在条件一定时(如螺杆直径),增大长径比就意味着增加螺杆的长度。L/Ds值大,温度分布合理,有利于塑料的混合和塑化,此时塑料在机筒中受热的时间也较长,塑料的塑化将更充分、更均匀,从而提高挤塑质量。如果在塑化质量要求不变的前提下,长径比增大后,螺杆的转速可提高,从而增加了塑料的挤出量。但是,选择过大的长径比,螺杆消耗的功率将相应增大,而且螺杆与机筒的加工和装配的难度增加;螺杆弯曲的可能性也会增加,将会引起螺杆与机简内壁的刮磨,降低使用寿命。另外,对于热敏性塑料,过大的长径比容易因停留时间长而热分解,影响塑料的塑化和挤出质量。因此,在充分利用长径比加大后的优点,选取时要根据加工塑料的物理性能和对产品的挤塑质量要求而定。例如,加工聚烯烃和聚氯乙烯的螺杆L/Ds分别为25和20。 (3)压缩比 亦称为螺杆的几何压缩比,是螺杆加料段第一个螺槽容积与均化段最后一个螺槽容积之比。它是由塑料的物理压缩比——即制品的密度与进料的表观密度之比来决定的。挤塑机的压缩比较大,目的是为了使颗粒状塑料能充分塑化、压实。加工塑料的种类不同时,压缩比的选择也应不同。采用普通型螺杆时,低密度聚乙烯、软聚氯乙烯、聚酷胺的压缩化ε=2~3;聚苯乙烯和硬聚氯乙烯的压缩比ε=2.5~4.5。高密度聚乙烯和聚丙烯的压缩比ε=3~5。由于分离型螺杆适应性较强,而且回流较小,其压缩比可取较小值,采用分离型螺杆挤软聚氯乙烯和聚烯烃的压缩比,可取ε=1.9~2.0。 按压缩比来分,螺杆的形状可分为三种:①等距不等深螺杆:常用的等距渐变螺杆,从加料段的第一个螺朋开始直至均匀段的最后一个螺槽深度逐渐由深变浅,而螺距不变。这种螺杆加工制造容易,塑料与机筒的接触而积大,传热效果好,所以是最常用的一种。②等深不等距螺杆:其螺槽深度不变,螺距从加料段第一个螺撇开始至均化段末端由宽逐渐变窄。这种螺杆尾部强度较高,有利于进一步增大螺杆转数来提高生产能力。但因螺杆加工困难而较少采用。③不等深不等距螺杆:螺槽深度和螺纹升程从加料段开始至均化段末端都是逐渐变化的,即螺纹升程(螺距)从宽逐渐变窄,螺槽深度由深逐渐变浅,因其机械加工复杂也较少采用。 (4)螺旋升角θ 即螺纹与螺杆横断面的夹角。螺旋角太大保证不了塑化时间,降低螺杆的塑化质量,太小则螺纹密,螺槽容积减小,影响挤出量。对于送料段,30o螺旋角最适合于粉料;15o螺旋角适合于方形料粒;17o左右螺旋角适合于球状或柱状料粒。由均匀段理论分析得知,螺旋角30o时的挤出流率最高。实际上为了加工方便,多取螺旋角为17o41`。 (5)螺距S和螺槽宽度W 螺距即螺纹的轴向距离,螺槽宽度即垂直于螺棱的螺槽宽度。在条件相同时,螺距和槽宽的变化,不但决定螺杆的螺旋角,而且还影响螺槽的容积,从而影响塑料的挤出量和塑化的程度。螺槽宽度加大则意味着螺棱宽度减小,螺槽容积相应增大,挤出量提高;同时螺棱宽度减少,螺杆旋转摩擦阻力减小,所以功率消耗低。 (6)螺槽深度H 即螺纹外半径与根部半径之差。根据压缩比的要求,加料段槽深大于熔融段,熔融段槽深又大于均化段。加料段螺槽深度大,有利于提高其输送能力;但槽深太深,一则使螺杆强度下降,导致螺杆在较大扭力作用下发生剪断;二则太深使塑料在槽间混合不均、搅拌不匀,影响热传导和热平衡,导致螺杆塑化能力下降。而熔融段和均化段螺槽渐浅,螺杆对物料产生较高的剪切速率,有利于机筒壁向物料传热和物料的混合、塑化;但是太浅,螺槽容积减小,直接影响挤出量。 (7)螺杆与机筒的间隙δ 即机筒内径与螺杆外径之差的一半。螺杆与机筒间隙的大小,对挤塑质量和产量都有很大的影响,特别是对塑化起着主要作用。当螺杆与机筒的间隙太大时,尤其是均化段间隙增大,则塑料的逆流、漏流现象增加,不但引起挤出压力的波动,影响挤出量;而且由于这些回流的增加,使塑料过热,这是由于摩擦加剧的结果,这种过热,尤其发生在散热不良的环境中,往往导致塑料分解,造成塑化差、成型困难。因此,螺杆与机筒间隙一般控制在0.1~0.6mm。 (8)螺杆头部结构 螺杆头部的形状和几何尺寸,与物料能否平衡地从螺杆进人机头,能否避免滞流以免局部物料受热时间过长而产生热分解现象等,有直接关系。不同形状的螺杆头,在挤塑过程中,塑料从螺杆进入机头时的流动方式也不同。从旋转运动变为直线运动,这时靠筒壁处的塑料流动慢,在中心处的流动快,根据塑料的流动状态,螺纹深度和两侧的圆弧半径可以相应变化,以适应螺杆各段的要求。螺杆头部常采用锥角较小的锥体形状,为了增加搅拌作用,可在锥形状上制成与螺杆均化段连续的螺纹。(9)螺杆螺纹的头数在条件相同时,多头螺纹与单头螺纹相比,多头螺纹对物料的正推力较大,攫取物料的能力较强,并可降低塑料熔体的倒流现象。但螺纹全长都是多头螺纹时,会由于各条螺槽的熔融、均化或对溶体输送能力不一致,容易引起挤出量的波动和压力波动,不利于挤出质量。所以,有时只是为了提高加料段攫取物料的能力;在加料段设置双头螺纹,以提高塑料粒子的输送能力。4、挤出机螺杆的分段及各区段的基本职能根据塑料在挤出机中三种状态的变化过程,螺杆在塑料在挤出过程中,塑料随着螺杆的旋转而前进,要经历着温度、压力、粘度等变化,这种变化在螺杆的各段是不一样的。螺杆的分段如图4-2所示。它是根据塑料在挤塑机中物态变化、流动情况和螺杆的基本职能来划分的,大致为加料段,又称为固体输送段;塑化段,又称为压缩段;均化段三段。下面就各区段讨论一下其基本职能。 (1)加料段:又称为预热段。其职能主要是对塑料进行压实和输送。此段螺杆表面光滑,颗粒状塑料从料斗进入机筒螺杆后,开始被预热加温。在旋转的螺杆作用下,通过机筒内壁和螺杆表面的摩擦作用向前输送和压实。塑料在加料段基本上保持固态,预热好的塑料由螺杆旋转推进熔融段开始塑化。加料段前螺纹应该深一些,该段的螺杆长度随塑料的种类不同而不同,从零至螺杆总长的75%不等,一般该段长度为螺杆的有效长度的15~25%。挤出结晶聚合物较长,硬性非结晶聚合物次之,软性非结晶聚合物较短。 (2)塑化段:又称为压缩段,其作用是将加料段送来的塑料进一步压实和塑化,并将塑料中夹有的空气压回到加料口处排出,并改善塑料的热传导性能。这一段螺槽应该是压缩型的,螺纹要比加料段的浅些,其工作过程是:当塑料从加料段进入塑化段后,随着塑料的继续向前输送,由于螺槽逐渐变浅,以及滤网、多孔滤板和机头的阻碍作用,塑料中形成了高压,故塑料逐渐压实。同时,物料受到来自机筒的外部加热和螺杆与机筒的强烈搅拌、混合和剪切等作用,开始熔融,随着推进过程,液相不断增加,而固相不断减少,塑料在这段里由固体状态变为熔融状态,全部或绝大部分转变为粘流体。塑化段是螺杆工作部分中最关键的部分,这段螺纹不要太深,因为螺纹一深,塑化受到压力减少,则塑化不好。塑化段的长度主要和塑料的粘流温度(或熔点)等性能有关,熔化温度范围宽的塑料,如聚氯乙烯的塑化段最长,可占螺杆的整个长度;熔化温度范围窄的聚乙烯塑化段约占螺杆全长的45~50%;而熔化温度范围很窄的聚合物,如聚酚胺等,塑化段甚至只有一个螺距的长度。 (3)均化段:又称为熔融段,其作用是将塑化段已经塑化好的粘流态塑料,在温度的持续作用下,塑化得更加均匀。塑化均匀的塑料熔体,由螺杆的搅拌推动,使之定压、定量和定温地从机头中挤出。这一段也称为定量段或压出段,约占螺杆全长的20~25%。为避免螺杆头部面前形成料流“死区”,常将螺杆头设计成锥形或半圆形,有些螺杆均化段为一表面平滑的柱体,称鱼雷头,它能节制料流,消除波动,提高螺杆的塑化能力。5、螺杆的维护保养 螺杆是塑料挤出的心脏部分,维护保养好螺杆是提高产品产品和质量的关键。因此,要注意下列几个问题: 1)不允许在没有加塑料时螺杆空转。 2)在清洗螺杆时,要把螺杆垫平垫稳,不允许螺杆转动,以免螺杆损伤。 3)严禁将全属物品加人机筒内,以免损伤螺杆。 4)温度过低时(或加温温度末达到工艺温度下限时)严禁起动螺杆。 5)使用螺杆冷却水时,当温度下降明显且较低时,应停止水冷;并做到停机必须停水。 6)定期清洗螺杆。清洗螺杆时严禁使用金属器械砸撞螺杆。 螺杆清洗时经常要装卸,而机筒是密闭的,不可能打开机筒进行。因此,在拆卸螺杆时,首先要将存于机简内的塑料完全排净,而后卸掉机头,从调节顶杆处将螺杆从止推轴承内顶出(在顶出螺杆的过程中严禁重击螺杆根部),从机身与机头连接处,即机身前沿出料口处将螺杆缓慢取出,对较大型螺杆在取出1/3左右后,应及时将螺杆平稳地放在螺杆托架车上,再将螺杆完全取出,防止螺杆前端倾斜碰撞机筒或掉在地上。安装时顺序相反,即将螺杆由托架车上缓慢地从前边的机筒出料口装入,当接触止推轴承后,应转动轴承与螺杆配合好后,再将螺杆顶进止推轴承内即可,而后装上机头。机头与机身必须上紧,并使机头均匀可靠地压紧滤板。 第三节 工装设计和选择挤塑制品的生产质量除了与设备和材料有关外,很大程度上还取决与工装模具的设计。对于电缆绝缘或护套挤出工艺来说,其所用模具主要是挤塑模具,当用于特定类型生产时可能还有钢铝带纵包模等其他一些特殊工装模具。因此下面将简单介绍有关模具、工装的设计和使用问题一、挤塑模具设计和选配 挤塑本身质量的好坏与塑料本身的质量、挤出机性能、挤出温度、速度、挤出的冷却有关外,还与机头模具设计等多种因素有关。模具的几何形状、结构尺寸、流道设计等直接决定塑料的挤出质量。 (一)挤出模具的组合类型 模芯、模套是挤塑成型模具,模芯固定在模芯座上,其作用是固定和支撑线芯或缆芯,使塑料成环状,并按一定方向进入模套,通过调整模芯座螺栓以调整模芯模套的相对位置。模套借助于模套盖固定于机头上,模套的作用是使塑料通过它的内锥孔与模芯的外锥体所形成的间隙进入孔道成型。模芯、模套的结构尺寸和几何形状选择的原则是:模芯模套之间形成的间隙应是逐渐缩小的,胶料通过间隙的速度逐渐加快,同时这一流程中,塑料不应遇到任何障碍,而成流线形流动,以保证塑料有足够的压力,达到挤出胶层紧密,表面质量良好。在电线电缆挤塑生产中使用的模具(包括模芯和模套)主要有三种形式,即挤压式、挤管式和半挤压式三种。模具的结构基本一样,仅仅在于模芯前端有无管状承径部分和承径与模套的相对位置不同而言。如图:挤压式模具 挤压式模具的模芯没有管状承径部分,模芯缩在模套承径后面。熔融的塑料(以下简称料流)是靠压力通过模套实现最后定型的,挤出的塑料层结构紧密,外表平整。模芯与模套间的夹角大小决定料流压力的大小,影响塑料层质量和挤出制品的质量。模芯与模套尺寸及表面光洁度也直接决定挤出制品的几何形状尺寸和表面质量。模套孔径大小必须考虑解除压力后的塑料“膨胀”,以及冷却后的收缩等综合问题。由于压力式挤出,塑料在挤出模口处产生较大的反作用力,因此,出胶量较挤管式低得多。该模具调偏困难,尤其是当线芯和缆芯有弯曲时,容易造成塑料层偏心严重,厚薄不容易控制。产品质量对模具依赖性较大,挤塑对配模的正确性要求较高,且挤出线芯弯曲性能不好。因此,挤压式模具一般仅用于小截面线芯或要求挤包紧密,外表特别圆整的线芯,以及挤出塑料拉伸比过小者。 2、挤管式模具 其在挤出时模芯有管状承径部分,模芯口端面伸出模套口端面或与模套口端面持平的挤出方式,称为挤管式。挤管式挤出时由于模芯管状承径部分的存在,使塑料不是直接压在缆芯上,而是沿着管状承径部分向前移动,先形成管状,然后经拉伸再包覆在线芯或缆芯上。在电缆护套和绝缘挤出中主要采用这类模具。 挤管式模具具有以下优点:挤出速度快。挤管式模具充分利用塑料可拉伸的特性,出胶量有模芯和模套之间的环形截面积来确定,它远远大于护套的厚度,所以线速度可根据拉伸比不同而有所提高。生产时操作简单,偏芯调节容易。其径向厚度的均匀性只由模芯模套的同心度来决定。配模方便。同一套模具可以利用调整拉伸比的办法,挤制不同尺寸的护套。塑料经拉伸后发生“定向”作用,特别对结晶性高聚物,结果使塑料机械强度提高。护套厚薄容易控制。通过调整牵引速度来调整拉伸比,从而改变护套厚度。在某些特殊要求中可以挤包得很松,在缆芯外形成一个松包的空心管。挤管式模具的缺点塑料层的致密性差。因为模芯和模套之间的夹角很小,塑料在挤出时受到的压紧力较小。为了克服这一缺陷,可以在挤出中增加拉伸比,使分子排列整齐而提高塑料层的致密性。塑料层与缆芯的结合力差。可通过抽真空或提高拉伸比的方法解决。挤出外表不如挤压式圆整,缆芯的不均匀性都能在护套表面反映出来。3、半挤压式模具 模芯有管状承径部分,但比较短。模芯承径的端面缩进模套口端面的挤出方式称为半挤压式,这是挤管式和挤压式的过渡形式。它吸取了挤压式和挤管式模具不易调偏芯的缺点,特别适用于挤包大规格的绞线绝缘和要求包紧力大的护套。但柔软性较差的线芯或缆芯不宜采用这种模具进行塑料层的挤包,因为当线芯或缆芯发生各种形式的弯曲时,将产生偏心。 (二)模具尺寸的选用 模具的几何尺寸有很多,模具的装配尺寸和外形尺寸以及模具的外锥角、内锥角属于设计问题,不属于本次培训的内容。因此这里仅讨论影响护套尺寸的模具参数进行讨论。 模具图: 模芯内径选择 模芯内径就是模芯的承线孔的直径,一般稍大于缆芯外径。如果选择过大,对于挤压式模具来说,会使偏芯调整困难,还能使熔融的塑料倒流入模芯;对于挤管式模具来说,会增大塑料拉伸比,影响护套外观。模芯承线孔径选择过小,会使缆芯擦伤,甚至使包带拉断,另外缆芯在模芯内受到阻力,使挤出外径不均匀,甚至出现竹节形。对于挤压式模芯的承线孔径,一般选择比缆芯外径大0.2~1.0mm;挤管式模芯承线)模芯外径 模芯外径尺寸决定于内径和模芯壁厚的尺寸。这个壁厚的设计既要考虑模具的寿命,又要考虑塑料的拉伸特性,壁厚太薄,模具容易损坏,壁厚太厚,使拉伸比增大,塑料表面光洁度差,甚至容易拉断料流。 一般壁厚取0.8~1.5mm,具体根据模芯内径尺寸而定,大时取上限,小时取下限。 (3)模芯承线长度 对挤管式模芯来说,其承线长度分为内承线和外承线,而挤压式模芯只有内承线。其实他是圆柱形孔的长度,内承线过长,则缆芯受到的摩擦阻力大,易使缆芯擦伤,甚至拉断缆芯。内承线过短,则缆芯不稳定,调整偏芯困难。模芯的外承线长度应与模套定径长度相适宜,一般比模套定径长度长3~8mm。 (4)模套内径 模套孔径是模套定径区孔的直径,他对护套外径和表面质量关系十分密切。在实际生产中应对塑料的工艺性能、缆芯结构等多种因素综合考虑。对于挤压式模具来讲,模套孔径选择太大,则塑料在定径区内受到的压力就小,挤出层疏松,有沙眼、脱节、毛糙等缺陷;如果选得过小,则挤出压力较大,外径不均匀,甚至出现麻花纹;一般挤压式摸套孔径等于护套外径,或比护套外径大0.2~0.5mm。对于挤管式模套孔径的选择应根据塑料的拉伸特性和配模系数来计算确定的,在下一节中专门讨论。 (5)模套定径长度 模套定径长度是模套圆柱形孔的长度,它是护套的定径区,塑料在挤出时受到的阻力大则挤包层紧密、光滑,定径区长,护套外径稳定。但过长,则使塑料挤出压力增加,增加设备负荷,还会造成塑料表面不光、发毛,塑料易倒流入模芯。定径区过短则塑料受到的阻力小,流量大,挤包层不紧密,同时外径不稳定。定径长度的选择是以模套孔径为基础的,一般为模套孔径的0.5~1.5倍,但此值要小于模芯外承线)模芯伸出模套的距离(限挤管式) 一般取0~3mm。当模芯向前伸时,则护套管内径变大,管壁厚度变薄。 (7)模芯承径后部与模套定径后部之间的距离 在挤管式挤出中,要求模芯承径后部退后于模套定径后部有一定距离。如果此段距离过太短,轻则使挤出的护套管壁变薄,重则引起料流的阻力或反压力太大,造成设备负荷增大。 一般该段距离取:当护套厚度小于2mm时取2~3mm,护套厚度大于3mm时取4~6mm。挤管模具配模系数和拉伸比挤管式挤出可以看作在模芯模套出口处有一环状塑料层,经一定拉伸形成一个合适的空心塑料管套在缆芯上,因牵引速度大于料流挤出速度形成拉伸,料流出模口后形成一个圆锥。假定出胶量不变,根据线速度的不同圆锥锥度也不同,线速度慢,拉伸小,圆锥远离模口;线速度快,拉伸大,圆锥

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