挤塑工序在电缆生产中是不可缺少的一部分,它包含绝缘和护套生产工序。绝缘生产方式有:涂覆、绕包、挤包,以及它们的组合。现在绝缘生产主要的是涂覆(绕组线,已不在生产许可证管理范围)和挤包(电线电缆)。
一、塑料挤出设备与模具
1.塑料挤出设备:挤出机
1.1挤塑机的工作原理:利用特定形状的螺杆在加热的机筒中旋转,将由料斗中送来的塑料向前压,使塑料均匀地塑化,通过机头和不同形状的模具,使塑料挤压成各种形状的制品。
1.2挤塑机的基本结构:挤塑机由挤压系统、传动系统和加热系统(冷却)组成。
1.2.1挤压系统(包括螺杆、机筒、料斗、机头和模具五部分)
①螺杆:螺杆是挤塑机中的重要部分,它是由高强度、耐热和耐腐蚀的合金钢制成,其作用是将塑料向前推进,产生压力,搅拌,旋转时与塑料产生摩擦热,使塑料熔化,并边连续不断地将融体送入机关挤出,它直接关系到挤塑机的应用范围和生产率。
②机筒是一个金属筒,一般用耐热耐压的强度较高的,坚固耐磨、耐腐蚀的合金钢或内衬合金钢的复合钢制成,它与螺杆构成了塑料塑化和输送作用的挤压系统的基本结构,机筒的长度一般为其直径的15~30倍,以使物料得到充争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。在机筒的外面装有电阻或感应加热器测量装置及冷却系统。
③料斗通常为锥形容器,其容积至少应能容1小时的用料,料斗底部装有切断料流截短装置,料斗侧面装有视孔可标定和计量。
④机头是挤塑机的成型部件,机头主要有过滤装置(多孔板和筛网)、连接管、分流器、模芯座、模具等组成。
1.2.2传动系统
它的功能是保证螺杆以所需要的力矩和转速匀速地旋转,一般伟动系统都包括三个必要的环节:原动力——变速器——减速器。要求螺杆的转速稳定,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规格制品的要求。为此传动电机一般采用整流电机、直流电动机等。
1.2.3加热冷却系统
功能:通过机筒的加热或冷却,以保证塑料始终在其工艺温度范围内挤出。
①塑机的加热方法:挤出机螺杆速度保持恒定时,影响出胶量稳定性的主要因素是挤塑机的机身温度。
交联挤塑机加热方法通常有两种,采用载体(如加热水)加热和电阻器加热。采用载体加热的特点是加热均匀,不易产生局部过热现象,但是载体加热温度对系统的密封性能要求很高,成本较高。因而用于温控要求较高挤塑机上。
②塑机冷却:在挤出过程中经常会产生机筒内塑料温度过高,热量过多的现象,如不及时排出过多的热量,则容易引起物料“先期交联”;挤塑机一般在两个部位冷却:机筒冷却和机头冷却。
a.机筒冷却(机筒冷却方法有两种风冷和水冷)
从冷却效果来看,空气冷却比较柔和,冷却速度较慢,水冷却速度则快,但比较激烈,易造成较强的“热振动”,水冷却系统的设计是比较复杂的,它除了具有良好的冷却效果外,还应有良好的密封性以防泄漏,使在不需要冷却时,最好能使冷却系统中的水全部逸出,以免因存水产生的水垢使冷却系统堵塞,结构上还应有利于维修,目前的水冷却系统大部分是在机筒外表面车出螺旋形沟槽,然后盘绕冷却管。
b.螺杆冷却
冷却螺杆的主要目的是防止塑料过热,此外冷却螺杆的加料段也有利于物料往机头输送。通入螺杆的冷却介质通常是水,水温可以根据要求保持一定数值。甚至螺杆的冷却长度也可以调整,有时全长冷却,有时只冷却一部分,最新设计的挤塑机螺杆温度可以分区调节。
1.2.4挤塑机螺杆参数
螺杆的主要参娄有直径长径比、压缩比、螺距、螺槽宽度、螺旋角、螺杆与机筒之阐的间隙等。
①螺杆直径D:挤塑机的大小规格通常用螺杆直径表示,直径越大,出胶量就越大,挤出量近似和其平方成比例,因此螺杆直径少许增加,将引起挤出量的显著增加。
②长径比L/D:螺杆工作部分长度L与直径D的比值。在螺杆直径一定时,增大长径比就意味增加螺杆的长度,长径比越大,有利于物料充分塑化,同时还能产生较大的压力,保证产品更加密实,提高质量。然而长径比太大也不行,对交联料产生过分塑化,引起物料的先期交联,用于交联机组的挤出机,长径比一般在20~25倍之间。
③压缩比是加料段第一个槽容积与均化段最后一个螺槽容积之比,压缩比的选择,应根据原材料不决定,塑料性质不一样,压缩比也不一样,颗粒大、压缩比小;颗粒小、压缩比大,低密度聚乙烯的压缩比为2~3倍。
④螺槽深度H:即螺纹的外半径与根部半径之差,根据压缩的要求,加料段槽深大于熔融段,熔融段又大于均化段,加料段螺槽深度大,有利于提高其输送能力,熔融段和均化段螺槽浅,螺杆能对物料产生较高有剪切速度,有利于机筒壁向物料传热和物料的混合和塑化。
2.挤出机的模具
2.1挤出机的模具分为挤压式、半挤管式、挤管式。
2.2各种模具的特点:
2.2.1.挤压式优点:
1)、挤出的塑料层结构紧密结实。
2)、绝缘与导体结合紧密无隙,挤包层的绝缘强度可靠。
3)、外表面平整光滑。
2.2.2.挤压式缺点:
1)、调整偏芯不易。
2)、配模的准确要求高,产品质量对模具依赖性大。
3)、挤出线的弯曲性不好。
2.2.3挤管式优点
1)、挤出速度快。
2)、操作简单,调偏芯容易。
3)、间隙大,磨损小,使用寿命长。
4)、配模方便。
5)、塑料定向拉伸,塑料挤出强度增加。
6)、护套厚度容易控制。
2.2.4挤管式缺点:
1)、致密性差。
2)、塑料与线芯结合性差。
2.2.5半挤管式:吸取了挤压式和挤管式的优点。
二、交联聚乙烯材料的交联方法:分为化学和物理两种方式
1.化学交联:过氧化物交联(1、蒸汽交联(SCP);2、红外线交联法(RCP)与干式交联;3、长承模(MDCV)交联;4、加压熔岩盐交联(PLCV)工艺;5、硅油交联(FZCV)工艺。)和硅烷接枝交联(一步法、两步法、共聚法)。
2.物理交联:高能射线辐照交联。