【正文】 電線電纜塑料絕緣層和護層生產(chǎn)的基本方式是采用單螺桿擠出機連續(xù)擠壓進行的。第三節(jié) 塑料擠出的質(zhì)量控制塑料電線電纜的主要絕緣材料和護層材料是塑料。影響熔融段長度的因素主要是物料特性、流率、螺桿轉(zhuǎn)速、機筒溫度和物料初溫。在加料段末段與加熱機筒接觸的物料開始熔化，在筒內(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筒之間的間隙時，就會被旋轉(zhuǎn)的螺紋刮下，聚集在螺紋的前面，形成熔池。根據(jù)這一現(xiàn)象，利用固體對固體摩擦的靜力平衡方程為基礎(chǔ)，建立了固體輸送理論。（1） 固體輸送理論在擠出過程中，加入螺桿中的固體塑料，由旋轉(zhuǎn)螺桿的推力作用，向前推進，在機頭阻力作用下，物料不斷被壓實。 這些理論不同程度上揭示了物質(zhì)性質(zhì)、機器結(jié)構(gòu)參數(shù)和工藝條件對熔融過程、輸送流率的影響，這就為改進擠出機結(jié)構(gòu)設(shè)計、制定合理的工藝條件、選擇材料等提供了理論依據(jù)。塑料擠出理論的研究 塑料擠出理論的研究就是根據(jù)塑料在擠出機中的三個歷程——即從加料區(qū)的固態(tài)到過渡區(qū)（熔融區(qū)）的固態(tài)——粘流態(tài)、直到均化區(qū)的粘流態(tài)這三種物理過程進行研究。這個應(yīng)變率的大小由螺桿與機筒間的剪切應(yīng)變力所決定，其剪切的應(yīng)變率數(shù)值的為： Πd*NΔ= h其中：Δ——為剪切應(yīng)變率（l/min）； D——為螺桿直徑（cm）； N——為螺桿轉(zhuǎn)速（r／min）； H——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。而減小螺槽深度，增大螺桿長徑比，雖然有利于塑料的熱交換和延長受熱時間，滿足塑化均勻，但將影響擠出量，又為螺桿制造和裝配造成困難。決定塑化狀況除塑料本身之外，主要是溫度和剪切應(yīng)變率及作用時間等因素。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。但不能一味地加大螺槽寬度來提高擠出量，因加寬螺槽寬度，將使螺紋厚度減小或塑化路徑縮短，前者使螺紋耐磨強度降低，后者使塑化能力降低。從擠出量計算公式第二項可以知道，當(dāng)螺槽深度較大時，（h12*h22）之值將很大，即使擠出壓力發(fā)生微小變化，也將引起第二項式的大量波動，影響擠出量的大幅度波動。 2）螺槽越淺，擠出量越穩(wěn)定。 從擠出量計算公式來看，影響擠出量的因素主要是： l）擠出壓力越大，擠出量就越小。對于一個結(jié)構(gòu)合理的擠出機構(gòu)，由于擠出具有連續(xù)性的特點，其固態(tài)下的擠出量與粘流態(tài)下的擠出量應(yīng)絕對相等（逸出的氣體忽略不計），因此擠出量即可由兩部分之一求得，一般都以后段的流體力學(xué)方法計算，對等距不等深螺桿的擠出量計算公式是： V*b*h1h2 b*g*p*h12*h22 Q= h1+h2 6η*L*（h1+h2） 其中：Q——擠出量（cm3／分）； V——螺桿在推進方向的速度（cm/分）； b——螺槽寬度（cm） h1——填實點螺紋深度（cm）； h2——端部螺紋深度（cm）； g——重力加速度（cm/分2）； p——擠出壓力（kg/cm2）； η——塑料粘度（kg／cm如上所述擠出過程中塑料流動是人為的將螺桿按某工作特性分為三個部分，但事實上，螺桿本身是一個整體；塑料沿螺桿全長上的物態(tài)變化，也是逐漸連續(xù)發(fā)生、發(fā)展并完成的，并不存在一個兩相界面。熔體塑料在螺紋槽中的實際流動是上述四種流動狀態(tài)的綜合，以螺旋形軌跡向前的一種流動。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。它也能引起生產(chǎn)能力的損失。 4）漏流——它也是由機頭中模具、篩板和濾網(wǎng)的阻力產(chǎn)生的。環(huán)流對塑料在機筒中的混合、塑化及熱交換影響很大，塑料所以能在螺桿中混合、塑化成熔融狀態(tài)，是和環(huán)流的作用分不開的。也是由螺桿旋轉(zhuǎn)時的推擠所形成的。它能引起生產(chǎn)能力的損失。它是由于機頭中的模具、篩板和濾網(wǎng)等阻礙塑料的正向運動，在機頭區(qū)域里產(chǎn)生的壓力（塑料前進的反作用力）造成的。正流量的大小直接決定著擠出量。通常將塑料的流動狀態(tài)看成是由以下四種流動形式組成的： l）正流——是指塑料沿著螺桿螺槽向機頭方向的流動。 擠出過程中塑料的流動狀態(tài) 在擠出過程中，由于螺桿的旋轉(zhuǎn)使塑料推移，而機筒是不動的，這就在機筒和螺桿之間產(chǎn)生相對運動，這種相對運動對塑料產(chǎn)生摩擦作用，使塑料被拖著前進。該段所具有的“均壓段”之稱即由此而得。此時塑料分子結(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，除其中的特大分子而外，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，實現(xiàn)初步壓實。由于機筒和螺紋根部的相對運動，使熔池產(chǎn)生了物料的循環(huán)流動。而來自加料段的推力和來自均化段的反作用力，使塑料在前進中形成了回流，這回流產(chǎn)生在螺槽內(nèi)以及螺桿與機筒的間隙中，回流的產(chǎn)生不但使物料進一步均勻混合，而且使塑料熱交換作用加大，達(dá)到了表面的熱平衡。 在熔融段，經(jīng)破碎、軟化并初步攪拌混合的固態(tài)塑料，由于螺桿的推擠作用，沿螺槽向機頭移動，自加料段進人熔融段。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，進而實現(xiàn)對破碎塑料的攪拌與均勻混合，并初步實行熱交換，從而為連續(xù)而穩(wěn)定的擠出提供基礎(chǔ)。塑化階段根據(jù)塑料流動時的物態(tài)連續(xù)變化過程又人為地分成三個階段，即加料段（又稱破碎段）、熔融段（又稱塑化段）、均化段嘆稱均壓段），這也是人們習(xí)慣上對擠出螺桿的分段方法，各段對塑料擠出產(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。它是在冷卻水槽中進行的，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)。它是在機頭內(nèi)進行的，由于螺桿旋轉(zhuǎn)和壓力作用，把粘流體推向機頭，經(jīng)機頭內(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。起初的熱量是由機筒外部的電加熱產(chǎn)生的；當(dāng)正常開車后，熱量的取得則是由螺桿旋轉(zhuǎn)物料在壓縮，剪切、攪拌過程中與機筒內(nèi)壁的摩擦和物料分子問的內(nèi)摩擦而產(chǎn)生的。它是在擠塑機機筒內(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。 第一階段是塑化階段。應(yīng)該指出這一過程是連續(xù)實現(xiàn)的。 擠出過程的三個階段 塑料擠出最主要的依據(jù)是塑料所具有的可塑態(tài)。在擠出過程中，裝人料斗中的塑料借助重力或加料螺旋進人機筒中，在旋轉(zhuǎn)螺桿的推力作用下不斷向前推進，從預(yù)熱段開始逐漸地向均化段運動；同時，塑料受到螺桿的攪拌和擠壓作用，并且在機筒的外熱及塑料與設(shè)備之間的剪切摩擦熱的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)，在螺槽中形成連續(xù)均勻的料流。 塑料擠出過程 電線電纜的塑料絕緣和護套是采用連續(xù)擠壓方式進行的，擠出設(shè)備一般是單螺桿擠塑機。塑料的擠出工藝就是利用塑料的三態(tài)變化來實現(xiàn)的。熱塑性塑料隨溫度變化而發(fā)生上述三態(tài)變化是可逆的，當(dāng)溫度低于粘流態(tài)溫度時，塑料從粘流態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)，當(dāng)溫度低于常溫時，塑料轉(zhuǎn)變?yōu)椴ＡB(tài)。當(dāng)高 分子的熱運動的能量超過化學(xué)鍵能（即化學(xué)鍵形成時放出的能量或化學(xué)鍵斷裂時吸收的能量），就會引起化學(xué)鍵的破壞，結(jié)果主鏈斷裂或側(cè)基脫離，導(dǎo)致高分子材料性能劣化。這時大分子受外力時，產(chǎn)生粘性流動，即處于粘流態(tài)。這時高分子材料如果受力，卷曲狀態(tài)的大分子鏈會沿著受力方向拉長，大分子鏈由卷曲而拉直，變形可達(dá)100%~1000%（%~%），處于高彈性的塑料一般不能作結(jié)構(gòu)材料使用。在高彈態(tài)時，塑料在較小的外力作用下可產(chǎn)生很大的變形，且初始時，變形隨溫度的升高而增大，到一定限度后變?yōu)楹愣?，而外力解除后能夠恢?fù)原來狀態(tài)。當(dāng)溫度再低時，高聚物處于脆性，在很小的外力作用下，分子鏈發(fā)生斷裂，此時材料失去使用價值，該溫度即為脆化溫度Tx。這是因為在常溫時，塑料的大分子不能移動，鏈段也處于凍結(jié)狀態(tài)，只有大分子上較小的運動單元，如側(cè)基、支鏈和鏈節(jié)能運動。在玻璃態(tài)，塑料受一定的沖擊、壓縮等負(fù)荷作用下，變形很小，并隨溫度的增加使變形直線上升，但在外力消失后，變形也隨之消失，并恢復(fù)原狀。 根據(jù)高分子物理學(xué)的概念，熱塑性塑料在受熱時存在三種物理狀態(tài)，即玻璃態(tài)——溫度低于玻璃化溫度Tg、高彈態(tài)——溫度高于玻璃化溫度Tg而低于粘流態(tài)溫度Tf、粘流態(tài)——溫度高于粘流態(tài)溫度Tf而低于聚合物分解溫度Td，而當(dāng)溫度高于Td時，聚合物便開始降解或分解。我們知道，物質(zhì)的性質(zhì)由物質(zhì)及分子結(jié)構(gòu)所決定的。而我們研究擠出理論的目的就是要揭示、掌握和促進這一運動、變化過程，從而使擠出成型加工達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗的效能。 （4）投資少，見效快。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，由此可見擠出成型生產(chǎn)能力大于注射機。擠出成型具有如下主要特點： （1）連續(xù)化生產(chǎn)，可根據(jù)需要生產(chǎn)任意長度。擠出成型在塑料制品加工種占重要地位。收線盤的尺寸要滿足生產(chǎn)長度和設(shè)備允許的要求。另外如果生產(chǎn)大長度時，選用小規(guī)格線盤，會出現(xiàn)收線過滿或收卷不下，被迫剪斷纜芯。四、盤具使用 收線盤從一定程度上講也影響了護套質(zhì)量。其孔徑即纜芯縱包后外徑，~。~。內(nèi)模孔徑比纜芯外徑大1~3mm。 預(yù)成型模具是兩個圓錐體的組合，主要是將縱包帶由平面帶形卷成半圓或四分之三圓形，便于形成圓柱形管狀體。二、 縱包模具 電纜護套工藝中的縱包主要是用于鋼或鋁粘結(jié)護套的生產(chǎn)，縱包質(zhì)量除了與縱包帶質(zhì)量有關(guān)外還與縱包模的成型質(zhì)量有關(guān)。在一般電纜護套生產(chǎn)中，都有意將K設(shè)計成大于1。E2點和F2點不在垂直O(jiān)G的同一平面上，發(fā)生層間錯位，通過著個層間錯位（拉伸），使護套厚度減薄，E2F2的厚度等于EF的厚度。如果用了大的模套后仍要求外徑不變，即厚度保持在EF1位置，在實際生產(chǎn)中可通過提高牽引速度，使料流經(jīng)一定拉伸來達(dá)到所需的外徑。若要繼續(xù)保持K=1的平衡拉伸，因為纜芯外徑和模芯外徑在擠出過程中是不能改變的，只有增加護套的厚度使E點移動到E1點。EF1是電纜所需的護套厚度，F(xiàn)1G為纜芯的半徑。 D大 D小 d小 d大 O A1 A M N1 G G1 B B1 N M1 例圖： 在上圖中。配模的另一個計算是配模系數(shù)K，其體理論推導(dǎo)這里忽略，只告訴大家一個簡單的計算公式，即： 模套內(nèi)徑 模芯外徑 K= / 護套外徑 纜芯外徑 按上例：K=（）/（）= 根據(jù)模具選擇而計算，可以得出三種情況： K1 稱為緊包 K=1 稱為平衡拉伸 K〈1 稱為松包 電纜護套擠出一般采用緊包或平衡拉伸，一般K=~。則其拉伸比為： S=S1/S2 S1=*（）=S2=*（）= S=則拉伸比為1： 從提高絕緣或護套擠出質(zhì)量來看，希望拉伸比小一些為好。 電纜護套常用材料有PVC、PE、PU等，對于PE材料來說，其拉伸比一般取1：~8，PVC為1：~5，PU為1：~3。 模具 電纜 拉伸比的定義：塑料離開擠出模口時圓環(huán)狀截面積與冷卻后所要求的護套管的圓環(huán)截面積之比，稱為拉伸比。（三） 擠管模具配模系數(shù)和拉伸比擠管式擠出可以看作在模芯模套出口處有一環(huán)狀塑料層，經(jīng)一定拉伸形成一個合適的空心塑料管套在纜芯上，因牽引速度大于料流擠出速度形成拉伸，料流出模口后形成一個圓錐。如果此段距離過太短，輕則使擠出的護套管壁變薄，重則引起料流的阻力或反壓力太大，造成設(shè)備負(fù)荷增大。當(dāng)模芯向前伸時，則護套管內(nèi)徑變大，管壁厚度變薄。定徑長度的選擇是以模套孔徑為基礎(chǔ)的，~，但此值要小于模芯外承線長度。但過長，則使塑料擠出壓力增加，增加設(shè)備負(fù)荷，還會造成塑料表面不光、發(fā)毛，塑料易倒流入模芯。對于擠管式模套孔徑的選擇應(yīng)根據(jù)塑料的拉伸特性和配模系數(shù)來計算確定的，在下一節(jié)中專門討論。在實際生產(chǎn)中應(yīng)對塑料的工藝性能、纜芯結(jié)構(gòu)等多種因素綜合考慮。模芯的外承線長度應(yīng)與模套定徑長度相適宜，一般比模套定徑長度長3~8mm。其實他是圓柱形孔的長度，內(nèi)承線過長，則纜芯受到的摩擦阻力大，易使纜芯擦傷，甚至拉斷纜芯。 ~，具體根據(jù)模芯內(nèi)徑尺寸而定，大時取上限，小時取下限。 （2）模芯外徑 模芯外徑尺寸決定于內(nèi)徑和模芯壁厚的尺寸。模芯承線孔徑選擇過小，會使纜芯擦傷，甚至使包帶拉斷，另外纜芯在模芯內(nèi)受到阻力，使擠出外徑不均勻，甚至出現(xiàn)竹節(jié)形。 模具圖： e（1） 模芯內(nèi)徑選擇 模芯內(nèi)徑就是模芯的承線孔的直徑，一般稍大于纜芯外徑。 （二）模具尺寸的選用 模具的幾何尺寸有很多，模具的裝配尺寸和外形尺寸以及模具的外錐角、內(nèi)錐角屬于設(shè)計問題，不屬于本次培訓(xùn)的內(nèi)容。它吸取了擠壓式和擠管式模具不易調(diào)偏芯的缺點，特別適用于擠包大規(guī)格的絞線絕緣和要求包緊力大的護套。半擠壓模具 模芯有管狀承徑部分，但比較短?？赏ㄟ^抽真空或提高拉伸比的方法解決。為了克服這一缺陷，可以在擠出中增加拉伸比，使分子排列整齊而提高塑料層的致密性。擠管式模具的缺點（1） 塑料層的致密性差。通過調(diào)整牽引