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工藝
　　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(guò)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(lái)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。
　　******節(jié) 塑料的擠制
　　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(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，擠包在線芯和電纜上

。
　　1.塑料擠出過(guò)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(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(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)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）

。
　　******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(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(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)

。
　　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(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

。
　　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(lái)自加料段的推力和來(lái)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(guò)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(kāi)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(guò)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(lái)，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(guò)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(guò)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(kāi)始減少

，無(wú)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******的工作段

；另外來(lái)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******，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(guò)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

。
　　4.擠出過(guò)程中塑料的流動(dòng)狀態(tài)
　　在擠出過(guò)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(kāi)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(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。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(guò)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(lái)說(shuō)，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(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(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

。
　　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(guò)程和操作規(guī)程

。
　　1.塑料擠出機(jī)的擠塑過(guò)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(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)料斗加入擠出機(jī)機(jī)筒