電力電纜的專業技術總結

電力電纜的專業技術總結

　　塑料電線電纜產品種類普遍，由于使用特性、工作條件的要求不同，其產品的結構組成也是多種形式的。塑料電線電纜的主要絕緣材料和護層材料是塑料，熱塑性塑料性能優越，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生產時工藝簡便。

　　我主要從塑料的擠制說起，首先擠塑機的工作原理是：利用特定形狀的螺桿，在加熱的機筒中旋轉，將由料斗中送來的塑料向前擠壓，使塑料均勻地塑化（即熔融），通過機頭和不同形狀的模具，使塑料擠壓成連續性的所需要各種形狀的塑料層，擠包在線芯和電線上。

　　一、塑料擠出過程

　　電線電纜的塑料絕緣和護套是采用連續擠壓方式進行的，擠出設備一般是單螺桿擠塑機。塑料在擠出前，要事先檢查塑料是否潮濕或有無其它雜物，然后把螺桿預熱后加入料斗內。在擠出過程中，裝入料中的塑料借助重力或加料螺旋進入機筒中，在旋轉螺桿的推力作用下不斷向前推進，從預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備之間的剪切摩擦熱的作用下轉變為粘流態，在螺槽中形成連續均勻的料流。在工藝規定的溫度作用下，塑料從固體狀態轉變為熔融狀態的可塑物體，再經由螺桿的推動或攪拌，將完全塑化好的塑料推入機頭；到達機頭的料流，經模芯和模套間的環形間隙，從模套口擠出，擠包于線芯或纜芯周圍，形成連續密實的絕緣層或護套層，然后經冷卻和固化，制成電線電纜產品。

　　二、擠出過程的三個階段

　　塑料擠出最主要的依據是塑料所具有的可塑態。塑料在擠出機中完成可塑過程成型是一個復雜的物理過程，即包括了混合、破碎、熔融、塑化、排氣、壓實并最后成型定型。應該指出這一過程是連續實現的。然而習慣上，人們往往按塑料的不同反應將擠塑過程這一連續過程，人為的分成各個不同階段，即為：

　　（1）塑化階段（塑料的混合、熔融和均化）；

　　（2）成型階段（塑料的擠壓成型）；

　　（3）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。它是在擠塑機機筒內完成的，經過螺桿的旋轉作用，使塑料由顆粒狀固體變為可塑性的粘流體。塑料在塑化階段取得熱量的來源有兩個方面：一是機筒外部的電加熱；二是螺桿旋轉時產生的摩擦熱。起初的熱量是由機筒外部的電加熱產生的，當正常開車后，熱量的取得則是由螺桿旋轉物料在壓縮、攪拌過程中與機筒內壁的摩擦和物料分子間的內摩擦而產生的。

　　第二階段是成型階段。它是在機頭內進行的，由于螺桿旋轉和壓力作用，把粘流體推向機頭，經機頭內的模具，使粘流體成型為所需要的各種尺寸形狀的擠包材料，并包覆在線芯或導體外。

　　第三階段是定型階段。它是在冷卻水槽中進行的，塑料擠包層經過冷卻后，由無定型的塑性狀態變為定型的固體狀態。

　　三、塑化階段塑料流動的變化

　　在塑化階段，塑料沿螺桿軸向被螺桿推向機頭的移動過程中，經歷著溫度、壓力、粘度、甚至化學結構的變化，這些變化在螺桿的不同區段情況是不同的。塑化階段根據塑料流動時的物態連續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（又稱均壓段），這也是人們習慣上對擠出螺桿的分段方法，各段對塑料擠出產生不同的作用，塑料在各段呈現不同的形態，從而表現出塑料的擠出特性。

　　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與固定的機筒之間產生的剪切應力作用在塑料顆粒上，實現對軟化塑料的破碎。而最主要的則是以螺桿旋轉產生足夠大的連續而穩定的推力和反向摩擦力，以形成連續而穩定的擠出壓力，進而實現對破碎塑料的攪拌與均勻混合，并初步實行熱交換，從而為連續而穩定的擠出提供基礎。在此階段產生的推力是否連續均勻穩定、剪切應變率的高低，破碎與攪拌是否均勻都直接影響著擠出的質量和產量。

　　在熔融段，經破碎、軟化并初步攪拌混合的固態塑料，由于螺桿的推擠作用，沿螺槽向機頭移動，自加料段進入熔融段。在此段塑料遇到了較高溫度的熱作用，這時的熱源，除機筒外部的電加熱外，螺桿旋轉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，使塑料在前進中形成了回流，這回流產生在螺槽內以及螺桿與機筒的間隙中，回流的產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，達到了表面的熱平衡。由于在此階段的作用溫度已超過了物態的轉變，與加熱機筒接觸的物料開始熔化，在機筒內表面形成一層聚合物熔膜，當熔膜的厚度超過螺紋頂與機筒之間的間隙時，就會被旋轉的螺紋刮下來，聚集在推進螺紋的前面，形成熔池。由于機筒和螺紋根部的相對運動，使熔池產生了物料的循環流動。螺棱后面是固體床（固體塑料），物料沿螺槽向前移動的過程中，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筒內壁，加速了機筒向固體床的傳熱過程，同時螺桿的旋轉對機筒內壁的熔膜產生剪切作用，從而使熔膜和固體床分界面的物料熔化，固化床的寬度逐漸減小，直到完全消失，即由固態轉為粘流態（可塑態）。此時塑料分子結構發生了根本的改變，分子間張力極度松弛，若為結晶性高聚物，則其晶區開始減少，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，排除了固態物料中所含的氣體，實現初步壓實。

　　在均化段，具有這樣幾個突出的工藝特性：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，足以使含于塑料內的全部氣體排除，并使熔體壓實，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，使得經過融熔段未能塑化的高分子在此段完成塑料，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、定壓地由機頭均勻地擠出。

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