線纜包覆擠塑模設(shè)計(jì)和原理

1、線纜包覆擠塑模設(shè)計(jì)和原理線纜包覆模是指用于電線電纜包覆成型，并賦予一定幾何形狀與尺寸的工藝裝備.線纜包覆模屬于環(huán)隙口模，但與管材模相比，熔體在環(huán)隙中除了壓力流外還有由于芯線連續(xù)牽引運(yùn)動所引起的拖曳流動.金屬芯線為了包覆一層塑料作為絕緣層，需在擠出機(jī)上用轉(zhuǎn)角式機(jī)頭擠出成型。當(dāng)金屬芯線是單絲或多股金屬線時，擠出產(chǎn)品為電線；當(dāng)金屬芯線是一束互相絕緣的導(dǎo)線或不規(guī)則的芯線時，擠出產(chǎn)品為電纜.塑料線纜的生產(chǎn)過程可劃分為兩個主要步驟：首先是制備纜料；其次是生產(chǎn)塑料線纜。電纜料電纜料是指用于線纜的絕緣和護(hù)套材料的塑料，常用的塑料品種有：PVC、PE、PP、PA及氟塑料等。1、PVC電纜料PVC電纜料品種繁多、

2、應(yīng)用廣泛。耐電壓和絕緣電阻較高，但介電常數(shù)和介電損耗大。利用添加特種性能的助劑或改性劑，可分別制造出耐熱型（105C）、耐寒型、耐油型和無毒型等PVC電纜料。PVC電纜料的主要缺點(diǎn)是使用溫度范圍較窄。2、PE電纜料可用于高頻通信電纜和電力電纜的絕緣材料：PE耐電壓性能好，介電常數(shù)和介電損耗小，受溫度頻率的影響較小；是電纜護(hù)層的好材料：力學(xué)性能良好，耐溶劑、耐化學(xué)藥品、耐水耐濕性能突出。交聯(lián)PE適用于作耐熱電力電纜的絕緣層：比PE耐熱性高，不熔融，耐環(huán)境應(yīng)力開裂性和耐化學(xué)藥品性有很大改進(jìn)。3、PP電纜料PP是最輕的一種電纜絕緣材料（密度為3），電氣絕緣性很好，且力學(xué)強(qiáng)度大，耐熱性高，可在110C

3、條件下連續(xù)工作，特別適宜用作在較高溫度下的電絕緣材料。PP柔韌、耐磨，可做成較薄的線纜護(hù)層?？芍瞥商胤N電纜（如深海小直徑多芯電纜）。泡沫PP是 電纜非常好的絕緣材料。線纜包覆生產(chǎn)工藝流程線芯電纜料線 芯擠出包覆冷卻定型卷 取PVC電纜熱處理冷 卻卷 取交聯(lián)PE電纜 PVC絕緣電線 交聯(lián)PE絕緣電力電纜PVC絕緣控制電纜電纜生產(chǎn)設(shè)備一.線纜包覆模類型1.擠壓式包覆模(用于電線包覆成型)口模與機(jī)體分為兩體，靠口模端面保證與芯棒的同心度。改變(或更換)口模尺寸、擠出速度、芯線的移動速度及導(dǎo)向錐軸向位置，都將改變塑料包覆層的厚度.這種機(jī)頭結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便。主要缺點(diǎn)是：芯線與包覆層同心度不好。原因：其

4、一，芯棒與導(dǎo)向套本身就可能引起塑料的不均勻流動，造成塑料停留時間長或過熱分解；其二，轉(zhuǎn)角式機(jī)頭不容易均勻地加熱。雖然電熱圈可布滿整個機(jī)頭，但機(jī)頭與擠出機(jī)連接處卻不易加熱或冷卻，同時溫度分布不均勻也將影響同心度.口模成型段長度L為其出口內(nèi)徑D的倍.導(dǎo)向錐前端與口模入口間的距離為1.01.5D.?2.套管式包覆模結(jié)構(gòu)與擠壓式包覆機(jī)頭相似。后者將塑料在口模內(nèi)包覆在芯線上，而套管式包覆機(jī)頭將塑料擠成管，在口模外包覆在芯線上。一般靠塑料管的熱收縮或借助于抽真空使塑料管更緊密地包在芯線上.2.套管式包覆?？谀６ㄐ投伍L度L為口模出口直徑D的倍以下，避免螺桿背壓過大和在電纜表面出現(xiàn)流痕現(xiàn)象.二.包覆模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

5、1.芯模幾何設(shè)計(jì)包覆層可達(dá)到的厚度分布與流道分配系統(tǒng)幾何形狀的關(guān)系至關(guān)重要。要求熔體流經(jīng)流道后，在其被包覆的導(dǎo)線圓周上產(chǎn)生相同的流速，以確保線纜包覆層具有均勻的厚度分布.為達(dá)此目的，常有以下三種芯模幾何形狀設(shè)計(jì):(1)螺旋式芯模線纜包覆模塑料熔體從切向引入螺旋形通道，螺旋螺距連續(xù)減小，熔體的螺旋運(yùn)動逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向運(yùn)動，沿軸向均勻流動。(2)心形曲線線纜包覆模熔體沿平行于芯模的斜刃面分成兩股獨(dú)立熔體流。隨后流道變寬而深度變淺，位于斜刃面下方并在內(nèi)弧線12上延伸，流經(jīng)心形部分10起補(bǔ)償作用。(3)雙魚尾形流道線纜包覆模來自擠塑機(jī)的塑料熔體首先分成兩股分別進(jìn)入兩個半環(huán)狀溝槽，隨后流入兩魚尾形流道，使

6、之形成軸向均勻流動.2.流道錐角設(shè)計(jì)在流道分配系統(tǒng)之后，芯模和模套構(gòu)成的圓環(huán)形間隙沿導(dǎo)線運(yùn)動方向變窄，使得熔體流速逐漸升高。如果需要達(dá)到高的包覆速度，則模芯和模套之間的夾角最好是恒定地變小直至包覆區(qū)，它有助于抑制渦流，使熔體被拉伸而更均勻。導(dǎo)向錐及模套通常是可更換的，以適應(yīng)用同一機(jī)頭包覆多種不同規(guī)格導(dǎo)線之需.L.R.哈蒙德(L.R.Hammond)所做實(shí)驗(yàn):芯線直徑為的銅線，口模環(huán)隙外半徑為。結(jié)論結(jié)論結(jié)論1：電線外觀質(zhì)量隨口模錐角的增大而降低，并由此可得臨界剪切速率或臨界牽引速度。結(jié)論2：線纜外觀質(zhì)量隨MFI的增大而提高。故在確保線纜力學(xué)性能的條件下，使用流動性好的樹脂有利于牽引速度V的提高和

7、錐角的擴(kuò)大。3.導(dǎo)向錐間隙設(shè)計(jì)線纜包覆機(jī)頭中熔體壓力常高達(dá)50MPa，為了防止塑料熔體滲入導(dǎo)向錐內(nèi)孔，芯線與導(dǎo)向錐內(nèi)孔間的間隙應(yīng)很小，常為。在套管式包覆模中，此間隙可放大為。在包覆過程中，由于間隙小，導(dǎo)線速度高，故導(dǎo)向錐的磨耗特大，應(yīng)注意材料的選取.4.口模對中設(shè)計(jì)口模預(yù)對中機(jī)頭如圖示.此類機(jī)頭無需采取補(bǔ)充對中措施，且當(dāng)芯線通過內(nèi)導(dǎo)向環(huán)1時已被一薄熔體所包圍，使得磨損小，芯線與熔體間粘附性好.5.口模形狀設(shè)計(jì)口模孔幾何形狀及成型段長度，對包覆速度及包覆質(zhì)量具有重要影響。圓錐度較小，成型段較長的口模，能生產(chǎn)出表觀質(zhì)量較好的線纜。對于SPVC，口模成型段長度為，對于聚烯烴則為25D。包覆產(chǎn)品質(zhì)量受

8、到機(jī)頭尺寸的影響.J.M.漢斯(J.M.Hans)選用直徑為、和的導(dǎo)線，進(jìn)行PE敷層厚度為、和的一組口模尺寸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)論：敷層表面光滑性隨樹脂流動指數(shù)MFI值的增加而提高；而機(jī)頭入口壓力將隨MFI值的增加而減小。敷層表面光滑性隨口模錐體長度a的增大而改善。但芯線牽引阻力增加，機(jī)頭內(nèi)的壓力隨之減小。敷層表面光滑性隨口模直徑d的減小即敷層減薄而下降。敷層表面光滑性隨芯線牽引速度V的增加而降低，但壓力和牽引力卻隨之增大。三.芯模分配系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有分配塑料熔體，沿軸向流動均勻的作用。因此有必要定量地確定芯模幾何尺寸。圓柱形芯模分配系統(tǒng)尺寸可借助于衣架機(jī)頭流道設(shè)計(jì)的分析結(jié)論，把圓柱形芯模分配系統(tǒng)看作是由

9、分配歧管和狹縫阻流區(qū)組成，并假定符合:A.塑料熔體在所有流徑上具有相同的壓力降，保持在整個出口的圓周上具有恒定的流速;B.熔體沿分配流道流動的每一個路徑上，具有恒定的剪切速率或表觀粘度；C.熔體流經(jīng)每條路徑所停留時間大致相等.(1)歧管半徑及最大半徑 R()=R0( /)1/3 (9-1) R0=0.95(rH2)1/3 (9-2)(2)阻流區(qū)高度y及最大高度yc(3)歧管與阻流區(qū)的表觀剪切速率(4)歧管與阻流區(qū)的表觀粘度(5)總壓力損失(6)熔體平均停留時間截錐形芯模分配系統(tǒng)尺寸如要求在分配系統(tǒng)中有恒定的剪切速率，則在阻流區(qū)沿流動方向上的縫隙高度就必須增加.(6)熔體在流道中的平均停留時間第

10、九章 其它擠塑模噴絲機(jī)頭造粒機(jī)頭擠網(wǎng)機(jī)頭1.噴絲機(jī)頭常用單絲以PA、PVC、PVDC、PE、PP、PETP等樹脂為原料，通過機(jī)頭擠出，冷卻初定型后，再經(jīng)高倍熱拉伸卷取，獲得所需單絲。經(jīng)高倍熱拉伸的單絲，分子沿軸向方向取向程度大增，力學(xué)性能顯著提高。 生產(chǎn)工藝包括：擠出、成型、拉伸、熱定型、卷繞。生產(chǎn)線：（1）兩步拉伸單絲生產(chǎn)線水浴池中預(yù)拉伸熱風(fēng)爐中二次拉伸熱風(fēng)爐中預(yù)拉伸熱風(fēng)爐中二次拉伸（2）單步拉伸單絲生產(chǎn)線主要用于PETP單絲的生產(chǎn)主要用于PETP、PA的單絲生產(chǎn)可用于PP、PA的單絲生產(chǎn)主要用于HDPE單絲的生產(chǎn) 機(jī)頭噴絲孔很小，采用45或65擠塑機(jī)已足夠。機(jī)頭入口處須設(shè)柵板和濾網(wǎng)，濾網(wǎng)常

11、用4 O8 O目。PVC使用13層，PE使用23層。 1.1 機(jī)頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有水平式和垂直式兩種。1.2 噴絲板參數(shù)(1)噴絲孔徑它與單絲直徑間的關(guān)系，視塑料品種及其拉伸比的不同而異。同一噴絲板上的噴絲孔徑、中心距及成型段長度應(yīng)保持一致?？讖秸`差必須控制在5%以下。拉伸比噴絲板孔徑與被擠出物經(jīng)充分松弛后直徑之比。(2)噴絲孔數(shù)常用孔數(shù)為6的倍數(shù)，但一般不超過72孔。(3)噴絲孔成型段長L可參照圓形截面棒材口模成型段長度公式（6-1）。也可憑經(jīng)驗(yàn)：取噴絲孔長徑比為L/d=45。(4)噴絲孔入口角一般為20（PP）60（PE）。(5)噴絲板強(qiáng)度2.造粒機(jī)頭造粒工藝 加工生產(chǎn)對粉粒體處理技術(shù)與裝備的需

12、求日益增多；邊角料、廢舊塑料的回收需要。螺桿擠出造粒機(jī)分單螺桿和雙螺桿型，擠出形式有前出料和側(cè)出料兩種。經(jīng)混合、捏和的濕物料或低軟化點(diǎn)（一般指小于50）物料在螺桿輸送、擠壓作用下，從機(jī)頭開孔模板擠出，再經(jīng)過干燥或冷卻得到顆粒成品，從而實(shí)現(xiàn)將粉狀產(chǎn)品改變?yōu)榫鶆虻念w粒產(chǎn)品的目的。成品顆粒直徑可由模板開孔孔徑調(diào)節(jié)和控制。廢舊塑料經(jīng)過清洗干燥之后，成型加工之前一般要根據(jù)樹脂的特性和成型條件的要求進(jìn)行造粒。 造粒工藝分為冷切造粒和熱切造粒兩大類，一般不同的塑料品種造粒工藝也不相同，但同種塑料也會因成型設(shè)備及工藝的不同而采用不同的造粒工藝.熱切粒法是采用特殊形狀的旋轉(zhuǎn)切刀不斷剪切由出條孔板擠出的塑料條，隨

13、著旋轉(zhuǎn)切刀轉(zhuǎn)速的不同，可得到不同長度的粒子。顆粒截面形狀與出條孔板小孔截面形狀有關(guān)；顆粒長度與擠出速度及切刀轉(zhuǎn)速有關(guān)。這種方法由于物料溫度高，阻力小，切粒所需功率低，切刀磨損也小。它結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。但造粒時不易冷卻，易發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象。適用于熱切粒的機(jī)頭結(jié)構(gòu)見圖。分流器正面有兩個孔，可用專門的扳手?jǐn)Q開分流器，以便清理機(jī)頭或更換過濾網(wǎng)等。分流器四周開設(shè)孔徑為10毫米的圓孔1 6個。出條孔板上同一圓周均勻排列2 0個小孔，孔徑毫米。冷切粒法是擠出物料冷卻后進(jìn)行切粒。若擠出物料為帶狀，首先用切刀將它切成條狀，然后再用另一組切刀橫向切割；若擠出物料為條狀，只需用切刀橫向切割即可成粒。這種方法，不易發(fā)

14、生粘結(jié)現(xiàn)象。但工藝過程長，占地面積大，動力消耗大，切刀磨損嚴(yán)重。片料、線料的冷切造粒 熔體從塑化設(shè)備中引出片料(如雙輥塑煉機(jī))或線料(如擠出機(jī))。通過冷卻水槽冷卻，經(jīng)脫水輥后，用牽引輥以一定的速度送入到切粒機(jī)中，料條牽引速度不超過60一70mmin，料條數(shù)目不超過40根，粒料的截面大小和長度由牽引速度和送料速度確定。造粒的質(zhì)量、表面質(zhì)量、光澤、顏色、氣泡均可在線料上連續(xù)檢驗(yàn)。 PVC造粒機(jī)組，主要同PVC管材機(jī)組配套，以生產(chǎn)出，低成本、高質(zhì)量的產(chǎn)品。也可為其他PVC產(chǎn)品的廢料造粒。 用途：廢舊塑料造粒機(jī)是把聚乙烯（大棚膜、飲料瓶、內(nèi)襯袋等）或聚丙烯（舊編織袋、打包袋、打捆札繩等）經(jīng)擠出、冷卻、

15、切粒生產(chǎn)出塑料顆粒的設(shè)備。特點(diǎn)：本設(shè)備與破碎清洗機(jī)、切粒機(jī)配套。破碎清洗好的塑料，不用涼曬，直接可以投入擠出造粒，工序簡單，工藝先進(jìn)，且適用于不同廢舊塑料?？谀０逶炝？谀０宓你@孔應(yīng)具有較小的長徑比（L/D10）且為錐形入口，入口錐角為好。成型段長度L=(LE/R)+ER在機(jī)械設(shè)計(jì)時應(yīng)注意口模前緣熔體將有5070MPa的壓力。3.擠網(wǎng)機(jī)頭塑料網(wǎng)擠出成型原理塑料網(wǎng)擠出成型有兩種方式：片狀塑料網(wǎng)和圓筒狀塑料網(wǎng)。片狀塑料網(wǎng)機(jī)頭由上、下兩個模唇組成，分別設(shè)有相應(yīng)的半圓孔，相互緊密接觸。上、下模唇都可以單獨(dú)地或分別地作方向相反的往復(fù)運(yùn)動。BC上、下模唇產(chǎn)生相對位移時，上下模唇的半圓孔就會有規(guī)律地、間斷地相合，形成完整的圓孔。相互分開后，又形成分開的半圓孔。當(dāng)塑料熔體通過彼此相合的半圓孔時，即形成一段短的圓形線條，但當(dāng)半圓孔不相合時，則形成兩條半圓形線條。半圓線條形成網(wǎng)的網(wǎng)眼，而圓形線條形成網(wǎng)的結(jié)節(jié)”。由于往復(fù)的方向、速度、擠出速度等不同，可以形成多種網(wǎng)型 圓筒型塑