《電線塑料的擠塑工序探析》3800字（論文）

電線塑料的擠塑工序探析目錄TOC\o"1-2"\h\u847電線塑料的擠塑工序探析 124486一、塑料擠出過程 118233（一）正流 230058（二）倒流 227654（三）橫流 213529（四）漏流 2992二、擠出過程的三個階段 319449（一）塑化階段 332533（二）成型階段 3702（三）定型階段 39016三、塑化過程中塑料流動的變化 330744（一）加料段 327776（二）熔融段 413404（三）均化段 413056四、結(jié)語 59243參考文獻(xiàn) 5摘要：擠塑工序中包括絕緣及護(hù)套的制作過程。在絕緣生產(chǎn)線上使用最廣泛的是涂覆工藝。絕緣的生產(chǎn)方式為：涂覆，繞包，擠包，及其結(jié)合方式。涂覆和擠包在電線塑料絕緣層和護(hù)套生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。目前絕緣生產(chǎn)以涂覆為主，擠包為輔。電線塑料絕緣層及護(hù)層制造的基本模式是通過單螺桿擠出機(jī)不斷擠出來完成，由于擠出機(jī)是連續(xù)擠出，因此，塑料絕緣及護(hù)套的制造工藝也在不斷地進(jìn)行。本文對于電線塑料的塑料擠出過程、階段與流動變化進(jìn)行研究，希望能夠?qū)τ跀D塑質(zhì)量提升有所幫助。關(guān)鍵詞：電線塑料；擠塑工序；擠塑質(zhì)量一、塑料擠出過程擠出設(shè)備通常采用單螺桿擠塑機(jī)。由于塑料本身具有一定粘性，所以塑料在進(jìn)料口時必須經(jīng)過一個均化處理，即由原來不流動變?yōu)榱鲃有暂^好，這樣才能保證順利地進(jìn)入擠出機(jī)內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)。塑料擠出之前，應(yīng)預(yù)先檢查塑料是濕的，還是有別的雜物，接著對螺桿進(jìn)行預(yù)熱，再添加到料斗中。擠出時，裝在料斗內(nèi)的塑料在重力作用下，或者加料螺旋作用下流入機(jī)筒內(nèi)，受旋轉(zhuǎn)螺桿推力，不斷前進(jìn)，自預(yù)熱階段起，逐步移動至均化段；塑料在擠出機(jī)內(nèi)作高速流動時，其速度隨時間而變化。同時塑料被螺桿攪動擠壓，并在機(jī)筒外熱以及塑料和設(shè)備間剪切摩擦等因素影響下，向粘流態(tài)過渡，螺槽內(nèi)形成持續(xù)均勻料流。當(dāng)完成擠制后，物料被輸送到模套內(nèi)。工藝規(guī)定溫度下，塑料由固體狀態(tài)變成熔融狀態(tài)，是可塑物體，然后通過螺桿進(jìn)行推進(jìn)或者混合，把充分塑化的塑料推到機(jī)頭內(nèi)；達(dá)到機(jī)頭的料流，通過模芯與模套之間形成環(huán)形間隙，從模套口擠，擠包在導(dǎo)體或者線芯的四周，形成一層連續(xù)致密的絕緣層或者護(hù)套，再冷卻固化后，做成電線產(chǎn)品。[1]在擠出過程中，由于螺桿的旋轉(zhuǎn)使塑料推移，而機(jī)筒是不動的，這就在機(jī)筒和螺桿之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，這種相對運(yùn)動對塑料產(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)筒中的流動復(fù)雜化了。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：（一）正流是指塑料沿著螺桿螺槽向機(jī)頭方向的流動。它是螺桿旋轉(zhuǎn)的推擠力產(chǎn)生的，是四種流動形式中最主要的一種。正流量的大小直接決定著擠出量。（二）倒流它的方向與正流的流動方向正好相反。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，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”。它能引起生產(chǎn)能力的損失。（三）橫流橫流是沿著軸的方向，即與螺紋槽相垂直方向的塑料流動。也是由螺桿旋轉(zhuǎn)時的推擠所形成的。它的流動受到螺紋槽側(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，形成環(huán)狀流動，所以橫流實(shí)質(zhì)是環(huán)流。環(huán)流對塑料在機(jī)筒中的混合、塑化成熔融狀態(tài)，是和環(huán)流的作用分不開的。（四）漏流漏流是通過機(jī)頭內(nèi)的模具產(chǎn)生、篩板與濾網(wǎng)之間存在阻力所引起。當(dāng)物料從一個料斗進(jìn)入到一個螺旋輸送機(jī)時，由于料粒之間存在著空隙，就會有一部分空氣通過空隙而流入下料管道里。但并不在螺槽里流，而是螺桿和機(jī)筒之間縫隙處形成倒流現(xiàn)象。當(dāng)進(jìn)料量增加時，這種現(xiàn)象會變得更加嚴(yán)重。還會造成生產(chǎn)能力喪失。如果漏流造成了擠出機(jī)的阻塞或其他故障時，就會使生產(chǎn)中斷。由于螺桿與機(jī)筒的間隙通常很小，故在正常情況下，漏流流量明顯小于正流，倒流。當(dāng)壓力達(dá)到某一臨界值時，擠出機(jī)內(nèi)就會產(chǎn)生回流現(xiàn)象。擠出時，漏流會對擠出量產(chǎn)生影響，漏流量的增加會使擠出量減少，塑料四種流動狀態(tài)不單獨(dú)表現(xiàn)，對于特定的塑料質(zhì)點(diǎn)，既沒有真實(shí)倒流，亦無閉合環(huán)流存在。螺紋槽內(nèi)熔融塑料的實(shí)際流動是上述四種流動狀態(tài)的綜合，按螺旋形軌跡前進(jìn)一種流動。二、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)。塑料在擠出機(jī)中完成可塑過程成型是一個復(fù)雜的物理過程，即包括了混合、破碎、熔融、塑化、排氣、壓實(shí)并最后成型定型。人們往往按塑料的不同反應(yīng)將擠塑這一連續(xù)過程，人為地分成不同階段，即：（一）塑化階段此階段是在擠塑機(jī)機(jī)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。塑料在塑化階段取得熱量的來源有兩個方面：一是機(jī)筒外部的電加熱；二是螺桿旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的摩擦熱。（二）成型階段此階段是在機(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。[2]（三）定型階段這一階段在冷卻水槽或者冷卻管道內(nèi)完成，塑料擠包層經(jīng)冷卻從無定型塑性狀態(tài)轉(zhuǎn)化為定型固體狀態(tài)。三、塑化過程中塑料流動的變化塑料沿螺桿軸向被螺桿推向機(jī)頭的移動過程中，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)塑料流動時的物態(tài)變化過程又人為地分成以下三個階段。（一）加料段一是給顆粒狀固體塑料一個軟化溫度，二是用螺桿轉(zhuǎn)動和固定機(jī)筒間剪切應(yīng)力施加于塑料顆粒，達(dá)到將軟化塑料粉碎的目的。通過上述工作過程來完成對塑化后物料的粉碎、分散與擠壓等一系列操作。但更重要的是，它利用螺桿旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生了足夠的持續(xù)穩(wěn)定推力及反向摩擦力，為了形成持續(xù)穩(wěn)定擠出壓力，然后達(dá)到將粉碎后的塑料混合均勻的目的，并且初步推行熱交換，從而為持續(xù)，穩(wěn)定擠出奠定了基礎(chǔ)。因此，在擠出機(jī)中進(jìn)行塑化工作時，其動力來自螺桿旋轉(zhuǎn)所引起的擠壓力。這一階段所產(chǎn)生的推力，對擠出質(zhì)量及產(chǎn)量有直接的影響。[3]（二）熔融段這一段塑料在高溫下遭遇熱作用和熱來源，除了在機(jī)筒外進(jìn)行點(diǎn)熱，螺桿轉(zhuǎn)動時摩擦熱亦有影響。并從加料段產(chǎn)生推力，從均化段產(chǎn)生反作用力，使得塑料向前流動時產(chǎn)生回流，回流的出現(xiàn)，不僅使得物料得到了進(jìn)一步的均勻混合，并使得塑料的熱交換作用增強(qiáng)，在表面實(shí)現(xiàn)熱平衡。此時，塑料已經(jīng)完成塑化過程，即從熔融狀態(tài)向結(jié)晶狀態(tài)過渡。由于在此階段的作用溫度已超過了塑料的流變溫度，加上作用時間長，使塑料在物態(tài)上轉(zhuǎn)化，接觸到加熱機(jī)筒的材料開始融化，所述機(jī)筒的內(nèi)側(cè)面上成型有聚合物熔膜，當(dāng)熔膜厚度大于螺紋頂和機(jī)筒間縫隙，將通過轉(zhuǎn)動螺紋刮除，匯聚于推進(jìn)螺紋前方形成熔池。此時，隨著機(jī)筒的繼續(xù)轉(zhuǎn)動，熔池也將持續(xù)地擴(kuò)大并最終填滿整個機(jī)筒壁面。因機(jī)筒與螺紋根部之間存在相對運(yùn)動，使得熔池內(nèi)出現(xiàn)物料循環(huán)流動現(xiàn)象。從螺旋輸送機(jī)上擠出的物料沿著螺旋狀軌跡進(jìn)入到機(jī)筒內(nèi)，并在其內(nèi)部進(jìn)行連續(xù)地輸送。螺棱后為固體床（固體塑料），物料在螺槽前進(jìn)時，因熔融段螺槽深度向均化段方向漸淺，固體床連續(xù)不斷地擠壓在機(jī)筒的內(nèi)壁上，加快機(jī)筒與固體床之間的換熱過程，與此同時，螺桿轉(zhuǎn)動對機(jī)筒內(nèi)壁熔膜形成剪切作用，由此，熔膜與固體床分界面處的材料被融化，固體床寬度遞減，直到完全消失，即由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)。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)。（三）均化段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)生壓力最大的工作段；另外來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最大，這種高壓作用，足以使含于塑料內(nèi)的全部氣體排出，并使熔體壓實(shí)，致密。該段所具有的“均化段”之稱即由此而得。四、結(jié)語電線塑料的擠塑工序要時刻關(guān)注擠出質(zhì)量，主要是塑料塑化得好壞，幾何尺寸的均勻與否，也就是徑向厚度的均勻程度，軸向外徑均勻與否。它對制品性能有直接影響，如拉伸強(qiáng)度，斷裂伸長率，沖擊強(qiáng)度，彎曲強(qiáng)度，硬度，耐磨性以及耐化學(xué)品性等都與之有關(guān)。決定塑化的除了塑料自身，以溫度與剪切應(yīng)變率，作用時間為主。其中溫度對塑化狀況起決定性作用，而剪切應(yīng)變率在一定范圍內(nèi)則起輔助作用。擠出溫度過高，不僅會引起擠出壓力波動，并使塑料分解，甚至?xí)j釀設(shè)備事故。因此在保證擠出質(zhì)量的前提下，降低擠出溫度成為解決這一問題的重要途徑之一。并降低螺槽深度，提高螺桿的長徑比，雖利于塑料熱交換，增加受熱時間，達(dá)到塑化均勻的要求，但是會對擠出量產(chǎn)生影響，也給螺桿的制造與組裝帶來了一定的難度。因此，降低擠出機(jī)機(jī)頭溫度或適當(dāng)縮短螺桿長度都不可取。因此，保證塑化最主要的因素應(yīng)該是增加螺桿旋轉(zhuǎn)給塑料帶來剪切應(yīng)變率，為了實(shí)現(xiàn)均勻的機(jī)械混合，擠出熱交換平衡，并且從而保證了塑化的均勻進(jìn)行。因此在確定擠出機(jī)設(shè)計參數(shù)時，應(yīng)考慮螺桿轉(zhuǎn)速和螺槽內(nèi)長度這兩個主要參數(shù)。該應(yīng)變率決定了螺桿和機(jī)筒之間剪切應(yīng)變力，這表明，當(dāng)擠出量要求得到保證時，可增加螺槽深度，同時增加轉(zhuǎn)速。同時，要想獲得較高的