電力電纜的專業(yè)技術(shù)總結(jié)
電力電纜的專業(yè)技術(shù)總結(jié)
塑料電線電纜產(chǎn)品種類普遍,由于使用特性、工作條件的要求不同,其產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)組成也是多種形式的。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生產(chǎn)時(shí)工藝簡(jiǎn)便。
我主要從塑料的擠制說起,首先擠塑機(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,使塑料均勻地塑化(即熔融),通過機(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(hù)套是采用連續(xù)擠壓方式進(jìn)行的,擠出設(shè)備一般是單螺桿擠塑機(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)。在擠出過程中,裝入料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)熱段開始逐漸地向均化段運(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。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,擠包于線芯或纜芯周圍,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。
二、擠出過程的三個(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)中完成可塑過程成型是一個(gè)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。應(yīng)該指出這一過程是連續(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)將擠塑過程這一連續(xù)過程,人為的分成各個(gè)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(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(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)正常開車后,熱量的取得則是由螺桿旋轉(zhuǎn)物料在壓縮、攪拌過程中與機(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。它是在冷卻水槽中進(jìn)行的,塑料擠包層經(jīng)過冷卻后,由無(wú)定型的塑性狀態(tài)變?yōu)槎ㄐ偷墓腆w狀態(tài)。
三、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)連續(xù)變化過程又人為地分成三個(gè)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(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的質(zhì)量和產(chǎn)量。
在熔融段,經(jīng)破碎、軟化并初步攪拌混合的固態(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,這時(shí)的熱源,除機(jī)筒外部的電加熱外,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了物態(tài)的轉(zhuǎn)變,與加熱機(jī)筒接觸的物料開始熔化,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,固化床的寬度逐漸減小,直到完全消失,即由固態(tài)轉(zhuǎn)為粘流態(tài)(可塑態(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)開始減少,無(wú)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(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!保顾芰纤芑浞志鶆,然后將完全塑化熔融的塑料定量、定壓地由機(jī)頭均勻地?cái)D出。
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