挤塑基础知识培训教材(77页)-管理培训(编辑修改稿)

挤塑基础知识培训教材(77页)-管理培训(编辑修改稿)内容摘要：

则是产生绝缘偏心的重要原因之一。 在护套挤出中，护套表面的刮伤也往往是由缆芯的弯曲造成的。 因此，各种挤塑机组中的校直装置是必不可少。 校直装置的主要型式有：滚筒式（分为水平式和垂直式）；滑轮式（分为单滑轮和滑轮组）；绞轮式，兼起拖动、校直、稳定张力等多种作 中管网制造业频道 中管网制造业频道 用；压轮式（分为水平式和垂直式）等。 预热装置： 缆芯预热对于绝缘挤出和护套挤出都是必要的。 对于绝缘层，尤其是 薄层绝缘，不能允许气孔的存在，线芯在挤包前通过高温预热可以彻底清除表面的水份、油污。 对于护套挤出来讲，其主要作用在于烘干缆芯，防止由于潮气（或绕包垫层的湿气）的作用使护套中出现气孔的可能。 预热还可防止挤出中塑料因骤冷而残留内压力的作用。 在挤塑料过程中，预热可消除冷线进入高温机头，在模口处与塑胶接触时形成的悬殊温差，避免塑胶温度的波动而导致挤出压力的波动，从而稳定挤出量，保证挤出质量。 挤塑机组中均采用电加热线芯预热装置，要求有足够的容量并保证升温迅速，使线芯预热和缆芯烘干效率高。 预热温度受放线速度的制约，一般 与机头温度相仿即可。 冷却装置：成型的塑料挤包层在离开机头后，应立即进行冷却定型，否则会在重力的作用下发生变形。 冷却的方式通常采用水冷却，并根据水温不同，分为急冷和缓冷。 急冷就是冷水直接冷却，急冷对塑料挤包层定型有利，但对结晶高聚物而言，因骤热冷却，易在挤包层组织内部残留内应力，导致使用过程中产生龟裂，一般 PVC 塑胶层采用急冷。 缓冷则是为了减少制品的内应力，在冷却水槽中分段放置不同温度的水，使制品逐渐降温定型，对 PE、 PP 的挤出就采用缓冷进行，即经过热水、温水、冷水三段冷却。 三、 控制系统 塑料挤出机的控制系统 包括加热系统、冷却系统及工艺参数测量系统，主要由电器、仪表和执行机构（即控制屏和操作台）组成。 其主要作用是：控制和调节主辅机的拖动电机，输出符合工艺要求的转速和功率，并能使 中管网制造业频道 中管网制造业频道 主辅机协调工作；检测和调节挤塑机中塑料的温度、压力、流量；实现对整个机组的控制或自动控制。 挤出机组的电气控制大致分为传动控制和温度控制两大部分，实现对挤塑工艺包括温度、压力、螺杆转数、螺杆冷却、机筒冷却、制品冷却和外径的控制，以及牵引速度、整齐排线和保证收线盘上从空盘到满盘的恒张力收线控制。 1. 挤塑机主机的温度控制 电线电缆绝缘和护套的塑 料挤出是根据热塑性塑料变形特性，使之处于粘流态进行的。 除了要求螺杆和机筒外部加热，传到塑料使之融化挤出，还要考虑螺杆挤出塑料时其本身的发热，因此要求主机的温度应从整体来考虑，既要考虑加热器加热的开与关，又要考虑螺杆的挤出热量外溢的因素予以冷却，要有有效的冷却设施。 并要求正确合理的确定测量元件热电偶的位置和安装方法，能从控温仪表读数准确反映主机各段的实际温度。 以及要求温控仪表的精度与系统配合好，使整个主机温度控制系统的波动稳定度达到各种塑料的挤出温度的要求。 2. 挤塑机的压力控制 为了反映机头的挤出情况，需要检测 挤出时的机头压力，由于国产挤塑机没有机头压力传感器，一般是对螺杆挤出后推力的测量替代机头压力的测量，螺杆负荷表（电流表或电压表）能正确反映挤出压力的大小。 挤出压力的波动，也是引起挤出质量不稳的重要因素之一，挤出压力的波动与挤出温度、冷却装置的使用，连续运转时间的长短等因素密切相关。 当发生异常现象时，能排除的迅速排除，必须重新组织生产的则应果断停机， 中管网制造业频道 中管网制造业频道 不但可以避免废品的增多，更能预防事故的发生。 通过检测的压力表读数，就可以知道塑料在挤出时的压力状态，一般取后推力极限值报警控制。 3. 螺杆转速的控制 螺杆转速的调节与 稳定是主机传动的重要工艺要求之一。 螺杆转速直接决定出胶量和挤出速度，正常生产总希望尽可能实现最高转速及实现高产，对挤塑机要求螺杆转速从起动到所需工作转速时，可供使用的调速范围要大。 而且对转速的稳定性要求高，因为转速的波动将导致挤出量的波动，影响挤出质量，所以在牵引线速度没有变化情况下，就会造成线缆外径的变化。 同理如牵引装置线速波动大也会造成线缆外径的变化，螺杆和牵引线速度可通过操作台上相应仪表反映出来，挤出时应密切观察，确保优质高产。 4. 外径的控制 如上所述为了保证制品线缆外径的尺寸，除要求控制线芯（缆芯）的尺寸公差外，在挤出温度、螺杆转速、牵引装置线速度等方面应有所控制保证，而外径的测量控制则综合反映上述控制的精度和水平。 在挤塑机组设备中，特别是高速挤塑生产线上，应配用在线外径检测仪，随时对线缆外径进行检测，并且将超差信号反馈以调整牵引或螺杆的转速，纠正外径超差。 5. 收卷要求的张力控制 为了保证不同线速下的收线，从空盘到满盘工作的恒张力要求，希望收排线装置有贮线张力调整机构，或在电气上考虑恒线速度系统和恒张力系统的收卷等等。 中管网制造业频道 中管网制造业频道 6. 整机的电气自动化控制 这是实现高速挤出生产线应具备的工艺控制要求，主要是：开机温度联锁 ；工作压力保护与联锁；挤出、牵引两大部件传动的比例同步控制；收线与牵引的同步控制；外径在线检测与反馈控制；根据各种不同需要组成部件的单机与整机跟踪的控制。 第二节塑料挤出机螺杆 螺杆是挤塑机主机挤压系统的关键部件之一，它不仅起输送塑料的作用，同时对塑料的挤压、塑化、成型的难易也起着极其重要的作用，所以合理选用螺杆结构和参数是获得理想的产品质量和产量的重要环节。 一、 螺杆的类型 为适应不同塑料加工的需要，螺杆的型式有很多种，常见的有以下几种：渐变型（等距不等深），渐变型（等深不等距），突变型，鱼雷头型等。 1. 螺杆的 选择 螺杆型式的选用主要根据塑料的物理性能及挤塑机的生产技术规范来确定。 （ 1） 非结晶型聚合物的软化是在一个比较宽的温度内完成的，一般选用等距渐变螺杆。 结晶型聚合物熔融的温度范围比较窄，一般选用等距突变螺杆。 （ 2） 在小型挤塑机上，如φ 45 挤塑机螺杆采用的是等距不等深的全螺纹型式，螺杆的长径比较小，主要用于挤出小截面的绝缘层和护套层，挤出速度较快。 （ 3） 中型螺杆采用等距而螺纹深度渐变的全螺纹型式，它的长径比 中管网制造业频道 中管网制造业频道 比小型螺杆大些，螺纹的节距相等，从根部起由浅到深。 螺纹端部的螺纹较深，根部的螺纹较浅，这样塑料挤出量较多，又不影响螺杆 强度，挤出速度快，塑料塑化好，是一般中小型挤塑机生产绝缘层和护套层的理想螺杆。 （ 4） 大型螺杆直径一般在 150mm 以上，如φ 150、φ 200、φ 250 挤塑机。 大型螺杆采用两种型式，一是等距不等深，如φ 150、φ 200 挤塑机；二是螺杆分三段，即等距等深、等距不等深、不等距不等深，如φ 250 挤塑机，压缩比在 2～ 3 之间，长径比在 15： 1 左右，主要用于生产大截面的电线电缆绝缘层和护套层。 二、 螺杆的主要参数 螺杆的主要参数有直径、长径比、压缩比、螺距、螺槽宽度、螺槽深度、螺旋角、螺杆与机筒之间的间隙等，这些参数对挤塑工艺和性 能有很大影响。 1. 螺杆直径 Ds 螺杆直径即螺纹的外径，挤塑机的生产能力（挤塑量）近似与螺杆直径的平方成正比，在其它条件相同时，螺杆直径少许增大，将引起挤出量的显著增加，其影响甚至比螺杆转数的提高对挤出量的影响还大。 故常用螺杆直径来表征挤塑机规格大小的技术参数。 2. 螺杆长径比 L/Ds 螺杆工作部分长度 L 与螺杆直径 Ds 之比称为长径比，在其它条件一定时（如螺杆直径），增大长径比就意味着增加螺杆的长度。 L/Ds 值大，温度分布合理有利于塑料的混合和塑化，此时塑料在机筒中受热的时间也较长， 中管网制造业频道 中管网制造业频道 塑料的塑化将充分、更均匀。 从而提高 机塑质量。 如果在塑化质量要求不变的前提下，长径比增大后，螺杆的转速可提高，从而增加了塑料的挤出量。 但是，选择过大的长径比，螺杆消耗的功率将相应增大，而且螺杆和机筒的加工和装配鸡难度增加；螺杆弯曲的可能性也会增加，将会引起螺杆与机筒内壁的刮磨，降低使用寿命。 另外，对于热敏性塑料，过大的长径比因停留时间长而热分解，影响塑料的塑化和挤出质量。 因此，在充分利用长径比加大后的优点，选取时要根据加工塑料的物理性能和对产品的挤塑质量要求而定。 3. 压缩比ε 亦称为螺杆的几何压缩比，是螺杆加料段第一个螺槽容积与均化段最后一个螺 槽容积之比。 它是由塑料的物理压缩比――即制品的密度与进料的表现密度之比来决定的。 使挤塑机压缩比较大，目的是为了使颗粒状塑料能充分塑化、压实。 加工塑料的种类不同时，压缩比的选择也应不同。 按压缩比来分，螺杆的型式可分为三种：等距不等深、等深不等距、不等深不等距。 其中等距不等深是最常用的一种，这种螺杆加工容易，塑料与机筒的接触面积大，传热效果好。 4. 螺旋升角θ 即螺纹与螺杆横断面的夹角。 螺旋角太大保证不了塑化时间，降低螺杆的塑化质量，太小则螺纹密，螺槽容积减小，影响挤出量。 对于送料段，30o 螺旋角最合适于粉料； 15o 螺旋角合适于方形料粒； 17o 左右螺旋角合适于球状或柱状料粒。 由均匀段理论分析得知，螺旋角 30o 时的挤出流率最高。 实际上为了加工方便，多取螺旋角 17o41′。 中管网制造业频道 中管网制造业频道 5. 螺距 S 和螺槽宽度 W 螺距即螺纹的轴向距离，螺槽宽度即垂直于螺棱的螺槽宽度。 在其它条件相同时，螺距和槽宽的变化，不但决定螺杆的螺旋角，而且还影响螺槽的容积，从而影响塑料的挤出量和塑化的程度。 螺槽宽度加大则意味着螺棱宽度减小，螺槽容积相应增大，挤出量提高；同时螺棱宽度减小，螺杆旋转摩擦阻力减小，所以功率消耗低。 6. 螺槽深度 H 即螺纹外半径于根部半径之差。 根据压缩比的要求，加料段槽深大于熔融段，熔融段槽深又大于均化段。 加料段螺槽深度大，有利于提高其输送能力；但槽深太深，一则使螺杆强度下降，导致螺杆在较大扭力作用下发生剪断；二则太深使塑料在槽间混合不均、搅拌不匀，影响热传导和热平衡，导致螺杆塑化能力下降。 而熔融段和均化段螺槽渐浅，螺杆对物料产生较高的剪切速率，有利于筒壁向物料传热和物料的混合、塑化；但是太浅，螺槽容积减小，直接影响挤出量。 7. 螺杆与机筒的间隙δ 即机筒内径与螺杆外径之差的一半。 螺杆与机筒间隙的大小，对挤塑质量和产量都有很大的影响，特别是对塑化起着 主要作用。 当螺杆与机筒的间隙太大时，尤其时均化段间隙增大，则塑料的逆流、漏流现象增加，不但引起挤出压力的波动，影响挤出量；而且由于这些回流的增加，使塑料过热，这是由于摩擦加剧的结果，这种过热，尤其发生在散热不良的环境中，往往导致塑料分解，造成塑化差、成型困难。 因此，螺杆与机筒间隙一般控制在 ～ 间。 中管网制造业频道 中管网制造业频道 8. 螺杆头部结构 螺杆头部的形状和几何尺寸，与物料能否平衡的从螺杆进入机头，能避免滞流，以免局部物料受热时间过长而产生热分解现象等。 不同形状的螺杆头，在挤塑过程中，塑料从螺杆进入机头时的流动方式也不同。 从旋转运动变为直线运动，这时靠筒壁处的塑料流动慢，在中心处的流动快，根据塑料的流动状态，螺纹深度和两侧的圆弧半径可以相应变化，以适应螺杆各段的要求。 螺杆头部常采用锥角较小的锥体形状，为了增加搅拌作用，可在锥体形状上制成与螺杆均化段连续的螺纹。 9. 螺杆螺纹的头数 在其它条件相同时，多头螺纹与单头螺纹相比，多头螺纹对物料的正推力较大，攫取物料的能力较强，并可降低塑料熔体的倒流现象。 但螺纹全部都是多头螺纹时，会由于各条螺槽的熔融、均化或对熔体输送能力不一致，容易引起挤出量波动和压力波动，不利于挤出质量。 所以，有时只是为了提高加料段攫取物料的能力，在加料段设置双头螺纹，以提高塑料粒子的输送能力。 三、螺杆的分段及各区段的基本职能 根据塑料在挤塑机中物态变化、流动情况和螺杆的基本职能来划分，大致分为加料段、塑化段、均化段。 1. 加料段： 又称为预热段。 其职能主要是对塑料进行压实和输送。 2. 塑化段： 又称为压缩段，其作用是将加料段送来的塑料进一步压实和塑化，并将塑料中夹有的空气压回到加料口处排出，并改善塑料的热传导性能。 中管网制造业频道 中管网制造业频道 3. 均化段： 又称为熔融段，其作用是将塑化段已经塑化好的粘流态塑料，在温度的持续作用下，塑化的更加均匀。 二、 螺杆的冷却 螺杆冷却的目的主要是为了有利于加料段物料的输送，同时也可以防止塑料因过热而分解，有利于物料中所含气体能从加料段的冷混料中返回并从料斗中排出。 通入螺杆中冷却介质可以是水，也可以是空气。 使用螺杆冷却水应注意以下几点： （ 1） 螺杆冷却水的流量不宜过大，要适量，用手摸水感觉水温暖即可。 （ 2） 使用螺杆冷却水要注意外径的变化。 在螺杆和牵引速度相适应时，如果使用螺杆冷却水，易使电线电缆外径变小，绝缘厚度变薄。 （ 3） 操作时应做到停机时要停水，防止设备发生事故。 （ 4） 交接班时要交清使用螺杆冷却水的情况。 五、螺杆的维护保养 螺杆是塑料挤出的 心脏部分，维护保养好螺杆是提高产品产量和质量的关键。 因此，要注意下列几个问题： （ 1） 不允许在没有加塑料时螺杆空转。 （ 2） 在清洗螺杆时，要把螺杆垫平垫稳，不允许。