挤出问题探讨.ppt

1、1,电 缆 料 挤 出 工 艺 探 讨,上海斯瑞聚合体科技有限公司 客户服务部,2,前言 一、关于挤出原理 1、挤出的三个阶段 2、塑化阶段的塑料流动变化 二、关于挤出工艺 1、挤出温度 2、挤出速度 3、牵引速度 4、冷却 三、关于常用电缆料的挤出 1、关于电缆料产品说明书中的挤出参考温度 2、关于低烟无卤料的挤出 3、关于PE料的挤出 4、关于PVC料的挤出 5、关于TPU料的挤出 6、关于尼龙料的挤出 四、其它 结束语,3,说到电缆料的挤出，线缆行业的人们都不陌生，大家天天都在接触，积累了丰富的经验和挤出理论。 因此，我们今天在这里抱着学习的态度，就挤出工艺方面的一点浅显认识与大家共同探

2、讨。,前 言,4,一、关于挤出原理,5,1 塑料挤出过程的三个阶段,塑料挤出最主要的依据是塑料所具有的可塑态。 塑料在挤出机中完成可塑过程成型是一个复杂的物 理过程，包括了混合、破碎、熔融、塑化、排气、 压实并最后成型定型，这一过程是连续实现的。 在实际应用中，这一连 续过程可以人为的分为三个不同阶段，即： 塑化阶段、成形阶段、定形阶段。,6,塑化阶段 是在挤出机机筒里完成的。经过螺杆的旋转作用，塑料由颗粒状的固体变为可塑性的粘流体。 塑料在塑化阶段取得由机筒外部的电加热和螺杆旋转时产生的摩擦热两部分的热量。 起初的热量由机筒外部的电加热作用取得。正常开车后，热量的取得则是由螺杆对物料的旋转、

3、压缩、剪切、搅拌等作用与机筒内壁的摩擦和物料分子间的内摩擦产生的。 这两部分热量的共同作用使塑料粒子在机筒内塑化熔融成粘流体。,7,成形阶段 是在机头内进行的，由于螺杆旋转和压力作用，把粘流体推向机头，经机头内的模具，使粘流体成型为所需要的各种尺寸形状的挤包材料，并包覆在线芯或导体外。 定形阶段 这一阶段是在冷却水槽中进行的，塑料挤包层经过冷却后，由无定型的塑性状态变为定型的固体状态。,8,2塑化阶段的塑料流动变化,在塑化阶段，塑料沿螺杆轴向被推向机头的移动过程中，经历着温度、压力、粘度、甚至化学结构的变化，而这些变化在螺杆的不同区段情况又是不同的。 因此在实际中，根据塑化阶段塑料流动时的物态

4、连续变化过程，又将塑化阶段分为三个阶段：即加料段（破碎段）、熔融段（塑化段）、均化段（均压段），从而较直观地表现出塑料的挤出特性。,9,加料段 在来自机筒和料粒摩擦的温度作用下，以螺杆旋转产生足够大的，连续而稳定的推力和反向摩擦力，实现对塑料的软化、破碎、搅拌与均匀混合，从而为连续稳定的挤出提供基础。 塑料在此段仍是未完全塑化的物态。,10,熔融段 塑料自加料段进入熔融段。在此段塑料遇到了较高的机筒外部和螺杆摩擦温度的热作用。而来自加料段的推力和来自均化段的反作用力，不但使物料进一步均匀混合，而且使塑料热交换作用加大，达到了表面的热平衡。由于在此阶段温度和作用时间较长，致使塑料发生了物态的转变

5、，由固态转为粘流态。主体完成了塑化，并在压力的作用下，排除了固态塑料中所含的气体，实现初步压实。,11,均化段 这一段的螺杆螺纹深度最浅，所以这里是螺杆与机筒间压力最大的工作段；来自螺杆的推力和筛板等处的反作用力，是塑料“短兵相接”的直接地带，这一段也是机身温度最高的一段，塑料在此阶段受到的径向压力和轴向压力最大，在这种压力下使熔体压实、致密。而由于高温作用，使得经过熔融段未能熔化的高分子，在此段完成塑化，从而消除“颗粒”,使塑化充分均匀然后定量、定压地由机头挤出。,12,二、关于挤出工艺,13,1挤出温度,在塑料的挤出过程中，物料的转变以及决定物料流动的粘度都取决于温度。 温度是塑料挤出工艺

6、中最重要的工艺参数。 由于温度影响着塑料的熔融过程和熔体的流动性，因此挤出温度就和挤出制品的质量有着密 切的关系。 塑料品种不同，软化点和熔点也不同，甚至同种塑料（如聚乙烯）由于其结构组成的不同，挤出温度也不同。,14,低温挤出的优点：保持形状比较容易；缩短了冷却时间；减少塑料降解的机会。 低温挤出的缺点：会使挤包层失去光泽，并出现波纹，不规则破裂等现象。甚至熔体中仍夹杂有固态物料，严重影响挤出质量。,低温挤出,15,提高挤出温度,提高挤出温度能提高低密度聚乙烯护套的抗应力开裂强度；能提高聚氯乙烯挤包层的抗张强度；对挤出表面的光洁度有利，对降低挤出设备负载也有利。 但过高的挤出温度，易使塑料分

7、解，或出现打滑现象。使挤包层的形状稳定性差，出现流坠，收缩率增加，甚至会引起塑料层变色或出现气泡。,16,在实际挤出过程中，因设备新旧，挤出制品的外径大小不同，温度也不尽相同，挤出不同的材料，温度控制就要相应调整。 温度对产品的物理性能影响是复杂的，电缆乙烯类塑料层抗张强度与挤出温有关，对应于最大的抗张强度有一最佳的挤出温度。 另外，环境温度的高低也会影响挤出温度的控制，冬天和夏天就要相差510。,因此,17,应当指出的是,塑料操作温度的比较，只有对同一设备才有意义。设备不同，机筒壁厚薄不一样，测温点的深浅不一样，而且测温仅是测机筒和机头的温度，与物料的实际温度也不一样。因此，应根据观察挤出过

8、程中塑料的塑化质量，并调节温控，一般材料说明书给出温度的仅供参考。,18,2挤出机各段温控的作用,加料段采用低温：因为加料段要产生足够的推力、机械搅拌并混合。如温度过高，使塑料过早熔融，容易引起“打滑”，造成挤出压力波动，还容易因过早熔融导致混合不充分，塑化不均匀。另外，还容易使加料口料粒结块堵塞，使加料流终止，所以这一段温度一般采用低温。,19,熔融段的温度要有较大幅度的提高，因为塑料在该段要实现塑化，只有达到一定的温度才能确保大部分组成得以塑化。,20,均化段的温度最高，塑料在熔融段已经大部分塑化，而其中小部分高分子组成还未开始塑化，就进入均化段，尽管这部分组成很少，但其塑化的温度往往需要

9、更高。,21,机颈的温度要保持均化段的温度，这是因为挤出机筛板上的孔将熔体分散为条状物，进入机头时在熔融状态下将其彼此压实，同时又产生一定的反作用力，显然温度如果下降太多会使机筒内压力增大，造成材料的过高剪切，增加负载，破坏热平衡。 机头承接已塑化均匀且由机颈压实的熔体塑料，起继续挤压使之密实的作用，塑料在此有固定的表层与机头内壁长期接触，若温度过高，势必出现分解产生老焦，特别是在死角处，因此机头温度不宜过高。,22,挤出过程中表征挤出速度的重要操作变量是螺杆转速。在一般情况下，提高螺杆转速是现代挤出机提高生产能力，实现高速挤出的重要手段。 螺杆转速增加意味着剪切作用增强、流率增大，剪切作用增

10、强，会使粘性耗散热量增加；而流率增大，物料在机内停留的时间缩短。而且流率增大的影响超过剪切作用增强的影响，会因熔融长度延伸至均化段而破坏正常的挤出过程。 因此，要增加螺杆转速来提高挤出速度时，还必须根据不同材料的熔融特性，采用调整温度或采用控制机头压力才能达到目的。,3挤出速度,23,三、光、电缆挤出机的螺杆,常见的螺杆结构形式有： a.渐变型等距不等深螺杆； b.渐变型等深不等距螺杆。 c.突变型螺杆； d.分离型螺杆； e.屏障型螺杆等。,24,四、螺杆的主要参数,螺杆的主要参数有：螺杆直径、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

11、有很大影响。 由于工厂里的挤塑机型已经固定，所以这里着重简述一下螺杆长径比和压缩比对塑料挤出的影响。,25,1螺杆的长径比,螺杆工作部分的长度L与螺杆直径D之比称为长径比。在螺杆直径一定时，增大长径比就意味着螺杆长度增加。 L/D值大，温度分布合理，有利于塑料混合和塑化。 但选择过大的长径比，螺杆消耗的功率将相应增大，螺杆弯曲的可能性,26,2.螺杆的选择 a.非结晶性聚合物（如PVC）熔融温度范围比较宽，一般选用等距渐变螺杆。 b.结晶性高聚物（如PE）熔融温度范围比较窄，一般选用等距突变螺杆。,27,三、关于常用材料挤出,28,1关于材料产品说明书中的挤出温度,斯瑞材料产品说明书中的挤出温

12、度，是根据材料的熔点及流动性给出的参考挤出温度。 由于我公司目前有280余家光、电缆材料用户，挤出机种类很多，状态不一，特别是温控系统、螺杆结构都不尽相同。因此，说明书中的挤出温度只能是一个挤出机初始温度设定参考依据，实际的挤出温度控制，应根据材料的塑化状态再调整。最终出胶流畅、塑化状态良好时的各区温度，才是实际的挤出控制温度。,29,2关于低烟无卤料的挤出,由于低烟无卤材料粘度较高和添加了许多无机物，因此我们建议挤出加工工艺应注意以下几点： 螺杆和压缩比：一般压缩比2.5的无屏障头螺杆即可满足挤出要求。但要获得更好的挤出质量和提高生产效率，最好采用低压缩比螺杆。 模具：采用挤管式模具时，推荐

13、配模拉伸比2.0。采用半挤管或挤压式模具亦可。除挤管式模具注意配模拉伸比外，不管采用哪种形式的模具，模套定径区在允许条件下都应尽量短。 滤网：一般不需要。如一定要采用，建议采用20-40目的即可。,30,挤出参考温度：见不同牌号材料的说明书中的推荐参考温度。 冷却：采用水冷却。冷却时水槽尽量往机头方向前移，推荐的空气间隔为150mm，这样可获得更好的表面，水温为室温水。 另外要说明的是：设备电机功率要足够，这是由于低烟无卤料的粘度较大，如果电机功率过小，会造成在合适的熔融温度时，螺杆转不动或主机电流超负荷。而设备电机功率足够时，不仅不会超负荷，而且可获得较宽的挤出温度控制调整范围。现在许多有低

14、烟无卤光、电缆产品的厂家，对于挤出机的电机功率配置都比较大，如90机配90kW，150机配150kW等。,31,加工无卤材料的螺杆,一般为简单的单螺纹螺杆，具有较深的螺纹和较低的压缩比，如图示：,32,进料段的螺纹深度可用以下公式推算： A = D0.0913 + 3.9075 A为进料段的螺纹深度 D为螺杆外径计量段的螺纹深度可用以下公式推算： B = D0.00812 + 2. 7438 B为计量段的螺纹深度 D为螺杆外径,33,3关于PE的料挤出,聚乙烯是结晶型高聚物，其又分为支化型和线型聚合物，在挤出中应注意以下几点： 挤出温度过低导至 “熔体破裂”现象而使挤出表面粗糙。在挤出时应避免

15、挤出温度过低和模具定径区过短。 当挤出电缆外径较大的护套时，由于模口较大，机头阻力小，从而形成机身压力减小，材料在螺杆的推动下在很快从机身流出，造成塑化不均匀，表面有未完全熔融的固化物。此外由于机身压力减小，再加上进料段温度过高，还容易造成“排气不畅”，气体不易从机身后部排出，容易造成挤出表面随机出现气泡。 因此挤出时在温度控制上应有一个从低高较低的温控梯度。,34,聚乙烯产品挤出的冷却：由于其是结晶型高聚物，因此缓冷和骤冷都会给制品带来不利影响。推荐的冷却温度是：第一段水槽水温为4060，其余水槽为室温。,35,4关于PVC料的挤出,PVC材料是非结晶型高聚物，有着很宽的熔融温度范围，因此挤

16、出温度控制也很重要。 温度过高对定型不利，且容易产生变色、“老胶”。 低温挤出虽也可获得较好的表面，但达不到材料应有的抗张强度。 一般的加工温度是：加料段130140，均化段（出料段）到机头180190。（仅供参考）,36,5关于TPU材料的挤出,螺杆：小型挤出机（45 65机），建议采用低烟无卤专用螺杆；中、大型挤出机（90 150机），建议采用PVC 使用的等距不等深渐变型螺杆。 挤出参考温度：从进料段到机头模口为130175，在此温度区间分配。 模具：挤管式或半挤管式。 冷却：采用室温水。 对于光缆用户，如有表面亚光要求时，可降低机头和模口温度。,37,6关于斯瑞尼龙料的挤出,斯瑞尼龙料

17、产品代号为：SR8850 参考挤出条件 挤出参考温度（）： 1区 2区 3区 4区 法兰 机头 模口 220 235 240 250 250 250 245 螺杆：由于尼龙的熔融温度范围很窄，故最好采用压缩段很短的突变型螺杆。 模具：挤管式模具；配模拉伸比一般为3。 冷却：第一段水槽采用温水冷却，温度4060；其余水槽水温为室温。,38,尼龙料较易吸潮，我公司尼龙料采用铝塑薄膜包装。打开包装的料最好一次用完。 如挤出表面有密集的气泡或包覆不上，可判定为受潮，受潮后的材料可烘干后使用；烘干温度应100110 。 另外：初始加温到温度后，应至少恒温2小时后再加料挤出。,39,四、其它,关于材料的贮存 这里所说的贮存主要是防潮，