挤塑工艺(学生培训版-2002)

1、第二部分 挤塑工艺第一节 热塑性塑料一、聚氯乙烯（PVC）聚氯乙烯塑料是以聚氯乙烯树脂为基础，加入各种配合剂混合而成的，其机械性能优越，耐化学腐蚀、不延燃、耐气候性好、电绝缘性能好、容易加工、成本低，因此是电线电缆绝缘和护套用的好材料。（一）聚氯乙烯树脂聚氯乙烯树脂是由聚氯乙烯聚合而成的线型热塑性高分子化合物，其分子结构如图2-1：图2-1 聚氯乙烯树脂分子结构图从该分子结构来看，聚氯乙烯具有以碳链为主链，呈线型，且含有氯原子的C-CL极性键等特性。聚氯乙烯树脂具有下列基本特性：1、 是热塑性的高分子材料，可塑性和柔软性较好；2、 由于CCL极性键的存在，树脂具有较大的极性，因此介电常数 和介

2、质损耗的正切值较大，在低频情况下，有较高的耐电强度，另外由于极性键的存在，分子间的作用力较大，机械强度较高。3、 分子结构中含有氯原子，树脂具有不延燃和较好的耐化学腐蚀性和耐气候性。氯原子能破坏分子的晶体结构，树脂的耐热性及耐寒性较差，加入适量的配合剂，就能改善树脂的性能。（二）聚氯乙烯树脂的主要性能1、电绝缘性能 聚氯乙烯树脂是一种极性较大的电介质，电绝缘性能较好，树脂的体积电阻率大于1013m，树脂在25和50Hz频率下的相对介电常数为3.43.6，聚氯乙烯介质损耗角的正切tg为0.0060.2，树脂击穿场强不受极性影响。聚氯乙烯的介质损耗较大，因此不适用于高频或高压的场合，而通常广泛应用

3、在6KV以下低压电线电缆的绝缘和护套材料。2、老化稳定性能 从分子结构来看，氯原子都与仲碳原子相连，因而具有较高的耐老化稳定性，但在生产过程中，由于温度的直接影响和机械力的作用，易放出氯化氢，在氯的作用下，产生降解或交联，导致材料变色发脆，物理机械性能显著下降，电绝缘性能恶化。因此聚氯乙烯老化，为改善聚氯乙烯的老化性能，应添加适量的稳定剂。3、机械性能 聚氯乙烯树脂为无定型聚合物，在不同温度下具有玻璃态、高弹态和粘流态，为了满足使用要求，加入适量的增塑剂，就能调节其玻璃化程度，增加塑性，达到柔软性要求，使机械性能增强。（三）树脂的种类和技术要求氯乙烯的聚合方法有：悬浮聚合、乳液聚合、本体聚合和

4、溶液聚合四种。聚氯乙烯树脂的制造目前主要采用悬浮聚合方法，电线电缆用聚氯乙烯树脂就是采用悬浮聚合法制造的。聚氯乙烯悬浮聚合过程中所用树脂的结构形状有：疏松型树脂（XS型）和紧密型树脂（XJ型）。疏松型树脂质地疏松，吸油性大，易于塑化，加工操作控制方便，品种少，因此电线电缆用的树脂均是疏松型。树脂的特性见表2-1。表2-1 树脂的特性项目疏松型（XS）树脂紧密型（XJ）树脂粒子直径颗粒外形颗粒断面结构吸收增塑剂塑化性能5010m不规则，由多球合并而成疏松多孔，微粒间间隙大快塑化速度快20100m球形，表面光滑呈单球，微粒间间隙小慢塑化速度慢（四）聚氯乙烯塑料的组分1、树脂 聚氯乙烯树脂是聚氯乙烯

5、塑料的基础，它的种类、性能和用量对塑料性能影响很大，按电线电缆的使用特点和性能要求，采用悬浮聚合法生产树脂，要求树脂纯度高，电导率要低，为了改善加工性能和提高电绝缘性能，选用疏松型（XS型）树脂。2、增塑剂（1）性能要求：1）相容性好；2）塑化性能好；3）增塑率高；4）电气绝缘性能好；5）耐热、耐寒、耐光性能好；6）耐迁移性、耐油性好；7）非燃性能好。（2）增塑剂对聚氯乙烯塑料性能的影响增塑剂的种类、结构和用量对聚氯乙烯塑料的电气绝缘性能、物理机械性能、耐老化性能、耐油性、耐迁移性及加工性能都有很大的影响。3、稳定剂 稳定剂是聚氯乙烯塑料重要的配合剂，它能抑制聚氯乙烯树脂在加工和使用过程中由于

6、热和光作用而引起的降解和变色。（1）对稳定剂的要求1）能吸收氯化氢，与氯化氢形成的产物是中性物质。2）不损害机械性能和电气绝缘性能。3）加工性能好，与树脂、增塑剂相溶性好，加工时不易发生表面析出。（2）稳定剂的类型1）铅系稳定剂：价格低廉，稳定效果好，电气绝缘性能优越，吸水性小，适用于潮湿环境，铅盐稳定剂的种类有：三盐基性硫酸铅、二盐基性亚磷酸铅、铅白、二盐基性苯二甲酸铅、二盐基性硬脂酸铅等。2）金属皂类稳定剂：具有热稳定性或光稳定性，同时还具有润滑作用，是电缆料配方中的润滑剂，常用品种有硬脂酸钙、硬脂酸铅、硬脂酸钡等。4、抗氧剂 为防止塑料在加工过程和长期使用过程中，由于氧的作用而产生降解、

7、交联，在塑料中常加入抗氧剂，加抗氧剂一是防止树脂的氧化裂解；二是保护增塑剂免受氧化，抗氧主要是双酚A（二酚基丙烷），其用量宜为0.250.5分。5、填充剂 使用填充剂的目的，一是为了降低成本，起到增量的作用；二是为了改善某些性能，如电气绝缘性能、耐热变形性能、耐光与热稳定性能等，但添加填充剂会便塑料的抗拉强度、拉断延伸率、耐低温性能和柔软性能有不同程度的下降，因此，在配方设计中应加以考虑。（1）对填充剂的要求1）价格低廉；2）对塑料的物理机械性能损害少；3）在水、油、溶剂中的溶解量少；4）对塑料的电气绝缘性能无不利影响，是塑料电性能的改良；5）纯度高，不应含有对聚氯乙烯起老化有害作用的成分，如

8、铁盐、锌盐等。（2）填充剂的类型电线电缆常用的填充剂有：碳酸钙、陶土、锻烧陶土、炭黑、滑石粉、白炭黑和钛白粉等。（3）填充剂的选用用作护层的塑料中采用碳酸钙，对塑料的物理机械性能影响小，能降低塑料的成本，减少树脂和增塑剂的损耗。护层级加入少量炭黑，对提高其耐大气性能有效。在绝缘塑料中采用锻烧陶土，能提高电气绝缘性能。6、着色剂 线芯着色是为了使制品有鲜艳的色泽，除满足美观要求外，还具有改进耐气候性，延长使用寿命的作用。对通信电缆、电力电缆等，赋予线芯不同颜色，也是为了便于安装、使用和检修。电线电缆所用着色剂分为无机颜料和有机颜料两种：（1）无机颜料它包括氧化铁红、铬黄、钛白粉、锌钡白、炭黑等。

9、（2）有机颜料它包括立索尔大红、立索尔宝红、酞菁绿、颜料绿、酞菁蓝等。（五）电线电缆用聚氯乙烯塑料聚氯乙烯塑料是多组分塑料，根据使用的不同要求，改变配合剂的品种用量，就能够制成不同品种的塑料，在设计时，应考虑不同品种的要求、材料的来源、价格及挤出工艺要求等到方面。1、聚氯乙烯绝缘料（1）聚氯乙烯绝缘料分类及性能见表2-2。（2）聚氯乙烯绝缘料的技术要求见表2-3。2、护层用聚氯乙烯塑料（1）护层用聚氯乙烯塑料的分类及性能见表2-4。（2）护层用聚氯乙烯塑料的技术要求见表2-5。表2-2 聚氯乙烯绝缘料的分类及性能类别性能要求使用温度主要用途绝缘级电绝缘性能较好，有一定的耐热性和柔软性70通信、

10、控制、信号、低压、电压电力电缆。普通绝缘级一定的电绝缘性能，较好柔软性及耐大气性，价廉70室内固定敷设的电线、500V农用电缆绝缘及仪表安装线绝缘。耐热绝缘级有较好的耐热老化性和耐热变形性，电绝缘性能较好80105要求耐热较高的船用电缆、航空导线、电力电缆及安装用线的绝缘。高电性能绝缘性较佳的电绝缘性能，绝缘电阻高，介电性能好，耐热性好70电压这610kv级电力电缆的绝缘级。耐油耐溶剂绝缘具有较好的耐油性、耐溶剂性和柔软性70用于接触油类和化学物质的电线电缆表2-3 聚氯乙烯绝缘料的技术要求项 目指 标绝缘级普通绝缘级耐热绝缘级高电性绝缘级80105体积电阻率（10-2C.m） 7080105

11、击穿场强（kv/mm）介质损耗角正切tg介质损耗因素tg抗拉强度（0.1MPa）断裂延伸率（%）低温冲击压缩温度（）200热稳定时间（min）软化温度（）热老化性能 老化温度（） 老化时间（h） 拉断强度K1（%） 拉断伸长率K2（%） 失重（%）110112012020006017019011056706.01101020170220106017019011056757.05101120200180+360180195113168805.021011202002006013616880702.5510110.10.75200160+56017018511048700.6表2-4 护层用聚氯乙

12、烯塑料的分类及性能类别性能要求使用温度主要用途普通护层级有足够的机械强度，耐热、光性，耐老化性及耐寒性好70塑料电线电缆的外护层和其它电缆外护层耐寒护层级具有较高的耐寒性，低温柔软性好70耐寒柔软的电线电缆的的个护层柔软护层级具有较高的柔软性，较好的耐寒性105耐寒柔软的电线电缆外护层耐油护层级耐油性、耐化学药品性能好70与油类及化学药品接触的电线电缆的外护层易撕护层级抗撕裂性低，敷设方便，价格低廉70室内固定敷设用绝缘电线的外护层防霉、防白蚁、防鼠护层级抗生物性好，防白蚁、防霉性好70热带及温热带地区用电线电缆的外护层2-5护层用聚氯乙烯塑料的技术要求项目指 标普通护层级耐寒护层级柔软护层级

13、耐 油护层级耐热护层级80105体积电阻率（10-2.m）击穿场强（kv/mm）抗拉强度（0.1MPa）拉断延伸率（%）低温冲击压缩温度（）200热稳定时间（min）软化温度（）热老化性能热老化温度（）热老化时间（h）拉断强度kl(%)拉断伸长率k2(%)热老化失重（%）耐油性能浸入机油（90，6h）拉断强度k1(%)拉断伸长率k2(%)1101018150280-1430165180110568071101018150300-2560165185110568071101016120320-30801601801105680818150300-2560170190110568080680701

14、3150280-1460100240808018150280-14601361687065二、聚乙烯塑料（PE）（一）聚乙烯是由精制的乙烯聚合而成的，可分为低密度聚乙烯、中密度聚乙烯和高密度聚乙烯三种。1、低密度聚乙烯在纯净的乙烯中加入极少量的氧气或氧化物作引发剂，压缩到202.6kpa左右，并加热到约200时，乙烯就可聚合成白色的蜡状聚乙烯。2、中密度聚乙烯 中密度聚乙烯大多是高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的掺和物，也有用乙烯与丁烯、醋酸乙烯和丙酸酯等单体共聚的中密度聚乙烯。3、高密度聚乙烯 在常温常压下，用特殊的有机金属化合物作催化剂，使乙烯聚合成高密度聚乙烯。它具有良好的耐热性和机械性能。（

15、二）聚乙烯的结构聚乙烯由100到1,000,000左右的各种分子量的分子混合物组成。聚乙烯分子结构中的分支见图2-2，聚乙烯分子结构中的双键见图2-3。 图2-2 聚乙烯分子结构中的分支图2-3 聚乙烯分子结构中的双键聚乙烯的分子结构比较复杂，一般用高压法聚合的聚乙烯，分支较多，长支链较多，分子量分布较宽，结晶度和密度较低。而用中低压法聚合的聚乙烯，分子基本呈直链状，分子量分布较窄，结晶度和密度较高。（三）聚乙烯的特性聚乙烯是一种乳白色的塑料，表面呈蜡状，半透明，它是电线电缆较理想的绝缘和护套材料，其主要优点如下：1、绝缘电阻和耐电压强度高；2、在较宽的频率范围内，介电常数 和介质损失角的正切

16、tg值小；3、富有可挠性，而且强韧、耐磨性好；4、耐热老化性能、低温性能及耐化学稳定性好；5、耐水性好，吸湿率极低，浸在水中绝缘电阻一般不下降；6、用它制作的电线电缆质量轻，使用、敷设方便，接头容易。注：R：包括CH3、C2H3、C3H7（即短支链）；R：（CH2）n（即长支链。聚乙烯的缺点如下：1、触炎焰时易燃烧和熔融，并放出与石蜡燃烧时中样的臭味；2、软化温度较低。（四）聚乙烯的一般性能见表2-6。表2-6 聚乙烯的一般性能项 目性 能低密度聚乙烯中密度聚乙烯高密度聚乙烯密度（kg/m3透明性弹性模量（103MPa）成形收缩率（%）抗拉强度（0.1MPa）延伸率（%）压缩强度（0.1MPa

17、）弯曲强度（0.1MPa）冲击韧性（0.1J/cm2邵氏硬度线膨胀系数（105/）热变形温度（）承受压力1.86 MPa脆化温度（）体积电阻率（m）击穿场强（kv/mm）瞬时介电常数频率60Hz时频率102Hz时频率106Hz时介质损耗角正切tg频率60Hz时频率102Hz时频率106Hz时耐弧性（）吸水性（%）24h燃烧性酸碱影响耐溶剂性0.910.93半透明不透明0.10.31.55.08010090800不断D41461020324170101418402.252.352.252.352.252.350.00050.00050.00051351600.015可燃受氧化性酸浸入常温下不受浸

18、入0.930.94半透明不透明0.20.41.55.085250506003404902.16.9D50601416414970101418402.252.352.252.352.252.350.00050.00050.00052002350.01可燃受氧化性酸浸入常温下不受浸入0.940.97半透明不透明0.41.12.05.02203901510002257086D60701113434970101418202.302.352.302.352.302.350.00020.00030.00032000.01可燃受氧化性酸浸入常温下不受浸入第二节 塑料的包复工艺与设备概述：塑料的包复在电缆结构

19、特别是在全塑电缆结构中是极其关键的工艺过程，在电缆生产的全过程中占据着显著的位置，包复工艺往往决定生产的成败。因此本节不但是本章的重点内容，而且也是全册的重要内容。塑料的包复工艺在电缆生产中主要有两种主要型式：绕包和挤包，确切的讲，绕包也只是挤包的分步。因为所谓绕包就是将塑料带、纸带或玻璃布带等一样包复在电缆上，而塑料带乃是经挤制而成，显然绕包是把挤包分解为挤和绕两道工序进行的。目前绕包主要用于线芯的绕包、铠装的内垫层等辅助部件，其工艺特点与纸带绕包、布带绕包并无大的差异，此处不加详述。本文叙述的重点是塑料的挤包，就电缆生产而言，塑料挤包主要包括绝缘层挤包、屏蔽层挤包、内垫层挤包和外护层挤包，

20、生产电缆规格的差异，挤制部件的不同及由此而确定材料品种的不一，往往决定了挤包设备及工艺参数的某些变化，但总的来讲，各种产品、各个部件的挤塑包复工艺是大同小异的，下面以普通为主，个别为辅的挤塑设备、模具类型及工艺加以详尽介绍。一、塑料挤包设备电线电缆塑料包复是在塑料挤出机组上进行的，完整的塑料挤出机组应包括放线及张力调节装置、校直装置、清洗干燥装置、线芯预热装置、上料装置、主机、控制系统，冷却系统，长度计量装置，耐压试验装置，印字装置、测量系统、牵引装置、收线张力调节装置、排线和收线机构，近年来线芯连续软化新工艺的出现，在以包复塑料绝缘为主的小型主机组中往往以全套退火装置代替校直装置，起退火、校

21、直双重作用，在所有这些机构中，对挤出产量，包复质量起决定性作用的是主机，因此，主机是我们要讲述的重点，在介绍主机之前，先概要介绍一下除主机而外的各主要机构（统称为辅机）。（一） 辅机1、放线装置塑料挤出机组依主机规格即主机螺杆直径的大小决定其生产技术规范，一定的生产技术规范要求一定的结构型式和规格的放线机构，放线机构的结构型式分为：（1）A、无轴式放线； B、有轴式放线；（2）A、双盘放线； B、单盘放线；（3）A、活动式放线； B、固定式放线；（4）A、手动升降放线； B、自动升降放线；（5）A、张力控制放线； B、自由放线。放线机构结构型式还可用其他方法分类，通常上述“A”型放线机构适用于

22、小规格电线电缆绝缘和护套的生产，而“B”型放线机构则在大截面线芯绝缘和中等以上规格电缆护套的挤出中使用。放线机构的规格通常是用放线架侧板的开档和放线盘轴心升起的最大高度，以及放线盘最大尺寸来表示的，这些都是由主机生产的技术规范决定的。对放线机构的基本技术要求是：（1） 放线速度要均衡而不应有跳动；（2） 线盘的装、卸要方便、迅速；（3） 运转灵活，安全可靠性大；（4） 能为连续生产提供保障；（5） 专供绝缘挤出机放线机构可装设滚筒式线芯校直器。2、校直装置塑料绝缘的挤出废品类型中最常见的一种是偏芯，而线芯各种型式的弯曲则是产生绝缘偏芯的重要原因之一，而在护套挤出中，护套的刮伤也往往是由线芯（或

23、缆芯）的弯曲造成的。因此，各种规格的挤出机组中校直装置都是很重要的设施。校直装置的主要型式有：（1）筒式：又分水平和垂直式；（2）滑轮式：分为单滑轮和滑轮组；（3）绞轮式：兼起拖动，校直，稳定张力之多种作用。（4）压轮式：分水平式和垂直式，一组和多组。通常在小截面绝缘挤出机组中用滚筒式和滑轮式，使线芯多次通过滚筒和滑轮，而达到校直之目的，而在护套和大截面绝缘生产中则不宜采用滑轮式，必须采用滚筒式，绞轮式和压轮式，有时要采用三者综合才能彻底实现校直之目的，在必要的场合，也有用压片式的校直装置，该装置对运行和电线产生一定的正压力，不但能起校直作用而且还有稳定放线张力的效果，在硬线绝缘挤出中使用可收

24、到良效，但因其容易造成线芯拉细，所以在软线，小线生产中不宜采用，3、清洗干燥装置如导体表面由油污、灰尘或其他杂质，则挤出绝缘后表面不光滑，或有气孔等缺陷。如产品用于高频传输，还会对传输性能造成影响。所以应对导体表面进行清洗。一般采用循环清洗装置，清洗液可采用丙酮等有机液体，也可直接用水清洗。清洗后应采取干燥措施，一般用风干燥或电热干燥。4、预热装置线芯预热对于绝缘挤出和护套挤出都是必要的，对于护套挤出来讲，其主要作用在于烘干半制品，这点对于以吸湿性材料作垫层绕包的半制品更有必要，通过予热能有效的烘除其中的水份和湿气，所以预热装置不但起到预热线芯，从而防止挤出中塑料因骤冷而残留内应力的作用，而且

25、有效的防止了由于潮气的作用而使护层结构中出现气孔的可能。对于绝缘挤出而言，这点更是不能忽视，尤其是薄层绝缘，不能允许气孔的存在，所以挤出前必须彻底清除表面的水份，油污，这只用机械方法是不够的。必须使线芯通过高温预热才能彻底完成。此外，在挤塑过程中，塑料特别是塑胶温度的波动必将导致挤出压力的波动，不但影响挤出量而且对挤出质量产生直接的影响，而冷线芯进入高温机头，在模口处与塑胶直接接触，正是产生这种波动的原因之一，而线芯预热则可能消除悬殊的温差，从而预热对稳定挤出量，保证挤出质量也有着重要的意义。线芯预热温度，依半制品结构，挤包塑料品种的不同而异，例如挤制氟塑料F46 绝缘线芯预热温度需达300，

26、而挤制聚氯乙烯护套缆芯预热150即可。预热温度受放线速度的制约，一般与机头温度相仿即可。挤塑机组中的线芯预热装置一般采用电加热（分为外热式和内热式），要求有足够的容量，以保证升温迅速，预热和烘干效率高。5、冷却装置电线电缆塑料绝缘与护套的挤出成型是通过塑料粘流态实现的，塑料处于粘流态，内部分子张力松驰，极易变形，甚至在没有外力作用的情况下，也会自行形变，即塑料处于粘流态具有良好的变形特性，这是对其实行成型加工的必要充分条件。然而粘流态却是任何塑料制品成型后的连续加工和使用中必须予以克服的形态，否则，制品不但得不到预期的几何形状，而且因其机械强度低，使之丧失实用价值。因此，连续加工和使用都要求塑

27、料成型后迅速由粘流恢复到高弹态或玻璃态，对电线电缆而言，就是要使之恢复到高弹态，实现塑料由粘流态往高弹态，玻璃态的反转变的有效手段就是成型后的冷却。冷却的主要形式有风冷和水冷，风冷往往使用经干燥处理的压缩空气，其优点在于冷却平稳，对绝缘组织之不良作用小，即内部无残余内应力，外部无水份潮气积留，但风冷除需备有全套空压，干燥设施外，具有冷却速度缓慢的不足之处，采用风冷，必要的补救措施是线速降低，或者增大设备占地面积，显然这都是不经济的。因此这种冷却方式的单独作用，只是在必要时采用，而通常大量采用的冷却方式是水冷。水冷又分为缓冷和急冷两种，所谓缓冷就是温水降温冷却，所谓急冷就是冷水冷却，急冷对制品定

28、型有利，但这种冷却因是使塑料在大温差下进行骤然冷却，所以往往冷却过程中在包覆层组织内部残留内应力，这将是制品使用过程中产生龟裂，以致由此而丧失使用价值的“先天病”，这点对于以结晶相为主的高聚物更为严重，因此在挤制这类塑料中冷却方式若采用水冷，往往用缓冷进行，缓冷避免了制品冷却的大温差，因此冷却的急冷因设施简便，冷却效果充份，定型性好，所以在进行以无定型区为主的高聚物的挤出中得到广泛应用。6、耐压试验装置在挤塑机组中增设耐压试验装置是绝缘挤出的需要，该装置能及时发现制品的薄弱结构，不但能有效的防止漏检、漏试，而且可及时发现挤出中的工艺缺陷、最大限度的减少废品。因此，日前在护层挤出中也尽可能采用耐

29、压试验。耐压试验器一般为高压火花试验机，要求电极灵敏度高，体积小而又要有一定的作用时间。7、牵引装置牵引装置是电线电缆挤塑机组做连续运动的动力源。挤塑机组的牵引装置目前有两种主要型式，即双轮式和履带式。双轮式就是由两个直径大小相等的绞轮组成的牵引机构，其中一个通过变速系统与牵引电动机连接，称为主动轮，另一个称为被动轮，采用双轮牵引的优点是能最大限度的延长制品自冷却到收线的路径，以使制品有充分的自然冷却时间，若牵引轮与辅助冷却水槽设计为一体则更能有效的进行补充冷却，从而防止了制品在收线盘的粘结变形及产生内应力。另外，由于采用双轮牵引，使来自收线机构线的抖动得以消除，从而对挤出质量的稳定提供了保障

30、。但双轮牵引机构受电线电缆弯曲半径的制约、当电线电缆弯曲半径较大时，不宜采用这种牵引方式，而必须采用履带牵引机构。履带牵引是由一定长度，转动灵活的链条通过无级调速的传动机构由牵引电动机驱动的，牵引电机启动最终引起上下履带做同步、反向的园周运动，制造的电缆由手调机构以一定的正压力紧夹在上下两条履带之间，履带周而复始的运动就带动了电缆连续的前进，为了使履带在与电缆接触时不致压伤电缆，防止因正压力过大而引起电缆内部结构的改变，克服放线张力不均而发生的打滑，在履带的链条下附以高弹性而又耐磨的刚性橡皮。对各类牵引机构的要求：（1）有足够的牵引力，这是根据主机生产技术规范确定的，生产的电缆越大，要求的牵引

31、力就越大，例150挤出机组的牵引力要求在800公斤以上；（2）运转要平稳，无跳动和打滑；（3）调速机构要灵活，并要能进行无级调速；（4）要确保制品在本机构中不发生变形和擦伤；8、收排线机构在许多挤塑机组中，排线机构与收线机构为单独传动的，但收排线机构之间有着严格的同步要求，即为实现收线盘制品排列均匀、整齐，要求线盘每转一周，排线移动一定的距离，另外是收线盘的线盘宽度与排线丝杠的行程必须一致，而行程的两端必与线盘的两个侧板照应。为此挤塑机组的收排机构往往设计为联合机构，以一定的形式进行机械联锁或电气联锁。收排线的规格也是由主机生产技术规范所决定的，而其结构型式也是多种多样的。例如排线就有：光杆排

32、线和丝杆排线，跟踪排线则是排线与收线进行电气联锁的一种丝杆排线，它能不用机械作用实现换向，而正常的机械换向又有附换向机构的和不带换向机构而以双螺纹丝杠实现换向的结构。而收线机构的结构型式同样有：单盘收线和双盘收线；有轴收线和无轴收线等多种型式。（二）主机塑料挤出机组的主机即螺杆挤出机，挤出机由控制系统，传动系统和挤压成型系统组成。挤压成型系统是挤出机的主体和核心，挤出机及挤出机组的技术特性主要决定于挤压成型系统。因此在挤出机组的介绍中挤压成型系统是讲述的重点，对其核心部分要详细分析讲述。先介绍一下其控制及传动系统。1、挤出机的控制系统挤出机的控制系统主要包括加热系统，冷却系统及工艺参数测量系统

33、。（1）加热系统电缆绝缘及护套的塑料挤出是根据塑料变形特性，使之处于粘流态（或称可塑态）进行的。塑料挤出机控制系统中的加热系统就是实现塑料物态转变的重要设施。在以前挤塑机的加热系统有蒸气加热，但因为蒸气加热不但设施复杂，而且温度调节缓慢且温升有限。因而现在均以电加热取代之。根据主机规格的大小，设计不同容量的电阻丝，绝缘固定于导热良好的铜管内，而铜管又以传热良好的铝合金按一定排布浇注成半园形，制成所谓的“加热片”两两吻合装于主机各部，即机身、机脖和机头等。电加热的优点在于可比较容易的满足工艺加热要求，这只需改变电炉丝的容量即可实现，而无须改变加热的电源设施。电加热的另一优点是易于控制和迅速调节，

34、不但具有升温快的特点，更有降温迅速的长处，这对克服正常生产中由于机身温升而导致超温挤出是很有意义的。因此，现在挤塑机几乎全部设计为电加热。根据挤出原理，挤出机各部温升应有差别，这是以置于各部电加热片容量差别来实现的，一般的，加料段容量最小，压缩段和均压段容量要大些，机头则是保温区，主要以加热克服散热，所以容量不大，而在挤制特殊塑料，必须以高温挤出时，机头加热器则可特殊加大。由于电加热具有升温、降温迅速的特点，而温度过高和过低都是挤出中绝对避免的，所以电加热必须有一套灵敏度相当高的温度调节装置，一般要有自动仪器、仪表控制，并且要有有效的冷却设施：风机或水管。（2）冷却系统挤出机冷却系统包括螺杆冷

35、却和机身冷却。前已叙述，塑料挤出是在加热情况下进行的，而挤出机在其开始工作之后的连续工作过程实际上又是一个磨擦生热的过程，如没有冷却措施，挤出机的工作温度将连续上升，我们已经知道，塑料的各种物理形态与其受热温度密切相关，塑料挤出是以一定的温度使其呈现可塑态进行的，对某一既定的塑料品种而言，使其呈现可塑态的温度是一个温度区域，当挤出机工作温度超过这个温度区域而达到分解温度时，塑料将发生分解，而由可塑态转为老化态，使挤出产品变为废品，这是轻的，严重将发生“烧焦”结块，酿成严重的设备事故。温升过高，即或是未达到分解温度，可是在工艺上也是不理想的，因为对某一既定品种的塑料而言，在使其实现可塑态的温度区

36、域中，总有一个较理想的所谓“最佳塑化温度”，挤出过程如能使挤出温度稳定在这个最佳温度则挤出质量也是最佳的，再升温则是破坏这种稳定的首要因素，由于温升，当挤出温度升到一定限度时，挤出中就会出现“打滑”，从而造成挤出压力的波动，最终是使出胶量不稳，使胶层组织及产品外径大小不匀，因此，虽然塑料没有分解，同样造成挤出产品报废。另外，挤塑机是连续工作的，但在生产中，经常会因某种原因造成“临时停车”，此时若无冷却措施，塑料在短期停机中将发生分解，而冷却装置则有效防止了物料的分解，为连续生产提供了保证。综上所述，可知挤塑机的冷却装置也是十分重要的设施。目前，挤塑机的冷却装置主要型式有水冷和风冷两种，两种型式

37、的结合也是常见的。螺杆冷却主要采用水冷，设施较简单，即在空心挤出螺杆中心通入喷水铁管（最好是不锈钢管），接通回水，在必要时，将冷水通入喷管内，即对超温的螺杆起降温作用。螺杆冷却水的使用，能有效的克服由摩擦过热而致挤出打滑、稳定出胶量，但螺杆冷却水的使用必须严格掌握水量和冷却时间，决不可大意，否则将酿成严重的挤出事故。机身冷却目前风冷、水冷都有应用，机身冷却是通过敷于机身外壳周缘的传热良好的铜管的连续冷却实现的，冷却管的布置依机器的挤出部位不同而有稀密之别，也有的是分别控制，此时冷却的强弱只由水（风）量的大小决定，水冷的优点在于冷却迅速，冷却效果好，但水冷要求用软水，需有一套水的软化设施，否则，

38、若不用软水，因水垢的存在，轻者影响冷却效果甚至冷却失效，严重时可能使冷却管路堵塞，往往因此而使挤出机不能使用。风冷具有冷却平稳，安全的特点，也无需其他辅助设施，所以获得越来越广泛的应用。但风冷冷却速度慢，尤其是在挤出机与环境温差较小的情形下，往往达不到散热的要求，因此，风冷和水冷并用的型式已经出现，以风冷为主，必须要时以水冷加强，能很好的满足工艺要求。（3）参数测量系统参数测量系统是操作者维持挤出正常进行的耳目，该系统反映出挤出的各参数主要有：螺杆转速、螺杆负荷，放线速度，挤出机各段温度及各段加热电流、挤出压力等，对挤出质量，安全生产都是事关重要的，操作者除了经验之外，主要操作在于对参数测试系

39、统的观测。例螺杆转速，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以实现高产，而在挤出中转速的波动则是影响挤出质量的重要因素，而在高转速的生产中必须予以足够的重视，这个波动，只有在“转速表”中才能正确反映出来，操作者只有密切观察，才能及时发现，及早排除，确保生产优质高产，螺杆负荷表则正确的反应了挤出压力的大小，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、冷却制度的使用、连续运转时间的长短等因素密切相关，操作者必须对症下药，这不但可以防止废品的增多，更能预防事故的发生。挤出机的加热测量是极其重要的，正确的温度制度必须赖以准确的测量机构，目前，所有挤

40、出机的加热测量系统都用热电偶与毫伏电位差计组合机构，热电偶由双金属组成，双金属点接于一个金属触头上，彼此互相绝缘，另一端分别接于毫伏计的两极，正常工作时，金属触头以螺旋紧密插入机头（机身）一定的加热区之测量点，在热源的作用下，两种金属同时产生热电动势，由于金属材质不同，所以热电动势大小不同，因此在另一端产生了微小的电势差，这个电势差由测量毫伏计准确的反应出来，测量毫伏计即按一定的毫伏/度的比设计为温度指示的度数，很明显，触点温度越高，电势差就越大，测温毫伏计指示的度数也就越高。挤出温度是否反应准确，除决定于测量机构本身精密度之外，使用是否正确也是重要的，往往使用不当造成的误差要远远超过正常允许

41、的误差，甚至会出现某些假象，而造成设备的破损。如触头接触不良，热电连线短接等，都会造成这种假象，只有正确使用，才能发挥自动控制的优越性，保持挤出温度的恒定，保证挤出质量的稳定，连续工作时间的长久。挤出机的控制系统综述如上，一言以蔽之，各控制系统都是实现优质、高产挤出的必须设施，因此挤出机操作者对各挤出控制系统都给予了高度的重视，对挤塑工来说，精通控制系统的结构、作用原理、使用方法与掌握各种塑料挤出特性是同等重要的技术要求。2、塑机传动系统塑料挤出机的传动系统包括驱动装置和变速装置。（1）驱动装置用做挤塑机驱动装置的电动机主要有直流机组，整流子电动机及普通交流电动机。由于挤塑机要求低速启动，而普

42、通电动机恰具启动速度高的特性，并且不能电气调速，所以满足不了挤塑工艺要求，因此目前不多采用。而直流机组，虽是挤塑工艺最理想的驱动装置，不但启动速度可以从零开始，而且可以实行无级调速，但缺点是造价高，占地面积大。目前挤塑机驱动装置用得较多的为整流子电动机，整流子电动机不但可实现低速启动，而且能进行无级调速，并且占地面积小，考虑到挤塑机是连续工作制。所以用做挤塑机驱动装置的整流子电动机必须能连续运转，为此，往往采用自冷式整流子电动机，即电动机附自冷却设施。另外，也有硅整流装置应用于挤塑机做为驱动装置，综合了各自之长。驱动装置应有足够的功率，这是由主机规格即螺杆直径决定的，螺杆直径越大，主电机功率越

43、大，例大型挤塑机150挤塑机的主电机就是至少75千瓦的整流子电动机。（2）变速装置确切讲，挤塑机主机的变速装置是一个速比极大的减速器，一般由两部分组成，一是连接主电机及主机减速器的皮带传动机构，一是主机减速器齿轮传动机构。对挤塑机变速装置的要求是：A、传动速比准确，恒定，只有这样，才能确保螺杆转速的恒定，这是稳定挤出压力及挤出最重要的条件，因此也是确保挤出质量的重要条件，否则将造成出胶不匀、制品外径粗细不均等缺陷。B、传动要平稳，噪音小、无撞击、无震动，否则，各种撞击、震动一经传递到螺杆，则必将引起螺杆的强裂振动，实验证明，传递到螺杆根部的每一个微小的震动，都会在螺杆的端部产生大幅度的摆动，使

44、得螺杆与套筒的固定间隙成为变量，忽大忽小，由此引起出胶量不匀，造成挤塑废品，这是轻的，严重时，螺杆端头会与套筒碰撞，造成所谓“扫膛”，而使设备寿命降低。为了满足上述基本要求，皮带传动部分一般不用平皮带，而用三角带或梯形带或齿形带，以增加摩擦力，消除打滑，并按设备负荷大小，选用35根皮带组，实践证明，采取这样措施，有效的消除了传动打滑。而克服撞击震动，主要是通过变速器齿轮组的合理设计实现的，挤塑机变速箱的齿轮组很少采用直齿轮，而用人字形齿轮或斜齿轮组，这样除达到了传动平稳，无震动外，也满足了一定的要求，对提高寿命有利。在小型挤塑机中，由于挤出精度要求高，消除震动就尤显重要，这时减速机构甚至要以蜗

45、轮机代替齿轮机构。为了达到传动平稳，延长使用寿命的目的齿轮传动机构必须保持充分的润滑，所以挤塑机的减速箱同时也是一个润滑箱，其润滑系统往往与主机进行电气联锁，以确保机器工作全过程，润滑始终进行。3、挤塑机的挤压成型系统塑胶机挤压成型系统主要包括加料装置、挤压套筒、挤压螺杆、过滤板、机头及模具、下面分别介绍。（1）加料装置挤出机的规格即挤压螺杆的直径决定挤出机的产量，根据螺杆规格，设计适当的加料装置和加料方式。加料方式就是自动加料和手动加料。一般小型挤出机宜用手动加料，因为用量不多，劳动强度不大，尤其是在用料色泽等需经常更换的场合用手动加料显示出具有很大灵活性。但中型、大型挤出机，由于用料量很大

46、，例如150挤塑机班产用料达1吨，这样不但加料的劳动强度大，而且稍一大意，就有可能断料脱胶，因此大中型挤塑机现在普遍采用自动加料。自动加料有机械传递、鼓风吹送及抽空吸料等型式，一般采用抽风吸料的形式，自动加料具有安全可靠，减轻劳动强度等好处，现已广泛在大中型挤塑机中应用。料斗是加料系统中的存料装置，其几何形状可设计为园锥形，三棱锥形、四棱锥形等，重要的是料斗的容积的设计，即不能太小，也不宜过大，因为太小，造成加料的频繁，操作中稍微大意，就有断料的可能；而太大，则由于塑料自重的作用，很容易造成塑料在套筒进料口的堆积、堵塞：也会造成料的断送，所以料斗的容积必须根据挤出机出胶量的大小合理设计，实践证

47、明，料斗容量一般为30分钟到60分钟的最大挤出量设计是合理的。大型的取下限，小型的取上限。（2）挤压套筒挤压套筒就是塑料挤出机的“机膛”，是实现挤出的重要部件。套筒由内套和外套筒组成。内套除与外套共同接受电加热，通过传导辐射对机身起“热源”作用外，最重要的作用在于与挤压螺杆配合，实现对塑料的破碎、软化、融熔、排气并初步压实，担负着向成型系统连续而均匀地输送胶料的作用，由于内套的这些作用，我们清楚的知道内套的工作条件是十分苛刻的，这主要表现在：A、长期处于高温的作用之下；B、长期经受摩擦力的作用；C、长期在高压的作用之下；D、长期在腐蚀性介质的作用之下。因此对用来制作内套筒的材料的选择是极为重要

48、的，它直接关系到挤出机的性能和使用寿命，为了满足上述苛刻工作条件的要求。内套材料必须具有：耐高温的特性，尤其是热膨胀系数要很小并要有优良的热传导特性；坚硬、耐磨有较高的机械强度；要有较强的耐腐蚀性能，尤其是在高温下的防腐蚀性要突出。满足这多种性能要求的材料只有用特殊的合金才能实现。目前，采用最多的合金是铬钼铝合金钢，牌号为38CrMoAl的合金钢用得最为广泛，对一般塑料挤出机都可适用，即发挥了铬的高耐腐蚀性，钼的高耐磨性，以及铝的良好传热性。而当挤制特殊塑料如氟塑料时，由于挤出温度高，塑料腐蚀性强甚至铬钼合金钢也不能适应要求，这时必须改用铬镍钛合金钢，牌号是1Cr18Ni9Ti。内套筒除材料要

49、求之外，其结构尺寸、加工精度的要求也必须十分严格，这是挤出工艺的要求，要确保胶料均匀输送重要的是挤出压力的稳定，因此必须彻底克服塑料在挤压过程中的可能引起压力波动的一切因素，就内套结构而言，就是要严格控制加工尺寸公差和加工光洁度，要求内套内孔尺寸不得有超差的锥度，更不能有波动形尺寸偏差，加工的光洁度要达到7到9级，这样对提高其耐磨性、稳定挤出性能、延长使用寿命及提高工艺质量都会提供保障。综上所述，挤塑机的内套，不论是使用材料，还是加工都要求较高。特别是由于内套材料特殊，所以内套往往不能做得太厚，以尽量节省贵重而稀有合金，一般的内套厚度都控制在其直径的（0.20.5）倍，即=（0.20.5）D，

50、为了提高内套的抗张强度、为了对内套实行热保护和机械保护，在内套外以碳素钢制成所谓外套，使之与内套紧密配合，即使内套紧密锒嵌入外套内，而外套的外周则制为一定节距的沟槽，敷以冷却管或通风，并直接与加热器接触，加热的测量系统也源于外套。（3）挤压螺杆挤压螺杆常被人们喻为塑料挤出机的心脏，只有螺杆的运动（传动）才能完成塑料挤出，螺杆的旋转，产生剪切力，使塑料破碎；螺杆的转动产生推力，使破碎的塑料连续前进因此产生挤出压力并由这个挤出压力的作用，在筛板及压力所及的其他部位产生反作用力，造成塑料的迥流及搅拌，从而实现挤塑过程的全面均衡，这一作用过程正是塑料实现均匀塑化的必要条件和充分条件。塑料挤出机的挤压螺

51、杆结构型式有多种，关于各型螺杆下节专题予以介绍，不论什么结构的螺杆，其结构参数如何不同，但共同之外是都要产生一个所谓的“压缩比”，即螺杆进料端螺槽容积与出料端螺槽容积之比，压缩比的存在，是产生挤出压力的一大前提，也只有压缩比的存在，才能有效的促使塑料中约占总体积50%的气体彻底排除，使胶层压实致密，实现压缩比的方法和途径就决定了螺杆的结构特点，为了造成螺槽容积的变化，可以分别用等螺距不等深度的螺杆、等深度不等螺距的螺杆以及螺距、深度都不等的螺杆，目前，由于加工方便和使用工艺性能优良，已普遍采用等距不等深的结构，后两种结构型式已被淘汰，等距不等深结构也有多种结构上的差异，如深度渐变式和突变式如图

52、2-4和图2-5所示。突变式又有一次突变式和两次突变式，近年来又出现了多种新型螺杆，例如分流型螺杆，分离型螺杆等等，这些在下节中与普通螺杆一并介绍。图2-4 深度渐变式等距螺杆图2-5 深度突变式等距螺杆螺杆的另一个重要参数就是所谓长径比，即螺杆有效长度L与其直径D之比值。挤塑机与挤橡机的主要差别就在于挤塑机螺杆长径比大得多，这是由于塑料加工不但不存在所谓“先期硫化”的问题，相反需要充分塑化，充分塑化的条件是温度和作用时间，如前所述，挤塑的温度对一定品种的塑料而言是一个变化范围不大的温度区域，可以认为是一个定值，所以决定挤塑质量（即塑化程度）的仅是作用时间，延长作用时间可能有两个办法，一是降低

53、速度，一是延长塑化的路径，前者就是以产量的降低实现充分塑化的要求，显然是不合理的，因此只有设法延长塑化的路径，这就是挤塑机的长径比为什么要增大的原因之一，挤塑机的长径比一般都设计为L=（1240）D，即螺杆长度为螺杆直径的1240倍。长径比大，虽然能有效的提高产量，但实际上长径比是不能过大的，特别是在大型挤出机中。这是因为长径比加大，意味着螺杆长度加长，这给制造、安装和使用都带来了不便，甚至因此会影响设备工艺性能和使用寿命。因此近年来，提高挤塑机的产量，不单单在加大长径比上下功夫，更在改造螺杆结构上作文章，上面提到的分流型螺杆、分离型螺杆就是这方面成功的尝试。螺杆的几何形状除考虑压缩比，长径比

54、之外，其他如螺纹节距L、螺峰宽度e、螺旋角、及元弧角r都有一定的要求，不同的结构参数导致螺杆挤出的工艺的不同，下节将予以分析。螺杆是与内套精密配合的部件，一般要有一定的间隙，以此为塑胶迥流和气体逸出的通道。间隙大小往往依螺杆直径大小而定，一般为0.1毫米到0.5毫米，这个间隙加工控制固然是重要一环，而安装调整也是不可轻视的，否则，由于螺杆的下垂、偏斜等往往造成螺杆与套筒的同心度在端部、根部的不一致，通常是使端部间隙不匀，轻者影响挤出工艺性能，严重将造成扫膛，致使螺杆与套筒连续磨损，而使设备寿命减短，所以挤出机的安装调试最要紧的就是螺杆与套筒的间隙的调整。设计中考虑到螺杆与套筒磨损的可能，对其硬度的设计往往是使内套表面的硬度稍高于螺杆螺纹峰面的硬度，一般高出R23度，以便一旦发生磨损，也不致损伤内套。因为螺杆加工较内套加工要容易些，螺杆的拆装也较简便。螺杆与内套所用材料相同，只是渗氮等处理的工艺流程稍有差异。挤塑机生产已系列化，规格很多，其规格是以螺杆直径表征的，目前标准规格有：30毫米、45毫米、65毫米、90毫米