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挤塑工艺培训教材第一章概述第一节塑料电线电缆的种类一、分类主要品种有塑料电力电缆、塑料通信电缆、电气装备用塑料电线电缆。1.塑料电力电缆●用于传输电力和分配大功率电能等；●主要绝缘材料和产品：聚氯乙烯和聚烯烃塑料，产品有电力电缆、交联电缆（含硅烷交联电缆和辐照电缆）、架空绝缘电缆。●主要规格：针对中性点不同的接地方式，标准中规定的中低压电力电缆的电压等级系列是：0.6/1、1.8/3、3/3、3.6/6、6/6、6/10、8.7/10、8.7/15、12/20、18/20、18/30、21/35、26/35单位为千伏；缆常用电力电芯数为1、2、3、4、5芯。只有低压电力电缆采用4、5芯，低压电缆为用户网，须配中性线及直接接地线芯。电缆导体截面规格为：2.546101625355070951201501852403004005006308001000mm²2.塑料通信电缆●主要用于电话、电报、传真、电视及其它电讯信息的传递；●主要绝缘材料和产品：聚氯乙烯和聚烯烃塑料，产品有市话电缆、长途对称通信电缆、同轴通信电缆、海底通信电缆和广播电视用电线电缆。●导体主要用软铜线，个别用铝线导线标称直径0.32~0.9mm。●有星绞和对绞结构，对绞标称线对：10~3600对。3.电气装备用塑料电线电缆●用于电力系统的开关柜和用电设备或装置之间,做电源连接线，还作为电气装备内部的安装线、控制、信号、仪表用电线电缆●主要产品包括：塑料绝缘（软）电线、安装线、电梯电缆、控制电缆、信号电缆、船用电缆、矿用电缆、探测电缆高压直流软电缆、航天用电线电缆、汽车用电缆等●主要材料与电力电缆相似。二、塑料电线电缆的型号、名称和使用情况行业中对电线电缆产品名称的表达一般顺序导体/绝缘/内护套/铠装结构/外护套/附加特征/类别名称外护层用阿拉伯数字表示举例:22钢带铠装聚氯乙烯护套23钢带铠装聚乙烯护套32细钢丝铠装聚氯乙烯护套43粗钢丝铠装聚乙烯护套6附加型号的阻燃耐火类在GB/T19666-2005标准新规定举例:Z-ZA-ZB-ZC-ZD-ZAN-ZBN-ZCN-第二节塑料电线电缆的基本结构基本结构：导电线芯+绝缘层+保护层一、导电电芯1.基本概念●导体的最基本要求应有较高导电率，是传导流的元件。在一定电压下，导体电阻越小越好。根据电阻定律，在一定温度下，有：R=ρ·L/S（ρ—电阻系数；L—导体长度；S—导体截面积；R—导体电阻。●塑料电线电缆规格是用导体标称截面或标称直径来表示。导体实际截面不一定等于导体的标称截面。但是某一规格下的导体电阻一定要符合标准（规定）要求。二、绝缘层●塑力缆和装备用缆主要用实心绝缘。●塑料通信电缆则用实心绝缘、泡沫绝缘和带皮泡沫绝缘等形式。1.绝缘层越厚，耐电压越高；选料和绝缘层厚度设计先考虑电性能并有安全裕度，也要考虑机械性和加工性。2.电力电缆目前有标准GB/T12706.1~12706.4-2008代替了GB/T12706.1~12706.4-2002，规定一般绝缘最薄厚度不小于标称厚度的90％-0.1㎜。第二章材料和半制品一、塑料基本性能的含义举例1.体积电阻系数ρv：该系数越高，绝缘性能越好。2.击穿场强：击穿电压与塑料厚度之比。3.介电常数ε:表示塑料极性大小的指标。该常数越小,塑料在电场的作用下极化强度越小,其介质损耗也越好。4介质损耗角正切tgδ：该值越小，说明介质损耗越小，电缆绝缘性能越好。5熔融指数：在一定温度和压力下，熔融树脂在10分钟内从一定孔穴中被压出的克数。用MI表示，单位g/min6.抗拉强度：在拉力机机上，材料被拉断时单位长度上所承受的拉力。二、聚氯乙烯（PVC）是聚氯乙烯树脂为基本成份，添加各种配合剂，在一定条件下混合而成的。分子表达式为（C2H3CI）n●普通PVC绝缘料主要技术要求：体积电阻系数：≥1×10的14次方；击穿场强：≥20kV/mm拉伸强度：≥170N/mm²软化温度：170-190℃●PVC普通护套料主要技术性能：体积电阻系数：≥1×10的10次方；击穿场强：≥18kV/mm拉伸强度：≥150N/mm²软化温度：165-180℃●屏蔽用半导电PVC料主要技术性能：体积电阻系数：≤1×10的5次方；拉断延伸率：≥100％抗拉强度：≥100N/mm²200℃热稳定时间：≥60min●环保型防白蚁、防鼠护套料已经不允许用氯丹等有毒添加剂。●低烟低卤阻燃护套料已经大量使用。三、聚乙烯1.聚乙烯种类⑴低密度聚乙烯（LDPE）也叫高压聚乙烯，密度为0.915-0.930；⑵中密度聚乙烯（MDPE）也叫中压聚乙烯，密度为0.931-0.940；⑶高密度聚乙烯（HDPE）也叫低压聚乙烯，密度为0.941-0.965；2.聚乙烯结构分子式表达式为（CH2-CH2）n或（C2H4）n●高压聚乙烯分子构型呈树枝状,其密度低,柔软性好,结晶度低●低压聚乙烯分子构型呈线型,密度高,刚性好结晶度高3.聚乙烯特性聚乙烯乳白色，呈蜡装，半透明。⑴优异的电气性能，绝缘电阻和耐电强度高，介电常数和介损小，基本不受频率变化影响，是理想的通信电缆绝缘材料。⑵机械性能较好⑶耐老化性能、耐寒性、及耐化学稳定性⑷吸湿性极低，浸水后绝缘电阻一般不下降⑸透气性在各塑料中最优良⑹比重小于1，高压聚乙烯约0.92；低压聚乙烯约0.94⑺加工工艺性良好⑻用它制作的电线电缆重量轻、使用、敷设方便、接头容易●缺点：软化温度低、易燃烧、易龟裂。●低密度聚乙烯性能举例密度：0.91-0.93；抗拉强度：80-160×0.1MPa脆化温度：＜-70℃体积电阻系数：≥10的14次方击穿场强：18-40kV/mm各种频率下介质损失角正切：＜0.0005各种频率下介电常数：2.25-2.35熔融指数：＜2.0（高速加工常用0.3以下）●聚乙烯料种类⑴一般聚乙烯绝缘料；⑵耐候聚乙烯料⑶耐环境龟裂聚乙烯料⑷高电压聚乙烯绝缘料⑸半导电聚乙烯塑料⑹热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料⑺10kV耐候性高密度聚乙烯架空绝缘料四、交联聚乙烯聚乙烯在高能射线或交联剂的作用下，能使线形分子结构变成立体网状分子结构，使热塑性材料变成热固性材料，优良的电性能不变其他性能提高和增强。长期工作温度提高到90℃，瞬时短路温度170-250℃。⑴辐照交联聚乙烯⑵化学交联聚乙烯五、泡沫聚乙烯在聚乙烯里加了发泡剂，市话电缆中的绝缘的发泡度要求为20-25％六、氟塑料分子中含有氟原子的塑料叫氟塑料。●常用有聚四氟乙烯（F4俗称塑料王），耐化学性极好，可在-190~260℃长期使用，加工难度大；●聚全氟乙丙烯（F46）可在-85~200℃长期使用，耐化学性极好，可在普通挤出机上挤出。七、聚丙烯八、聚酰胺（俗称尼龙）九、聚酯塑料（PET绝缘带）●几种常用的添加剂：添加剂有防老剂（含抗氧剂、稳定剂、紫外线吸收剂、光屏蔽剂）、增塑剂、填充剂、交联剂、润滑剂、发泡剂、阻燃剂、着色剂、防霉剂、驱避剂等电阻率20℃时软圆铝线为0.0280；硬态圆铝线为0.028264设备和辅助设备●定义：将塑料挤包到导体或缆芯上作为绝缘层、屏蔽层、内护层和外护层，而采用的机械设备称为挤出设备。●挤出设备是电线电缆行业应用最广、数量最大的的设备系列。●塑料挤出机组通常由挤塑机（主机）、辅助装置、传动系统和控制系统组成。●其中辅助装置包括放线、预热装置、冷却、牵引、计米、收排线装置及火花机等。塑料挤出流水线一、普通挤出机基本参数（设备中心高1000mm）●主机主参数为挤塑机的螺杆直径和螺杆长径比。其他参数举例如下：——45/20的螺杆直径为45mm，螺杆长径比为20，进线直径0.5-1.20mm，放线装置规格：250/500，收线装置规格：400/630——90/25的螺杆直径为90mm，螺杆长径比为25，进线直径7.5-20.0mm，放线装置规格：800/1600，收线装置规格：800/1600——150/25的螺杆直径为150mm，螺杆长径比为25，进线直径16.0-60.0mm，放线装置规格：1250/2500，收线装置规格：1250/2500●长径比是螺杆长度与螺杆直径之比，长径比大，使塑料混合充分、塑化好、挤推压力大，可以提高螺杆转数和挤出量。●挤塑主机由挤压系统、传动系统、加热和冷却系统组成。1.挤压系统挤压系统包括螺杆、机筒、料斗和模具等⑴螺杆是挤塑机的主要部件，由高强度耐腐蚀的合金钢制成。⑵机筒是一个金属圆筒，由耐热、高强度、耐磨、耐腐蚀的合金钢或复合钢管制成。其长度是其直径的15-30倍，以使塑料充分加热和塑化。机筒外装电阻丝或感应加热管、测温元件和冷却管道。机头和模具●机头由合金钢内套和碳素钢外套构成。●机头的作用：将塑料熔体由旋转运动变为平行直线运动均匀平稳地导入模套，使塑料产生必要的成型压力。螺杆的主要参数螺杆的主要参数有螺杆的直径、长径比、压缩比、螺距、螺槽宽度、螺槽深度、螺旋角、螺杆与机筒的间隙等。（插图）1.螺杆直径即螺纹的外径。挤塑机的挤出量近似与螺杆直径的平方成正比，影响很大，故常用螺杆直径作为挤塑机规格。2.螺杆长径比即螺杆工作部分的长度与螺杆直径之比。加工聚氯乙烯采用长径比20；聚烯烃为25。3.压缩比即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。加大压缩比是为了使塑料充分塑化、压实。采用普通型螺杆，挤低密度PE、软PVC压缩比为2~3；硬PVC压缩比为2.5~4.5；高密度PE和聚丙烯压缩比为3~5。采用分离螺杆挤软PVC和聚烯烃压缩比为1.9~2.0。目前常用的是等距不等深螺杆。三、螺杆的分段和说明1.加料段（又称预热段），此段螺杆表面光滑，螺纹深些。作用：预热加温，对塑料压实和输送。加料段长度与塑料种类有关，挤结晶聚合物较长；硬性非结晶性聚合物次之；软性非结晶性聚合物较短。2.塑化段（又称压缩段）此段螺纹比加料段螺纹浅。作用：对塑料进一步压实和塑化，排出塑料中的空气。●螺纹逐渐浅，滤网、多孔滤板和机头产生阻力，塑料内产生高压被压实；●机筒外部加热、螺杆使塑料在机筒内强烈搅拌、混合、剪切开始熔融变为粘流态；●PVC塑化段长（可达螺杆全长）PE约占螺杆全长45-50％。3.均化段（又称熔融段）作用：使粘流态塑料塑化更加均匀。由螺杆搅拌推动，使之定压、定量定温地从机头挤出。此段约占螺杆全长地20-25％。四、螺杆的冷却●螺杆转速提高，塑料在机筒中剪切和摩擦加剧并生热，容易分解和焦烧。为避免塑料分解和在机筒内“打滑”应该对螺杆冷却。●加料段冷却有利于气体返回加料斗并排出●均化段冷却，一层温度低的塑料会覆在螺纹槽的底部，客观上使均化段螺槽变浅。●冷却介质可以是水或空气，靠冷却水管插入螺杆的长度来满足冷却需求。●使用冷却水注意事项⑴螺杆冷却水流量不宜过大，用手摸，感觉水温暖即可；⑵使用螺杆冷却水应密切注意外径的变化，以便对冷却水的控制；⑶停机应停水，防止发生设备事故；⑷交接班应交清螺杆冷却水情况。第三节加温系统一、温度控制系统●温度控制系统由电加热和冷却组成。1.温度控制机理在接近塑料层的若干个适当位置上，安装热电偶测温元件，在加温或挤出过程中，测温元件随时测得的热电势信号被送到控温仪经放大处理后与温度设定值比较，达不到设定值，则继续加热，超过设定值，则开动冷却风机，使机身冷却，回到设定温度，如此反复，进行自动或手动调节即可。2.挤塑机的温控部位主要是：前机头、中机头、机脖、前机身、中机身、后机身六个温控部位。3.温控部位的作用⑴前机头、中机头，只要温度适当、配模适当，塑料表面就会平整光滑。⑵机脖比机筒容积小，又有滤板，阻力大。需要较高的温度，有利塑料熔体进入机头⑶前机身、中机身为均化段和塑化段，在温度的作用下完成塑化均匀。⑷后机身温控，一是预热、二是使多余气体从加料口排出，此区温度最低。三、温度设置对产品质量的影响⑴温度过高，超过最佳塑化温度，塑料易焦烧和老化，容易产生气孔、定型不好。塑料容易在机筒内“打滑”，影响挤出量的稳定性，造成厚度波动。⑵温度过低，低于最佳塑化温度，塑料塑化不好，塑套表面有僵块、小颗粒，合缝不好，出现脱节、裂纹、断胶等现象。●在温度设置