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电力电缆防护涂层材料生产及关键工艺流程。


2021-10-13

塑料电力电缆是主要的绝缘材料和护套材料。热塑性塑料塑料具有优异的性能和良好的加工性能,尤其是用于电力电缆挤出生产隔热和保护层时。电力电缆塑料保温层和保护层的基本生产方法是用单螺杆挤出机连续挤出。由于挤出机具有连续挤出的特点,塑料绝缘和护套的生产过程也是连续的。就电力电缆生产而言,产品规格和挤压件的差异往往决定了挤压设备和工艺参数的一些变化。但一般来说,各种产品和部件的挤出涂布工艺是相似的。以下是挤出原理、工艺和模具类型的一般介绍,并辅以个别介绍。

挤出机的工作原理是:

挤出机的工作原理是:

特定形状的螺杆在加热的桶内旋转,从料斗送出的塑料向前挤压,使塑料均匀塑化(即熔融)。通过不同形状的模头和模具,将塑料挤压成各种形状的连续塑料层,挤压包裹在线芯和电缆上。

1.塑料挤压工艺

电力电缆的塑料绝缘和护套是通过连续挤出进行的,挤出设备一般为单螺杆挤出机。挤出塑料前,检查塑料是否潮湿或有其他杂物,然后预热螺杆,加入料斗。挤压过程中,装在料斗中的塑料通过重力或进料螺杆进入料筒,在旋转螺杆的推力下,不断前进,逐渐从预热段向均化段移动。同时,塑料被螺杆搅拌挤压,在机筒外热和塑料与设备剪切摩擦的作用下,变成粘性状态,在螺杆槽内形成连续均匀的物料流动。在工艺规定的温度作用下,塑料从固态转变为熔融状态的塑料物体,然后通过螺杆的推动或搅拌,将完全塑化的塑料推入机头;到达机头的料流通过模芯和模套之间的环形间隙,从模套口挤出,围绕导体或线芯挤出,形成连续致密的绝缘层或护套层,然后冷却固化,制成电力电缆产品。

2.挤压过程的三个阶段

塑料挤压的主要依据是塑料的塑性。挤出机中的塑料成型是一个复杂的物理过程,包括混合、粉碎、熔融、塑化、排气、压实和zui终成型。需要注意的是,这个过程是持续实现的。但传统上,人们往往根据塑料的不同反应,人为地将挤出过程分为不同的阶段,即塑化阶段(塑料的混合、熔融、均质化);成型阶段(塑料挤压成型);凝固阶段(塑料层冷却固化)。

diyi阶段是塑化阶段。也称为压缩阶段。在挤出机机筒内完成,通过螺杆的转动,塑料由颗粒状固体变为塑性粘性流体。塑化阶段塑料获得的热量有两个来源:一是桶外电加热;dier,螺杆旋转时产生的摩擦热。起初,热量是由机筒外的电加热产生的,但正常启动后,热量是由螺杆所选材料在压缩、剪切和搅拌过程中与机筒内壁的摩擦以及材料分子之间的内耗获得的。

dier阶段是成型阶段。它是在鼻子里进行的。由于螺杆的旋转和压力,粘性流体被推到机头。通过机头中的模具,粘性流体被模制成各种尺寸和形状的挤压材料,这些材料被涂覆在线芯或导体的外部。

第三阶段是塑造阶段。在冷却水箱或冷却管中进行,塑料挤压涂层冷却后由非晶塑性状态变为固定固态。

3.塑化阶段塑料流量的变化

3.塑化阶段塑料流量的变化

在塑化阶段,在螺杆沿螺杆轴向向头部移动的过程中,塑料经历温度、压力、粘度甚至化学结构的变化。这些变化在螺钉的不同部分是不同的。塑化阶段根据塑料流动的状态变化过程人工分为三个阶段,即加料阶段、熔融阶段和均化阶段,这也是挤出螺杆惯用的分割方法。每个阶段对塑料挤压的影响不同,塑料在每个阶段呈现不同的形态,从而呈现塑料挤压特征。

在进料段,首先为颗粒固体塑料提供软化温度,其次螺杆转动与固定筒之间产生的剪切应力作用于塑料颗粒,实现软化塑料的破碎。zui重要的是螺杆旋转产生足够连续稳定的推力和反向摩擦力,形成连续稳定的挤出压力,从而实现粉碎塑料的搅拌均匀混合,初步实现换热,从而为连续稳定挤出提供基础。该阶段产生的推力是否连续、均匀、稳定,剪切应变率高低,破碎搅拌是否均匀,直接影响挤压质量和产量。

在熔融段,破碎、软化、初混后的塑料由于螺杆的推动作用,沿螺旋槽向机头移动,从进料段进入熔融段。在这个阶段,塑料遇到更高温度的热量,这就是热源。除了桶外的点加热,螺杆转动的摩擦热也起作用。来自进料段的推力和来自均化段的反作用力使塑料在前进过程中形成回流,该回流在螺旋槽和螺杆与机筒之间的间隙中产生。回流的产生不仅使物料混合均匀,还增加了塑料的换热效果,从而达到表面的热平衡。这一阶段,作用温度已超过流变温度塑料,作用时间较长,导致状态发生塑料的变化,与加热桶接触的物料开始熔融,在桶内表面形成聚合物熔融膜。当熔膜厚度超过螺杆顶部与筒体之间的间隙时,会被旋转的螺杆刮去,聚集在前进的螺杆前形成熔池。由于筒体和螺纹根部之间的相对运动,在熔池中产生了材料的循环流动。

螺旋肋后面有一个实心床(实心塑料)。当物料沿螺旋槽向前运动时,熔融段螺旋槽的深度向均化段逐渐变浅,使固体床不断向筒体内壁挤压,加速了从筒体向固体床的传热过程。同时,螺杆的转动对筒体内壁的熔融膜产生剪切作用,从而使熔融膜与固体床界面处的物料熔化,固体床的宽度逐渐减小直至完全消失,即由固态变为粘性状态。此时塑料的分子结构发生了根本变化,分子间张力ji度松弛。如果它是一种结晶聚合物,它的结晶区域开始减少,无定形状态增加。除了超大分子,主体已经塑化,这叫“初步塑化”。在压力的作用下,排除固体物料中所含的气体,实现初步压实。

在均化段,有几个突出的工艺特点:该段螺纹深度zui浅,即螺旋槽容积zui小,所以这是螺杆与筒体之间产生压力zui大的工作段;此外,来自螺杆的推力和来自筛板的反作用力是塑料“近距离战斗”的直接区域。这个阶段也是挤压过程中温度zui高的阶段,所以塑料的径向压力和轴向压力在这个阶段zui大。这种高压足以消除塑料中包含的所有气体,并使熔体致密。本节有“均压节”之称,由此衍生而来。但由于高温的作用,熔融段未塑化的聚合物在此段被塑化,使“颗粒”zui终被消除,塑料被充分均匀地塑化,再由模具以固定的量和恒定的压力将完全塑化熔融的塑料均匀挤出。

4.挤出过程中塑料的流动状态

4.挤出过程中塑料的流动状态

在挤压过程中,由于螺杆的转动使塑料运动,而筒体不运动,筒体与螺杆之间产生相对运动,对塑料产生摩擦,使塑料被向前拖动。此外,由于机头中模具、多孔筛板和滤网的阻力,塑料在推进过程中产生反作用力,使塑料在螺杆和机筒中的流动变得复杂。一般认为塑料的流动状态由以下四种流动形式组成:

1)正向流动——指塑料沿螺旋槽流向机头的流动。它是由螺旋旋转的推力产生的,是四种流动形式中zui重要的一种。正流量直接决定挤出量。

2)逆流——也称逆流,其方向与正流的流向相反。它是由机头区域产生的压力(塑料向前的反作用力)引起的,因为机头中的模具、筛板和滤网阻挡了塑料的向前运动。从机头到进料口,形成“带压回流”,也叫“背压流”。会造成产能的损失。

3)错流——是沿轴线,即垂直于螺纹槽的塑料流。也是螺杆转动时推动形成的。它的流动受到螺旋槽侧壁的阻碍。由于两侧螺纹的相互阻力,且螺杆在旋转,塑料会在螺杆槽内翻转形成环形流,所以错流本质上是环流。桶内塑料通过循环的混合和塑化离不开循环的作用。循环使物料在桶内搅拌混合,有利于桶与物料的热交换。这对提高挤出质量有重要意义,但对挤出流量影响不大。

4)漏流——也是机头内模具、筛板、滤网的阻力造成的。然而,不是螺杆槽内的流动,而是螺杆与机筒间隙内形成的逆流。也会造成产能的损失。由于螺杆与筒体之间的间隙通常很小,正常情况下,泄漏流量远小于顺流和逆流。挤出过程中,漏流会影响挤出量,漏流增加挤出量减少。

塑料的四种流动状态不会以单一形式出现。就某个塑料粒子而言,既不会出现zhenzheng的回流,也不会出现封闭循环。熔体塑料在螺旋槽中的实际流动是上述四种流动状态的组合,并以螺旋轨迹向前流动。

5.挤压质量

挤出质量主要是指塑料塑化是否良好,几何尺寸是否均匀,即径向厚度是否一致,轴向外径是否均匀。除了塑料本身,决定塑化的因素还有温度、剪切应变率和作用时间。挤压温度过高不仅造成挤压压力波动,还会导致塑料分解,甚至可能导致设备事故。而减小螺杆槽深、zengda螺杆长径比,有利于塑料的热交换,延长加热时间,满足均匀塑化的要求,但会影响挤出量,给螺杆的制造和装配造成困难。因此,保证塑化的重要因素应该是将螺杆旋转引起的剪切应变率提高到塑料,从而在挤出过程中实现均匀的机械混合和平衡的热交换,从而为均匀塑化提供保障。

在保证挤出量的情况下,可以在提高转速的同时增加螺旋槽的深度。此外,螺杆与料筒之间的间隙也影响挤出质量。当间隙过大时,塑料的回流和泄漏会增加,不仅会引起挤出压力波动,还会影响挤出量。此外,由于这些反射的增加,塑料过热,导致塑料烧焦或形成困难。

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