1、緒 論聚乙烯有優良的電絕緣性能，它的介電常數和介質損耗角正切值很小，并且很寬的范圍內幾乎不變，因此是很理想的絕緣材料。此外與溫度的關系很小。聚乙烯的分子量對電絕緣性能影響很大。聚乙烯體積電阻率和擊穿強度在浸水七天后仍然變化不大。但聚乙烯也存在一些致命的弱點：熔融溫度低，在110左右融化，當電力電纜過載或者短路時，溫度可能上升到使聚乙烯軟化變形導致絕緣破裂；聚乙烯的熱膨脹系數很大，收縮性很大，電纜制造和運行過程中很難避免氣泡的產生，而氣泡是高壓絕緣的大敵；聚乙烯內部的內應力隨著使用時環境條件的變化會造成應力開列現象的發生。因此聚乙烯用在電力電纜絕緣上就受到一定的限制。為了使聚乙烯即保持其優點，又

2、改善其缺點的辦法之一就是制成交聯聚乙烯。聚乙烯在高能射線或交聯劑的作用下，能使線型的分子結構變成體型（網狀）的分子結構。使熱塑性材料變成熱固性材料。交聯聚乙烯與聚乙烯相比較，提高了耐熱變形性能，改善了高溫下的力學性能，改進了耐環境應力龜裂性能和耐熱老化性能，增強了耐化學穩定性能和耐溶劑性能，減少了冷流性，基本保持了原來的電氣性能，所以使用了交聯聚乙烯可使電纜的長期工作溫度從70提高到90，特殊配方的交聯聚乙烯，長期工作溫度可達到125和150，交聯聚乙烯也提高了短路時的承受能力，其短路時承受溫度可達到250，因此同樣絕緣厚度的電纜，交聯聚乙烯的載流量大的多。聚乙烯比較常用的交聯方法有過氧化物交

3、聯，輻照交聯和硅烷交聯，此外還有紫外光交聯，鹽交聯等其他方法。硅烷交聯聚乙烯由于可以采用通用的設備，通用的聚乙烯又不需要昂貴的交聯管道，所以得到人們的重視，并在提高交聯速度，提高厚絕緣交聯度以及一步法加工等方面都取得了較大的進展。在聚乙烯聚合時，將有機硅氧的單體于乙烯共聚，則可直接得到硅烷接枝的乙烯共聚物，因為無需自行用聚乙烯進行接枝共聚，使使用和貯存更加方便。所以硅烷交聯也得到了廣泛的應用。第1章 原料對質量的影響 硅烷交聯聚乙烯是一種化學交聯聚乙烯。其主要機理是先將通式的有機硅氧烷和聚乙烯在特定條件下，如在機械力、有機過氧化物和溫度同時作用下，使聚乙烯生成具有烷氧甲硅基交聯活性點的接枝共聚

4、物，然后在催化劑（常用二月桂酸二丁基錫）和水的作用下，縮聚交聯，生成交聯聚乙烯。1.1硅烷交聯用聚乙烯聚乙烯的性能聚乙烯樹脂外觀呈乳白色，厚度較薄時為我半透明態，厚度較候厚時為不透明態，表面呈臘狀，點火時容易燃燒和熔融，并放出與石蠟燃燒時同樣的氣味，比重小于1。.1 物理機械性能聚乙烯具有較好的物理機械性能，但因分子結構的差異而有很大的不同，密度、分子量和分子量分布對物理機械性能影響很大。（1） 密度的影響如下表：表1-1密度對聚乙烯性能的影響密度0.91，0.92，0.93，0.94，0.95，0.96，0.97，0.98結晶度，65758595剛性（比較值）1234軟化溫度，1051181

5、24127抗拉強度，MN/14.417.524.533.5伸長率，50030010025沖擊強度（缺口）MN/42211713隨著溫度增高，由于一部分晶相可轉變為無定形相，結晶度將逐漸減低，其密度隨結晶度減低，也逐漸下降，因而聚乙烯的抗拉強度逐漸下降。分子量的影響如下 （2）分子量的影響如下表： 表1-2分子量對性能的影響性能數值19000210002400028000320002700048000熔融指數（MI）2001020720.70.2抗拉強度,N/9.09.510.012.013.515.0伸長率，100130400500600玻璃化溫度Tg,-10-15-2230-50-75-75

6、軟化點，77828994101123-由于聚乙烯的熔融指數與分子量之間有一定的關系，所以熔融指數與聚乙烯的物理機械性能間也必然有關。一般地說，熔融指數增大，分子量降低，熔融粘度下降低，加工型能改善，但機械性能和耐溶劑性能惡化，所以熔融指數對成型加工性能和物理機械性能影響很大。(3)分子量分布的影響分子量分布對聚乙烯的加工和物理機械性能影響很大。一般用Mw(重均分子量)、Mn（重均分子量）的比值粗略地表示分布情況，比較大，表示分子量分布越寬，加工性能越好。低密度聚乙烯較高密度聚乙烯分子量分布寬，特別是高分子量地反而具有寬的分布。電纜工業用聚乙烯的分子量，一般要在中等到寬的范圍，如果采用高速擠出工

7、藝，聚乙烯的分子量分布應較寬。綜上所述，聚乙烯的物理機械性能不夠理想，需選擇足夠純度的聚乙烯（99.899.9）進行交聯提高機械強度。1.1.2 化學穩定性聚乙烯的分子結構與高級烷烴相似，都是由較穩定的C-C和C-H鍵相結合，故具有良好的化學穩定性。在一般情況下，聚乙烯可耐酸（如鹽酸、氫氟酸以及硫酸）、堿及鹽類水溶液的腐蝕作用，即使在較高濃度下，對聚乙烯也無顯著的破壞作用。但聚乙烯不能抵抗具有氧化作用的酸類侵蝕，如硝酸，即使在較低濃度下也可導致聚乙烯氧化，而使其電絕緣性能變壞，機械強度降低，當溫度升高時，這種氧化作用更為顯著。聚乙烯在室溫下或低于60時，不溶于一般有機溶劑中，在較高溫度下可溶于

8、某些有機溶劑（如脂肪烴、芳香烴）中。聚乙烯有較小的吸水性。在水中浸放一個月為0.03，在水中浸泡一年，吸水量僅為0.15。1.1.3 電絕緣性能聚乙烯分子中，分子結構對稱，不含有極性基團，因此具有極其優良的電絕緣性能，如下表： 表1-3聚乙烯的電性能電氣性能高密度聚乙烯低密度聚乙烯v，.m 1015 1015浸水七天后 1015 1015，60Hz2.302.352.252.351000Hz2.302.352.252.35106 Hz2.302.352.252.35Tg,60 Hz0.00020.00051000Hz0.00020.0005 106Hz0.00030.0005E,MV/m182

9、01840浸水七天后18201840耐弧形，S200135160在各種塑料中，聚乙烯的介電常數是比較小的，其介電常數與聚乙烯的密度有關，隨密度增加，介電常數也隨著增大，在廣闊的頻率范圍內介電常數幾乎不變，并且介電常數隨溫度變化也很小。聚乙烯的介質損耗很小，但如果聚乙烯分子中含有少量極性基團，如羰基，羰基及羧基等，對介質損耗有明顯的影響。不論是高密度聚乙烯，還是低密度聚乙烯，都幾乎在7 MV/m開始游離。聚乙烯的擊穿場強隨溫度的升高而逐漸降低，在溫度60一下時，不管是低密度聚乙烯還是高密度聚乙烯，其擊穿場強都急劇下降，聚乙烯的擊穿場強也與其厚度有關，隨著厚度減薄而增加。聚乙烯的耐電暈性和耐電蝕性

10、欠佳；當長期通電或浸水通電時，絕緣將發生樹枝狀破壞，這種現象稱為長期老化，常見的有“電樹”、“水樹”和“電化學樹”三種形式。1.1.4 聚乙烯的耐氧化和老化首先在聚乙烯大分子中某些薄弱環節受到氧氣襲擊（比較明顯的薄弱環節是雙鏈旁碳原子上的H原子，產生支鏈處的叔碳原子的H原子）形成氧化物，然后在熱和光作用下分解成游離基進一步發生老化反應。這里光（主要是紫外光）和熱是起來老化作用。因此需加入紫外光吸收劑和抗氧劑。1.1.5 環境應力開裂和蠕變性聚乙烯在加工過程或在運行過程中，其內部隨著溫度的變化發生相變（指結晶相與無定形相互相轉化），其結果必然要在兩相結構的邊緣上產生內應力，而產生分裂。通常使聚乙

11、烯的分子量提高和結晶度減小，或采用教練那，都可改善它的環境開裂。蠕變性或稱冷流性，就是說在不大的機械應力下聚乙烯僅能進行緩慢的形變。譬如將一根聚乙烯電纜垂直放置，隨著時間的延長，由于聚乙烯的自重，它會從上往下“流動”，使下端變厚，上端變薄。造成這一現象的原因是由于聚乙烯分子間的作用力較小（這是非極性材料的通病），因而大分子鏈之間較易相互滑動。這就影響聚乙烯在兩端高度相差較大的場合使用。阻止蠕變性的最有效措施是設法使聚乙烯大分子間的作用增加，使聚乙烯交聯，具有非常好的效果。1.1.2 硅烷交聯聚乙烯用添加劑1.1.2.1 硅烷交聯技術現在就電線電纜行業中應用最廣泛的化學交聯技術中的硅烷交聯技術作

12、簡單的介紹。硅烷交聯是在溫水中進行的，故又稱為溫水交聯。這種方法設備簡單，價格便宜，工藝靈活，可以著色，改變規格時不需要浪費大量電纜，所以是生產中低壓電纜比較合適的方式。1.1.2.2 交聯化學反應1.引發劑分解生成游離基（以DCP為例）2.聚乙烯分子鏈生成游離基3.生成接枝聚乙烯游離基 接枝劑以A151（乙烯基三乙氧基硅烷）為例4.生成接枝聚乙烯，聚乙烯接上了含有硅氧烷基的支鏈5.水解縮合。有兩種反應機制1）水解生成部分硅醇水解2）縮合3）水解全部生成硅醇硅醇脫水縮合1.1.2.3 交聯方法硅烷接枝和擠出分在兩道工序進行的稱為二步法，定名為SioplasE；接枝和擠出成型在一道工序完成的稱一

13、步法，定名為MonosiC1. 二步法硅烷交聯工藝流程如下：聚乙烯樹脂 引 發 劑 混合 熔融接枝造粒 貯存（A95%） 接 枝 劑 聚乙烯樹脂 混合 熔融接枝造粒 貯存（B5%）催 化 劑 A料 95% 混合 擠出成型 溫水交聯 成品B料 5% A料稱為接枝母料，在螺桿擠出機中，聚乙烯料熔融，引發劑分解，接枝劑在熱和機械的剪切活化作用下，同聚乙烯游離基發生接枝反應B料稱為催化料，其制造過程基本同A料在擠出成型前A料和B料以1：19的比例進行混合，但要隨混隨用，停留時間不能超出幾小時，否則會發生先期交聯，A料和B料的單獨保存期限應嚴格密封保存，其保存期限不超過半年。2. 一步法硅烷交聯為了克服

14、兩步法硅烷交聯工藝的局限性，使聚乙烯等高分子線狀結構變成網狀結構，采用蒸汽交聯，一步法硅烷交聯新工藝。它是將接枝反應和添加催化劑過程合并，把硅烷共聚單體，接枝劑和交聯催化劑同時假如到擠出機中，一步擠包成電線電纜。采用一步法硅烷交聯生產工藝，可使雜質污染的機會減少，材料不易先期硫化，貯存期可以達到一年以上。因其電氣性能優異，故可適用于中低壓電纜的生產。該工藝是在聚乙烯分子中加入硅烷作為交聯劑，擠出成型，然后使用溫水浸泡或者蒸汽的辦法使聚乙烯等高分子在一定的外界條件下由線狀結構變成網狀結構，提高凝膠的含量，從而使電纜在工作狀態下提高載流量及其抗沖擊的強度，同時改善它的耐熱性能。工藝流程如下：聚乙烯

15、樹脂引 發 劑 熔融接枝成型 溫水交聯 成品接 枝 劑催 化 劑一步法接枝成型用長徑比為30倍BM型螺桿擠出機，其料斗上方有34個計量料斗，分別供應聚乙烯，過氧化物，抗氧劑等計量投料用。液體接枝劑和催化劑在料斗頸部注入。在擠出機中物料受到的作用如下：在送料段聚乙烯樹脂和各種配合劑相混合，進入熔融區是開始融化，硅烷和催化劑的擴散速度應隨溫度的升高而加快，在熔融區的前半部分過氧化物開始分解，物料在前進中溫度急劇上升，接枝劑引發活化。這里是雙螺紋區，熔融物料被迫進入第二螺紋槽中，而未融化的物料受阻在原螺紋槽中，受熱和剪切應力的作用而加速融化，聚乙烯在計量段已完全融化均勻一致，不過接枝的水平還很低，為

16、增加過氧化物的分解完成接枝，溫度應急劇上升，最后將接枝的物料流暢地輸送到機頭成型于導體上。 一步法由于是通過特別制作的精密計量系統，將原料一次性投入專門設計的反應擠出機中，一步完成接枝和成型工藝。該工藝技術難度較大，投資也比兩步法大。1.1.2.4 硅烷交聯劑可以與有機材料和無機材料發生化學鍵合（偶聯）的添加劑，稱為偶合劑。硅烷交聯劑也既為RSixX3。其中，X為水解性官能基，如甲氧基、乙氧基等，遇水生成硅醇，可與無機材料生產縮合反應而形成共價鍵，R為有機官能團，如乙烯基、氨基、環氧基、甲基丙酰基、锍基等，可與聚合物反應而偶聯。不過，R過聚合物的反應有選擇性。對聚烯烴選用乙烯最為好，而環氧樹脂

17、，聚酰胺則宜選用氨基。硅烷交聯劑常是溫水交聯聚乙烯的交聯劑，通過聚乙烯與硅烷接枝共聚或與硅烷發生縮合發應而交聯。一、 硅烷交聯引發劑硅烷交聯引發劑用DCP，通過引發劑分解生成游離基，然后縮合成雙鍵，與聚乙烯反應，使聚乙烯分子鏈生成游離基。二、 硅烷交聯催化劑硅烷交聯催化劑通常用二月桂酸二丁基錫，它使聚乙烯交聯速度加快。第2章 擠 出 工 藝電線電纜的塑料擠包是采用連續擠壓方式進行的。通過擠塑機用螺桿擠壓，將塑料包到導體或線芯上，構成電線電纜的絕緣層、屏蔽層、內護層、和外護套。2.1 塑料擠出生產線塑料擠出機組通常由放線裝置及放線張力裝置、校直裝置、預熱裝置、擠塑機（主機）、冷卻裝置、火花試驗機

18、、計米裝置、牽引裝置、收線裝置及控制系統等組成。為保證不停機換盤，連續生產，放線裝置由兩臺放線設備組成，導體或纜芯從放線裝置放出后，經校直裝置進入預熱裝置，導體在預熱加熱后可消除導體線芯殘余應力，增加伸長率和柔軟性。擠塑機把塑料加工成高溫的粘流態并連續的擠向機頭，導體或纜芯通過機頭時，擠包成一定厚度的塑料絕緣層或外護套，然后在水槽或管道內水冷或氣冷，冷卻定形后的電線電纜制品，在牽引裝置拖動下作直線運動，使加工過程穩定連續的進行，最后由首先裝置收繞在收線盤上。下圖為塑料擠出機的主要組成：56978 1 2 3 4 10101放線裝置 2張緊輪 3預熱器 4塑料擠出機 5自動加料裝置6水槽 7計米

19、器 8牽引輪 9收排線裝置 10控制屏 圖2-1擠出機的組成2.1 .1 塑料擠出機塑料擠出機的主機是擠塑機，它由擠壓系統、傳動系統和加熱冷卻系統組成。1.擠壓系統 擠壓系統包括螺桿、機筒、料斗、機頭、和模具，塑料通過擠壓系統而塑化成均勻的熔體，并在這一過程中所建立壓力下，被螺桿連續的擠出機頭。2.傳動系統 傳動系統的作用是驅動螺桿，供給螺桿在擠出過程中所需要的力矩和轉速，通常由電動機、減速器和軸承等組成。3.加熱冷卻裝置 加熱與冷卻是塑料擠出過程能夠進行的必要條件。（1） 現在擠塑機通常用的是電加熱，分為電阻加熱和感應加熱，加熱片裝于機身、機脖、機頭各部分。加熱裝置由外部加熱筒內的塑料，使之

20、升溫，以達到工藝操作所需要的溫度。（2） 冷卻裝置是為了保證塑料處于工藝要求的溫度范圍而設置的。具體說是為了排除螺桿旋轉的剪切摩擦產生的多余熱量，以避免溫度過高使塑料分解、焦燒或定型困難。機筒冷卻分為水冷與風冷兩種，一般中小型擠塑機采用 風冷比較合適，大型則多采用水冷或兩種形式結合冷卻；螺桿冷卻主要采用中心水冷，目的是增加物料固體輸送率，穩定出膠量，同時提高產品質量；但在料斗處的冷卻，一是為了加強對固體物料的輸送作用，防止因升溫使塑料粒發粘堵塞料口，二是保證傳動部分正常工作。 輔助設備塑料擠出機組的輔機主要包括放線裝置、校直裝置、預熱裝置、冷卻裝置、牽引裝置、計米器、火花試驗機、收線裝置。擠出

21、機組的用途不同其選配用的輔助設備也不盡相同。如還有切斷器、吹干器、印字裝置等。控制系統塑料擠出機的控制系統包括加熱系統、冷卻系統及工藝參數測量系統，主要由電器、儀表和執行機構（即控制屏和操作臺）組成。其主要作用是：控制和調節主輔機的拖動電機，輸出符合工藝要求的轉速和功率，并能使主輔機協調工作；檢測和調節擠塑機中塑料的溫度、壓力、流量；實現對整個機組的控制或自動控制。擠出機組的電氣控制大致分為傳動控制和溫度控制兩大部分，實現對擠塑工藝包括溫度、壓力、螺桿轉數、螺桿冷卻、機筒冷卻、制品冷卻和外徑的控制，以及牽引速度、整齊排線和保證收線盤上從空盤到滿盤的恒張力收線控制。2.2 塑料的擠制2.2.1

22、塑料擠出的基本原理擠塑機的工作原理是：利用特定形狀的螺桿，在加熱的機筒中旋轉，將由料斗中送來的塑料向前擠壓，使塑料均勻的塑化（即熔融），通過機頭和不同形狀的模具，使塑料擠壓成連續性的所需要的各種形狀的塑料層，擠包在線芯和電纜上。2.2.1.1 塑料擠出過程電線電纜的塑料絕緣和護套使是采用連續擠壓方式進行的，擠出設備一般是單螺桿擠塑機。塑料在擠出前，要事先檢查塑料是否潮濕或有無其它雜物，然后把螺桿預熱后加入料斗內。在擠出過程中，裝入料斗中的塑料借助重力或加料螺旋進入機筒中，在旋轉螺桿的推力作用下，不斷向前推進，從預熱段開始逐漸的向均化段運動；同時，塑料受到螺桿的攪拌和擠壓作用，并且在機筒的外熱及

23、塑料與設備之間的剪切摩擦的作用下轉變為粘流態，在螺槽中形成連續均勻的料流。在工藝規定的溫度作用下，塑料從固體狀態轉變為熔融狀態的可塑物體，再經由螺桿的推動或攪拌，將完全塑化好的塑料推入機頭；到達機頭的料流，經模芯和模套間的環形間隙，從模套口擠出，擠包于導體或線芯周圍，形成連續密實的絕緣層或護套層，然后經冷卻和固化，制成電線電纜產品。1.擠出過程的三個階段塑料擠出最主要的依據是塑料所具有的可塑態。塑料在擠出機中完成可塑過程成型是一個復雜的物理過程，即包括了混合、破碎、熔融、塑化、排氣、壓實并最后成型定型。大家值的注意的是這一過程是連續實現的。然而習慣上，人們往往按塑料的不同反應將擠塑過程這一連續

24、過程，人為的分成不同階段，即為：塑化階段（塑料的混合、熔融和均化）；成型階段（塑料的擠壓成型）；定型階段（塑料層的冷卻和固化）。第一階段是塑化階段。也稱為壓縮階段。它是在擠塑機機筒內完成的，經過螺桿的旋轉作用，使塑料由顆粒狀固體變為可塑性的粘流體。塑料在塑化階段取得熱量的來源有兩個方面：一是機筒外部的電加熱；二是螺桿旋轉時產生的摩擦熱。起初的熱量是由機筒外部的電加熱產生的，當正常開車后，熱量的取得則是由螺桿選裝物料在壓縮、剪切、攪拌過程中與機筒內壁的摩擦和物料分子間的內摩擦而產生的。第二階段是成型階段。它是在機頭內進行的，由于螺桿旋轉和壓力作用，把粘流體推向機頭，經機頭內的模具，使粘流體成型為

25、所需要的各種尺寸形狀的擠包材料，并包覆在線芯或導體外。第三階段是定型階段。它是在冷卻水槽或冷卻管道中進行的，塑料擠包層經過冷卻后，由無定型的塑性狀態變為定型的固體狀態。2.2.1.2 塑化階段塑料流動的變化在塑化階段，塑料沿螺桿軸向被螺桿推向機頭的移動過程中，經歷著溫度、壓力、粘度，甚至化學結構的變化，這些變化在螺桿的不同區段情況是不同的。塑化階段根據塑料流動時的物態變化過程又人為的分成三個階段，即加料段、熔融段、均化段，這也是人們習慣上對擠出螺桿的分段方法，各段對塑料擠出產生不同的作用，塑料在各段呈現不同的形態，從而表現出塑料的擠出特性。2.2.1.3 擠出過程中塑料的流動狀態在擠出過程中，

26、由于螺桿的旋轉使塑料推移，而機筒是不動的，這就在機筒和螺桿之間產生相對運動，這種相對運動對塑料產生摩擦作用，使塑料被拖著前進。另外，由于機頭中的模具、多孔篩板和濾網的阻力，又使塑料在前進中產生反作用力，這就使塑料在螺桿和機筒中的流動復雜化了。通常將塑料的流動狀態看成是由以下四種流動形式組成的：正流是指塑料沿著螺桿螺槽向機頭方向的流動。它是螺桿旋轉的推擠力產生的，是四種流動形式中最主要的一種。倒流又稱逆流，它的方向與正流的流動方向整好相反。它是由于機頭中的模具、篩板、和濾網等阻礙塑料的正向運動，在機頭區域里產生的壓力（塑料前進的反作用力）造成的。橫流它是沿著軸的方向，即與螺紋槽相垂直方向的塑料流

27、動。也是由螺桿旋轉時的推擠所形成的。漏流它也是由機頭中模具、篩板和濾網的阻力產生的。不過它不是螺槽中的流動，而是在螺桿與機筒的間隙中形成的倒流。它也能引起生產能力的損失。2.2.1.4 擠出質量擠出質量主要指塑料的塑化情況是否良好，幾何尺寸是否均一，即徑向厚度是否一致，軸向外徑是否均勻。決定塑化情況的因襲除塑料本身外，主要是溫度和剪切應變率及作用時間等因素。擠出溫度過高不但造成擠出壓力的波動，而且導致塑料的分解，甚至可能釀成設備事故。而減小螺槽深度，增大螺桿長徑比，雖然有利于塑料的熱交換和延長受熱時間，滿足塑化均勻要求，但將影響擠出量，又為螺桿制造和裝配造成困難。所以確保塑化的重要因素應是提高

28、螺桿旋轉對塑料所產生的剪切應變率，以達到機械混合均勻，擠出熱交換均衡，并由此為塑化均勻提供保障。這個應變率的大小由螺桿與機筒間的剪切應變力所決定，其剪切的應變率數值為：其中：為剪切應變率（1/min）D 為螺桿直徑（cm）N 為螺桿轉速（r/min） 為螺槽深度（cm）由此可見，在保證擠出量的要求下，可以在提高轉速的情況下加大螺槽深度。此外，螺桿與機筒的間隙也對擠出質量有影響，間隙過大時則塑料的倒流、漏流增加，不但引起擠出壓力波動，影響擠出量；而且由于這些回流的增加，使塑料過熱而導致塑料焦燒或成型困難。2.2.1.5 塑料擠出機的操作規程塑料擠出機組是由擠塑機（主機）和多臺輔助設備組成的，生產

29、中機組人員應密切配合操作.操作人員必須熟悉生長過程和操作規程。1.塑料擠出機的擠塑過程塑料擠塑機是熱擠設備。成盤的電纜或纜芯放置在放線裝置上，并保證要有一定的張力，在經過張緊校直裝置后進入擠塑機頭擠包絕緣層或護套層。塑料顆粒經料斗加入擠塑機機筒，由于螺桿的轉動，進入機膛，一方面加熱，一方面由螺桿轉動攪拌，促使塑料塑化，并推向機頭，從模口擠出，完整緊密的連續擠包在電線電纜線芯或纜芯上。為控制塑料層的厚度和擠出壓力，應調節好模芯與模套間的環形間距，使塑料層均勻。機組中各單機采用單獨傳動，各機組之間的工作速度可分別調整。螺桿和牽引的速度應互相配合好，保證電線電纜擠出外徑和塑料層厚度的均勻，并符合工藝

30、尺寸的要求。放線和收排線速度要和電線電纜的生產速度配合好，防止出現其他的質量問題。按工藝規定的控制溫度，選配好合適的模具，經常觀察加溫系統的變化、外徑的變化、速度的變化，防止塑料層的偏心、焦燒、塑化不良等現象出現。2.塑料擠出機的操作規程（1） 開車前操作者應檢查設備各部件的潤滑、傳動、電氣控制等情況，發現問題要立即找有關人員及時解決。（2） 按產品的要求選配好模具，并把模芯與模套間的距離調節好，防止塑料層厚度偏差過大。（3） 要提前23小時啟動加溫系統，應按工藝規定調好各段溫度，防止溫度控制過高或過低。（4） 生產前要按工藝規定檢查塑料和半成品的質量，確認合格后方可生產。（5） 按產品長度準

31、備好合適的收線盤，并充分考慮電線電纜的彎曲半徑，排線要緊實整齊。（6） 準備好牽引繩，并試車觀察螺桿的轉動、牽引速度、放線、收排線傳動、加溫控制系統、各部電氣開關水槽上下水流通等情況，確認無問題后開車生產。（7） 開車1） 把合格的塑料加入料斗內，打開插板，啟動螺桿繼續跑膠。操作者要注意進料情況，跑膠時觀察電流表和電壓表指針的指示。此時操作者不準離開工作崗位，防止發生問題。2） 塑料從模套中擠出后，要觀察塑料的塑化情況，等塑料塑化良好時，開始校正模具，把塑料厚度調節均勻，防止塑料層偏差。3） 按工藝規定取樣檢查塑料厚度，并檢查塑料擠出后質量，如氣孔、表面塑化、疙瘩等。4） 一切情況正常，生產能

32、滿足工藝規定要求后，應積極組織機組人員開車，開車時要分工操作，并密切配合。5） 穿頭引線，啟動牽引，應按工藝規定的塑料層厚度要求，控制好螺桿與牽引的速度，使電線電纜通過牽引后，在排線裝置的收線盤上整齊排好。穿引線時，應派專人跟線接頭，注意防止電線電纜進水或卡斷接頭。6） 校對計米器回復零位，并使計米準確。電線電纜上盤時，必須將不合格接頭線截掉，并檢查厚度和偏芯情況，直到合格方可上盤。7） 在正常生產過程中隨時注意以下幾點：產品質量，隨時觀察、檢測塑料層的表面質量和產品外徑；注意設備各部機械的運轉情況；觀察加溫系統的溫度控制情況；注意螺桿和牽引速度的變化情況，保證擠出厚度和產品外徑的均勻；做到三

33、勤，7即勤測外徑、勤檢查質量、勤觀察設備；注意及時加料，避免斷膠脫膠漏包；開車時發現焦燒現象，應立即停車擦車；如發現絕緣不合格需要扒皮時，不得自行分頭，應停膠將線芯開到指定長度待處理，以免造成短頭或廢品。8） 做好產品的工藝質量記錄。記好標簽、跟蹤卡、生產報表、工藝記錄表等。（8） 停車停車時首先要切斷牽引的電流，然后再停主電機。把機頭與機身連接處的螺栓打開，關掉加料料斗的插板，把機頭移開，跑凈機筒內和螺桿上的塑料。組織人員及時拆除模芯和模套，清理機頭和篩板。1）遇到下列情況時要停車清理機頭：生產完成后要及時停車清理機頭；溫度控制超高，發生塑料焦燒時，要停車清理機頭和螺桿；停車在一小時以上，要

34、清理機頭；有其他原因停車，如停電、停水、待線、待盤、發生設備和人身事故時，都要清理機頭。2）機頭和螺桿清理要干凈，清理完后要及時把機頭和螺桿裝好。3）記好交接班日記，并給下一班做好生產準備工作，如模具、生產用盤、半成品等工作。4）按崗位責任，安排人員負責機臺衛生清掃工作。5）停車后要檢查電源、水源、氣源、設備各部分，確認無問題后，關掉電源、氣源、水源再離開機臺。2.2.1.6 原材料的處理電線電纜絕緣和護套用塑料主要為PVC、PE、XLPE等。對原材料處理的最基本要求有以下幾點：1）去除塑料中過量的水分或潮氣。2）去除固體雜質。3）均勻混入某種塑料和配合劑。原料的處理方法1. 干燥塑料中含有水

35、分或塑料受潮，不僅會影響擠出過程的正常進行，還會影響產品的質量。因為水分在擠出過程中受熱轉變為水蒸氣，在成品塑料層中產生許多氣泡，它不僅會影響絕緣和護套的機械性能，更為嚴重的是它將降低絕緣耐電強度，所以絕緣應嚴格控制其含水量。2. 去除固體雜質為保證電線電纜產品的電氣絕緣性能，必須對原材料中的機械雜質進行嚴格控制。為此，除對電纜料生產廠提出較高的要求外，還應搞好生產環境的衛生，避免在生產中混入新的雜質，在機頭處裝過濾網濾除已混入的雜質，對于要求較高的產品，擠出機應安裝真空密閉料斗，并在機頭前裝有線芯去污裝置。3. 混合配合劑4. 鑒于目前電纜料的供應情況，某些批量小，特殊要求的塑料，要常在電纜

36、廠加工，較完善的辦法是，在捏合機上進行混合，然后在塑化擠出機上進行塑化造粒。對于要求不高的產品也可以在裝有攪拌器的加料斗內進行。第3 章 擠 出 過 程 的 控 制3.1 導體線芯對擠出質量的影響塑料電線電纜的導體主要有：電工圓銅線、電工圓鋁線、電力電纜用銅和鋁導電線芯、電氣裝備用銅和鋁導電線芯等。電工圓銅線和電工圓鋁線外觀質量要求：表面光潔，無油污、毛刺、裂紋、扭結、夾雜物、機械損傷，腐蝕斑點及銅、鋁線氧化現象等。導電線芯的質量要求：（1） 各種絞合導體不允許整心焊接。（2） 絞合導體中的單線允許焊接。但在同一層內，相鄰兩個接頭之間的距離應不小于300mm。（3） 導電線芯表面應光潔、無油污

37、，無損傷屏蔽及絕緣的毛刺、銳邊、凸起或斷裂的單線等現象。（4） 鍍錫軟銅線的表面應光潔，色澤均勻，不得有黑斑、缺陷和損傷。（5） 半圓形、扇形、互形導體應控制截面形狀的不對稱差。不然會使電場分布畸形，并使絕緣線芯成纜時損傷或直徑不圓整。纜芯預熱對于絕緣擠出和護套擠出都是必要的。對于絕緣層，尤其是薄層絕緣，不能允許氣孔的存在，線芯在擠包前通過高溫預熱可以徹底清除表面的水份、油污。對于護套擠出來講，其主要作用在于烘干纜芯，防止由于潮氣（或繞包墊層的濕氣）的作用使護套中出現氣孔的可能。預熱還可防止擠出中塑料因驟冷而殘留內壓力的作用。在擠塑料過程中，預熱可消除冷線進入高溫機頭，在模口處與塑膠接觸時形成

38、的懸殊溫差，避免塑膠溫度的波動而導致擠出壓力的波動，從而穩定擠出量，保證擠出質量。擠塑機組中均采用電加熱線芯預熱裝置，要求有足夠的容量并保證升溫迅速，使線芯預熱和纜芯烘干效率高。預熱溫度受放線速度的制約，一般與機頭溫度相仿即可。 3.2 螺桿對擠出質量的影響螺桿轉速的調節與穩定是主機傳動的重要工藝要求之一。螺桿轉速直接決定出膠量和擠出速度，正常生產總希望盡可能實現最高轉速及實現高產，對擠塑機要求螺桿轉速從起動到所需工作轉速時，可供使用的調速范圍要大。而且對轉速的穩定性要求高，因為轉速的波動將導致擠出量的波動，影響擠出質量，所以在牽引線速度沒有變化情況下，就會造成線纜外徑的變化。同理如牽引裝置線

39、速波動大也會造成線纜外徑的變化，螺桿和牽引線速度可通過操作臺上相應儀表反映出來，擠出時應密切觀察，確保優質高產。螺桿是擠塑機主機擠壓系統的關鍵部件之一，它不僅起輸送塑料的作用，同時對塑料的擠壓、塑化、成型的難易也起著極其重要的作用，所以合理選用螺桿結構和參數是獲得理想的產品質量和產量的重要環節。螺桿的類型為適應不同塑料加工的需要，螺桿的型式有很多種，常見的有以下幾種：漸變型（等距不等深），漸變型（等深不等距），突變型，魚雷頭型等。1. 螺桿的選擇螺桿型式的選用主要根據塑料的物理性能及擠塑機的生產技術規范來確定。（1） 非結晶型聚合物的軟化是在一個比較寬的溫度內完成的，一般選用等距漸變螺桿。結晶

40、型聚合物熔融的溫度范圍比較窄，一般選用等距突變螺桿。（2） 在小型擠塑機上，如45擠塑機螺桿采用的是等距不等深的全螺紋型式，螺桿的長徑比較小，主要用于擠出小截面的絕緣層和護套層，擠出速度較快。（3） 中型螺桿采用等距而螺紋深度漸變的全螺紋型式，它的長徑比比小型螺桿大些，螺紋的節距相等，從根部起由淺到深。螺紋端部的螺紋較深，根部的螺紋較淺，這樣塑料擠出量較多，又不影響螺桿強度，擠出速度快，塑料塑化好，是一般中小型擠塑機生產絕緣層和護套層的理想螺桿。（4） 大型螺桿直徑一般在150mm以上，如150、200、250擠塑機。大型螺桿采用兩種型式，一是等距不等深，如150、200擠塑機；二是螺桿分三段

41、，即等距等深、等距不等深、不等距不等深，如250擠塑機，壓縮比在23之間，長徑比在15：1左右，主要用于生產大截面的電線電纜絕緣層和護套層。 螺桿的主要參數螺桿的主要參數有直徑、長徑比、壓縮比、螺距、螺槽寬度、螺槽深度、螺旋角、螺桿與機筒之間的間隙等，這些參數對擠塑工藝和性能有很大影響。根據塑料在擠塑機中物態變化、流動情況和螺桿的基本職能來劃分，大致分為加料段、塑化段、均化段。1. 加料段：又稱為預熱段。其職能主要是對塑料進行壓實和輸送。2. 塑化段：又稱為壓縮段，其作用是將加料段送來的塑料進一步壓實和塑化，并將塑料中夾有的空氣壓回到加料口處排出，并改善塑料的熱傳導性能。3. 均化段：又稱為熔

42、融段，其作用是將塑化段已經塑化好的粘流態塑料，在溫度的持續作用下，塑化的更加均勻。 螺桿的冷卻螺桿冷卻的目的主要是為了有利于加料段物料的輸送，同時也可以防止塑料因過熱而分解，有利于物料中所含氣體能從加料段的冷混料中返回并從料斗中排出。通入螺桿中冷卻介質可以是水，也可以是空氣。使用螺桿冷卻水應注意以下幾點：（1） 螺桿冷卻水的流量不宜過大，要適量，用手摸水感覺水溫暖即可。（2） 使用螺桿冷卻水要注意外徑的變化。在螺桿和牽引速度相適應時，如果使用螺桿冷卻水，易使電線電纜外徑變小，絕緣厚度變薄。（3） 操作時應做到停機時要停水，防止設備發生事故。（4） 交接班時要交清使用螺桿冷卻水的情況。螺桿的維護

43、保養螺桿是塑料擠出的心臟部分，維護保養好螺桿是提高產品產量和質量的關鍵。因此，要注意下列幾個問題：（1） 不允許在沒有加塑料時螺桿空轉。（2） 在清洗螺桿時，要把螺桿墊平墊穩，不允許螺桿轉動，以免螺桿損傷。（3） 嚴禁將金屬物品加入機筒內，以免損傷螺桿。（4） 溫度過低或加溫溫度未達到工藝溫度下限時，嚴禁起動螺桿。（5） 使用螺桿冷卻水時，當溫度下降明顯且較低時，應停止水冷；并做到停機必須停水。（6） 定期清洗螺桿。清洗螺桿時嚴禁使用金屬器械砸撞螺桿。 3.3 擠出溫度的控制 溫度是塑料由固體顆粒狀態轉變成粘流態的主要條件，擠塑機的溫度加熱控制系統是實現塑料物態轉變的重要設施，溫度控制不好，對

44、產品質量影響極大。 溫度控制系統擠塑機的溫度控制系統是由電加熱和冷卻組成，以實現擠塑機各區域溫度的升降和調節，控制適當溫度可保證擠出質量。安裝在擠塑機上的電加熱器和冷卻風機是主要的控制機構。由于電加熱具有升溫、降溫迅速的特點，而溫度過高和過低都是擠出中要絕對避免的，所以電加熱必須有一套靈敏度相當高的溫度調節裝置包括有自動測量儀器、控制儀表，以及有效的冷卻設施。在擠塑機的適當位置上（越接近塑料層越好）安裝有測量元件熱電偶，就是極其重要的溫度檢測元件。在加溫和擠出過程中，測溫元件熱電偶隨時測得的熱電勢信號被送到控溫儀，經放大處理后與溫度設定值比較，溫度儀表指示不到設定值時，則繼續加熱，如接近或到達

45、設定值，則按不同的調節規律儀表發出不同的指示信號。當超過設定值，則開動冷卻風機，是機身得到冷卻，使溫度得以下降，回到預設定值。如此反復，自動控制或手動調節，使溫度穩定在被控制值附近。 擠塑機的溫控部位根據擠出原理，擠塑機各部位的溫度應有差別，可以用設置于各部位電加熱片的容量差別來實現。一般的，加料段容量最小，(壓縮)塑化段和均化段容量要大些，而機頭是保溫區，主要以加熱克服散熱，所以影響不大。在擠塑機中溫控一般是根據加熱片的多少分為68段，小型擠塑機一般分為六段，大型擠塑機分成八段，通過控制屏上溫度儀表的顯示，來對擠塑機的六個加熱區進行溫控。以六段加熱擠塑機為例，六個溫控區域部位如下圖所示。擠塑

46、機的六個溫控部位或各加熱段的溫度，在控制屏上都可以在溫度儀表上一一顯示，由操作者直接觀察而知，便于調整。2區（機頭模芯）5區（塑化段） 4區（均化段） 6區（模套出口） 3區（均化段） 1區（模套出口）圖3-1擠塑機的溫控組成 在塑料的擠出過程中，物料聚集態的轉變以及決定物料流動的粘度都取決于溫度，因此，溫度是塑料擠出工藝中最重要的工藝參數。 由于溫度影響著塑料的熔融過程和熔體的流動性，因此擠出溫度就和擠出制品的質量有著密切的關系。有研究指出，低溫擠出有以下優點：保持擠出塑料層的形狀比較容易；由于擠包層中熱能較小，縮短了冷卻時間；此外溫度低還會減少塑料降解，這對聚氯乙稀是很重要的。但擠出溫度過

47、低，會使擠包層失去光澤，并出現波紋、不規則破裂等現象；另外溫度低，塑料熔融區延長，從均化段出來的熔體中仍夾雜有固態物料，這些未熔物料和熔體一起成型于制品上，其影響是不言而喻的。溫度對產品的物理性能影響是復雜的，電纜乙烯類塑料絕緣層抗張強度與擠出溫度有關，對應于最大抗張強度有一最佳擠出溫度。提高低密度聚乙烯護套的擠出溫度，能提高抗應力開裂強度。但也應當指出，擠出溫度過高，易使塑料焦燒，或出現“打滑”現象；另外溫度高擠包層的形狀穩定性差，收縮率增加，甚至會引起擠出塑料層變色和出現氣泡等。 擠出物料的熱量來自機筒加熱和螺桿旋轉剪切的粘性耗散和摩擦。前者在運行初期是很重要的，后者在運行穩定后是主要的。

48、升高機筒溫度很自然的會增加從機筒到塑料的熱交換。在擠出穩定運行后，螺桿旋轉剪切變形的粘性耗散和摩擦熱量，常常會使塑料達到或超過所需溫度。此時機內控制系統切斷加溫電源，擠出機進入“自然擠出”過程，并應視情況對機筒和螺桿進行冷卻。實踐經驗指出，冷卻螺桿還有助于改善擠出質量，但同時也降低了擠出流率。改善質量是由于冷卻使螺桿均化段的有效槽深減少，增強了剪切作用。擠出過程中溫度不是孤立的，在流率不變，螺桿轉數不變時，增加擠出溫度會使擠出壓力降低。在低流率下，溫度對壓力的影響是很明顯的，但影響會隨流率的增加而逐漸減少。擠出溫度增加，還使所需螺桿的功率也降低了。由于塑料品種的不同，甚至同種塑料（如聚乙烯）由

49、于其結構組成的不同，其擠出溫度控制不盡相同。如下表，列出了電線電纜生產中幾種塑料的擠出溫度，應指出表中操作溫度的比較，只有對同一設備才有意義。設備不同，機筒壁厚薄不一樣，測溫點的深淺不一樣，而且測溫僅是測機筒和機頭的溫度，與物料的實際溫度也不一樣，應隨時觀察擠出過程中塑料的塑化質量，并調節溫控，所以表中所示的擠出溫度僅供參考。加料段采用低溫，這是由加料段承擔的“任務”決定的，加料段要產生足夠的推力，機械剪切并攪拌混合，如溫度過度，使塑料早期熔融，不但導致擠出過程中的分解，而且引起“打滑”，造成擠出壓力波動，并因過早熔融，而致混合不充分，塑化不均勻，所以這一段溫度一般用低溫。熔融段的溫度要有幅度

50、較大的提高，這是因為塑料在該段要實現塑化的緣故，只有達到一定的溫度才能確保大部分組成得以塑化。均化段的溫度最高，塑料在熔融段已大部分塑化，而其中小部分高分子組成尚未開始塑化，就進入均化段，這部分組成盡管很少，但其塑化是必須實現的，這時其塑化的溫度往往需要更高。因此，均化段的擠出溫度有所升高是必要的，有些時候，可以維持不變，而賴以塑化時間的延續，實現充分塑化。機脖的溫度要保持均化段的溫度或稍有降低，這是因為塑膠擠出篩板變旋轉運動為直線運動，而且由于篩板上的孔將塑膠熔體分散為條狀物，在進入機頭時必須在其熔融狀態下將其彼此壓實，顯然溫度下降太多是不行的。機頭承接已塑化均勻且由機脖壓實的熔體塑料，起繼

51、續擠壓使之密實之作用，塑膠在此有固定的表層與機頭內壁長期接觸，若溫度過高，勢必出現分解甚至是焦燒，特別是在機頭的死角處，因此機頭溫度一般要下降。目前擠出機中模口采用的溫度升高、降低都有實例，一般模口溫度升高可使表面光亮，但模口溫度過高，不但會造成表層分解，更會造成成型冷卻的困難，使產品難于定型，易于下垂自行形變或壓扁變形。因此，盡管各種塑料的擠出溫度的控制高低不一，但都有一個普遍的規律，即從加料段起到模口止，都有一個溫度從低高低的變化規律。如果擠出過程中溫度控制的不合適，塑料就會產生很多缺陷，影響擠出制品的質量。 控制溫度的高低對產品質量的影響溫度是塑料由固體狀態向粘流狀態轉變的有效手段，同時

52、它也可能造成塑料的燒焦或分解，溫度低時，也可能造成嚴重的設備事故。由于塑料品種的不同，以及擠出速度、擠出外徑、擠出厚度的不同，在實際的擠出過程中，溫度控制不盡相同，因此對具體的品種采用相應的擠塑溫度。另外，除塑料和結構尺寸造成的溫度控制不同外，環境溫度也應予以考慮。因此，嚴格按照工藝要求控制溫度的高低，保證擠塑過程的順利進行，保證良好的產品質量，是每一個操作者不可忽視的職責。（1） 溫度過高：指的是溫度控制超過某種塑料的最佳塑化溫度，容易使塑料焦燒和老化，也容易產生氣孔、氣泡、氣眼、定型不好等質量問題。溫度過高，還會造成擠出過程中擠出壓力波動，塑料在機筒內“打滑”，擠出量不穩，使擠包層和產品外

53、徑尺寸不均。（2） 溫度過低：指的是溫度控制低于塑料的最佳塑化溫度，造成塑料塑化不好，擠出表面有樹脂疙瘩或未塑化好的小顆粒。特別是合膠縫合不好，不但影響產品質量，還容易造成塑膠層脫節、裂紋、斷膠等現象。因此，要嚴格按照工藝規定控制溫度，不宜過高或過低。在實際操作過程中，因設備新舊、外徑大小的不同，擠制工藝有所不同，溫度控制也不盡相同，擠制絕緣和護套所用塑料一樣，但因樹脂中的添加劑不同，其溫度控制亦有區別。另外，環境溫度的高低也會影響擠塑溫度的控制，冬天與夏天就要相差510oC。 擠出溫度對硅烷交聯聚乙烯交聯度的影響表3-1擠出機各段溫度與絕緣交聯度的關系擠出機各段溫度與絕緣交聯度的關系平均溫度/負荷下熱延伸實驗序號¢120擠塑機溫度（機身機頭）/1120130135145160170180180180155.52125135140150165175185185185160.62653130140145155170180190190190165.62154140150155165180190200200200175.61355150160165175190200210210200184.4120617018018519521022