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電線電纜擠壓式和擠管式工藝的差距

更新日期:2020年3月16日 大字 小字
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    電線電纜生產中使用的模具,根據不同的產品和工藝要求,模芯和模套的配合主要有型式有三種,即擠壓式擠管式半擠壓式
  (1)擠壓式模具 由無嘴模芯和任何一種模套配合而成。擠壓式模具是靠壓力實現產品最后定型的,塑料通過模具的擠壓,直接擠包在線芯和纜芯上,擠出的塑料層結構緊密結實。擠包的塑料能嵌入線芯或纜芯的間隙中,與制品結合緊密無隙,擠包層的絕緣強度可靠,外表面平整光滑。但該模具調整偏芯不易,而且容易磨損,尤其是當線芯和纜芯有彎曲時,容易造成塑料層偏芯嚴重;產品質量對模具依賴性較大,擠塑對配模的準確性要求搞,且擠出線芯彎曲性能不好。
  由于模芯和模套的配合角差決定最后壓力的大小,影響著塑料層質量和擠出產量;模芯和模套尺寸也直接決定著擠出產品的幾何形狀尺寸和表面質量,模套成型部分孔徑必須考慮解除壓力后的“膨脹”以及冷卻后的收縮等綜合因素。而就模芯而言其孔徑尺寸也是很嚴格的。
  模芯孔徑太小,顯然線芯或纜芯通不過,而太大會引起擠出偏芯。另外,由于擠出式模具在擠出的模口處產生了較大的反作用力,擠出產量較擠管式的要低的多。因此,擠壓式模具一般僅用于小截面線芯或要求擠包緊密、外表特別圓整、均勻的線芯,以及擠出塑料拉伸比過小者。目前越來越多的擠塑模具以擠管式半擠管式代替擠壓式
  (2)擠管式模具 由長嘴模芯和任何一種模套配合,把模芯嘴伸到與模套口相平,就組成了擠管式模具。擠管式模具是使塑料擠包前由于模具的作用形成管狀,然后經拉伸作用,包覆在電線電纜的線芯或纜芯上。與擠壓式模具相比,擠管式模具具有以下幾個突出的優點:
  1)擠管式模具充分利用了塑料的可拉伸性,塑料擠包層厚度由模芯與模套間所形成的圓管厚度來確定,它遠遠超過包覆所需要的塑料層厚度,所出線速度根據拉伸比的不同,有不同程度的提高,大大提高擠出產量。
  2)易調偏芯。擠包層的厚度均勻,能節省材料。由于塑料是以管狀成型后經拉伸實現包覆的,其徑向擠包厚度的均勻性只由模套的同心度來決定,而不會因線芯或纜芯任何型式的彎曲致使塑料層偏芯。
  3)塑料經拉伸發生“取向”作用,取向作用的結果使其機械強度提高,擠出的電線電纜的彎曲性能好,這對結晶性高聚物的擠出尤其有意義,能有效的提高制品的耐龜裂性。
  4)模具(模芯)與線芯或纜芯的間隙可以有所增大,故磨損程度減輕以致可以基本消除,不但防止了線芯的刮傷而且大大的延長了模具的使用壽命。
  5)配模簡便且模具的通用性較大,能擠包各種形狀的線芯,如扇形線芯和瓦形線芯的絕緣層;尤其對拉伸比較大的塑料,同一套擠管式模具,可以用調整拉伸的辦法,擠制產品的規格范圍很大。
  與擠壓式擠出相比,擠管式擠出的不足之處在于:塑料擠包層的致密性,膠層與線芯或纜芯結合的緊密性都較差,制品表面有線芯或纜芯絞合節距和繞包節距的痕跡,這在絕緣層擠制時應予以重視。為了克服這些缺陷,在擠管式擠出中往往增加拉伸比,以使分子排列整齊而達到提高塑料層密度的目的,并采用抽真空擠出,更能有效的提高塑料層與包覆的線芯或纜芯結合的緊密程度。
  (1) 半擠管式模具 又稱半擠壓式模具,用短嘴模芯和任何一種模套配合,模芯嘴的承線徑伸到模套承線徑的1/2處。半擠管式模具與擠壓式模具大體相同,只是模套的承線稍短,模角也略小一些,它吸取了擠管式和擠壓式的優點,改善了擠壓式模具不易調偏芯的缺點,特別是使用于擠包大規格的絞線絕緣和要求包緊力較大的護套。當采用半擠管式模具時,模芯的尺寸可以適當增大,從而在擠包較大外徑的絞線不致出現刮傷、卡牢,也能防止因導線外徑變小而在模芯內擺動所致的偏芯;同時半擠管式模具在擠出中有一定的壓力,所以在內護套及要求結合嚴密的外護套擠出中也有應用,這是為了壓實塑料膠層。但柔軟性較差的線芯不宜采用這種模具進行塑料層的擠包,因為當線芯或纜芯發生各種型式的彎曲時,將產生偏芯。

  1. 外形不同:擠壓式模芯沒有承線(管狀),擠管式模芯有承線(只有錐體部分)。
  2. 擠出壓力不同:擠壓式模具擠出壓力大,擠管式模具擠出壓力小。
  3. 用途不同:擠壓式用于外形較規則的線芯,否則容易倒料,還有材料要求壓力大的,如橡膠等;擠管式用于線芯不規則,如鎧裝外的護套,耐火電纜(線芯有云母帶)的絕緣等。
  4. 擠出時狀態不同:擠管式擠出時材料到線芯有一個擠出錐,這個錐長(張力小,松包)短(張力大,緊包,過短時會拉斷);擠壓式擠出時沒有擠出錐,擠出外徑正常時等于模套孔徑,或稍大于孔徑,若小于孔徑,則不正常,擠制壓力太小,若外徑比模套孔徑大太多,則擠出壓力過大。
  2. 擠壓式,半擠壓式,擠管式模具有什么區別
  擠管式
  內模特點: 前端有明顯的管長, 一般在5mm 以上.
  外模特點: 外模模口廊長很短, 一般在1mm 以下.
  押出調試: 內外模嘴距離0~2mm.
  內模選用方式: 絞合外徑+(0.3~0.6)
  外模選用方法: 內模直徑+壁厚(一般選用0.6)+外被厚度X2
  如: UTP 24#/4P 絞合4.22 內模選用4.7 外被厚度:0.6
  外模選用: 4.7+0.6+0.6X2=6.5
  適用線材: UTP,2547,2854等常用套管式線材
  外觀特點: 有明顯股紋, 脫皮比較松. 編織線套管押出外觀不能有股紋, 脫皮要求脫100mm 以上.
  半擠壓式
  內模特點: 前端有明顯的管長, 一般在3~5mm.
  外模特點: 外模模口廊長很短, 一般在1.5mm 以下.
  押出調試: 內外模嘴距離3~6mm.
  內模選用方式: 絞合外徑+(0.2~0.5)
  外模選用方法: 線材外徑+(0.1~0.5)
  如: 2464#24/5C+AEB 絞合3.45 OD:5.0 內模選用3.8
  外模選用: 5.2
  適用線材: 未注明套管押出編織線, 要求外觀圓滑無股紋的纏繞線.(如2547無股紋等), 其他單芯纏繞線.
 外觀特點: 線身光滑, 或表面有輕微編織紋; 外被內壁有明顯編織或纏繞紋; 脫皮50mm 編織或纏繞銅絲不能拉斷
  擠壓式:
  內模特點: 管長小于3mm 或無管長
  普通外模特點: 普通加壓外模廊長大于3mm.
  二級加壓模具: 外模廊長大于5mm 為第二加壓段, 第一加壓段為錐形部分
  押出模具調試: 內外模嘴距離10~30mm.
  內模選用方式:絞合外徑+(0.3~0.6)
  普通外模選用方法: 線材外徑+(0~0.2)
  二級加壓外模選用: 線材外徑+(0.3~0.8)
  例1.52RVV 3X0.5mm2 絞合外徑:4.65 OD: 5.8 絞距:100mm
  內模選用: 5.0mm 外模選用普通加壓外模:5.9mm
  例2.SJT 16AWG/3C 絞合外徑:5.9 OD: 7.8 絞距: 60mm
  內模: 6.3 外模: 二級加壓外模 8.3
  適用線材: 電源線或類似其他線材; 二級加壓外模適用芯線絞距較小的UL 電源線
  外觀特點: 線身光滑, 脫皮長度100mm 以上, 防止芯線粘連
  3. 塑料電線產品質量的好壞:與塑_料本身的質量、擠出機性能、擠出溫度、收放線張力、
  速度、芯線預熱、塑料擠出后的冷卻、機頭模具設計等多種因素有關,其中最主要的是塑料電線擠出過程中最后定型的裝置——模具口模具的幾何形狀、結構設計和尺寸、溫度高低、壓力大小等直接決定電線加工的成敗。因此,任何塑料電線產品的模具設計、選配及其保溫措施,歷來都受到高度重視。
  電線電纜生產中使用的模具(包括模芯和模套)主要有三種形式,即:擠壓式、擠管式和半擠管式。三種模具的結構基本一樣,僅僅在于模芯前端有無管狀承徑部分或管軟承徑部分與模套的相對位置不同。
  現將擠壓式擠管式的優缺點分別敘述如下。
  1.擠壓式(又稱壓力式)模具
  擠壓式模具的模芯沒有管狀承徑部分,模芯縮在模套承徑后面。熔融的塑料(以下簡稱料流)是靠壓力通過模套實現最后定型的,擠出盼塑膠層結構緊密,外表平整。橫芯與模套間的夾角大小決定料流’蓮力的大小,影響著塑膠層質量和擠出電線質量o’模芯與模套尺寸及其表面光潔度也直接決定著擠出電線的幾何形軟尺寸和表面質量。模套孔徑大小必須考慮解除壓力后塑料的“膨脹”,以及冷卻后的收縮等綜合因素。
  由于是壓力式擠出,塑料在擠出模口處產生較大的反作用力,因此,出膠量要較擠管式低得多。目前絕大部分電線電纜的絕緣均用擠壓式模具生產,但也有一些電線電纜的生產被擠管式和半擠管式模具所代替。擠壓式的另一缺點是偏心調節困難,絕緣厚薄不容易控制。 2 擠管式(又稱套管式)模具
  電線在擠出時,模芯有管狀承徑部分,模芯口端面伸出模套管口端面或與模套口端面持平的擠出方式。由于電線在擠出時由于模芯管狀承徑部分的存在,使FEP 樹脂不是直接壓在線芯上,而是沿著管狀承徑部分向前移動,先形成管狀,然后經拉伸在包復在電線的芯線上。其特點主要有:
  2.1 擠管式的優點
  2.1.1擠出速度快。擠管式模具充分利用FEP 樹脂可拉伸的特性,出料量由模芯與模套之間的環狀截面積來確定,它遠遠大于包復于纜芯上的絕緣層厚度,所以,線速度可根據FEP 拉伸比的不同而有所提高。
  2.1.2電線生產時操作簡單,偏心調節容易,不大會發生偏心。其徑向厚度的均勻性只由模套的同心度來決定,不會因心線任何形式的彎曲而使包復層偏心。
  2.1.3模芯內孔與芯線的間隙較大,使磨損減小,提高模芯的使用壽命。
  2.1.4配模方便。因為模芯內孔與芯線外徑的間隙范圍較大,使模芯的通用性增大。同一套模具,可以用調整拉伸比的辦法,擠制不同芯線直徑、不同包復層厚度的絕緣層。
  2.1.5膠料經拉伸發生“定向”作用,結果使結晶性高聚物的FEP 機械強度提高,能有效地提高電線拉伸方向的強度。
  2.1.6電線電纜的絕緣層厚度能夠得到容易的控制。通過調整牽引速度來調整拉伸比,從而改變并控制電線電纜的絕緣層厚度。
  2.1.7在某些特殊要求中可以擠包得松,在芯線上形成一個松包的空心管子,常用于光纖生產。
  2.2 擠管式的缺點
  2.2.1塑膠層的致密性較差。因為模芯與模套之間的夾角較小,塑料在擠出時受到的壓實(緊)小。為了克服此缺陷,可以在擠出機中增加拉伸比,使分子排列整齊而達到提高塑膠層緊密的目的。
  2.2.2塑料與線芯結合的緊密性較差,這正是絕緣擠出中擠管式不能廣泛獲得使用的主要原因。一般可以通過抽氣擠出來提高塑料與線芯結合的緊密程度,當然,提高拉伸比也是有用的。
  2.2.3外表質量不如擠壓式圓整,成纜、繞包、編織等芯線的不均勻性常在護套表面外觀上暴露出來。通過是當地設計選配模具,外觀質量會有所改善,但總不如擠壓式圓整。
  4. 據電線電纜的不同結構和覆被的物料特性,在加工過程中所選用的模具結構也不盡相同。
  一般情況下,電線電纜的絕緣或護套物料臨界剪切速率比較高的,采用的模具結構比較多的是擠壓式或半擠管式模具。例如:聚乙烯(PE )的臨界剪切速率是聚全氟乙丙烯(FEP )的10倍以上,因此,FEP 在擠出加工成電線電纜覆被時,采用擠管式模具。
  根據冪律流體定律,熔融流體的剪切應力與剪切速率成正比關系。而不同的聚合物,其臨界剪切速率都不相同的,即便是同一種物料,熔體指數不同,其臨界剪切速率也不相同。對已經選定的物料,對應其有一個熔融流體的臨界剪切應力,當物料在加工時受到剪切力的影響,當超過了臨界剪切應力時,熔體就會發生破裂,以至于影響的產品的性能。
  對臨界剪切速率比較低的(如FEP 樹脂MFR:1~7g/10min,DuPont Telfon FEP160、140、100,臨界剪切速率在1~20 1/sce)擠管式模具是最佳方案。
  PVC 電纜料,如果當改性后的PVC 臨界剪切速率比較低,由于受到物料熔融流體特性的變化,當選用不同模具的結構所采生的剪切應力也是不同的,采生的加工成型結果也就不同了。
  5. 擠管是有一段強制壓縮,而單純的擠壓式是沒有的,估計強制壓縮可以消除氣孔吧。
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