高温塑料的挤塑工艺与产品质量

    高温塑料（含氟聚合物）在电线电缆上的应用使电线电缆的适用范围和性能有了很大的提高，其安全可靠性经实践证明得到了充分的发挥和体现。因高温塑料比较昂贵，目前主要应用于军工系统用的电线电缆上，民用较少；因其性能的特殊性和优异性，军工电线电缆的安全可靠性有了很大提高。高温塑料熔融挤出与其他塑料相比在挤制工艺上有很大差别，挤出工艺的优劣直接影响产品质量的好坏。高温塑料挤出工艺过程主要有：挤出工艺温度的设定与控制、模具的选择配比、导体预热控制、冷却水温度控制、出胶速度及牵引速度的控制、放线收线张力控制。

 挤出工艺温度的设定及控制

挤出工艺温度的设定及控制对挤出速度、绝缘层性能及外表质量都有重要作用。高温塑料包括聚四氟乙烯（F4）、聚全氟乙丙烯（F46）、乙烯—四氟乙烯共聚物（F40）、四氟乙烯—全氟烷基乙烯基醚共聚物（PFA）、聚偏氟乙烯（F—2）、聚三氟氯乙烯（F—3）等，除聚四氟乙烯（F4）外其他都属于熔融性挤出材料。对熔融性挤出的高温材料，目前应用最广泛的是聚全氟乙丙烯（F46）、乙烯—四氟乙烯共聚物（F40）、四氟乙烯—全氟烷基乙烯基醚共聚物（PFA），挤出工艺温度较高，每种材料性质不同，挤出工艺温度也有较大差别。对于高温塑料的挤出工艺温度控制较为困难，因为挤出温度较高，与环境温度相差太悬殊，散热较快，在挤制工艺温度上应根据环境条件考虑保证塑化最佳的温度补偿，塑化如果达不到最佳水平，说明控制的工艺温度没有达到熔融绞合挤出的合适的工艺温度，在熔融的胶体中存在没有塑化好的生胶体部分，会使绝缘层在塑化好的和塑化不好的胶体之间结合不牢固，易造成再结合处开裂，还会因没有塑化好的生胶体部分在挤制成型时拉伸性能比不如塑化好的胶体部分，易形成绝缘层表面不圆整、高低不平或存在疙瘩、竹节等缺陷，这些缺陷会严重影响产品质量，所以高温塑料的挤制温度控制必须保持在挤出工艺要求的控制范围之内，损失的热量应及时补充，根据不同的季节环境温度适当地加以调节。另外，不同的材料挤制工艺温度也不同，相同材料不同厂家生产的或不同批次的挤制工艺温度及工艺温度范围上也有可能不同，若要掌握好每种材料的挤制工艺性能，应根据材料生产厂家提供的工艺数据、设备状况、环境温度及实践经验等进行工艺参数的设置，在此基础上根据挤出熔融的胶体情况逐步调节最佳的挤制工艺温度及范围。挤制工艺温度范围越窄的材料，工艺温度控制难度越大，其工艺性能越差，在挤制时应特殊加以关照控制。

因高温塑料熔融流动性对比其他塑料大，只要控制温度不过高、摩擦升温超温的可能性很小，所以在控制温度设定时基本不需考虑摩擦升温超温问题。对挤出速度、绝缘层物性及外观都有着重要作用。挤出机各加温区段的温度设定很重要，一般高温挤出机分6个区段：送料段、压缩段、均化段、机筒与机头过渡段、机头、模口。这6个区段的工艺设定温度由送料段至机头由低至高、区段与区段之间一般相差20~30℃，过渡段、机头、模口温度可设置基本一致。

设定工艺温度过低或过高，都会对绝缘层的性能造成影响，温度过低，合胶缝接触不良或绝缘层机械强度低，都极易造成绝缘层的开裂；温度过高会导致部分树质分解，绝缘层机械强度下降，同样会造成绝缘层的开裂，也会使绝缘层的电气性能下降。温度过高或过低都会影响挤出速度，挤出速度过高或过低与胶体的剪切速率有关，挤出速度越低剪切速率也越小，反之则越大，剪切速率过大或过小都会造成绝缘层外观不光滑或断裂。

模具的选配

高温塑料的挤出模具与其他普通塑料有较大区别。高温塑料挤出模具的模芯、模套、锥角都比普通塑料要小，也就是说高温塑料的熔融挤出胶比较平缓。高温塑料所需的拉伸比要比普通塑料如“聚氯乙烯”、“聚乙烯”、“尼龙”等要大很多。

普通塑料拉伸比一般都较小，对高温塑料的拉伸比工艺上要求必须达到某一范围，才会产生最佳的绝缘层特性，主要考虑高温塑料在熔融挤出时结晶前的分子重新取向排列以达到提高绝缘层强度及抗开裂的目的。不同的高温材料有各自不同的所需拉伸比的范围。

高温塑料对模具的配比要求严格。为保证产品绝缘层的性能和质量，在模具的选配上必须严格遵循材料的拉伸比范围及计算平衡系数。根据产品的结构要求，同时考虑到绝缘层与导体结合的紧密程度，一般将平衡系数选定在1.05-1.15之间较为合适，平衡系数选择过小会使绝缘层与导体结合不紧密，平衡系数选择过大会使绝缘层与导体结合得过于紧密，并且有可能会在定型前绝缘外径达不到要求或绝缘层内外由于拉伸不同会造成表面不光滑、圆整等缺陷。

由于拉伸比和平衡系数是决定产品绝缘层性能及质量的关键工艺参数，因此，选配模具时应同时考虑材料的拉伸比符合所需的拉伸范围、平衡系数满足选定的范围之内。模具的选配应遵循以下计算公式：

以上两个公式组成一个方程组，在这个方程组中除模套直径和模芯外径外都是已知数，根据以上的方程组可确定模套直径和模芯外径。以此所确定的模具配比尺寸不见得能适合于生产中现有的模具尺寸，但以此为参照，在现有的模具中选用与此确定的模具尺寸相接近的，再通过验算，如果在平衡系数和拉伸比的要求范围之内，也就满足了产品的工艺要求，可保证产品的性能和质量。模具的配比决定产品的性能及外观质量，所以模具配比应严格按拉伸比及平衡系数进行计算选配，不宜代用，更不能以大代小。选配不当，模芯内径过大，平衡系数过小，会造成绝缘层不圆整、椭圆或外形有局部塌陷、真空等，影响绝缘层的外观质量及易出现电击穿问题。

导体的预热控制

导体的预热控制在高温塑料挤出过程当中是必不可少的。其塑料的挤出基本不需要进行导体的预热，因为普通塑料熔融温度较低，与导体所处的环境温度相差不是很悬殊，而高温塑料的挤出熔融温度与导体所处的环境温度相差太大，由于导体与熔融胶体相接触时，导体吸热较大，对薄绝缘挤出时极易造成高温塑料在没有定型前就凝固，影响欲达到的成型效果；对实心导体较厚绝缘层挤出，导体不进行预热会造成导体和绝缘层之间经常出现气泡，其原因是导体表面存在杂质或潮湿等在遇高温绝缘层的包覆时，汽化分解产生的气泡无法排除滞留在绝缘层内，所以导体预热可有效地防止挤出过程当中的质量缺陷。

对高温塑料的导体预热可有效去除导体表面的水分、油污及其他杂质及减缓导体与高温塑料熔体的温差，对高温塑料挤出过程中的导体予热可根据不同材料进行控制。

  冷却方式及控制

 对高温塑料挤出成型冷却方式必须采用缓冷，即温水冷却和空气冷却等。空气冷却困难较多，对小截面电线还可适用，但会对速度产生限制，不能速度快，所需的不接触导轮的冷却距离足够长才可实现。温水冷却较为适当，从模口挤出到定型后再进入温水冷却段，而后进入常温水。温水缓冷优点是绝缘层的内外可同时较均匀同时冷却，避免形成内外急冷不均而产生内应力，从而造成绝缘层收缩问题。冷却水的温度高低的控制对绝缘层的外观质量有很大影响，温度过低达不到缓冷的目的，温度过高会造成绝缘表面形成麻面，因为水温过高，当高温熔体相接触时，热水马上蒸发，由于熔体塑料较软，所以在突然蒸发气体的压力下形成许多微小的麻坑。一般高温塑料冷却水温在60℃~70℃为宜。

出胶速度及牵引速度的控制

出胶速度与工艺温度设置的高低、螺杆转速都有直接关系，控制出胶速度是基于设备能力和产品质量为原则，出胶速度应根据设备的能力控制在中等速度为最佳，在设备能力范围内，高速或低速太偏激都会使设备进行不稳，所以应以设备能力选择出胶速度。牵引速度是以出胶速度为主进行适当调节使之达到产品结构尺寸要求。

收线放线张力控制

因高温塑料熔融流动性很大，包覆在导体上，如果导体表面不规则必然造成绝缘层外的显露，使绝缘层外观不圆整，影响其外观质量。对于软结构的束线再复绞的导体线芯控制放线张力很重要。因束线再复绞的导体线芯十分柔软，由于放线盘径的曲率的影响，极易造成导体线芯放直后松散，所以必须在保证导体不受拉伸的前提下适当加大张力，以保证导体的圆整、规则。对收线张力的控制尤其是小规格导线注意收放线张力不易过大，以防止导体或绝缘线芯被拉伸。

高温塑料的挤出工艺与其他塑料相比具有较大难度。若要使产品的质量有可靠的保证，必须应对挤出工艺的全过程进行严格的控制，才会达到其理想的效果。

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说的对，谢谢！

很详细，谢谢了

对我太有用了

挤出是聚乙烯温度好像不太对啊。