氟塑料挤出工艺及其发展.docx

摘要本文通过对实践经验的总结介绍了氟塑料在挤出工艺过程中的几个特点，并分析了氟塑料在挤出工艺过程中常遇到的问题及产生的原因。那么在它的挤出工艺生产过程中，就有可能遇到诸如 “气泡”,“松套”，“开裂”，“外径波大”等一系列问题，还有怎么控制好它的工艺参数，都是要密切去关注和去解决的。在工艺过程中，还深刻的阐述了聚四氟乙烯生产工艺流程，包括生产过程中的材料的用量，挤出的压力控制，螺杆的转速，温度的控制，工艺参数的控制，模具的选配等等，下面分别从这几个方面来研究，制定出实际可行的方案。关键词：挤出，设备，模具，方案，工艺参数目录摘要.绪论.第一章 氟塑料挤出工艺原理.1.1 氟塑料的挤出过程.1.2 挤出过程的三个阶段. 1.3 塑化阶段氟塑料流动的变化.1.4 挤出过程中氟塑料流动的状态.1.5 挤出质量.第二章 挤出工艺的技术要求.2.1 绝缘线芯质量要求.2.2 垫层护套的要求.2.3. 挤出机常见质量缺陷，产生原因及消除办法.第三章 聚四氟乙烯挤出工艺流程3.1 工序一、工序二、工序三、工序四、工序五3.2 材料使用安全规定3.3 劳动纪律及安全生产规定3.4 挤出机挤出温度控制3.5 挤出机的压力控制3.6 螺杆转速的控制第四章 氟塑料的挤出成型工艺.4.1配模及放大值e和e的说明.4.2 选配模具的经验.4.3模具的调整 .第五章 氟塑料的未来发展趋势及其重要意义。5.1 氟塑料发展的当今现状，未来趋势及其重要意义。第六章展望.致 谢.参考文献.绪论如今的时代已是高科技的的时代，是21世纪的时代，各行各业都是以经济为主体发展创新，不断地改进旧技术的不足和缺陷以适应新技术的创新型发展。而当今电缆行业也是我国国民经济的命脉，电缆行业的发展也离不开广大人民群众，各企事业单位的需要。氟塑料是一个重要的种类。自1938年美国科学家R.S.Plunkett合成出聚四氟乙烯以来，氟塑料的研制，加工，生产和应用得到了很大的发展。此外聚偏氟乙烯、聚全氟乙丙烯、四氟乙烯与乙烯的共聚物，四氟乙烯与全氟正丙基乙烯基醚的共聚物等具有不同性能、加工特性和用途的氟塑料也相继工业化生产，并展现出更广阔的应用前景。氟塑料是性能优异的高分子材料，具有热稳定性高、介电常数低、吸湿性低、可燃性低和极好的耐化学性，目前已被广泛应用于航空航天、原子能、电子、电气、化工、机械、建筑、轻纺、医药等工业部门，并日益深入到人们的日常生活中。氟塑料的价格一直较高，通常是聚乙烯价格的10倍以上。主要原因是氟塑料的生产，提纯成本高，生产装置规模相对较小，成型加工也比较困难。但是，由于氟塑料具有其它材料难以替代的特点，因此它所创造的经济效益也远高于常规塑料。随着全球经济化步伐的加快,我国氟化工产业高速发展,氟塑料加工业作为一个开放的产业体系也进入了快速发展通道。我国氟塑料加工企业分布全国20多个省市自治区,企业规模逐年扩大,企业已基本掌握了门类齐全的氟塑料加工技术,生产能力不断增加;氟塑料制品品种愈加丰富,应用领域不断扩大;制品的进出口数量近年均呈增长态势;外资加工企业进驻中国加工市场,也为我国氟塑料加工技术和应用的发展注入了新的活力。氟塑料现在正逐渐被广泛应用于实际生活中，那么要了解一个产品的好与坏，更多的是去关注于它的生产过程，在它的加工过程中一定保证其严谨性，确定每一道生产工序的正常运行，在它的挤出过程中就一定要控制好它的挤出温度，工艺参数，模具的选取，加热和冷却装置的选用等等，只有去发现问题，才能去解决问题，这才是目前最主要做的。1.1氟塑料的挤出过程 电线电缆的塑料绝缘和护套使是采用连续挤压方式进行的，挤出设备一般是单螺杆挤塑机。氟塑料在挤出前，要事先检查氟塑料是否潮湿或有无其它杂物，然后把螺杆预热后加入料斗内。在挤出过程中，装入料斗中的氟塑料借助重力或加料螺旋进入机筒中，在旋转螺杆的推力作用下，不断向前推进，从预热段开始逐渐的向均化段运动；同时，氟塑料受到螺杆的搅拌和挤压作用，并且在机筒的外热及塑料与设备之间的剪切摩擦的作用下转变为粘流态，在螺槽中形成连续均匀的料流。在工艺规定的温度作用下，塑料从固体状态转变为熔融状态的可塑物体，再经由螺杆的推动或搅拌，将完全塑化好的氟塑料推入机头；到达机头的料流，经模芯和模套间的环形间隙，从模套口挤出，挤包于导体或线芯周围，形成连续密实的绝缘层或护套层，然后经冷却和固化，制成电线电缆产品。1.2 挤出过程的三个阶段 塑料挤出最主要的依据是塑料所具有的可塑态。塑料在挤出机中完成可塑过程成型是一个复杂的物理过程，即包括了混合、破碎、熔融、塑化、排气、压实并最后成型定型。值的注意的是这一过程是连续实现的。然而习惯上，人们往往。按塑料的不同反应将挤塑过程这一连续过程，人为的分成不同阶段，即为：塑化阶段（塑料的混合、熔融和均化）；成型阶段（塑料的挤压成型）；定型阶段（塑料层的冷却和固化）。第一阶段是塑化阶段。也称为压缩阶段。它是在挤塑机机筒内完成的，经过螺杆的旋转作用，使塑料由颗粒状固体变为可塑性的粘流体。塑料在塑化阶段取得热量的来源有两个方面：一是机筒外部的电加热；二是螺杆旋转时产生的摩擦热。起初的热量是由机筒外部的电加热产生的，当正常开车后，热量的取得则是由螺杆选装物料在压缩、剪切、搅拌过程中与机筒内壁的摩擦和物料分子间的内摩擦而产生的。第二阶段是成型阶段。它是在机头内进行的，由于螺杆旋转和压力作用，把粘流体推向机头，经机头内的模具，使粘流体成型为所需要的各种尺寸形状的挤包材料，并包覆在线芯或导体外。第三阶段是定型阶段。它是在冷却水槽或冷却管道中进行的，塑料挤包层经过冷却后，由无定型的塑性状态变为定型的固体状态。1.3 塑化阶段氟塑料流动的变化 在塑化阶段，氟塑料沿螺杆轴向被螺杆推向机头的移动过程中，经历着温度、压力、粘度，甚至化学结构的变化，这些变化在螺杆的不同区段情况是不同的。塑化阶段根据塑料流动时的物态变化过程又人为的分成三个阶段，即加料段、熔融段、均化段，这也是人们习惯上对挤出螺杆的分段方法，各段对塑料挤出产生不同的作用，氟塑料在各段呈现不同的形态，从而表现出氟塑料的挤出特性在加料段，首先就是为颗粒状的固体塑料提供软化温度，其次是以螺杆的旋转与固定的机筒之间产生的剪切应力作用在塑料颗粒上，实现对软化塑料的破碎。而最主要的则是以螺杆旋转产生足够大的连续而稳定的推力和反向摩擦力，以形成连续而稳定的挤出压力，进而实现对破碎塑料的搅拌与均匀混合，并初步实行热交换，从而为连续而稳定的挤出提供基础。在此阶段产生的推力是否连续均匀稳定、剪切应变率的高低，破碎与搅拌是否均匀都直接影响着挤出质量和产量。熔融段，经破碎、软化并初步搅拌混合的故态氟塑料，由于螺杆的推挤作用，沿螺槽向机头移动，自加料段进入熔融段。在此段塑料遇到了较高温度的热作用，这是的热源，除机筒外部的点加热外，螺杆旋转的摩擦热也在起着作用。而来自加料段的推力和来自均化段的反作用力，使塑料在前进中形成了回流，这回流产生在螺槽内以及螺杆与机筒的间隙中，回流的产生不但使物料进一步均匀混合，而且使塑料热交换作用加大，达到了表面的热平衡。由于在此阶段的作用温度已超过了塑料的流变温度，加之作用时间较长，致使塑料发生了物态的转变，与加热机筒接触的物料开始熔化，在机筒内表面形成一层聚合物熔膜，当熔膜的厚度超过螺纹顶与机筒之间的间隙时，就会被旋转的螺纹刮下来，聚集在推进螺纹的前面，形成熔池。由于机筒和螺纹根部的相对运动，使熔池产生了物料的循环流动。螺棱后面是固体床（固体塑料），物料沿螺槽向前移动的过程中，由于熔融段的螺槽深度向均化段逐渐变浅，固体床不断被挤向机筒内壁，加速了机筒向固体床的传热过程，同时螺杆的旋转对机筒内壁的熔膜产生剪切作用，从而使熔膜和固体床分界面的物料熔化，固体床的宽度逐渐减小，知道完全消失，即由固态转变为粘流态。此时塑料分子结构发生了根本的改变，分子间张力极度松弛，若为结晶性高聚物，则其晶区开始减少，无定形增多，除其中的特大分子外，主体完成了塑化，即所谓的“初步塑化”，并且在压力的作用下，排除了固态物料中所含的气体，实现初步压实。在均化段，具有这样几个突出的工艺特性：这一段螺杆螺纹深度最浅，即螺槽容积最小，所以这里是螺杆与机筒间产生压力最大的工作段；另外来自螺杆的推力和筛板等处的反作用力，是塑料“短兵相接”的直接地带；这一段又是挤出工艺温度最高的一段，所以塑料在此阶段所受到的径向压力和轴向压力最大，这种高压作用，足以使含于塑料内的全部气体排除，并使熔体压实，致密。该段所具有的“均压段”之称即由此而得。而由于高温的作用，使得经过熔融段未能塑化的高分子在此段完成塑化，从而最后消除“颗粒”，使塑料塑化充分均匀，然后将完全塑化熔融的塑料定量、定压的由机头均匀的挤出。 1.4 挤出过程中氟塑料流动的状态 在挤出过程中，由于螺杆的旋转使塑料推移，而机筒是不动的，这就在机筒和螺杆之间产生相对运动，这种相对运动对塑料产生摩擦作用，使塑料被拖着前进。另外，由于机头中的模具、多孔筛板和滤网的阻力，又使塑料在前进中产生反作用力，这就使塑料在螺杆和机筒中的流动复杂化了。通常将塑料的流动状态看成是由以下四种流动形式组成的：正流是指塑料沿着螺杆螺槽向机头方向的流动。它是螺杆旋转的推挤力产生的，是四种流动形式中最主要的一种。正流量的大小直接决定着挤出量。倒流又称逆流，它的方向与正流的流动方向整好相反。它是由于机头中的模具、筛板、和滤网等阻碍塑料的正向运动，在机头区域里产生的压力（塑料前进的反作用力）造成的。由机头至加料口形成了“压力下的回流”，也称为“反压流动”。它能引起生产能力的损失。 倒流又称逆流，它的方向与正流的流动方向整好相反。它是由于机头中的模具、筛板、和滤网等阻碍塑料的正向运动，在机头区域里产生的压力（塑料前进的反作用力）造成的。由机头至加料口形成了“压力下的回流”，也称为“反压流动”。它能引起生产能力的损失。横流它是沿着轴的方向，即与螺纹槽相垂直方向的塑料流动。也是由螺杆旋转时的推挤所形成的。它的流动受到螺纹槽侧壁的阻力，由于两侧螺纹的相互阻力，而螺杆是在旋转中，使塑料在螺槽内产生翻转运动，形成环状流动，所以横流实质是环流。环流对塑料在机筒中的混合、塑化成熔融状态，是和环流的作用分不开的。环流使物料在机筒中产生搅拌和混合，并且利于机筒和物料的热交换，它对提高挤出质量有重要的意义，但对挤出流率的影响很小。漏流它也是由机头中模具、筛板和滤网的阻力产生的。不过它不是螺槽中的流动，而是在螺杆与机筒的间隙中形成的倒流。它也能引起生产能力的损失。由于螺杆与机筒的间隙通常很小，故在正常情况下，漏流流量要比正流和倒流小的多。在挤出过程中，漏流将影响挤出量，漏流量增大，挤出量将减小。塑料的四种流动状态不会以单独的形式出现，就某一塑料质点来说，既不会有真正的倒流，也不会有封闭的环流。熔体塑料在螺纹槽中的实际流动是上述四种流动状态的综合，以螺旋形轨迹向前的一种流动。 1.5氟塑料挤出质量挤出质量主要指塑料的塑化情况是否良好，几何尺寸是否均一，即径向厚度是否一致，轴向外径是否均匀。决定塑化情况的因袭除塑料本身外，主要是温度和剪切应变率及作用时间等因素。挤出温度过高不但造成挤出压力的波动，而且导致塑料的分解，甚至可能酿成设备事故。而减小螺槽深度，增大螺杆长径比，虽然有利于塑料的热交换和延长受热时间，满足塑化均匀要求，但将影响挤出量，又为螺杆制造和装配造成困难。所以确保塑化的重要因素应是提高螺杆旋转对塑料所产生的剪切应变率，以达到机械混合均匀，挤出热交换均衡，并由此为塑化均匀提供保障。这个应变率的大小由螺杆与机筒间的剪切应变力所决定,在保证挤出量的要求下，可以在提高转速的情况下加大螺槽深度。此外，螺杆与机筒的间隙也对挤出质量有影响，间隙过大时则塑料的倒流、漏流增加，不但引起挤出压力波动，影响挤出量；而且由于这些回流的增加，使塑料过热而导致塑料焦烧或成型困难。 第2章 挤出工艺技术的要求2.1 绝缘线芯质量要求绝缘表面应光滑平整，不得有连续的竹节、波浪及偏心，绝缘截面不应有肉眼可见的气泡、砂眼、杂质。绝缘塑化应均匀，无焦烧；绝缘线芯两端不应进水；绝缘线芯的识别标志应首位一致。2.2 垫层和护套的要求多芯电缆挤包内垫层最小标称厚度为1.2mm，测量任何一点的最小厚度应不低于标称值的800.2mm。1.护套表面应光洁圆整，不得有连续的竹节、波浪及偏心，护套横截面不应有肉眼可见的气泡、砂眼、杂质。护套应连续完整，护套厚度应符合规定要求。2直接挤在光滑表面的护套（如单芯电缆，无绕包层者）的护套任意一点的最薄厚度应不小于护套厚度标称值的850.1mm。3直接挤在非正规圆柱形表面的护套（如缆芯有绕包层、皱纹金属套者）的护套任意一点的最薄厚度应不小于护套厚度标称值的800.2mm4.外护套表面应有厂名、型号、规格、制造长度、制造年份等永久性识别标志，可以是字轮凸印，也可以是色带热印和喷印。要求清晰、完整、连续、耐擦。5.挤PVC和PE护套时，采用挤管式，对较大截面应同时抽真空。6.氟塑料护套允许修补。修补后的护套质量应符合规定。2.3 挤出机常见质量缺陷，产生原因及消除办法序号不合格类型不合格现象产生不合格品原因防止及消除方法1塑化不良1.塑料表面有蛤蟆皮现象2.温度低，仪表及实测温度3.塑料表面暗淡无光，有没塑化好的小颗粒；4. 挤包接缝不好，有一条明显的痕迹。1温度控制过低或控制不合适；2.塑料中有难塑化的树脂颗粒；3. 操作方法不当，螺杆和牵引速度太快，塑料没有完全塑化。4造粒时塑料混合不均匀或塑料本身存在质量问题。1按工艺规定控制温度，发现温度低适当提高面身、机头温度，主要提高机身温度。2适当降低降低螺杆转速使塑料加温度和塑化时间增长，以提高塑料塑化效果。3利用螺杆冷却水，适当放小，原则上这一方法不合理，难控制。4.选配模具时，模套适当配小，加强出胶口的压力。2焦粒1温度反应超高，或者是控制温度及仪表失灵，造成塑料超高温而焦烧。2机头的出胶口烟雾大，有强烈刺激性气味，另外有噼啪声。3塑料表面发现颗粒状焦粒。4接缝处有连续气孔。1温度控制超高造成塑料焦烧。2螺杆长期使用而没有清洗，焦粒物积存随塑料挤出。3加温时间太长，塑料积存物长期加温，使塑料老化变质而焦烧。4停车时间长，没有清理机头螺杆，造成塑料分解。5控温仪失灵。1经常检查加温系统是否正常。2定期清理螺杆或机头。3按规定时间要求加温，加温系统有问题及时通知有关人员修理。4换模或换色要及时，干净，防止杂色或走胶。5发现焦粒应清理机头或螺杆。3疙瘩1树脂在塑化过程中产生的疙瘩在塑料层表面有小颗粒，分布在塑料层表面四周。2焦粒产生的疙瘩，在塑料层表面有焦粒。3杂质疙瘩，在塑料表面有杂质，切片疙瘩里有杂质。1温度控制较低，塑料未塑化好就从机头里挤出2塑料质量较差，有较难塑化的树脂，没有完全塑化就被挤出。3原材料里有杂质，加料时加入或加料时将杂质加入，造成杂质疙瘩。4温度控制超高，造成焦粒带出。5模芯、模套装配时没到位，形成缝隙，进胶后老化变质，形成焦粒1塑料本身造成的疙瘩，应适当提高机身温度，使塑化均匀。2加料时严格检查塑料是否有杂质，发现有杂质要立即停机清理机头、并把螺杆内料排干净。3发现温度超高，要立即适当降低温度。4出现塑化不良的疙瘩，要适当调高温度或降低螺杆转速和牵引的速度。4塑料层正负超差1螺杆和牵引速度不稳，电流表或电压表左右摆动，因此影响电缆外径，产生塑料层的偏差。2加料口温度高，造成出胶不均匀，造成外径波动。3温度控制超高，造成挤出量减少或挤出后难于定型，产生薄皮现象。4挤包高密度PE料时，由于机身温度控制低造成出胶量有波动、电机负荷大。1缆芯、导体外径不均匀。2半成品质量有问题，钢带接头不好，松套，钢带卷边，绕包层鼓包、接头外径大等。3挤压式模芯选配过大，对模距离远，造成倒胶产生偏芯。4模芯与模芯座之间没扭紧，产生倒胶而偏芯。5螺杆或牵引速度不稳，产生外径波动。6加料口，机身温度控制不当造成出胶不均匀。7加料口堵塞。1加强测量外径和检查厚度，发现外径有波动，查明波动原因，立即采取措施。2模芯配置必须合理，模芯与模芯座之间必须扭紧。3注意螺杆、牵引的电流表和电压表，发现不稳定应立即通知电工修理。4加料时有条料必须拿出。5严格按规定控制温度。5电缆外径不均和竹节状1螺杆或牵引不稳，造成外径粗细不均。2由于牵引突然不稳，形成电缆的塑料层呈竹节形。3模具选配小，半成品外径变化大，造成厚度不均、竹节。1收放线或牵引速度不稳。2半制品外径变化大，模具选配不合适。3螺杆速度不稳，主电机转速不均，皮带过松或打滑。1经常检查螺杆、牵引、收放线的速度是均匀。2选配模要合适。3经常检查机械和电器运转情况，发现问题立即修理。6合胶缝不好1在塑料层表面的外侧，塑料合缝不好，有一条发乌的痕迹，严重时有裂纹。2塑料层合缝塑化不好，有疙瘩和微小颗粒，严重时用手一撕即开。3控制温度较低，特别是机头温度控制较低。1温度控制较低，塑化不良。2螺杆现机筒间间隙大，造成塑化差。3机头温度控制失灵，造成低温，使塑料层合缝不好。4机身温度过高，料粘度小，压力不足。1适当提高控制温度，特别是机头温度。2降低机身温度增加压力。3机头外侧采用保温装置进行保温。4加两层滤网，以增加压力，提塑化程度。5适当降低螺杆及牵引速度，使塑化时间延长，达到合缝塑化好的目的7气泡、气孔1表面塑化好，但横断面上有气孔。2表面有气泡。1.局部温度控制高。2螺杆漏水、漏油。3料潮。4料过热分解，析出气体1温度控制要合适，发现温度高要立即调整。2加料时检查塑料质量3开车排料应检查端面是否有气孔，表面是否有气泡。8脱节、冷料1绝缘、护套挤塑过程中脱节、拉断。2绝缘和护套挤塑过程中局部拉破。3表面有没塑化的冷料带出。1半制品表面有水、油污等。2进料口堵塞或脱料。3半制品质量差，局部鼓包弯曲，及钢带和塑料带松套，接头过大。1根据半制品半径，模芯配备适当，防止拖模芯。2处理好半制品（烘干、抹干净半品。3注意供料、出料情况。第3章 聚四氟乙烯挤出工艺流程 3.1.1 工序一：过筛与计量 供膏状挤用的分散聚四氟乙烯树脂在剪切压力下容易引起纤维化，因此应避免使用一切造成纤维化的器具。同时由于氟塑料静电引尘力强，注意防止灰尘侵入。 在搬动料库中的聚四氟乙烯树脂粉时应轻拿轻放，避免剧烈的振动，以防止粉末结块。对于聚四氟乙烯树脂粉应随用随取。把聚四氟乙烯树脂粉倒入筛料机中（筛子目数 12 ）筛料，筛后的料直接筛入直径 400 mm ,高 445 mm 的 混料筒中。对于未过筛的粗块，应装入清洁密闭透明的塑料袋中，待装满1/3后。扎好口轻轻的震动，使粗块碎成粉末，然后再过筛。在筛料过程中应注意不要把粉料弄脏，以免最后制成的产品夹有污斑，使电特性降低。 待料筛满混料筒的2/3后停止筛料，把混料筒放在电子称上称量。工序二：混合 按工艺要求加入助推剂，如果有颜色的要求则加入着色剂。然后加盖密封，盖子要盖严防止挤压辅助剂挥发。把混料桶放在混料机上混料，一般混料时间为20min ,混料机转速 r/min .混料机的转速不要太高，否则会造成物料附于筒壁内部。以混合均匀为标准。工序三：熟化为使助挤剂更充分的弥散到粉末颗粒的表面，必须将混合料在室温下（23或稍高）下密封静置515小时，保证助剂充分浸润物料，加工时有利于树脂的均匀化。工序四：预压 预压的目的是除去伴入挤压辅助剂后的粉末中的空气，并把糊状树脂压制成与电线推压机料筒相应的毛坯，直径比料筒约小12mm.预压时将混合料加预压型腔内，加压至其体积为初始体积的1/3。压力为1.03.0Mpa，实际证明预成型压强过大或过小，会造成绝缘外径不符合工艺的要求。压力表上的压强随坯料径向尺寸的增大而增大。坯料预成型时，为使压力均匀的传递，以利于尺寸的稳定性，必须徐徐的加压，一般预压速度为 50mm/min 或稍低。预压时不应有附加剪切力，加压后材料内部不应有残留的空气。达到规定的压强后保持恒压至少5分钟，然后逐渐的减压。脱模的坯料应用手指甲轻轻的剥除已经纤维化的部分，把坯料要直接的移入推压机的钢筒中，搬动中应防止污染。工序五：推挤绝缘 挤压装置：下图为典型的聚四氟乙烯绝缘电线推压系统简图，由导体放线装置，推压机，烘干/烧结炉，火花试验机，收线装置等组成。挤压机包括缸筒，挤出活塞，导杆，传动机构，阳模，阴模等。我厂引进得推压钢的内径分为90mm，44.5mm导杆直径分别为25.4mm ， 19mm 。工序六：烘干，烧结，冷却烘干 ： 冷挤后的电线应先烘干，烘干即助挤剂的挥发。在烘干阶段必须使助挤剂逐步的充分的挥发掉，如果烧结速度太快，助挤剂未充分的逸出，电线即进入烧结区，烧结后的电线会产生纵向开裂，造成电压的击穿。一般烘干温度控制在100-300。烧结：烧结温度应高于树脂的熔点327，烧结温度根据绝缘的厚度而定，一般对于薄壁绝缘，烧结温度一般控制在400-420，对于壁厚绝缘一般温度控制在360-380，烧结温度过高会造成绝缘的老化或热分解使绝缘层的电气性能和机械性能降低。如果过低则孔隙无法完全的消除，同样也会使绝缘的性能变差。 烧结过程是一种物理过程，未经烧结的聚四氟乙烯大分子是一种晶区与处于高弹态的非晶区的混合物，当温度达到327时晶区开始消失，转变成无定型的胶态，这时大分子链开始扩散，同时也有分子链的松弛过程，最佳的烧结温度可以使分子链的扩散过程迅速的进行。分子链的运动结果，填补了助剂挥发所留下来的孔隙，消除了树脂颗粒因推挤过程中定向纤维化等所产生的内应力，使树脂分界面消失，大分子紧密的链在一起。适当的提高温度，有利于扩散过程的进行但是由于聚四氟乙烯的导热性差，在绝缘层中容易产生很大的温度梯度，也就是说温度过高，烧结速度不恰当的加快，会使绝缘表面分解，而其内表面尚未“烧熟”，这种绝缘层外表面过烧而内表面烧结不足的现象，导致绝缘纵向的开裂。因此对于厚壁的绝缘产品，烧结时一般适当的采用较低的温度，较低的速度，绝缘层的质量较好。冷却：为使处于烧结的聚四氟乙烯结晶终止并定型，必须进行冷却，冷却速度的快慢直接影响绝缘的结晶和收缩率，同时也与绝缘层中应力有关系。一般来说冷却速度快，使绝缘的结晶率低，收缩率小，这对电线电缆产品是有益的。但是不适当的快速冷却，因绝缘的内外的温度梯度太大而导致应力的增加，严重时也会造成应力开裂。260时聚四氟乙烯的结晶终止。因此一般把冷却温度定为260以下至室温。 0.4mm2 聚四氟乙烯绝缘电线推挤主要工艺参数示例 工艺参数数值助推剂22g/100g树脂模具内经1.7模具角度24模具温度40-50压缩比700干燥温度60-250烧结温度380-4203.2：材料使用安全规定(1).在有树脂粉尘存在的场所，或在身上，手上附有氟树脂的情况下，严禁吸烟，以免中毒。附有树脂的工作衣帽不能带离作业场地。（2）烧结炉万一控制失灵，由于温度过高而发生剧烈的分解时，必须立刻切断电源，打开炉顶通风口后，操作人员才能离开工作岗位。发生事故严禁打开炉门，防止空气进入炉中加速热分解，避免使有毒气体外逸（3）聚四氟乙烯挤压的助剂一般为汽油，石油醚等，多是易然易爆物质，严禁操作场地出现明火。（4）严禁氟树脂和氟树脂碎屑混在垃圾中烧掉，会引起社会公害，应存放在专点3.3：劳动纪律及安全生产规定1. 在生产车间严禁吸烟，严禁操作场地出现明火。2. 生产车间内严禁追逐，打闹，不准干与工作无关的事情。3. 在设备运行时不准远离设备，应随时注意电线的质量，出现问题及时解决。4. 对于混料应注意卫生，防止灰尘，以及纤维化的树脂的混入。严禁用手抓树脂粉。5. 每一班在开班前应提前五分钟到达工作现场，不准迟到，应做好开机前的准备工作，交接班应作好交接工作。6. 每一班在收班的前十分钟应打扫工作场地的卫生，对于本班用的工具（模具，筛料筛，料筒，烧杯等）应作清理，保证下一班使用时的清洁，把本班废料，费线放入指定地点存放。7. 在生产中应严格按工艺的要求，不准出现用错材料等现象。8. 对于设备用的模具及工具等应轻拿轻放，不准随意乱扔9. 对于设备，应保持清洁，做到随脏随擦。 3.4 挤出机挤出温度的控制电线电缆绝缘和护套的塑料挤出是根据热塑性塑料变形特性，使之处于粘流态进行的。对于高温氟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来考虑保证塑化最佳温度的补偿。因高温氟塑料熔融流动性比其他塑料大，只要控制温度不过高、摩擦升温超温的可能性很小。挤出机各加温区段温度的设定很重要，一般高温挤出机分6个区段：送料段、压缩段、均化段、机筒与机头过滤段、机头、模口。这6个区段工艺设定的温度由送料段至机头由低至高、区段与区段之间一般相差2030、过渡段、机头、模口温度可设置基本一致。除了要求螺杆和机筒外部加热，传到塑料使之融化挤出，还要考虑螺杆挤出塑料时其本身的发热，因此要求主机的温度应从整体来考虑，既要考虑加热器加热的开与关，又要考虑螺杆的挤出热量外溢的因素予以冷却，要有有效的冷却设施。并要求正确合理的确定测量元件热电偶的位置和安装方法，能从控温仪表读数准确反映主机各段的实际温度。以及要求温控仪表的精度与系统配合好，使整个主机温度控制系统的波动稳定度达到各种塑料的挤出温度的要求。3.5 挤出机的压力控制为了反映机头的挤出情况，需要检测挤出时的机头压力，由于国产挤塑机没有机头压力传感器，一般是对螺杆挤出后推力的测量替代机头压力的测量，螺杆负荷表（电流表或电压表）能正确反映挤出压力的大小。挤出压力的波动，也是引起挤出质量不稳的重要因素之一，挤出压力的波动与挤出温度、冷却装置的使用，连续运转时间的长短等因素密切相关。当发生异常现象时，能排除的迅速排除，必须重新组织生产的则应果断停机，不但可以避免废品的增多，更能预防事故的发生。聚合一般在4080，326千克力厘米2压力下进行，可用无机的过硫酸盐、有机过氧化物为引发剂，也可以用氧化还原引发体系。每摩尔四氟乙烯聚合时放热171.38kJ。分散聚合须添加全氟型的表面活性剂，例如全氟辛酸或其盐类。通过检测的压力表读数，就可以知道塑料在挤出时的压力状态，一般取后推力极限值报警控制。3.6 螺杆转速的控制 螺杆转速的调节与稳定是主机传动的重要工艺要求之一。假定挤塑机的出胶量与螺杆转速成线性的,那么采用比例控制方式可以保证生产线的线速度变化的同时挤塑机的出胶量也相应地同比例改变,从而使得3台挤塑机的包覆层厚度保持不变或在允许的厚度公差范围内变化。例如,在低速状态设定生产线的线速度为额定线速度的10、螺杆转速为额定螺杆转速的15。当线速度调整至30时,线速度3,螺杆转速同步等比例3调整至45。在手动控制模式下,分别设定,（1）线速度Vm,上牵引机的运行速度,也是生产线的线速度。(2) 3台挤塑机的螺杆转速。此时在的线速度的基础上,各台挤塑机的包覆层厚度达到工艺要求并调整十字机头满足同心度的要求。(3) 向上位机发出自动控制指令,上位机分别计算3台挤塑机的螺杆转速与线速度的比例, Kp()=Vrpm(i)m/Vm i=1,2,3 (1) 通过式(1),可分别求得3台挤塑机螺杆转速与线速度的比例Kp(1)、Kp(2)、Kp(3)。(4) 进入自动模式,改变线速度至工艺速度Vn,上位机同步计算挤塑机的螺杆转速, Vrpm(i)n=Kp(i)Vn , i=1,2,3通过式(2),可分别求得在要求的工艺速度Vn时,3台挤塑机的螺杆转速Vrpm(1)n,Vrpm(2)n,Vrpm(3)n。将式(1)代入式(2),则有Vrpm(i)n=Vn/VmVrpm(i)m,i=1,2,3。 （3）由式(3)可以看出,在自动状态下,线速度由Vm改变至Vn时,3台挤塑机的螺杆转速也跟随线速度同步等比例改变, 同步比例Kp=Vn/Vm,也称为线速度的变化率,参见图2。 2.3 比例同步控制算法分析比例同步控制算法,可以保证螺杆转速与线速度同比例改变,比例同步控制算法的前提是挤塑机出胶量是与螺杆转速成线性比例。但由于高分子材料的熔融挤出线性度受螺杆的结构、螺杆加工精度、温度等各种因素影响,所以挤塑机的出胶量与螺杆转速之间不是一种完全的线性状态,而是一种非线性状态。简单地说,当螺杆转速为额定转速的50时,假设出胶量也为最大出胶量的50,当螺杆转速改变至20,出胶量可能为最大出胶量的18。由于挤塑机出胶量与螺杆转速之间的非线性的关系,在设计控制算法时若只考虑线速度与螺杆转速的比例同步控制,在实际应用中不能很好地控制线缆各层包覆厚度,这样就必须采用新的控制算法以满足生产工艺要求。3.1 控制算法的提出通过实际的挤出试验,可得到螺杆转速与挤出量的对照表。试验中将螺杆的额定转速定义为100,100额定转速对应的出胶量作为100额定出胶量,如下表所示。由表1可知,螺杆转速在额定转速20以下区段挤出机的出胶量下降趋势明显。在实际生产调试3层共挤模头时,为了使塑料原料和紧压线芯的损耗最小化,螺杆转速一般均在20的范围内。按照比例同步控制算法,升速后各包覆层的厚度将增加,需经人工降低同步比例后才能达到工艺要求。但是减速时,因为人工降低过同步比例,各包覆层的厚度又会减小。这样使得现场操作非常困难。 表1 螺杆转速与出胶量的对照表螺杆转速20.020.030.040.050.060.070.080.090.0100.0出胶量6.318.229.439.649.459.669.880.090.0100.0螺杆转速直接决定出胶量和挤出速度，正常生产总希望尽可能实现最高转速及实现高产，对挤塑机要求螺杆转速从起动到所需工作转速时，可供使用的调速范围要大。而且对转速的稳定性要求高，因为转速的波动将导致挤出量的波动，影响挤出质量，所以在牵引线速度没有变化情况下，就会造成线缆外径的变化。同理如牵引装置线速波动大也会造成线缆外径的变化，螺杆和牵引线速度可通过操作台上相应仪表反映出来，挤出时应密切观察，确保优质高产第4章 氟塑料挤出成型工艺4.1 配模及放大值e和e的说明模芯Dde模套DD22e式中：D模芯出线口内径（mm）；D模套出线口内径（mm）；d生产前半制品最大直径（mm）；模芯嘴壁厚（mm）；工艺规定的产品塑料层厚度（mm）；e模芯放大值（mm）；e模套放大值（mm）。1绝缘线芯模芯e的放大值为0.53mm；2绝缘线芯模套e的放大值为13mm；3生产外护套电缆用模芯e的放大值、铠装电缆为26mm，非铠装为24mm；4生产外护套电缆用模套e的放大值为25mm。在实际生产过程中，模具的选配往往在操作规程或生产工艺卡中给出一定的经验公式，如65挤塑机给出的模具选配公式（为塑料挤包层的标称厚度）。挤压式模芯（mm）模套（mm单线绞线导线直径+0.050.10）绞线外径（0.100.15）导线直径2（0.050.10）绞线外径2（0.050.10）挤管式模芯（mm）模套（mm）绝缘护套线芯外径（0.11.0）缆芯最大外径（26）模芯外径2（0.050.10）模套外径2（1.04.0）4.2 选配模具的经验 16mm以下的绝缘线芯的配模，要用导线试验模芯，以导线通过模芯为宜。不要过大，否则将产生倒胶现象。抽真空挤塑时，选配模具要合适，不宜过大，若大，绝缘层或护套层容易产生耳朵、起棱、松套现象。挤塑过程中，实际上塑料均有拉伸现象存在，一般塑料的实际拉伸在2.0mm左右。根据拉伸考虑模套的放大值，拉伸比大的塑料模套放大值大于拉伸比小的塑料模套放大值，如聚乙烯大于聚氯乙稀。安装模具时要调整好模芯与模套间的距离，防止堵塞，造成设备事故。 挤塑模具的形状：电线电缆用挤塑模具是由模芯和模套配合组成的。根据承线径长度，模芯分为无嘴模芯、短嘴模芯、长嘴模芯；根据外形形状模套分为平面模套、凸面模套、凹面模套。模芯和模套的形状见下图： 挤塑模具类型及工艺特性:电线电缆生产中使用的挤塑模具，根据不同的产品和工艺要求，模芯和模套的配合主要形式有三种，即挤压式、挤管式、半挤压式（又称半挤管式）。 (1)挤压式模具由无嘴模芯和任何一种模套配合而成。挤压式模具是靠压力实现产品最后定型的，塑料通过模具的挤压，直接挤包在线芯和缆芯上，挤出的塑料层结构紧密结实。挤包的塑料能嵌入线芯或缆芯的间隙中，与制品结合紧密无隙，挤包层的绝缘强度可靠，外表面平整光滑。但该模具调整偏芯不易，而且容易磨损，尤其是当线芯和缆芯有弯曲时，容易造成塑料层偏芯严重；产品质量对模具依赖性较大，挤塑对配模的准确性要求搞，且挤出线芯弯曲性能不好。由于模芯和模套的配合角差决定最后压力的大小，影响着塑料层质量和挤出产量；模芯和模套尺寸也直接决定着挤出产品的几何形状尺寸和表面质量，模套成型部分孔径必须考虑解除压力后的“膨胀”以及冷却后的收缩等综合因素。而就模芯而言其孔径尺寸也是很严格的。模芯孔径太小，显然线芯或缆芯通不过，而太大会引起挤出偏芯。另外，由于挤出式模具在挤出的模口处产生了较大的反作用力，挤出产量较挤管式的要低的多。因此，挤压式模具一般仅用于小截面线芯或要求挤包紧密、外表特别圆整、均匀的线芯，以及挤出塑料拉伸比过小者。目前越来越多的挤塑模具以挤管式或半挤管式代替挤压式。(2)挤管式模具由长嘴模芯和任何一种模套配合，把模芯嘴伸到与模套口相平，就组成了挤管式模具。挤管式模具是使塑料挤包前由于模具的作用形成管状，然后经拉伸作用，包覆在电线电缆的线芯或缆芯上。(3) 半挤管式模具又称半挤压式模具，用短嘴模芯和任何一种模套配合，模芯嘴的承线径伸到模套承线径的1/2处。半挤管式模具与挤压式模具大体相同，只是模套的承线稍短，模角也略小一些，它吸取了挤管式和挤压式的优点，改善了挤压式模具不易调偏芯的缺点，特别是使用于挤包大规格的绞线绝缘和要求包紧力较大的护套。当采用半挤管式模具时，模芯的尺寸可以适当增大，从而在挤包较大外径的绞线不致出现刮伤、卡牢，也能防止因导线外径变小而在模芯内摆动所致的偏芯；同时半挤管式模具在挤出中有一定的压力，所以在内护套及要求结合严密的外护套挤出中也有应用，这是为了压实塑料胶层。但柔软性较差的线芯不宜采用这种模具进行塑料层的挤包，因为当线芯或缆芯发生各种型式的弯曲时，将产生偏芯。4.3 模具的调整 （2）调整模具的原则是，面对机头，先松后紧，拧紧螺钉的方向为左上、右下、左下、右上；经常检查对模螺钉是否松动和损坏，如有损坏应立即更换；注意拧螺钉时谨防碰着加热片电插头，以免触电或碰坏插头，为防触电，调整模具时，可先关掉模口段加热电源；调模时，模套的压盖不要压的太紧，等调整好后再把压盖压紧，防止压盖进胶，造成塑料层偏芯或焦烧。（3）模具的调整方法：1）空对模：生产前把模具调整好，用肉眼把模芯与模套间距离或间隙调整均匀，然后把对模螺钉拧紧。2）跑胶对模：塑料塑化好后，调整对模螺钉，根据模口出胶圆周方向的多少，一面跑胶，一面调整，调整时应先松动薄处螺钉，再拧紧跑胶厚的螺钉；同时取样检查塑料厚度是否偏芯，直到调均匀为止，然后把对模螺钉分别拧紧。3）走线对模：适合小截面的电线电缆的调模。把导线穿过模芯，与牵引线接好，然后跑胶，进行微调。等胶跑好后，调整好螺杆和牵引速度，起车走线取样，然后停车，观察样品的塑料层厚度是否均匀，反复几次，直到调均匀为止，再把螺钉拧紧。4）灯光对模：适合聚乙烯塑料电线电缆。利用灯光照射绝缘层和护套层，观察上、下、左、右四周的厚度，调整对模螺钉，直到调均匀为止，然后把螺钉拧紧。5）感觉对模：它是经验对模的方法。利用手摸感觉塑料层厚度，调整模具。适用于大截面电线电缆的外护层。6）其他对模方式：a利用游标卡尺的深度尺测量塑料层厚度，调整模具。b利用对模螺钉的螺纹深度调整模具。c利用取样测量塑料层厚度调整模具。另外，模芯与模套间轴向模口相对距离的调整也很重要。调整不当，会造成设备事故。再有，模芯与模套孔径合理选配之后，还应注意模芯外锥与模套内锥角度差的选定，一般必须使模套的内锥角大于模芯的外锥角310，这个角差是及其重要的。只有这样的角度差才能使塑料挤出压力逐渐增大，实现塑料层组织密实、塑料与线芯结合紧密的目的，但这个角度差不宜过大，否则使挤出压力增大而降低挤出量。 第5章 氟塑料的未来发展趋势及其重要意义。5.1 氟塑料发展的当今现状，未来趋势及其重要意义。在越来越多的国内含氟塑料制品走出国门的同时，众多国外知名氟塑料加工企业也已经或正准备落户中国。中国氟塑料加工专业委员会秘书长陈生分析说，未来510年，中国极有可能成为世界氟塑料制品(特别是低端产品)的生产基地，对国内企业而言，当务之急是及时调整经营策略，提高自身优势以立足市场。目前国内氟塑料行业的发展是无限商机中有隐忧。据不完全统计，国内拥有氟塑料加工企业近千家，其中部分企业2003年的氟塑料制品产量超过600吨，产值超过5000万元。经过多年的发展，这些企业在研制、加工和应用等方面取得了长足进步，加工设备和工艺有了很大改进，新品不断出现。特别是2008年奥运会场馆的建设，氟塑料加工行业也将整体受益。但是，陈生指出，近几年国外大批与氟塑料制品加工相关的企业相继进入中国，由于国外先进企业拥有高度自动化的生产设备和高水平的管理机制，使得他们的产品在中国的市场份额将逐步扩大，这势必会对国内现有的加工企业造成冲击。在分析氟塑料行业发展现状时，陈生认为存在问题不少。表现在聚四氟乙烯半成品偏多，多数企业产品雷同，高技术含量、高附加值产品少。多数企业还延续二十世纪七八十年代的加工工艺，专业技术人员严重缺乏，企业对新产品、新工艺的开发缺乏投入。另外，由