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TPE電線產品質量好壞與TPE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、TPE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TPE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。
TPE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。
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(xiàn)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,TPE在擠出??谔幃a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TPE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(jié)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(jīng)拉伸在包復在電線的芯線上。
2.1 擠管式的優(yōu)點
(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(huán)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(jù)FEP 拉伸比的不同而有所提高。
(2)電線生產時操作簡單,偏心調節(jié)容易,不大會發(fā)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。
(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。
(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。
(5)TPE經(jīng)拉伸發(fā)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。
(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。
(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
(1)TPE層的致密性較差。因為模芯與模套之間的夾角較小,TPE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)TPE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。
(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?shù)卦O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(jù)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。
(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。
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,F(xiàn)EP在擠出加工成電線電纜覆被時,采用擠管式模具。
根據(jù)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(shù)不同,其臨界剪切速率也不相同。對已經(jīng)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(fā)生破裂,以至于影響的產品的性能。
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