一、PVC電線電纜膠粒生產過程中的異常現象

1. 起顆粒（形狀規則)

攪拌：混煉不均，可塑劑包裹PVC，產生顆粒；

死角：指在不同批次混料時料筒沒有清理干淨，殘余料過度膠化

押出：溫度不夠，膠化不良，產生顆粒；可以使用濾網：提高背壓，使膠化不好的PVC回流。

2. 雜質顆粒（形狀不規則，棱角狀顆粒） ：雜質主要來自原材料中的CCR、CaCO3；來自安定劑的雜質很少：鈣鋅系中少，鉛系中多點。

3．結團

A、押出溫度過高，風冷機降溫效率低，導致結團；

B、押出溫度正常，出現結團一般是與原材料中的安定劑有關系。

結團與操作有關，可通過調控溫度來避免

4、色差：

A、人為因素：配色；

B、材料有關；安定劑很差，在配色過程中不停攪拌升溫，PVC劣化變黃。

5、氣孔：人為操作原因－加工溫度過高，外滑劑不足，低分子量物質氣化；

機臺原因－押出過程中，物料夾帶的空氣被擠出，機臺排氣不好會引起小氣孔。

6、膠化不良：與機臺、操作溫度有關。

7、外觀：

A、粗糙

I、與材料：CaCO3粒徑不穩定過大（重鈣2500粒徑在1.5um以下）

II、人為操作：滑劑比例過低

B、無光澤：膠化溫度過低，膠粒霧面無光澤。

二、成品之庫存變化（儲存環境、包裝材料）

1、 變色：安定劑的耐候性差。

2、 淅出：原材料方面－滑劑，包括安定劑里的滑劑；作為可塑劑使用的氯化石臘P－52也易析出，現在已被禁止使用。

3、 吸濕：與季節特別是夏季的梅雨天氣有關係，膠粒中硬脂酸鈣、CCR中的CaCO3吸水份較厲害。若膠粒潮濕不利于二次

加工會有氣孔。可以采取以下措施避免吸濕：

3．1 待膠粒充分降溫后再裝袋；

3．2 進行防潮包裝。

4、 防銅銹：在未處理的銅線被PVC外披料包覆有發現銅氧化現象，原因在于安定劑的酸鹼度偏酸，一般要求在中性。

當然銅線不是決對的呈圓柱狀包覆中混有空氣也是有可能的。

5、 老化：安定劑的耐老化性差。

 

電線電纜材料分為：

1.常用絕緣材料

1.1聚氯乙烯（PVC）

聚氯乙烯塑料是以聚氯乙烯樹脂為主要原料，根據各種電纜的不同使用要求，加入各類配合劑，如增塑劑、穩定劑、填充劑等經混合塑化、造粒而制得電線電纜用的聚氯乙烯塑料。聚氯乙烯塑料的機械性能優越，耐化學腐蝕、耐氣候、老化性能好，并且不延燃，有一定的電絕緣性能及良好的加工性能，成本低所以被廣泛地用作電線電纜的絕緣和護套材料。

但是聚氯乙烯因C—Cl極性鍵的存在，使樹脂具有較大的極性它的介電常數和介質損耗角正切較大；由于氯原子的存在耐熱性較低，耐寒性差，在加工過程中，聚氯乙烯受熱分解放出HCl有毒氣體。因此現在聚氯乙烯絕緣電纜正逐漸被聚乙烯絕緣電纜所取代。

絕緣、護套常用PVC塑料分類及性能見表1和表2。

 

表1 絕緣用PVC塑料分類及性能

類型	性能要求	使用溫度	主要用途
絕緣級	電絕緣性能較好，有一定的耐熱性、柔軟性	70℃	通信、控制、信號及低壓電力電纜絕緣
普通絕緣級	有一定的電絕緣性能，有較好的柔軟性及耐大氣性、價廉。	70℃	室內固定敷設的電線、護套軟線、500V農用電纜以及儀表安裝線絕緣
耐熱絕緣級	有較佳的耐熱老化性能筆耐變形，電絕緣性能較好。	90℃ 105℃	要求耐熱較高的船用電纜、航空導線、電力電纜及安裝用電線的絕緣。
高電性能絕緣級	較佳的電絕緣性能，絕緣電阻高、介電性能好，有一定的耐熱性。	70℃	電壓為6kV—10kV級的電力電纜的絕緣。
耐油耐溶劑絕緣級	具有較好的耐油性、耐溶劑性和柔軟性，電絕緣性能較好。	70℃	用于接觸油類和化學物質的電線纜的絕緣級。
阻燃絕緣級	電絕緣性能較好，有較高的耐火焰燃燒性，柔軟性較好。	70℃	固定敷設的電力電纜、礦用電纜、安裝用電線的絕緣。

 

表2 護套用PVC塑料分類及性能

類型	性能要求	使用溫度	主要用途
普通護層級	有足夠的機械強度、耐熱、光老化性及耐寒性較鄒。	70℃	塑料電線電纜的外護層及其他電纜的外護層。
耐寒護層級	有較高的耐地寒性，低溫柔軟性好。	70℃	戶外及耐寒電線電纜護層。
柔軟護層級	具有較高的柔軟性，較好的耐寒性。	70℃	耐寒柔軟的電線電纜護層。
耐熱護層級	耐熱性能良好。	90℃ 105℃	耐熱的電線電纜護層。
耐油護層級	耐油性、耐化學藥品性好。	70℃	與油類及化學藥品接觸的電線電纜的護層。
易撕護層級	抗撕裂性低，敷設方便、價格低廉。	70℃	室內固定敷設用絕緣電線的護層。
防霉、防白蟻、防鼠護層級	抗生物性好、防白蟻、防霉性好。	70℃	熱帶及溫熱帶地區用電纜護層。
阻燃護層級	抗燃燒性好。	70℃	安全性要求高的電線電纜護層。

 

1.2聚乙烯PE（簡介）

由乙烯烴聚合反應而得到的一種高分子碳氫化合物稱之為聚乙烯樹脂，我們用的聚乙烯塑料則是聚乙烯樹脂與各種添加劑（穩定劑、潤滑劑）混煉捏合而成的高分子化合物。

工業生產聚乙烯的方法有三種：

1.高壓法：低密度聚乙烯（LDPE），分子支鏈多（樹枝狀），柔軟性好，結晶度低。

2.中壓法：中密度聚乙烯（MDPE），分子支鏈較少。

3.低壓法：高密度聚乙烯（HDPE），分子為線型，無分支，剛性好、結晶度高。

1.2.1聚乙烯結構特點

1.分子結構

聚乙烯是含碳氫兩種元素的高分子化合物，通式為—CH2－CH2—，結構式

其中n為聚合度

聚乙烯隨分子量的提高，它的融熔粘度增大，斷裂強度、硬度、扭度、耐龜裂性、耐老化性能均有提高，但其伸率下降。一般用熔融指數來表示平均分子量的大小。

聚乙烯基本性能

1聚乙烯是乳白色、半透明的熱塑性高聚合物，其物理機械性能主要表現為：

a.比重小，高壓聚乙烯（低密度聚乙烯）尤為突出，其比重為0.92-0.93g/cm3，低壓聚乙烯（高密度聚乙烯）密度較大，約0.94g/cm3

b.吸水性小

c.透氣性好。聚乙烯結構對稱，是非極性材料，因而其透氣性好。比重越大透氣性越小、反之透氣性越大。低密度聚乙烯透氣性為聚氯乙烯的30-50倍。

d.機械性能。聚乙烯機械性能與結晶度有密切關系。同類聚乙烯結晶度越高，其軟化點、剛性、抗強強度越高，伸率越小。因此高壓聚乙烯比低壓聚乙烯柔軟。

2.化學穩定性

聚乙烯化學穩定性與結晶度有關，結晶度越高，耐化學穩定性越好。

a.耐酸性好。

b.耐堿性好。

c有機溶劑。聚乙烯在室溫或溫度不超過60℃環境下不溶于一般有機溶劑。

3.電性能

a.小而穩定的介電系數。

b.低的介質損耗角正切。

4.耐寒性

5.耐環境應力龜裂性

6良好的加工工藝性能

7.耐老化性能

1.2.2聚乙烯的缺陷

1.聚乙烯耐電暈、光熱老化、氧老化性能低。

2.聚乙烯分子之間引力小，因而熔點低、機械強度不高、蠕變大

3.容易產生環境應力開裂。

4.容易形成氣隙、延燃等缺陷。

聚乙烯改性：在保留其長處的前提下，最大限度地彌補其短處。比如交聯聚乙烯。

1.3 交聯聚乙烯XLPE

交聯聚乙烯是通過對聚乙烯加入某些輔助劑，用一定的方法實行對聚乙烯進行改性所得到的一種網狀高分子物，耐熱性、耐光氧穩定性以及物理機械性能大為提高。

1.交聯劑DCP簡介

DCP為低分子過氧化物，分子量270

DCP外觀為無色或白色粉狀結晶體，在38℃以上熔化，分解溫度為132℃。

DCP是一種苯基過氧化物，因而易燃燒，遇強酸易爆，存貯時按危險品處理，放置于干燥陰涼處避光、防潮保存。

DCP貯存期不超過一年。

2.防老劑（抗氧劑）

3潤滑劑

4.填充劑

5.聚乙烯樹脂

交聯聚乙烯的硫化機理

聚乙烯交聯是將線性結構轉化為網狀結構體，由可溶可熔轉化為不可溶不可熔的分子結構，通過交聯提高耐熱性，改進機械性能。

物理交聯：射線輻照交聯

DCP的化學交聯反應機理

1.分解

奪氫

交聯

附屬反應

硅烷交聯反應機理

1形成自由基(引發反應)

2.乙烯基硅烷接枝到聚乙烯鏈上(接枝反應)

3.在溫水條件下交聯

1.4 聚丙烯（PP）

聚丙烯是由丙烯烴聚合反應而得的含有碳氫元素的立體規整性高分子化合物。其密度小，比重僅為0.9～0.91g/cm3，外觀很象高密度聚乙烯，呈白色蠟狀固體，比聚乙烯透明。

聚丙烯由于具有很好的物理機械性能，其表面硬度和耐環境應力龜裂性比聚乙烯要高，聚丙烯塑料是非極性材料，具有很好的電氣絕緣性能，其介電常數ε較小、介質損耗角正切值tgδ較低、體積電阻和擊穿場強較高，而且在廣闊的頻率范圍內不發生變化，由于吸水性很小，可以用作高頻絕緣材料（如通信電纜中用于泡沫聚丙烯絕緣），聚丙烯還具有較高的耐熱性和耐化學穩定性。可用作各種電線和電力電纜絕緣，同時由于它柔韌、耐磨，還可以作電纜的保護層。用于電線電纜的聚丙烯往往加入一定比例的聚異丁烯，以改善耐寒性，提高擠出工藝性。 

2. 擠出設備

塑料擠出機組通常由放線及放線張力裝置、校直裝置、線芯予熱裝置、主機、控制系統、冷卻系統、計米器、耐壓裝置、牽引裝置、收線張力調節裝置、排線和收線機構組成。

2.1 輔助裝置

1、放線裝置

對放線機構的基本技術要求：放線速度要均衡而不應有跳動；線盤的裝、御要方便、迅速；動轉靈活、安全可靠性大；能為連續生產提供保障。

2、校直裝置

校正線芯，防止因線芯的彎曲而產生偏芯。

3、預熱裝置

烘干半制品，這對于以吸濕性材料作墊層繞包的半制品，通過預熱能有效的烘除其中的水分和濕氣，防止潮氣的作用使護套中出現氣孔的可能；對于絕緣層，尤其是薄壁擠出，不能允許氣孔的存在，線芯在擠出前通過高溫預熱，進行徹底清除表面水分和油污，還可減小溫差，穩定擠出量，保證擠出質量。

4、冷卻裝置

實現塑料由粘流態往高彈態、玻璃態的轉變。

冷卻的主要形式有風冷和水冷。

5、耐壓試驗裝置

為了發現并消除線芯塑料絕緣層的薄弱結構，及時發現擠出的缺陷，最大限度地減少廢品。

6、牽引裝置

實現電線電纜擠塑過程的邊疆直線運動。型式有輪式和履帶式。

7、收排線機構

實現收線盤制品排列均勻、整齊。

8、其它輔助裝置

包括計米器、印字裝置等。

2.2 主機

塑料擠出機組的主機，即螺桿擠出機。擠出機由控制系統、傳動系統和擠壓成型系統組成。

1、擠出機的控制系統

包括加熱系統、冷卻系統及工藝測量系統。

加熱系統：電纜絕緣及護套擠出是根據熱塑性塑料變形我特性，使之處于粘流態進行的。塑料擠出機控制系統中的加熱系統就是實現塑料物態轉變的重要設施。

冷卻系統：

包括螺桿冷卻和機身冷卻。

塑料擠出是在加熱情況下進行的，而擠出機在開始連續工作后，又是一個磨擦生熱的過程，導致溫度升高，當溫度升高過大，則會生產“燒焦”和塑料的分解。為防止擠出過程中溫度過高，須對螺桿和機身進行冷卻，以達到塑料擠出的“最佳塑化溫度”。

參數測量系統：

螺桿轉速、負荷，收線速度、擠出機各段溫度及各段加熱電流等。

2、擠塑機傳動系統

包括齒輪和皮帶的機械傳動。

3、擠塑機的擠壓成型系統

主要包括：加料裝置、機筒、螺桿、過濾板、機頭及模具。

加料裝置：分自動加料和手動加料。

機筒：由內、外套筒組成。內套與外套共同接受電加熱，對機身起“熱源”作用，與螺桿配合，實現對塑料的破碎、軟化、融熔、塑化、排氣并壓實，向成型系統連續而均勻地輸送膠料的作用。

螺桿：擠出機的“心臟”，只有螺桿的運動才能完成塑料擠出。螺桿的旋轉產生剪切力，使塑料破碎；螺桿的轉動產生推力，使破碎的塑料連續前進并因此產生擠出壓力，并由這個擠出壓力的作用，在篩板及壓力所及的其他部位產生反作用力，造成塑料的迥流及攪拌，從而實現擠塑過程的全面均衡。

螺桿的分段及各區段的基本職能：

(1) 料段：主要是對塑料進行壓實和輸送。

(2) 塑化段：作用是將加料段送來的塑料進一步壓實和塑化，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：作用是將塑化段已經塑化好的粘流態塑料，使之定壓、定量和定溫地從機頭中擠出。

濾板：作用是過濾塑料中的雜質，在使用的同時還應填加40～80目不等的不銹鋼絲網。濾板最重要的作用是壓力調節和實現膠料由旋轉運動變為直線運動的功能。

機頭：作用是使出膛的膠料進一步壓實，為成型提供較為密實結構的膠料。

3. 擠塑原理

擠出機擠出原理是利用螺紋形狀的螺桿在加熱的料筒中旋轉，將料斗中送來的塑料向前擠壓，使塑料逐漸受熱，均勻塑化，通過機頭和模具，將塑料擠包在線芯上。

??1、擠出過程中塑料的流動機理

塑料在擠出機中完成可塑成型是一個復雜的物理過程，即包括了破碎、融熔、塑化、排氣、壓實并最后成型。擠出過程可分為三個階段：塑化段，成型段，定型段。

(1)塑化段

指塑料的混合、熔融和均化，它是在機筒內完成的。經過螺桿的旋轉作用，使塑料由顆粒狀固體變為可塑化的粘流體。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，二是螺桿放置時產生的磨擦熱。起初的熱量是由機筒外部的電加熱產生的，當正常開車后，熱量則由螺桿旋轉物料在壓縮、剪切、攪拌過程中與機筒內壁的磨擦和物料分子間的內磨擦產生。

(2) 成型段

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所需要的各種尺寸和形狀的擠包材料，并包覆在導體或纜芯外。

(3) 定型階段

它是在冷卻水槽中進行的。塑料擠包層經過冷卻后由無定型的塑料狀態變為定型的固體狀態。

2、擠出過程中塑料的流動狀態

螺桿的旋轉使塑料推移，由于機頭中的模具、過濾網和過濾板的阻力，使塑料在前進中產生反作用力，這使塑料在螺桿和機筒中的流動復雜化。通常將塑料的流動狀態看成是由正流、倒流、橫流和漏流這四種流動形式組合的。

(1) 正流：物料沿著螺槽向機頭方向流動，也即正方向流動。這種流動是由螺桿旋轉的推擠造成的，塑料的擠出就是由這種流動產生的。

(2) 逆流：逆流與正流的方向相反，它是由機頭，模具，過濾網等對塑料反壓力所引起的。所以也稱反壓流動。

(3) 橫流：沿X軸方向也就是與螺紋相垂直方向的流動。它也是螺桿旋轉時推擠所造成的流動。塑料沿X方向流動，到達螺紋側壁時，料流便向Y方向流動，以后又被料筒或螺桿擋住，不得不改變流向，這樣便形成了環流，這種流動對物料的混合，熱交換和塑化影響很大，但對總的生產影響不顯著，一般都不考慮。

(4) 漏流：漏流也是由于螺桿頭部模具、機頭、濾網等對塑料的反壓力引起的，漏流不是在螺槽中運動，而是產生在螺紋頂端和料筒之間，螺桿與料筒的間隙通常很小，所以流動速率要比正流和逆流小得多，漏流一般講是我們擠塑不歡迎的，漏流過多會造成一部分塑料在機身內停留時間過長，使料變爛、變粘，甚至導致塑料分解。

3、擠出質量

擠出質量是指：塑料的塑化情況是否良好，幾何尺寸是否均一。

決定塑化狀況除塑料本身之外，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，且導致塑料的分解，因此擠出溫度應按工藝溫度控制。外施溫度必須留有余地，使其充分塑化往往依賴于擠出中的熱交換和塑料在擠出過程中的受熱時間的處延長。確保塑化的重要考慮之一是提高螺桿旋轉時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。

幾何尺寸均一，指外徑的均勻及徑向厚度的一致，即消除所謂的“竹節形”和“偏芯”。

4. 擠出工藝技術

4.1 溫度控制

由于塑料品種的不同，甚至同種塑料（如PE）由于其結構組成的不同，其擠出溫度也不盡相同。

各種塑料擠出盡管使用溫度高低不一，但都有一個普遍規律，即從加料段到模口止都有一個溫度低——高——低的變化規律。

加料段采用低溫，變這是由加料段承擔的“任務”決定的，加料段權產生足夠的推力，機械剪切并攪拌混合，如溫度過高，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，并且過早熔融而致混合不充分，塑化不均勻，所以這段溫度一般用低溫。

熔融段溫度要有較大幅度的提高，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份組成得以塑化。

均化段，塑料在熔融段已大部份塑化，而其中小部份高分子組成尚未開始塑化，而進入均壓段，這部份組成盡管很少，但其塑化是必須實現的，而其塑化的溫度往往需更高，因此均化段的擠出溫度有所升高是必要的，有些時候（在擠出穩定后），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壓段的溫度或稍有降低，這是因為塑膠出過濾板后變旋轉運動為直線運動，且由濾板將塑膠分散為條狀物，必須在其熔融態將其彼此壓實。

機頭承接已塑化且由機脖壓實的膠料，起繼續擠壓使之密實作用。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，因此機頭的溫度一般有所下降。

模口，模口的溫度根據材料配方的不同有升高也有降低。溫度升高可以改觀表面光亮，但過高，會造成表層分解和成型的困難，產品難于定型。

4.2 塑料擠出的速度

擠出速度和螺桿轉速成正比，在一般情況下，提高螺桿轉速來提高擠出機的生產能力，實現高速擠出。但螺桿轉速增加，一方面由于增強剪切作用，使粘性耗散熱量增加；另一方面，在沒有機頭壓力控制的情況下，螺桿轉速增加，流率增加，物料在機內停留的時間縮短，而且后者的影響超過前面，會因熔融長度延長至均煞費苦化段而破壞正常的擠出過程。所以需要增加螺桿轉速來提高擠出速度時，還必須增加加熱溫度或采用控制機頭壓力才能達到目的。

塑料的擠出速度或塑化的好壞與使用的塑料材質和溫度控制有關，各種塑料的塑化溫度有所不同。如果要快速擠出塑料，只有材質優良、溫度適當才能實現。另外擠出速度與擠出厚度也有關。

4.3 牽引速度

要求牽引速度均勻穩定，與螺桿轉速協調，以保證擠出厚度和產品外徑的均勻性。如牽引速度不穩定，擠出外徑易形成竹節狀，牽引過慢時擠出厚度大，且發生堆膠或空管現象；過快造成擠出拉薄拉細，甚至出現脫膠漏包現象。

4.4 冷卻

分螺桿冷卻、機身冷卻和產品冷卻。

1、螺桿冷卻

作用是消除磨擦過熱，穩定擠出壓力，促使塑料攪拌均勻，提高塑化質量。

2、機身冷卻

作用是增加機筒散熱，克服磨擦過熱形成的溫升。

3、產品冷卻

作用是確保制品幾何形狀和內部結構的重要措施。