聚氯乙烯(PVC)树脂作为一种历史悠久的热塑性塑料,其柔软性可以通过加入不同量的增塑剂来调节。我们还可以将PVC与其他的聚合物共混改性来制备各种性能的塑料制品。PVC价格优廉,性能优良,因此它在电线电缆行业有着广泛的应用。例如现在生活用的450V/750V及以下绝缘的电线电缆和软线都很多使用PVC作为基体树脂。随着阻燃PVC电缆料在电子电器、计算机、汽车和航天等领域的广泛应用,对电缆的阻燃性也有着越来越高的要求。PVC电缆由于其中掺入了大量的增塑剂和其他助剂,其耐燃性不足,在燃烧时会产生对人体有害的HCl气体,HCl 还会对金属有很强的腐蚀作用。除了产生有毒气体,还会因为一些气体燃烧不完全而产生大量的烟雾,严重影响着人民的生命和财产安全。因此,研究开发低烟、低毒的PVC电缆成为电缆阻燃工业迫切的需求,具有重要的社会价值。
PVC电缆料的生产工艺流程要经过以下几步[2]:首先是PVC树脂过筛、增塑剂的过滤及磨浆料;其次是计量地配比这几种材料,在高速搅拌下混合;再次就是冷混和用螺杆挤出机进行造粒;最后是产品的处理及包装。经过这几步我们就可以得到合格的PVC电缆料。这几步看似简单,但实际上对这些工艺的控制和要求是非常严格的。
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一、捏合前处理。树脂过筛60目,增塑剂过滤80目,这样的设定可以防止粉料的粒径差别太大而对增塑剂的吸收不同,并且可以除去增塑剂中的杂质。磨浆可以降低某些辅料的细度,促进它们的分散,还可以改善制品的表面性能。磨浆这步处理主要是针对稳定剂、着色剂和填料进行的,浆料的细度要控制在40μm以下,并且我们要以增塑剂为溶剂相,固体相与液体相的比值保持在1:3。投料的顺序按照以下的顺序[2]:
树脂,稳定剂浆,色浆,增塑剂,填料,改性剂,润滑剂等。
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二、捏合,包括高速混合和冷混。在捏合时,我们要先加入PVC、稳定剂低速搅拌几分钟,再加入色浆及部分增塑剂,高速搅拌几分钟后加入其余的增塑剂,继续搅拌直到温度升高到92度时加入填料浆和润滑剂等继续搅拌直到105摄氏度,这段高速混合的时间一般来说也就十几分钟。之后我们放料进入冷却混合机进行冷搅,时间约15分钟,保证出料温度在30到40度。
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三、用挤出机进行塑化造粒。我们一般采用双阶双螺杆挤出造粒机组来制造PVC电缆料,第一阶是啮合型的同向旋转双螺杆挤出机,它配有强制喂料器,第二阶是长径比较小的单螺杆挤出机。双螺杆挤出机可以根据物料的加工性能来自由组合形成螺纹块,并且还配有捏合块。对于造粒时料筒各个区域的成型温度是不相同的,这样可以保证电缆料能充分地塑化。双螺杆和单螺杆的转速大约为30~60r/min, 15~30r/min。另外,投料顺序、混合时间、温度是保证阻燃PVC电缆料干混粉料的质量的关键。