深圳市新泰欣宏精密模具有限公司 专营（电线电缆机头.模具 ）
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深圳市新泰欣宏精密模具有限公司位于改革的前沿阵地-深圳，创立于2000年伊始（原名新泰欣）。我们一贯以专业生产高品质、高精度的挤出机机头、模具为主流产品，公司致力于打造一支具有自主设计、开发新产品的专业技术团队，为客户排忧解难、改善品质、提升效率。公司以卓越的品质、雄厚的技术实力引领行业的标准，以亲切的服务、富有竞争力的高性价产品为客户提供信心的保障！
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5. 挤管式模具的用途 上面讲了许多挤管式模芯、模套的设计，实际上挤管式模具的应用比挤压式 广范的多，用途很大，除了常用于电线电缆护套挤出外，还有： （ 1 ）某些衬料因本身性质决定必须用挤管式才能挤出。例如： F PFA 、 F 40 46 、 ——都要用挤管式挤绝缘及护套，如果采用挤压式模具易引起剪切 破裂，影响挤出性能及电线质量。
（ 2 ）某些电缆的结构形式决定只能彩用挤管式挤出。例如：绳管式绝缘、 螺旋垫片外的聚乙稀管、鱼泡式、竹节式等等都采用挤管式来挤绝缘。另外，对 一些泡沫电缆，皱纹外导体电缆的护套也都采用挤管式，使电缆柔软，不会破坏 电缆内部泡沫结构。
（ 3 ）在高速生产的条件下采用挤管式也比较适宜，因为挤管式阻力小出胶 量大，有利于实现高速成挤出。
（ 4 ）某些电缆的绝缘，例如： 1KV以下电力电缆也用挤管式挤绝缘，因为 绝缘层薄，挤管式不易偏心且便于操作。用挤管式挤绝缘时拉伸比一般较大，使 绝缘包得紧些。 从图14看出，模芯与模套之间有一个环形截面，这个截面积 S 1 等于 35 ? 2 ? D 大 ? D 2 小 ? 。在图18直角机头图中，挤塑机机头内出料口（图中 A-A 剖面 4 处）有一个最小料流面积 S 3 ，即料流从机头内进入料流部分截面积。这个截面 可以是圆形，也可以是椭圆型或二个圆型。如果是二个圆型则这二个圆型面积之 和为 S 3 。 S 1 ?0.8S 3 要求 （12） 从 B-B 剖面可看出，料流从机头进入模芯座处一分为二，从上下两边包围在 模芯座周围 或 或 模套座 模芯座 熔接线 料流 图 18 直角机头 ，在会合成一个圆环，沿着模芯，模套向前推进挤出。在会合粘结处，产生一条 接缝称为熔接线。在一般正常挤出时，这个熔接线是看不出的（即不会出现 的）。在模具设计时，要求上、下两边的料流在一定的压力下会合、粘结。如果 压力不足，挤出的护套就会在熔接处纵向开裂。这个 S 1 ?0.8S 3 就是保证在模 芯分流的两股料流，在足够压力的作用下会合粘结，使其接合紧密，不会产生接 缝开裂。当然 S 1 <<S 2 更好， S 1 越小，接缝处压力越大，粘结越紧。不满 足（12）式这个条件就容易发生护套沿模芯分流桃子的会合处纵向开裂。这也符 合前面讲的从机头进料口（图18中 C-C 剖面处）到模套出料口的截面积要逐步缩 小，压力要逐步增加，塑料 的挤出速度（料流运动的线速度）也逐步增大的原则。这一点在模具设计时务必 注意。只要不是小机器做大线，一般不会发生这个问题。 36 四、其它模具 1 、合金模芯头 对一些常用规格的电缆，或生产速度在 200 米 / 分以上的绝缘挤出中，经常 用钨钢（碳化钨）作为模芯头，装在模芯前端，以延长模芯的使用寿命。这种钨 钢模芯头子，可以用铜焊焊在模芯上，例如图 7 那样，也可以用镶嵌的办法装上 去。 镶嵌用模芯头子的结构见图19。 敲打 阴模座 图 19 镶嵌图 钨钢模芯头子 图 20 钨钢模芯头子 钨钢模芯头子预先成批加工好，用阴模座敲打压紧，如图20。模芯头子内孔 磨损后，挤塑工只要用一根铜棒从模芯后面穿入，用力一顶就可以把坏模芯头子 顶出，装入新的，再用阴模座敲打压紧既可，不用焊接调换，非常方便。 有的工厂因地制宜，用硬质合金拉丝模作为模芯的出口定径段，用铜焊与模 芯座焊接成挤压式模芯头子，用于Φ45挤塑机上，效果甚佳，与45 钢模芯相 比，其使用寿命延长了近百倍。其结构见图示21。硬质合金拉丝模作为模芯的出 口段。在选用时应注意，模孔内径要大于线芯直径的 8~10% ，定径区的长度可为 芯线直径的 5~8 倍。 # 37 图 21 硬质合金拉丝模作为模芯的出口段 2 、小线挤出可用针管做模芯 对于小线生产，要求模芯内径很小。例如：有些射频电缆或安装线，线芯规 格为 7×0.08mm ，要求模芯内径 d 1 为 0.35mm ，这个模芯内孔的机械加工相当 困难。特别当加工深度大于 5mm ，在高速钻床上打孔，钻头很容易断。因此， 很多电线厂当模芯内径小于 1mm 时，往往直接用不锈钢无缝毛细管作为模芯内 的套管，起承径部分的作用。不锈钢管本身有 0.10~0.25mm 的厚度，这样模芯内 孔就可扩大 0.20~0.50mm ，机械加工就容易多了。例如：模芯需要 Φ0.6mm 的内 孔，可用外径 Ф1.0mm ，厚度 0.2mm 的不锈钢针管插入代替，这时模芯内孔可放 大到 Φ1.10mm, 其中 0.10mm 间隙是为穿不锈钢针管用的，加工就容易多了。 不锈钢管不耐磨，需要经常更换。因不锈钢管不是用焊接方法焊到模芯上去 的，而是用一个简便的夹具夹牵，操作工可以随时拆换，非常方便。 上海注射针厂用 1Gr18Ni9Ti 不锈钢生产的不锈钢无缝毛细管，对电线生产有 用的规格列于表 8 。 表 8 外径 厚度 0.10 0.12 0.15 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 0.5 0.6 0.7 上海注射针厂不锈钢无缝毛细管 0.8 0.9 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 38 0.20 0.25 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 厂址：上海茂竹路 146 号码 电话： 774866 # 在生产中，一时买不到不锈钢毛细管，也可用医用注射针头代替。 6 注射针头，其外径为 Φ0.68mm ，壁厚 0.10mm 。
3 、抽（充）气挤出模具 号医用 在一些大中型电缆中，护套和缆芯往往粘贴不紧，特别是皱纹外导体的电 缆护层。为了使护套和缆芯能紧密结合，挤管式挤出时可以在模芯内部抽气，使 挤出的塑料护套层与缆芯之间造成一定的负压，这样塑料一出模口就紧紧地贴在 缆芯上。抽气挤出的示意图见图22。 厚5mm橡皮垫圈 充气 或抽气 图 22 抽（充）气模芯示意图 从图22抽（充）气模芯示意图上可以看出，在模芯的尾部装上一个抽气嘴， 接真空泵抽气。在模芯后端套上一块橡皮垫圈，用螺母型压盖固定。橡皮垫圈的 中心孔要小于模芯 2~5mm ，起密封作用。抽（充）气模芯的密封性要求不高。 只要能起到抽（充）气的作用就行了。对于 1KV以下的塑料绝缘电线电缆，，因 为绝缘厚度比较薄，用挤压式挤出，容易发生偏心，可改用挤管式挤出，使绝缘 厚度均匀，节约原材料，并可提高生产率。用挤管式生产时，绝缘与芯线挤包不 紧密，这时就可用抽气挤出，使绝缘与芯线挤包紧密。有的工厂在生产 BVV 型 两芯、叁芯护套线的外扩层时，用挤管式模具，也用抽气挤出，使护套厚薄均 匀，与内绝缘粘贴松紧合适。
在一些聚乙稀螺旋垫片绝缘外面挤薄型聚乙稀套管时，这层聚乙稀薄壁管径 常会出现螺旋状的上凹下凸的现象。特另是挤制绝缘外径较大时此种现象更为严 重。除了采用适当加长承径部分长度的挤管式模芯模套外，还可以采用充气挤出 的方法。充气挤出的模芯同抽气挤出的模芯（见图22）仅仅是变抽气为充气。在 模芯内充以一定压力的气体，使绝缘管保持形状圆整，以克服挤管时因塑料自重 下垂而造成的竹节型或椭圆型。此外，在挤制绝缘管时，应适当降低挤出温度， 减少塑料流动性，对保持外型圆整也有好处。 相对而言，抽气挤出比较容易实现，因为对真空度的波动要求不高，只要有 一台普通的机械式真空泵就行。而充气挤出需要有一整套稳压措施（压缩泵、贮 气柜、稳压阀、流量计等）。每当气压低于某值，压缩泵开始工作，供气压力增 加，气压高于某值，压缩泵停止工作，气压逐步下降。这样周而复始，供气压力 呈波动状，使挤出的绝缘管外径在大长度范围内也呈波动状起伏。因此，充气挤 出相对而言比较困难。
4 、泡沫聚乙烯挤出模具 泡沫聚乙烯绝缘，由于其介电常数小，制造方便，生产效率高，又不需要进 行干燥处理，因此，在长途通信电缆，共用天线（ CATV ）电视电缆中得到广泛 应用。 泡沫聚乙烯按其发泡方法可分为化学发泡法和物理发泡法。物理发泡法有气 体发泡、静电发泡等，这是近年来发展应用于薄层绝缘电话电缆上的新方法。但 是在绝缘层较厚的射频电缆中，仍以发泡均匀性好的化学发泡法居多。常用的化 学发泡剂有偶氟二甲酰胺（简称 AC 型发泡剂）和偶氟二异丁膦（简称 N 型发泡 剂）。不管是化学发泡还是物理发泡，其挤出模具是基本相同的。模具的几何尺 寸、形状对泡沫聚乙烯绝缘表面和发泡度有较大影响。由于模具对塑料具有相当 大的压力，当塑料从模口挤出后，压力消失，塑料膨胀发泡，直径就变大。这种 膨胀性的大小和泡沫聚乙烯的密度大小成反比，一般模套内径 D 于规定的绝缘外径，并与发泡度相吻合。 泡沫聚乙烯电缆挤出模具的模套内径可按下式计算： 大 必需大大小 D （13） 大 ? r` 2 2 2 (d 大 ? d 小 ） ?d 小 r 40 或D （14） 大 ? d 小 ?2 ? （ 1 ? M） ? 1.1P 式中： r` ——泡沫聚乙烯的比重，根据发泡度而定； r ——聚乙烯比重，一般取 0.92 ； M ——发泡度； P ——泡沫聚乙烯绝缘厚度 当 M=50% 时，则（14）式变为 D （15） 实际生产时选择的模套内径还需要略小于上述理论公式计算出的数值。 模套承径长度： 泡沫聚乙烯在模具中受到的阻力要小，所以承径 L 要短，泡沫才能发得出 来。一般要求： L≤ P= d 大 ? d小 2 大 ? d小 ? 1.1 ? P ? d 小 ? 1.1 ? ( d 大 ?d 小 2 ） 1 P 2 即模套承径部分长度 L 应小于或等于绝缘厚度的一半。这也要根据泡沫绝缘外径 的大小而定，外径大承径可取小于 P P ，外径小承径可取等于 。 2 2 L 太小：将使泡沫绝缘外径粗细不均匀； L 太长：将使泡沫塑料在模套中受到的阻力增加，泡沫聚乙烯绝缘表面就粗 糙。 泡沫聚乙烯绝缘挤出模具见图示23。 在模套的出口处要有一个喇叭形的倒角，以利于聚乙烯出模口后即能膨胀发 泡。与实芯聚乙烯绝缘挤出相比，泡沫聚乙烯绝缘挤出时，模芯端面与模套承径 之间的距离 ? 比较大。间隙 ? 大，使泡沫聚乙烯与芯线粘合紧密，不容易发 生松动。由于泡沫聚乙烯模套内径 D 大 ，大大小于泡沫绝缘外径 d 大 ；模芯 过分向前即 ? 较小，使挤出的泡沫绝缘层成为一个空心的泡沫管子，与芯线不 粘合，容易发生松动。常取的 ?? 3 ~ 5 mm。如果生产的泡沫聚乙烯绝缘外径较 41 大的话， ? 还可增大。 附带指出，泡沫聚乙烯绝缘与芯线导体粘合是否紧密，还与芯线预热的的温度有 关，在此不详 图23 泡沫聚乙烯绝缘挤出模具示意图 述。另外，泡沫聚乙烯绝缘的质量除了模具正确外，还与聚乙烯本身、发泡剂的 品种、发泡剂的配方、混料是否均匀、挤出温度、挤出速度及冷却方式等许多综 合因素有关，在此不一一详述。
5、 尼龙挤出（PA） 尼龙由于其优良的耐油性、耐磨性和良好的机械强度，常被用作电线的绝缘 材料和护套材料。例如，漂浮电缆的线芯绝缘，光导纤维的二次被复层及航空用 聚氯乙烯绝缘尼龙护套绝缘（详见 JB1073-70 线标准）。 尼龙的化学名称叫聚酰胺，是含有酰胺基 的高聚物，属于极 FVNP 聚氯乙烯绝缘尼龙护套电 性结构，具有亲水基团，所以一般的尼龙的吸水率都比较高，在 2 ~ 8% 左右。 挤出前尼龙必须放在真空烘箱中进行烘干。烘箱 100℃ 箱左右，烘干时间16小 时。 尼龙种类很多，有尼龙 6 、66、 9 、1010、12等。为了保障电线的绝缘性 能，绝缘用尼龙常用尼龙1010。对光导纤维二次被复，常选择机械强度较高的尼 龙12。 众所周知，一般热塑性塑料随着温度的升高，呈现出三种物理状态，即常温 下的玻璃态；超过玻璃化温度 T 玻 时呈现高弹态；超过粘流化温度 T 粘 时开 42 始塑性流动，成为粘流态；温度在上升到分解温度 T 分 时塑料开始分解。而尼 龙只有玻璃态和粘流态，即它没有高弹态，通常不发生塑料的渐变软化亦即尼 龙有明显的熔点，在不太大的温度范围内（约10℃）由固态转化为粘流态。 由于上述尼龙特性，因此，尼龙用的螺杆应是体状态，很少被压实，所以螺 杆的加料区要长些，螺杆长径比要大一些，L/D=（ 18 ~ 22 ） ∶1 。一般采用等 距不等深的突变形螺杆较为合适、又因尼龙熔融粘度低，温度一高像水一样，所 以螺杆的挤出部分螺槽深度较浅，螺杆压缩比为 1 ： 4 ，否则，挤出量不稳定。 同样因尼龙的熔融粘度低，流动性好，尼龙挤出机螺杆与机筒之间的间隙要 小，一般不大于0.15mm。如果螺杆与机筒之间的间隙过大，漏料就大大增加，使 出胶量减少。 尼龙挤出模具：因尼龙的熔融粘度低，挤出模具采用套管式。一般纯尼龙的 拉伸比S= 5 ~ 10 左右，加颜料的拉伸比可适当减小 S ? 1.5 ~ 3 左右。拉伸比 不当将引起熔融破裂，使挤出的尼龙层粗细不均匀或脱料拉破等。 尼龙挤出模具的承径 模套的承应当长一些。 还是尼龙熔融粘度低的原因，挤出后常因自重而下垂，比较合适的是用垂直 机头，将机头改成自上而下的挤出方向，挤出就比较均匀。 尼龙的热稳定性较差，在高温下熔融的尼龙容易产生热老化使分子链降解。 另外，为了改善其高温下的挤出加工性能，目前在尼龙电线的挤出中，不是单纯 的用尼龙1010，而是加了百分之几的高压聚乙烯及抗氧剂等物质。高压聚乙烯的 加入是改善其绝缘性能及挤出加工性能。加入高压聚乙烯的尼龙俗称尼龙合金， 现在已有专门的工厂制造出售。 上面已述，尼龙有明确的熔点，在较窄的温度范围内（约10℃）从固态转化 为粘液态。因此，尼龙挤出温度控制范围较严格，特别在压缩段。温度过高，尼 龙像水一样不能成型；温度过低就不出料，甚至有损坏螺杆的危险。 常用挤出温度： 140 190 200 ~ 240 ℃ 因尼龙的熔融流动性好，成型性差，所以挤尼龙时 螺杆转速： 10 ~ 15 转 / 分 螺杆进料口最好用冷水冷却，以防尼龙熔融粘结，使进料发生困难。
6 、聚氨脂（ PUR ）挤出 聚氨脂是分子主链上含有较多氨基甲酸 基团 的高分子聚合 43 物。它是一种热塑性弹性体，可归橡胶类。它具有高强度、高耐磨、高弹性、耐 油、耐低温、耐辐照和耐臭氧等极其宝贵的综合性能。它具有橡胶一样柔软耐 磨，但加工工艺简单，没有橡胶复杂；它可以和聚乙烯、聚氯乙烯一样通过加热 挤出，但没有聚氯乙烯在使用中会变硬，聚乙烯在使用中往往会发生环境应力开 裂的缺点。因此，在一些矿用电缆、耐油电缆、地球物理勘探电缆、耐辐照电缆 以及要求高可靠的柔软军用电缆护套中获得应用。但是，聚氨脂价格较贵是限制 它广泛使用的根本原因。 聚氨脂有聚脂型及聚醚型二种。聚脂型耐水解性能较差，作为电缆护套常用 耐水解性能好的聚醚脂型聚氨脂。 国产聚醚型聚氨脂本色料的耐老化性能较差，为了延长聚氨脂使用寿命，国 产热塑性聚氨脂必须加入防老化剂和光屏蔽剂才能使用。电缆用国产聚氨脂护套 料的典型配方见表 8 。 表8 聚氨脂护套料配方 材 料 名 称 用 树 途 脂 用 100kg 0.5kg 0.3kg 600ml 量 聚 氨 酯 （ 醚型 ） 色 素 DNP 白 油 炭 黑 光防老剂 防老剂 分散剂 聚氨脂材料的吸水性较高，容易吸潮，挤出时会产生小气泡，因此，在挤出 前必须经烘箱烘干。烘时应严格控制温度与时间，烘箱温度过高，聚氨脂粒料会 熔融结块而无法使用。一般推荐 105 ~ 110 ℃烘30分至 2 小时。烘干后的粒料应 及时使用，如果第一天烘过未用完，第二天最好再烘一下以防吸潮，在梅雨季节 更应如此。 聚氨脂护套的挤出在一般塑料挤出机上进行。由于聚氨脂的坚韧性和较高的 熔融粘度，其弹性较大，剪切力也较大，因而螺杆转速应较低，一般在 5 ~ 10 转 / 分左右，国外可达 50 ~ 60 转 / 分。 聚氨脂的挤出模具与软聚氯乙烯电缆料挤出模具相同。模套承径部分长度L= 44 （ 0.5 ~ 1 ） D 大 。挤出电缆护套时应保证料流能通过一定的平直部分，使护 。和其它热塑性塑料相比， 套表面光滑且圆整。聚氨脂料的拉伸比S=1.5 ~ 3.0 聚氨脂的热膨胀较大，料流自模口挤出后要膨胀，一般靠调节挤出机的牵引来控 制电缆外径。 聚氨脂的塑化温度范围较窄，要求挤出机本身有精确的温度控制来严格控制 挤出温度。一般是进料口温度低些，机身温度高些，但不宜过高，国产料最高温 度不迢过 180 ~ 190 ℃。 常用挤出温度 140 150 160 175 170℃ ，机头温度应高一些，以使 挤出的护套表面光洁，但不能太高，因温度过高易产生粘液态，挤出物容易变 形，电缆护套外形就不圆整。进口料的挤出温度可高 10 ~ 20 ℃，进口料温度太 低（低于 140℃ ）时，料不能进入挤出机；进料段温度太高，高到足以使料在进 料段塑，粘包在螺杆上也引起进料不均匀，出料不均匀往往是由于进料不均匀引 起的。 聚氨脂的分解温度是 221℃ 。它在加工挤出过程中放出异氰酸脂。异氰酸脂 是一种刺激性气体，对人体有害，能使人发生过敏性皮炎、口干、喉痒、多梦等 症状。因此，一方面在操作时严防过热分解，另一方面应采取吸风措施，保证操 作者的安全。
7、F F 46 46 挤出 是聚全氟乙丙烯的简称。它实际上是四氟乙烯（ 82% ）与六氟乙烯 46 （ 18% ）共聚物。 F 是一种耐高温的热塑性塑料，其长期工作工作为 ?85 ~ ? 200 ℃。它具有优良的电气特性、优异的耐化学腐蚀性、突出的抗光热 老化性、不燃及较好的机械强度。因此，被广泛用于航天、航空、仪表、化工等 耐高温而腐蚀电线电缆。 F 46 挤出成型工艺控制和设备同一般热塑性塑料挤出。但是，由于 F 46 46 挤出温度较高（ 380 ~ 390 ℃）， F 树脂在高温熔融挤出中总会有一些含氟 气体分解出来，这些分解物对一般金属材料具有强烈的腐蚀作用。例如，45钢做 模具，几小时就使与熔体接触的表面被腐蚀剥落；用38CrMoAl寿命为几个月；用 1Cr18Ni9Ti不锈钢寿命为半年。所以， F 46 树脂挤出所用的螺杆、螺套、机 头、模具等应采用高镍含量的镍基合金构成，以避免严重腐蚀现象发生，保证挤 出产品的质量。用镍基合金做的挤出机寿命可达十几年。 45 在说明 F 46 挤出模具结构特点之前，先要叙述一下料流（熔融塑料）在模 1 具中流动的情况见图24。挤出时螺杆转动，对料流产生一个向前的推力 F 流在模具中向前运动时，与模具壁摩擦产生一个磨擦阻力 F2、F 3 ，料 。因为这三个 力的作用，在料流中就产生剪切力。这样，挤出时模具内的熔融塑料中，有一个 剪切应力 ?。 ?? ? ? ? 有效 式中： ? ——剪切速度 （16） ? 有效 ——塑料在加工温度下的有效粘度 模套 模芯 图 24 塑料在模具中流动 对各种塑料，在电线挤出过程中允许的剪切应力是不同的，但每一种塑料都 有一个最大允许剪切应力。超过这个最大允许剪切应力时，塑料挤出就要发生熔 融破裂，而不发生熔融破裂的最大允许剪切应力又称临界剪切应力 ? 临 。 所谓熔融破裂，就是当热塑性塑料通过模口时，受到一个剪切应力，当此应 力超过临界剪切应力时，就发生熔融破断，使挤出物表面（可以在塑料的内表 面、也可以在塑料外表面）引起粗糙的流动状态，使产品表面粗糙，有横向裂 纹，无光泽，弯曲时发生破裂等，即表面粗化现象，这种现象就叫“熔融破 裂”。它实际上是在模具中过度剪切所引起的熔体的撕裂。 从（16）式可看出：剪切应力与剪切速率及塑料挤出时的实际粘度成正比。 剪切速率高（相当于挤出速度快），剪切应力大；塑料粘度大（相当于挤出温度 低），剪切应力也大。而每种塑料的临界剪切应力是基本不变的，因此，剪切速 率（挤出速度）与挤出时塑料的有效粘度（挤出温度）就成为互相抑制的两个因 46 素。塑料粘度大（挤出温度低），挤出速度就慢。否则就可能发生熔融破裂；塑 料粘度小（挤出温度高），挤出速度就可提高。塑料粘度与材料本身性质有关， 也与加工温度有关。因此，提高挤出温度，特别是机头模具出口处的温度，可降 低塑料粘度，对提高挤出速度有好处。 F 46 树脂虽可采用热塑性塑料常用的挤出工艺，但是，其在熔融挤出温度 倍， 下，粘度还是相当高，达 10 4 ~ 10 6 泊，比其它热塑性树脂约大 10 ~ 100 所以它就在比其它热塑性树脂低的剪切速率下（比高压聚乙烯低一个数量级，比 尼龙低二个数量级）发生熔融破裂。因此， F46 树脂挤出的剪切速率是比较小 的。 对每一种树脂来说，挤出速度是由剪切速率而定的，因为 Y= 6Q S1 1/秒 式中： Q ——树脂的体积流量 S 1 ——模芯与模套之间环形截面积 把 Q 化成每分钟挤出导线的速度 V ，则 Y? 6 ? V ? 100 ? S 2 10 ? V ? S 2 ? 60 S1 S1 米/分 1/秒 （17） 式中： V ——收线速度 S 2 ——电线护套（或绝缘）的环形面积 从这里看出，收线速度快及护套（或绝缘）的环形面积大，剪切速率就大； 而模芯与模套之间环形面积大，则剪切速率就小。当模具（ S （S 2 1 ）及绝缘 46 ）确定时，剪切速率（ Y ）和挤出速度（ V ）成正比。对 F 树脂而 46 言，临界剪切应力是不变的，提高机头模具温度（降低树脂粘度）受到 F 树 脂分解的限制，因此，实际生产时剪切速率不能太高，此时，为了提高收线速 度，只有增大模具，提高挤出模具出口处环形面积（ S 1 ）。这就是 F 46 电线 挤出不用挤压式模具而用挤管式模具生产的原因。在实际生产时，挤管式模具的 环形面积（ S 收线速度。 以上较多地讲述了塑料在挤出机中的熔融理论，这些原理对各种塑料挤出都 是适合的。在前面叙述的挤压式、挤管式模具，实际都体现了这些原理。因为 47 1 ）选得较大，拉伸比（ S ）也大，就是可以降低剪切速率，提高 F 46 的粘度特别大，与一般挤出有些不同，因此，在本节作比较详细说明。本 节比较难，但掌握了熔融理论，对今后自己设计模具有益。
综合上面所述， F 46 电线挤出模具有下列特点：
（ 1 ）用挤管式模具不用挤压式模具。
（ 2 ）挤管式模具的环形截面积大。
（3）F 为 80 ~ 120 46 树脂电线挤出时的拉伸比较大，表 6 中指出，一般电线拉伸比 ，在某些情况下可以扩大为 20 ~ 350 。
（ 4 ）另外，剪切应力还与挤出压力和模具承径长度有关。 ?? P? H 2? L （18） 式中： P ——通过模子后的压力降 L ——模套承径 H ——环形模套缝口 1 H ? ( D大 ? D小 ） 2 从（18）式中可看出，模套承径长度与剪切应力成反比，模套承径长，剪切 应力小，塑料就不容易发生熔融破裂。因此， F 46 挤出模套的承径都比较长。 模具承径长，就可避免料流压力的过度波动及提高挤出速度。 一般规格 小规格导线 L ?10 D大 L ?15 D大
（ 5 ）从（18）式还可看出，通过模子后的压力降和剪切应力成反比，因 此，模芯、模套的锥角较小，使通过模具后的压力降较小，可减小剪切应力。在 某些高速挤出的模具中，模套圆锥的夹角 ?? 6 ? ，其原因就在于此。 一般 F46 挤出模套的内锥角 ? 在 30? 以下，实际还要小。 常取的 ??15? 左右 ?? 10? 左右
（ 6 ）因为镍基合金材料贵，来源也困难，加工难度又高，希望全部模芯、 模套都能互换使用，则其承径部分长度基本相同。 （ 7 ）为了模芯的通用性大，模芯的内孔较大，使得一个模芯可以用于很多 规格的芯线生产。
（ 8 ）挤出时，模芯伸出模套 1 ~ 2 mm。 48
（ 9 ）在模套的外面有一个较长的环状加热器。 因为 F 46 挤出时的拉伸比很大，出模口后包在芯线上之前， F 46 46 形成 一个较长的圆锥，这个圆锥在空气中很快冷却，使 F 粘度急剧增大，就容易 发生熔融破裂。为了不使这个圆锥拉坏、拉破、就在模套的外面放一个环状加热 器进行保温，见图25。 加热环 图 25 （10）配模系数 K 挤厚绝缘 挤薄绝缘 F46 树脂电线挤出模具外面的环状加热器 K= 1.1 ~ 1.2 配模系数大，绝缘包得紧密； K= 1.0 ~ 1.05 配模系数小，绝缘层不容易破裂。 46 例 1 、在一台Ф50高温挤出机上生产 F 19/0.20mm 镀银铜线，要求挤包的 F 46 安装线，同心绞线结构为 厚度为0.25mm，求其模芯、模套结构尺 2 寸？（该机机头的净料流截面积为 400mm [ 解 ] 已知 , 即图18中 S 3 ） d 小 ? 5 ? 0.20 ?1.0mm d 大 ?1.0 ?2 ? 0.25 ?1.5mm 配模系数取 K=1.05 模芯外径取10倍绝缘外径 根据（11）式 D小 ?10d 小 ?10 ? 1 ?10mm D大 ? K ? D小 d小 ? d 大 ?1.05 ? 10 ? 1.5 ?15.75mm 1 挤出模口圆环截面积 S1 S1 ? ? 2 ? (D 大 ? D 2 小 ） ? （ 15.75 4 4 2 -10 2 ）=116.3mm 2 49 安装线上绝缘面积 S 2 S2 ? 拉伸比 S ? (1.5 2 ?1.0 2 ) ? 0.98mm 2 4 S? S1 116.3 ? ?118.7 S2 0.98 F46 、 PFA 等耐高温电线的挤出，其拉伸比大，出模口的环形截面积 S1 较大，因此，必须考虑三、 6 节指出的是否符合公式（12）的问题。 本机头净料流截面积 S 3 ? 400mm 2 S1 & 0.8S 3 用此模具挤出，熔接线应该不成成问题，这将是一个合适的模具。 模套承径长度 L L ?10d 大 ?10 ? 1.5 ?15mm 模芯承径长度 l1 l1 ? L ?2 ? 15 ?2 ?17 mm 例2、 用例 1 同样的挤出机和机头，要求在 19/0.45mm 镀银铜线上挤包单 边厚度为0.75mm的 F46 绝缘，求其模芯、模套结构尺寸？ [ 解 ] ：已知 d 小 ? 5 ? 0.45 ? 2.25mm d 大 ? d 小 ?2t ? 2.25 ?2 ? 0.75 ? 3.75mm 由于该线尺寸较大，挤出绝缘较厚，首先应该考虑的是 F46 绝缘挤出后，因 机头内的导流芯管所形成的熔接线（即机头内在挤出过程中因二股料流合流时产 生的接线）强度是否足够。 S2 ? ? ? 2 (d 大 ? d 2 小 ) ? (3.75 2 ? 2.25 2 ) ? 7.1mm 2 4 4 S 3 ? 400mm 2 最大允许挤出模口环形面积 S1 S1 ? 0.8S 3 ? 0.8 ? 400 ? 320 mm 最大允许拉伸比 S 2 S? S1 320 ? ? 45 S2 7.1 50 最大允许模具放大倍数 S ? 45 ∴模芯外径取 6 倍绝缘外径 配模系数取 根据（11）式 K=1.05 = 6.7 D小 ? 6d 小 ? 6 ? 2.25 ?13.5mm D大 ? K ? D小 d小 ? d 大 ?1.05 ? 13.5 ? 3.75 ? 23.625 ? 23.6 2.25 实际模口环形面积 S1 S1 ? ? (23.6 2 ?13.5 2 ) ? 294.3mm 2 4 & 0.8S 3 ，用此模具挤出绝缘，熔接线有足够的强 实际模口圆环截面积 S1 度，不会发生纵向开裂的问题。 实际拉伸比 S S? S1 294.3 ? ? 41.45 S2 7.1 模套承径长度 L L ? 5d 大 ? 5 ? 3.75 ?18.75 ≈18mm 模芯承径长度 l1 l1 ? L ?2 ?12mm 本例的计算方法，对某些聚乙烯、聚氯乙烯绝缘（或护套）线的挤出，也有 实用意义。特别是对小机器挤大线时，通过计算就能求出这台挤出机挤出模口圆 环的最大面积，及能挤多大的绝缘（或护套）。 F46 的挤出还与树脂本身的分子量、熔融指数有关。当生产小线时熔融指数 取大一点，当生产粗线时熔融指数取小一点。 F46 挤出出温度：根据分子量不同而不同，一般取 机 身 头 250℃ 300℃ 330℃ 350℃ 360℃ 380℃ 机 模 具 实际上 F46 挤出根据其用途的不同，例如：挤绝缘、挤护套、挤空心管子、 挤实心绳子，在配模系数及拉伸比、挤出温度、冷却方法上都是不同的，在此不 一一叙述。 51 F46 绝缘的电线电缆在使用过程中，绝缘与护套存在开裂问题。这种开裂属 于高分子材料的应力开裂。造成开裂的原因有
（ 1 ）加工方面原因：不适当的加 工条件引起树脂性能的破坏。例如：塑化不良、工艺不当，挤出电线有残余内应 力、选料不当等；
（ 2 ）树脂本身原因：树脂组成不均匀、树脂的分子量太小或 分布过宽；六氟丙烯含量太低；不稳定的基团产生的大分子断裂等。针对上述原 因，树脂研究和生产单位做了大量工作，使树脂质量有了明显提高。电线生产厂 家也对工艺作了大量改进，使加工条件日趋完善，因而使 F46 电线耐开裂性能有 了明显的改进。 最后应该指出： F46 树脂的高温分解物对人体是有毒的。长期从事 F46 操作 往往会有白血球下降、头痛、头晕乏力、健忘、脱发等症状。因此，挤出机应有 良好的抽风措施，在整个生产过程中应不断地抽风。清洗挤出机应用铜丝刷，严 禁用火烧。操作工人应规定工作年限， 5 ~ 8 年，到时换其它工人，原工人不在 接触氟塑料生产。
8、 高速挤出模具 随着技术的进步，电线绝缘的挤出速度也越来越快，国外常用的电线生产速 度是 1000 ~ 2000 米 / 分（最高达3000米 / 分），国内用引进挤出机生产电线 的速度也达到 700 ~ 1000 米 / 分，对于高速 (600 ~ 1000米 / 分以上) 特别是 薄层绝缘（厚度在 0.30mm 以下）挤出，模具的设计是非常重要的。 高速挤出模具从熔融的塑料在模具内挤出时不发生熔融破裂的角度出发，希 望模芯与模套有较小的锥角，而且这圆锥部分（称为锥度）需要有足够的长度。 一个理想的模具应该有无限长的锥度及无限小的锥角，当然，实际是不可能的。 模套的锥度过长，机头内部压力增加，会使导线拉出张力增大，出胶量下降，在 实际使用上希望保持最小的圆锥长度。因此，在模套长度和锥度之间必须采取一 种折衷的方案。72年日本住友电气公司来华对市内泡沫聚乙烯绝缘通信电缆进行 技术座谈。在座谈会上举出他们用于高速 (1000 ~ 2000m / min) 泡沫聚乙烯绝缘 电线生产时模套，见图26。 52 图26 高速挤出用两段型模套 从图26看出，模套上有两段（也有分成三段、四段）不同角度的圆锥。进料 角和出料角的角度相差很大。第一段，进料角 ? 1 = 30? ~ 60?，进料角大主要 是为了增加其压力；第二段，出料角 ? ，出料角小，使塑料表面粗糙度提 2 ? 6? 高，不会发生熔融破裂。模套出料口角度 ? 及其承径长度 L 与泡沫聚乙烯绝缘 表面粗糙度的关系见图27。 从图27 (a) 年出，模套出料口锥度与泡沫聚乙烯绝缘表面粗糙度之间有一个 最佳角度。实验表明，这个最佳角度 ? 为 6? ，此时挤出线的质量最好，泡沫 聚乙烯绝缘表面光滑平整。从图27 (b) 看出，模套承径长度 L 越短，泡沫聚乙烯 绝缘表面越光洁。因此，高速挤出时模套承径长度都很短，甚至接近于零。 表 面 粗 糙 度 最佳值 表 面 光 洁 度 (a)锥度与表面粗糙度关系 系 图27 （ b ）承径长度与表面粗糙度关 模套出料口锥度、承径长度与表面粗糙度的关系 53 模套内部 D大 的选配：对实心聚乙烯绝缘通常等于其绝缘外径 d 大 ; 对泡沫 聚乙烯绝缘，根据发泡度大小，略小于其绝缘外径。 模芯的角度与模套的角度没有明显的差别，一般也取为 6? 或稍小于 6? 。 因为用于高速挤出，对模具与塑料接触的表面应有较高的光洁度，一般需达 到 ?9 ~ ? 10 以上，这一点务必注意。 a 叁段型 b 两段型 图28 高速挤出用模套 以上虽然讲的是泡沫聚乙烯绝缘高速挤出时的模具，但其基本原理对实心 聚乙烯、聚氯乙烯高速挤出模具也一样适用。有时挤出速度较高 200 ~ 300 米 / 分，其模具设计也可参照图26用两面三刀段型。第二段出料角 ? 2 可略为放大到 54 15 ~ 20? 出料段的圆锥长度就可缩短，也能取得较好的效果。 图28画出国内某单位两段型及三段型中高速挤出用模套图。该模套用于薄层 泡沫聚乙烯绝缘中高速挤出。导体线芯直径 d 小 =0.3mm，泡沫聚乙烯绝缘外径 d 大 =0.84mm ，当线速在 400 ~ 500 米 / 分时，得到光滑的令人满意的绝缘层。 最后应该指出：要实现高速挤出，不仅与模具有关，还与其它工艺条件有 关。例如：挤出机温度控制，芯线预热及挤出塑料本身特性，即是否是高速挤出 用聚乙烯或高速挤出用聚氯乙烯电缆料等因素有关，需要从各方面一起考虑，才 能实现高速挤出。
结束语： 以上讲的是塑料电线中最简单的一层同心式挤出模具设计，实际上还有许多 略为复杂的模具，例如：两层或三层挤出（不同材料）同心式挤出模具；双色线 挤出模具；双芯（对称）平行线挤出模具；多芯（平行）带状电缆挤出模具；纵 孔（藕状）电缆挤出模具；旋转机头（螺旋状垫片）挤出模具；自定心（不调偏 心）挤出模具；矩形截面挤出模具等等在此未叙述。因为这些内容大都涉及到有 关单位的技术权益，恕我不能详述。专门写塑料电线挤出模具方面的书，以前未见过，初次尝试写这方面的内容 困难较大，加上笔者水平有限，缺点和错误在所难免，望读者批评指正。 谢谢您的阅读！
洪永华 . （全文完）
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