尼龙护套电线印字缺陷分析及改进措施

摘要：阐述了尼龙护套电线印字过程中经常出现的几种缺陷，并对产生这些缺陷的原因进行了分析，尤其详细和深入的分析了印字拖印问题，并提出了一系列的改进措施。
关键词：尼龙护套电线，印字缺陷，原因分析，改进措施
    尼龙以其本身具有较高的机械强度、良好的耐化学药品性能、熔点高、耐磨性好，以及具有良好的自润滑性等特点，越来越多被应用于建筑、电气设备等领域，用作电线的护套。由于尼龙护套电线通常外径较小，因此印字相对困难，而基本上所有的电线电缆标准均对需要印字产品的表面印字都有"字迹清晰"的要求。
1.印字缺陷的种类
    尼龙表面印字较困难，且印字油墨成本高出印制聚氯乙烯（PVC）油墨数倍，而尼龙本身是无色透明的，因此，这类电线基本上都在内层PVC绝缘的表面上印字。
    生产过程中尼龙护套电线经常出现的印字缺陷有：字体不完整、字迹不清晰、线面有墨迹、印字拖印等。由于绝缘线芯印字之后，还需通过尼龙护套挤包，据统计所有印字缺陷中又以油墨拖印现象最为严重，是其它印字缺陷总和的10倍以上。
2.产生缺陷的原因及改进措施
2.1 字体不完整
    由于绝缘线芯外径较小，为达到字迹清晰的要求，一般字高约为绝缘线芯外径的三分之一左右。如果电线和印字轮的相对位置不理想或不稳定，将出现字体不完整情况。要避免这种情况，比较有效的方法是在印字轮的上方适当位置加一个表面开槽的压轮。压轮可以通过螺杆进行调节，以适应不同外径电线的印字要求。为使绝缘线芯和印字轮相对位置的稳定，压轮开槽不宜过大。
2.2 字迹不清晰
    出现字迹不清晰的原因主要有两个：油墨浓度的选择和字轮的质量。
    油墨浓度较稀时，因外层有尼龙护套，所以成品印字字迹将比生产过程中更淡、更不清晰。为克服因油墨浓度稀而造成的字迹不清晰，要求在开机前调整好油墨浓度，又因油墨稀释剂是易挥发物质，要保证生产过程中油墨浓度满足要求，就需适当添加稀释剂。通常可以在油墨缸上加一个装有稀释剂的滴定瓶，滴定速度可以根据周围环境加以调节。
    在字轮磨损比较严重的情况下，也会产生字迹不清晰的现象，通过增加对印字效果的检查频次来解决这一问题；字轮磨损太严重时，要更换印字轮。
2.3 线面有墨迹
    出现这一现象的几率比较小，解决起来也比较简单，可以通过给油墨缸加上盖板或使用封闭式油墨缸加以解决。
2.4 印字拖印
    尼龙护套电线表面印字最严重、最难解决的问题就是印字拖印，且严重的拖印将连续出现在整盘电线表面。要解决这一问题，首先需要确定拖印发生在挤包PVC绝缘及印字工序，还是出现在挤包尼龙护套的工序中，其次再分析产生拖印的原因，接下来才能采取措施并检验措施后的有效性。
2.4.1 确定拖印发生的位置
    由于拖印是印字缺陷问题，所以要确定是挤包绝缘及印字工序中印字质量缺陷，还是在挤包尼龙护套二次加工造成。为此进行了如下实验：
（1）选择一台挤出设备（带固定的印字设备），采用同样的PVC绝缘料及工艺条件，分别进行绝缘挤包及印字工艺，按两种不同检验频次在线检查是否有拖印现象，前者采用1次/5min的频次检验，后者采用常规频次检验，均未发生拖印现象。
（2）将上述印字完毕的绝缘线芯在同一台设备上分别挤包尼龙护套，结果均出现拖印现象（见图1）。这说明拖印现象发生在挤包尼龙护套工序中，而且主要集中在挤包尼龙护套的几处模具处。从图1中可知，拖印现象发生率大约在2.0%~6.0%。

       图1  挤包尼龙护套时拖印发生率
1-1次/5min  2-常规检验频次
2.4.2 原因分析及改进措施
    从上述可知，托因现象出现在尼龙护套挤出工序中的几处模具处，可能与线芯和模芯之间摩擦有关。为此，进行了如下试验：（1）当护套挤出机停机时，即模具处于室温下，将通过检验印字良好的绝缘线芯按通常的生产牵引速度通过挤出模具，观察未发现拖印现象；（2）将上述同一盘绝缘线芯，以相同的牵引速度进行尼龙护套的挤制（模具处于高温时），即发现拖印现象。这说明拖印现象的产生与尼龙护套挤制工序密切相关，它不仅仅和线芯与模芯之间摩擦、模具处于高温有关，而且还和其他工艺条件有关。
    根据理论综合分析：我们认为造成拖印的原因通常有以下几个：绝缘线芯的抖动、挤出模具损坏或模具中存在其他异物，以及其他德一些原因，为此进行了如下分析和验证。
（1）如果是绝缘线芯抖动引起的，因绝缘线芯的抖动是无规律的，所以出现拖印也应随机分布，但实际上观察到的拖印却是连续的。因此可以排除这种推论。
（2）如果是模具损坏引起的，则会对绝缘线芯或尼龙护套表面产生不来能够的影响。但是，几乎所有拖印出现时芯子线和尼龙表面都未发现外伤，且每周更换模具时也未发现模具有缺陷，因此，可认为拖印是由其他原因所引起的。
（3）其他原因之一可能是模具内存在着异物。尼龙挤包温度较高（N6最高温度达260℃左右），生产时尼龙处于流态，而模具采用近似半挤压式，当绝缘线芯放线完毕后，其尾端通过模具时，由于模具内压力突然下降，流态尼龙可能倒流进入模芯内孔的孔道并焦烧结块，粘附在管壁内，形成硬性的异物，待下一盘绝缘线芯挤包护套时，导致绝缘表面摩擦增加并刮削绝缘表面，从而引起其表面发生连续的拖印现象，为此可以从两个方面解决这一问题：防止护套料的倒流和及时清理管壁内的异物。具体方法是：①当生产中绝缘线芯快要放完时，即放线盘中仅剩20米左右线芯时，先将主机停止，然后逐渐停止牵引，并立即将一段裸铜线顶着绝缘线芯的尾端一起进入模具的导管，这样能减少护套料的倒流量；②将导管中的铜线按放线方向抽出，并用干净棉布在模芯的导管内擦洗，这样能基本清理导管壁上的异物。通过采用这一措施后，拖印现象发生率可以从原来未改进前的2.0%~6.0%下降到1.0%~3.0%（见图2），这些措施仍不能完全、彻底消除导管内异物。

      图2 异物清理后拖印发生率
（4）印字标志的耐擦性是否是拖印现象产生的另一个重要原因，因为油墨若受热熔化或绝缘线芯表面存在着低熔点物质时，同样会由于耐擦性差而引起拖印现象。为此进行了分析和验证：通常当环境温度为40℃时，绝缘线芯的表面温度约为80℃，而普通油墨的耐温等级为100℃，应该说不存在这问题，但为了验证这一结论，我们采用了耐温等级为200℃的油墨，并进行比较，但试验结果表明两者基本一致，可见拖印与油墨本身无关。试验结果见图3。图中曲线1为耐温等级100℃的油墨、曲线2为耐温等级200℃的油墨。

    图3 不同油墨产生拖印的情况
（5）聚氯乙烯绝缘料的材质是否是拖印产生的另一个重要原因。经调查，尼龙护套电线的绝缘采用耐温105℃PVC电缆料，其通常用耐温60℃石蜡作润滑剂，生产过程中容易析出于绝缘线芯表面，从而使油墨直接印在石蜡上。我们曾进行试验，将已印字的绝缘线芯放置于65℃烘箱中，然后立即用棉布轻擦，结果很快将表面印字标志擦掉。当环境温度在20℃以上时，印字的绝缘线芯通过护套挤出模具时约有40℃的温升，此时的绝缘线芯表面温度基本上已达到石蜡的熔化温度60℃，这种情况下，只要电线表面稍有摩擦，就会引起拖印，这就是造成拖印的另一个主要原因。图4为不同环境温度下绝缘线芯表面拖印情况：

     图4 不同环境温度下产生拖印的情况
从图4可知，当环境温度在18℃以下时，拖印现象基本上不发生，可达到理想状态。
因此，要解决拖印现象可从以下方面进行：加强对模具的管理，经常进行维护和保养；进行一些减少倒料和清理模芯的导管等必要的操作工作，保持导管内壁清洁，尽可能减少异物；选择采用80℃以上润滑剂的聚氯乙烯绝缘料。前两种方法对解决拖印问题有一定帮助，而后一种方法可能完全解决拖印的问题。
3、结束语
    尼龙护套因为本身的特性，除了出现印字缺陷以外，还会出现其他的缺陷，比如尼龙焦粒、护套破损以及低温时尼龙起皮等，这就需要针对每种缺陷产生的原因，采取相应的措施加以解决。另外本文不仅仅对尼龙护套电线，同样对其他类型电线电缆的聚氯乙烯绝缘或护套的印字工艺，均有一定的参考价值和指导意义。