范 濤 崔海洋 朱玉萍（安徽太平洋電纜集團(tuán)有限公司，安徽 巢湖 238371）

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硅橡膠噴霜解決方案及連硫管水位控制系統(tǒng)改進(jìn)

范 濤 崔海洋 朱玉萍
（安徽太平洋電纜集團(tuán)有限公司，安徽 巢湖 238371）

摘 要：本文通過對(duì)硅橡膠“噴霜”問題的分析，針對(duì)產(chǎn)生原因，介紹了相關(guān)解決措施：在橡膠配方中加入除霜?jiǎng)?、降低配方中雙二四比例、采用二次硫化、采用雙二五硫化劑等，并引進(jìn)了熱電偶溫控系統(tǒng)，控制硫化管水位，以解決護(hù)套“起泡”、“炸口”的質(zhì)量問題。

關(guān)鍵詞：硅橡膠電纜；噴霜；雙二四；雙二五；起泡；炸口；熱電偶溫控系統(tǒng)

硅橡膠電纜護(hù)套表面“噴霜”問題一直是行業(yè)內(nèi)的難題，主要表現(xiàn)在硅橡膠電纜擠出硫化后，在自然條件下護(hù)套表面有霜狀結(jié)晶物析出?！皣娝辈坏绊戨娎|的外觀，而且還影響橡膠的機(jī)械性能及老化性能。

一、噴霜的原因

噴霜又名噴出（blooming），是橡膠加工過程中常見的質(zhì)量問題，它是指未硫化膠或硫化膠中所含的配合劑遷移到表面并析出的現(xiàn)象。有時(shí)，這種噴出物呈霜狀結(jié)晶物，故習(xí)慣上稱“噴霜”。較多常見的噴霜原因是因?yàn)榕浜蟿┰谀z料中發(fā)生過飽和或一些分子量較小的不相容化合物造成的。其實(shí)從噴出物外觀來看，也未必都呈霜狀，也有呈油狀（軟化劑、增塑劑）或粉粒狀（多為填充劑、防老劑、促進(jìn)劑等）的物質(zhì)噴出，甚至炭黑噴出也有所見。

硅橡膠硫化劑一般采用雙二四（過氧化雙（2，4-二氯甲酰）、雙二五（2，5-二甲基-2，5-雙（叔丁基過氧基）己烷）為主，雙二四作為硅橡膠硫化劑，起硫溫度較低，采用連硫管生產(chǎn)，蒸汽氣壓一般在0.2MPa～0.4MPa；雙二五作為硫化劑，起硫溫度較高，蒸汽氣壓一般控制在0.7MPa～0.8MPa。因?yàn)殡p二四作為硫化劑，生產(chǎn)氣壓較低，大多企業(yè)一般采用雙二四作為硫化劑。

通過對(duì)護(hù)套表面的析出物進(jìn)行光譜分析，析出物主要為雙二四。主要是因?yàn)殡p二四高溫分解后會(huì)產(chǎn)生低分子量的酸性物質(zhì)，其與硅橡膠不相容，在存放過程中會(huì)轉(zhuǎn)移到硅膠表面結(jié)晶從而出現(xiàn)噴霜。

二、解決方案

1 解決方案一：采用除霜?jiǎng)?/p>

雙二四高溫分解后產(chǎn)生的為酸性物質(zhì)，防霜?jiǎng)┲饕煞譃閴A性物質(zhì)，通過酸堿中和反應(yīng)來達(dá)到防霜的目的。在煉膠時(shí)按硅膠的0.3%左右比例添加，可防止產(chǎn)品的噴霜現(xiàn)象，效果顯著。但對(duì)成品硅橡膠護(hù)套的機(jī)械性能進(jìn)行檢測(cè)，其抗撕裂性能明顯下降。

2 方案二：降低雙二四比例

通過“噴霜”原因分析得知，主要是因?yàn)槟z料中硫化劑沒有充分參與反應(yīng)，產(chǎn)生多余的酸性物質(zhì)與硅橡膠相容性較差，最終導(dǎo)致析出。因此，可以通過降低硅橡膠中雙二四比例，改進(jìn)電纜的“噴霜”現(xiàn)象。實(shí)踐證明硅橡膠“噴霜”現(xiàn)象可以明顯減輕，但硫化劑比例的降低將直接影響產(chǎn)品的硫化速度，見表1。

表1

3 方案三：二次硫化

對(duì)已經(jīng)硫化好的硅橡膠成品電纜，放入硫化罐或蒸汽房?jī)?nèi)進(jìn)行二次硫化，將多余的硫化劑與硅橡膠充分反應(yīng)，以消除“噴霜”現(xiàn)象。但二次硫化的條件是在90℃蒸汽房?jī)?nèi)，硫化時(shí)間為4～6小時(shí)，這樣會(huì)增加電纜的生產(chǎn)周期，批量生產(chǎn)時(shí)會(huì)影響電纜的交貨期。

4 方案四：采用雙二五作為硫化劑

雙二五高溫分解時(shí)不產(chǎn)生帶羧基的產(chǎn)物，其與硅橡膠相容性較好，不出現(xiàn)噴霜現(xiàn)象。但雙二五硫化溫度一般在160℃～180℃，硫化管氣壓控制在0.7MPa～0.8MPa。

目前硅橡膠連硫設(shè)備基本上都沒有配置水汽平衡控制系統(tǒng)，硫化管進(jìn)水位置一般設(shè)置在下密封口向上1.0m處，主要起密封蒸汽的作用，因?yàn)榱蚧軆?nèi)的冷卻段太短，采用雙二五作為硫化劑，硫化管內(nèi)蒸汽壓力從7～8個(gè)大氣壓急劇降低到1個(gè)大氣壓，壓力的突然消失很容易導(dǎo)致電纜護(hù)套出現(xiàn)“炸口”；同時(shí)冷卻水段太短，電纜還沒有充分冷卻，護(hù)套表面的硬度不夠，在壓力消失的情況下，電纜表面容易“起泡”現(xiàn)象。采用雙二四、雙二五作為硫化劑的區(qū)別見表2。

表2

三、硫化管水位控制系統(tǒng)改造

目前新型連硫設(shè)備水位控制基本上采用的都是水汽平衡系統(tǒng)，設(shè)備通過差壓變送器可以自由控制硫化管內(nèi)的冷卻水位，以充分對(duì)電纜進(jìn)行冷卻，同時(shí)讓電纜經(jīng)過一個(gè)緩慢“降壓”的過程，以解決電纜的“起泡”和“炸口”的質(zhì)量問題，但水汽平衡裝置的設(shè)備改造資金投入較大，改造也具有一定的難度。采用熱電偶溫控系控來控制硫化管水位，這種方法資金投入少，設(shè)備改造比較方便，同時(shí)改造工期較短。

熱電偶溫控系統(tǒng)控制水位原理：在硫化管道下密封口向上6m、10m處，各安置一個(gè)熱電偶，分別為A、B兩點(diǎn)，通過溫控表的設(shè)定溫度及測(cè)量溫度來控制水泵工作，從而控制硫化管內(nèi)的水位。在控制系統(tǒng)中設(shè)定這兩點(diǎn)溫度的控制值，A點(diǎn)設(shè)置為30℃，B點(diǎn)設(shè)置為160℃。當(dāng)A點(diǎn)熱電偶測(cè)定溫度低于30℃時(shí)，說明水位達(dá)到硫化管的A點(diǎn)，此時(shí)水泵停止工作，硫化管內(nèi)的水位會(huì)在蒸汽壓力的作用下從硫化管的下密封圈處緩慢排出，當(dāng)B點(diǎn)熱電偶測(cè)定溫度高于160℃，說明水位已經(jīng)低于硫化管的B點(diǎn)，此時(shí)水泵開始工作，一直將水位打到A點(diǎn)才停止，這樣就將硫化管的水位始終控制在A、B兩點(diǎn)之間，同時(shí)水位的變化可以降低硫化管內(nèi)的冷卻段水溫。設(shè)備改進(jìn)前后示意圖如圖1、圖2所示。

通過改進(jìn)后的硫化管，以充分對(duì)電纜進(jìn)行冷卻，同時(shí)讓電纜從管內(nèi)的高壓狀態(tài)到環(huán)境大氣壓經(jīng)過一個(gè)緩慢“降壓”的過程，以解決電纜的“起泡”、“炸口的質(zhì)量問題”。

結(jié)語

本文介紹了一系列解決硅橡膠“噴霜”問題的措施，通過實(shí)踐證明，在改進(jìn)“噴霜”問題的同時(shí)，也引入了一些新的問題，最終確定采用“雙二五”作為硫化劑可以有效解決“噴霜”問題，并通過對(duì)連硫設(shè)備的簡(jiǎn)易改進(jìn)，以解決硫化時(shí)護(hù)套出現(xiàn)“起泡”、“炸口”的質(zhì)量問題。

參考文獻(xiàn)

［1］汪景璞，鄒元傳.電纜材料［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1982.

［2］徐紅芹，李愛軍，王紅梅.電纜蒸汽交聯(lián)生產(chǎn)線水汽平衡控制的研制［J］.制造業(yè)自動(dòng)化，2006.

圖1 改進(jìn)前

圖2 改進(jìn)后

中圖分類號(hào)：TQ330

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A