硅橡膠噴霜解決方案及連硫管水位控制系統(tǒng)改進

范 濤 崔海洋 朱玉萍（安徽太平洋電纜集團有限公司，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

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

摘 要：本文通過對硅橡膠“噴霜”問題的分析，針對產(chǎn)生原因，介紹了相關解決措施：在橡膠配方中加入除霜劑、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，并引進了熱電偶溫控系統(tǒng)，控制硫化管水位，以解決護套“起泡”、“炸口”的質量問題。

關鍵詞：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，在自然條件下護套表面有霜狀結晶物析出?！皣娝辈坏绊戨娎|的外觀，而且還影響橡膠的機械性能及老化性能。

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，這種噴出物呈霜狀結晶物，故習慣上稱“噴霜”。較多常見的噴霜原因是因為配合劑在膠料中發(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、促進劑等）的物質噴出，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。因為雙二四作為硫化劑，生產(chǎn)氣壓較低，大多企業(yè)一般采用雙二四作為硫化劑。

通過對護套表面的析出物進行光譜分析，析出物主要為雙二四。主要是因為雙二四高溫分解后會產(chǎn)生低分子量的酸性物質，其與硅橡膠不相容，在存放過程中會轉移到硅膠表面結晶從而出現(xiàn)噴霜。

二、解決方案

1 解決方案一：采用除霜劑

雙二四高溫分解后產(chǎn)生的為酸性物質，防霜劑主要成分為堿性物質，通過酸堿中和反應來達到防霜的目的。在煉膠時按硅膠的0.3%左右比例添加，可防止產(chǎn)品的噴霜現(xiàn)象，效果顯著。但對成品硅橡膠護套的機械性能進行檢測，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，主要是因為膠料中硫化劑沒有充分參與反應，產(chǎn)生多余的酸性物質與硅橡膠相容性較差，最終導致析出。因此，可以通過降低硅橡膠中雙二四比例，改進電纜的“噴霜”現(xiàn)象。實踐證明硅橡膠“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

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

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。

目前硅橡膠連硫設備基本上都沒有配置水汽平衡控制系統(tǒng)，硫化管進水位置一般設置在下密封口向上1.0m處，主要起密封蒸汽的作用，因為硫化管內(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個大氣壓急劇降低到1個大氣壓，壓力的突然消失很容易導致電纜護套出現(xiàn)“炸口”；同時冷卻水段太短，電纜還沒有充分冷卻，護套表面的硬度不夠，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

目前新型連硫設備水位控制基本上采用的都是水汽平衡系統(tǒng)，設備通過差壓變送器可以自由控制硫化管內(nèi)的冷卻水位，以充分對電纜進行冷卻，同時讓電纜經(jīng)過一個緩慢“降壓”的過程，以解決電纜的“起泡”和“炸口”的質量問題，但水汽平衡裝置的設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，設備改造比較方便，同時改造工期較短。

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，各安置一個熱電偶，分別為A、B兩點，通過溫控表的設定溫度及測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)中設定這兩點溫度的控制值，A點設置為30℃，B點設置為160℃。當A點熱電偶測定溫度低于30℃時，說明水位達到硫化管的A點，此時水泵停止工作，硫化管內(nèi)的水位會在蒸汽壓力的作用下從硫化管的下密封圈處緩慢排出，當B點熱電偶測定溫度高于160℃，說明水位已經(jīng)低于硫化管的B點，此時水泵開始工作，一直將水位打到A點才停止，這樣就將硫化管的水位始終控制在A、B兩點之間，同時水位的變化可以降低硫化管內(nèi)的冷卻段水溫。設備改進前后示意圖如圖1、圖2所示。

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

結語

本文介紹了一系列解決硅橡膠“噴霜”問題的措施，通過實踐證明，在改進“噴霜”問題的同時，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，并通過對連硫設備的簡易改進，以解決硫化時護套出現(xiàn)“起泡”、“炸口”的質量問題。

參考文獻

［1］汪景璞，鄒元傳.電纜材料［M］.北京：機械工業(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)自動化，2006.

圖1 改進前

圖2 改進后

中圖分類號：TQ330

文獻標識碼：A