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，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，因為硫化管內的冷卻段太短，采用雙二五作為硫化劑，硫化管內蒸汽壓力從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