防止绝缘橡皮发粘和铜线发黑的途径探讨
2014-1-3 08:40 国际线缆技术 查看: 265264
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通过对橡皮绝缘电缆生产和使用过程，重点对橡皮绝缘电缆的橡皮发粘、导体铜线发黑等方面进行分析。 防止绝缘橡皮发粘和铜线发黑的途径探讨 潘 钰 肖 昊 1 前言 防止绝缘橡皮发粘和铜线发黑的途径探讨绝缘橡皮发粘和铜线发黑问题虽然困扰电线电缆行业达50余年之久，但是技术人员的长期努力，基本上找到了一些有效方法。在铜导线、橡皮配方、电缆加工工艺以及电缆结构和护套橡胶配方等方面，均有许多工作要做
2 铜线 铜杆的质量在进入21世纪的今天，许多地方均具备使用无氧铜杆的条件。生产无氧铜杆的厂家有进口设备，也有国产设备，生产能力远远大于需要量。建议采用无氧铜杆，以确保铜杆的含氧量很低、含铜量高、无杂质、外表光亮颜色纯正、拉制0.15mm的铜丝时不会断丝。铜丝发黑现象肯定要比采用普通铜杆好得多。但国内生产无氧铜杆的厂家很多，质量相差也很大，特别是含氧量能否达到标准要求，也是值得注意的问题。 铜线加工方面的要点在铜杆被大拉、中拉和小拉几道工序拉制到0.20mm的铜丝时,各道工序使用的拉丝模和润滑油十分关键。模子的圆整度、光滑度以及硬度等都直接影响铜线的表面质量。不能有毛刺，不能有顺拉丝方面的条印，表面要很光滑圆整。所用的润滑油不能对铜的表面有腐蚀，应对铜线表面有保护不受氧化的作用。在制成铜线以后，要韧炼。这是很关键的一道工序。在400℃左右的高温下，用二氧化碳气体保护，保持十多个小时，绝对不能漏气，不能被氧化。这就要严格工艺规定和保持设备的完好，以确保铜线光亮而不被氧化。随着技术的发展，出现了连续退火的设备，该设备生产效率高、质量也很好。通过韧炼可以消除铜丝连续拉制过程中出现的结晶。铜线加工完以后的储藏也十分重要不能受蒸汽、雨水及风沙的侵袭。在南方湿度比较大的环境中，更要重视铜线的储藏。 3 配方 绝缘橡胶配方在半个多世纪的时间里，对绝缘橡胶配方不断改进，积累了十分宝贵的经验，但还必须在以往工作的基础上进一步解决关键的质量问题。如防护体系有比较好的实践经验，但铜线发黑和绝缘橡皮发粘的问题并没有解决好。在硫化体系方面，有些厂不用硫载体（如TMTD、VA-7等），而是用过氧化物做硫化剂，虽然铜线不发黑，但他们没有考虑到外护套对绝缘橡皮的影响。有的大厂老厂没有轻易改变硫化系统，仍使用TMTD，在挤包绝缘橡料前，先在铜线外面纵包一层很薄的纤维纸，或者是0.03mm的电话纸，这样橡皮粘铜线的问题就解决了。但在橡胶高温硫化时，游离硫或者是硫化时产生的一些气体照样能穿过纸层和外层铜丝，使内层铜丝变色，开始是各种颜色，时间长了就转变成黑色。因此，铜线发黑问题并没有从根本上解决。从理论上讲，要使用过氧化物，配方中就不能有酸性物，如防老剂、软化剂和填充剂均要严格挑选，否则会影响过氧化物的硫化。当注意了这些问题以后，在硫化时过氧化物产生游离基，本身还能歧化而生成一个饱和的和一个不饱和的分子，最后发生橡胶链裂解，使聚合物解聚。在挤橡胶护套时，由于胶料的种类和硫化体系的不同，将会加速绝缘橡胶的解聚过程，加速老化，最后丧失绝缘橡胶的基本性能，如拉伸强度和扯断伸长率平均低于国家标准的指标。这种电缆在仓库里停放半年左右，就会发现绝缘线芯表面泛黄，弯曲以后表面出现裂缝，就象试片老化到终点的情况；还有一种现象，就是几根绝缘线芯粘在一起，导致产品报废。因此，凡是技术力量比较强的单位，都不会使用过氧化物来硫化天然丁苯胶绝缘橡胶。 绝缘橡胶配方中的防护体系和操作助剂在廿世纪六十年代，各厂均采用上海电缆研究所推荐的钝化剂和抗铜抑制剂，也就是防老剂MB和防老剂DNP按5：1的比例使用，既提高了绝缘橡胶的抗热老化性能，又有效地抑制了绝缘橡皮的发粘，对铜线发黑也有所改善。其原理是防老剂DNP与活性铜离子（指迁移到橡皮中微量的铜离子）形成稳定的聚合物，使铜失去活性，同时钝化剂MB有效地抑制铜存在下橡皮的老化。它们的并用能在铜线表面形成保护膜。这就是钝化剂MB和抗铜抑制剂DNP防止与裸铜接触的绝缘橡胶发粘的一种机理。在绝缘橡皮中，为了解决加工工艺的问题，必须在胶料中加入一些软化剂，使各种粉状配合剂能均匀地分散到橡胶中，并具有一定的可塑性，有利于下工序挤橡连续加工。通常用的软化剂是石蜡和硬脂酸，石蜡的用量比较大，而硬脂酸的用量控制很严，多用会引起硫化时铜线发黑。因此，很多厂使用量都非常小，或者不用。近几年，有些厂使用低分子量聚乙烯，又称聚乙烯蜡，代替一部分石蜡，对混炼和以后挤出加工都十分有利，不会影响硫化橡胶的物理、机械和电气性能。但聚乙烯蜡生产厂家很多，添加时要注意选用正规厂家生产的。 绝缘橡皮配方中的填充和补强剂由于绝缘橡皮本身是白色或彩色的，这就限制了配方中无法加入碳黑来补强。绝缘橡胶除了有一定的物理机械性能要求以外，还要求有好的电气性能并且在外观上要求分色鲜明，这就对填充剂提出了较高的要求。首先是粉料的白度要好，细度要高，以确保绝缘橡胶的强力。绝缘橡皮的填充剂主要是超细滑石粉和超细碳酸钙，在生产要求比较高的绝缘橡皮时，还要选择煅烧超细陶土来代替超细轻质碳酸钙，来进一步提高其物理、机械和电气性能。 目前大多数厂家仍在使用的主要硫化剂就是硫载体--促进剂TMTD，同时还配入一些促进剂M（2-硫醇基苯并噻唑）和促进剂ZDC（又称EZ，化学名称二乙基二硫化氨基甲酸锌），进一步提高胶料的硫化速度和硫化程度。还有一些小厂仍然使用传统的硫化剂VA-7,由于其中的硫磺为结合硫磺，所以无迁移和喷出的危险。经过30余年的考验，就铜丝发黑问题而言，是比TMTD要好一些，但硫化胶的永久变形比较大，线芯经过成缆再挤护套橡胶和硫化之后，变形就更大。在生产的几道工序中，如果控制不好还会出现铜线表面发红发紫，时间长了还会转变成黑色，所以至今还没有在线缆行业推广开来。针对电线电缆行业的现状，各单位根据需要和可能，自己组织攻关，也解决了一些问题。其中有使用过氧化物来代替传统的TMTD，有过氧化物与TMTD并用，有过氧化物与VA-7并用，还有近几年出现的新型硫化促进剂368代替传统的TMTD，再配以硫化促进剂369，已经有厂家在生产中使用，获得比较满意的效果。还有的单位对能够放出游硫的一些硫载体，如秋兰姆类的TETD、TR-A，其他硫载体，如DTDM（二硫化吗啡啉）等试验并用和筛选，均没有得到满意的结果。广东地区的一些厂家，为了解决空调线铜丝发黑问题，选择了氯化聚乙烯与三元乙丙胶并用，使用过氧化物作硫化剂，这是比较理想的解决办法，产品质量好，耐温等级可进一步提高。缺点是胶料的成本较高。只要电缆成本可以接受，还是一个可行的办法。 4 加工工艺 很多厂家均有密炼机，在绝缘橡胶混炼滤橡后，一般要求停放8小时，再回皮加入硫化促进剂368和369，关键是硫化剂要均匀，一般开炼机上要求翻三角包6只，横包2只，出片后停放4小时以上再供挤橡使用。 挤橡和硫化工艺不管是热喂料还是冷喂料，螺杆对胶料应有一定的压力，使绝缘线芯挤出表面光滑，截面致密，当进入连续硫化管时，高压蒸汽宜控制在1.3Mpa左右，如果是使用硫化缸进行硫化缸里的温度应控制在145℃左右，压力0.34Mpa,时间25分钟为宜。如果温度高，时间也是25分钟，则铜丝也会发黑，这一点务请注意。 5 结束语 总之，解决铜线发黑和绝缘橡皮发粘的问题，难度仍然较大，从铜丝到橡皮的每一道工序都要认真对待，才能取得较好的效果。胶种选择和硫化体系的采用仍是问题的关键所在。这个问题的解决需要经历时间的考验。■ |
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