I. Εισαγωγή
Το καουτσούκ σιλικόνης, λόγω της υψηλής αντοχής στη θερμότητα και της εξαιρετικής αντοχής στο κρύο (με εύρος θερμοκρασίας μακροχρόνιας λειτουργίας από -90 έως 250℃), μαζί με την εξαιρετική ηλεκτρική μόνωση και την αντίσταση στη γήρανση, έχει γνωρίσει ταχεία ανάπτυξη στη βιομηχανία καλωδίων.
Τις τελευταίες δεκαετίες, η βιομηχανία καουτσούκ σιλικόνης αντιμετωπίζει συνεχώς την πρόκληση της κάλυψης των αυξανόμενων αναγκών της σύγχρονης αγοράς προϊόντων διέλασης. Το καουτσούκ σιλικόνης έχει δει βελτιώσεις στην αντοχή στην τριβή, στην αντίσταση στην κοπή, στη χημική αντοχή, στην αντίσταση στο λάδι και στη μηχανική αντοχή. Ως υλικό με υψηλή θερμοκρασία θερμικής γήρανσης, η αξία και η αξιοπιστία του έχουν προωθήσει την ευρεία χρήση του από κατασκευαστές και χρήστες. Σήμερα, η εφαρμογή του καουτσούκ σιλικόνης στη βιομηχανία συρμάτων και καλωδίων συνεχίζει να επεκτείνεται, κυρίως ως μόνωση και επένδυση για καλώδια πλοίων, καλώδια αεροπορίας, σύρματα μολύβδου κινητήρα, καλώδια θέρμανσης και πολλά καλώδια ειδικού σκοπού (όπως αυτά που χρησιμοποιούνται στην πυρηνική ενέργεια, την αεροδιαστημική και τη μεταλλουργική βιομηχανία).
Τα τελευταία δύο χρόνια, η εταιρεία μας έχει λάβει πολλές παραγγελίες από πελάτες για καλώδια με μόνωση και επένδυση από καουτσούκ σιλικόνης. Ωστόσο, δεδομένου ότι αυτός ο τύπος προϊόντος δεν είναι το κύριο προϊόν μας, η τεχνολογία επεξεργασίας και ο εξοπλισμός παραγωγής μας δεν έχουν ακόμη αναπτυχθεί πλήρως. Αν και αντιμετωπίσαμε πολλές δυσκολίες κατά την παραγωγή, μέσα από τις κοινές προσπάθειες όλων, τα προϊόντα τελικά παραδόθηκαν στους πελάτες εντός χρονοδιαγράμματος και μάθαμε πολλά από την εμπειρία.
II. Προβλήματα που προέκυψαν κατά την παραγωγή καλωδίων από καουτσούκ σιλικόνης
1. Μετά το βουλκανισμό και την ανάμιξη, η ένωση καουτσούκ είναι επιρρεπής σε καύση και περιέχει μεγάλο αριθμό ακαθαρσιών κατά τη διάρκεια της εξώθησης, που οδηγεί σε διάσπαση της τάσης μόνωσης.
2. Τα χαλαρά κελύφη και οι φουσκάλες εμφανίζονται κατά την εξώθηση του περιβλήματος.
III. Λύσεις
1. Τεχνικές απαιτήσεις ανάμειξης και αναμίξης
Αν και ο εξοπλισμός επεξεργασίας για το καουτσούκ σιλικόνης είναι παρόμοιος με αυτόν για το οργανικό καουτσούκ, είναι καλύτερο να μην χρησιμοποιείτε τον ίδιο ανοιχτό μύλο για την επεξεργασία τόσο του οργανικού όσο και του καουτσούκ σιλικόνης. Στην ιδανική περίπτωση, θα πρέπει να διατίθεται ειδική αίθουσα επεξεργασίας καουτσούκ σιλικόνης και το περιβάλλον θα πρέπει να διατηρείται καθαρό, καθώς το μολυσμένο καουτσούκ σιλικόνης θα έχει μειωμένες μηχανικές και ηλεκτρικές ιδιότητες. Εάν δεν μπορούν να παρασχεθούν αποκλειστικός εξοπλισμός και εγκαταστάσεις επεξεργασίας για το καουτσούκ σιλικόνης, είναι σημαντικό να διασφαλιστεί η πλήρης απομόνωση των μολυσματικών υλικών από το καουτσούκ σιλικόνης και τους παράγοντες σύνθεσης του, καθώς οι περισσότερες ακαθαρσίες προέρχονται από τη διαδικασία της σύνθεσης.
Λόγω των εγγενών χαρακτηριστικών του καουτσούκ σιλικόνης, οι ενώσεις που απαιτούν επανεπεξεργασία θα υποστούν αλλαγές πλαστικότητας μετά την επανεπεξεργασία, καθιστώντας τις επιρρεπείς σε καψίματα σε κυλίνδρους υψηλής ταχύτητας. Το νερό ψύξης θα πρέπει να κυκλοφορεί μέσω των κυλίνδρων του ανοιχτού μύλου για την αποφυγή καψίματος, ειδικά για ενώσεις που χρησιμοποιούν δις(2,4-διχλωροβενζοϋλ) υπεροξείδιο ως σύστημα βουλκανισμού. Αυτό οφείλεται στο ότι η θερμοκρασία αποσύνθεσης του δις(2,4-διχλωροβενζοϋλίου) είναι περίπου 45°C και τα προϊόντα αποσύνθεσης, 2,4-διχλωροβενζοϊκό οξύ και 2,4-διχλωροβενζόλιο, δεν είναι εύκολα πτητικά, οδηγώντας σε εύκολη καύση της ένωσης. Για να αποκτήσετε προϊόντα υψηλής ποιότητας, πρέπει να ακολουθήσετε τα ακόλουθα βασικά βήματα κατά τη σύνθεση του καουτσούκ σιλικόνης:
(1) Ζυγίστε προσεκτικά κάθε συστατικό σύνθεσης που θα χρησιμοποιηθεί (π.χ. επιβραδυντικό φλόγας, παράγοντας βουλκανισμού, χρωματική κύρια παρτίδα κ.λπ.). (2) Αφού τοποθετήσετε το καθαρό καουτσούκ σιλικόνης ή την ενισχυτική ένωση στον ανοιχτό μύλο, ρυθμίστε το διάκενο του κυλίνδρου έτσι ώστε το ελαστικό σιλικόνης να τυλίγεται γύρω από τον ταχύτερα κινούμενο κύλινδρο και να αναμιγνύεται ξανά καλά. Το καθαρό καουτσούκ σιλικόνης απαιτεί συνήθως μόνο ελαφριά επαναμίξη ή καθόλου ανάμειξη πριν από την προσθήκη πληρωτικών. Ωστόσο, επειδή το ενισχυτικό καουτσούκ σιλικόνης περιέχει διοξείδιο του πυριτίου, πρέπει να αναμιχθεί ξανά καλά. Η εκ νέου ανάμιξη ολοκληρώνεται όταν η ένωση τυλίγεται γύρω από τον ταχύτερα κινούμενο κύλινδρο.
(3) Εάν είναι απαραίτητο, επιβραδυντικά φλόγας, χρωματικές παρτίδες κ.λπ., θα πρέπει να προστεθούν στην ένωση. Ορισμένα πληρωτικά μπορεί να πέσουν στο δίσκο υποδοχής κατά την ανάμειξη. Αυτά πρέπει να συλλέγονται και να προστίθενται στην ένωση πριν από την επόμενη προσθήκη πληρωτικού. Μια λαστιχένια ξύστρα χρησιμοποιείται συνήθως για το ξύσιμο των πληρωτικών από το δίσκο υποδοχής. Μια βούρτσα θα πρέπει να αποφεύγεται καθώς μερικές τρίχες μπορεί να πέσουν και να αναμειχθούν στην ένωση. Είναι ιδιαίτερα σημαντικό να μην προσθέτετε όλα τα πληρωτικά στην ένωση ταυτόχρονα, αλλά σε 2-3 παρτίδες. Η ένωση θα πρέπει να αναμιγνύεται επιμελώς μετά την προσθήκη κάθε παρτίδας πληρωτικού. Αυτό εξασφαλίζει ομοιόμορφη διασπορά του πληρωτικού και αποφεύγει το σχηματισμό σκληρών σβώλων πλήρωσης. Ένα λογικό διάκενο κυλίνδρου εξασφαλίζει τη βέλτιστη ταχύτητα ανάμειξης και την ποιότητα της ένωσης από καουτσούκ.
(4) Το τελευταίο συστατικό που προστίθεται στην ένωση καουτσούκ είναι ο βουλκανιστικός παράγοντας. Δεδομένου ότι επί του παρόντος χρησιμοποιούμε υπεροξείδιο 2,4-βενζοϋλοδιχλωριδίου ως βουλκανιστικό παράγοντα, μην το προσθέτετε όταν η ένωση του καουτσούκ είναι πολύ ζεστή (δεν υπερβαίνει τους 40°C). Διαφορετικά, θα συμβεί μερικός πρόωρος βουλκανισμός, που θα οδηγήσει σε απώλεια της ένωσης του καουτσούκ ή του παράγοντα βουλκανισμού. Θα πρέπει να εισαχθεί επαρκές νερό ψύξης στους κυλίνδρους για να αποφευχθεί η υπερθέρμανση της ένωσης από καουτσούκ. Τέλος, για να εξασφαλιστεί ομοιόμορφη διασπορά του βουλκανιστικού παράγοντα, ολόκληρος ο κύλινδρος της ένωσης από καουτσούκ θα πρέπει να κυκλοφορήσει μέσα από αυτό αρκετές φορές.
2. Σωστή χρήση του πλέγματος φίλτρου και των επιθεμάτων φίλτρου
Το πλέγμα φίλτρου αποτελείται συνήθως από μια πλάκα φίλτρου 20-40 mesh και ένα πλέγμα φίλτρου από ανοξείδωτο χάλυβα 60-100 mesh με λεπτότερα ανοίγματα. Μερικοί κατασκευαστές προτιμούν να μην χρησιμοποιούν πλέγμα φίλτρου και εξώθηση απευθείας επειδή αυτό αυξάνει την ταχύτητα εξώθησης και μερικές φορές εξαλείφει την πιθανότητα δημιουργίας θερμότητας και καψίματος κοντά στην πλάκα φίλτρου. Ωστόσο, η χρήση φίλτρων είναι ζωτικής σημασίας, καθώς παίζουν σημαντικό ρόλο στην απομάκρυνση των ακαθαρσιών και των μη διασκορπισμένων σωματιδίων πλήρωσης από την ένωση καουτσούκ. Ταυτόχρονα, οι οθόνες φίλτρου αφαιρούν επίσης τον αέρα που έχει παγιδευτεί στην ένωση καουτσούκ κατά την ανάμιξη και την επανεπεξεργασία, ειδικά για πιο μαλακές ενώσεις.
Δεδομένου ότι το καουτσούκ σιλικόνης είναι ελαφρώς μόνο θερμοπλαστικό και δεν υπόκειται εύκολα σε τάση ροής ή διατμητική τάση στη μη σκληρυνθείσα κατάσταση, ο σχεδιασμός της πλάκας φίλτρου δεν είναι κρίσιμος. Τα περισσότερα σχέδια πλάκας φίλτρου είναι κατάλληλα για επεξεργασία ελαστικού σιλικόνης.
3. Επιλογή Εξοπλισμού Διέλασης
Όσον αφορά την επιλογή εξοπλισμού, καθώς δεν διαθέτουμε ειδικό εξοπλισμό παραγωγής καλωδίων από καουτσούκ σιλικόνης, δεν έχουμε άλλη επιλογή. Από τις τρεις γραμμές παραγωγής συνεχούς βουλκανισμού που χρησιμοποιούμε σήμερα, ο εξωθητήρας συνεχούς βουλκανισμού ατμού Φ65/Φ90 και ο εξωθητήρας συνεχούς βουλκανισμού λουτρού άλατος PLCV είναι κατάλληλοι για παραγωγή καουτσούκ σιλικόνης.
4. Διερεύνηση και Βελτίωση Διαδικασιών
Δεδομένου ότι τα καλώδια από καουτσούκ σιλικόνης δεν είναι το κανονικό μας προϊόν, μαθαίνουμε πάντα με δοκιμή και λάθος στην παραγωγή τους. Για την εξώθηση μόνωσης χρησιμοποιήσαμε εξωθητήρα συνεχούς βουλκανισμού ατμού Φ65/Φ90 και εξωθητήρα συνεχούς βουλκανισμού PLCV. Ωστόσο, ο συνεχής εξωθητής ατμού Φ65/Φ90 δεν μπορεί να συνδέσει έναν τηλεσκοπικό σωλήνα στην κεφαλή της μήτρας, διότι κάτι τέτοιο θα προκαλούσε ταχεία αύξηση της θερμοκρασίας της κεφαλής μήτρας υπό θέρμανση με ατμό, με αποτέλεσμα πρόωρο βουλκανισμό του ελαστικού σιλικόνης κατά την εξώθηση. Επομένως, στην πραγματική παραγωγή, δεν συνδέσαμε τον τηλεσκοπικό σωλήνα στην κεφαλή της μήτρας, αλλά χρησιμοποιήσαμε ατμό με ανοιχτό τρόπο. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα την αδυναμία εφαρμογής υπερβολικής πίεσης ατμού, επηρεάζοντας την ταχύτητα παραγωγής και σπαταλώντας σημαντική ποσότητα ατμού. Κατά τη χρήση της μονάδας PLCV για εξώθηση μόνωσης, υπό συνθήκες ελεγχόμενης θερμοκρασίας εξώθησης, η ίδια η εξώθηση δεν παρουσίαζε μεγάλα προβλήματα. Χρειαζόταν μόνο πίεση 0,2 MPa ή καμία πίεση για την κάλυψη των απαιτήσεων του προϊόντος.
Αυτήν τη στιγμή παράγουμε μια παρτίδα καλωδίων μονού πυρήνα με μόνωση από καουτσούκ σιλικόνης και με επένδυση από καουτσούκ σιλικόνης. Επειδή ο πελάτης απαιτεί εύκολο ξεφλούδισμα μεταξύ της μόνωσης και της θήκης, αυτό σημαίνει ότι η διαδικασία συνεξώθησης διπλής στρώσης που συνήθως χρησιμοποιούμε για την παραγωγή καλωδίων μονού πυρήνα δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Κατά την προετοιμασία της εξώθησης της θήκης μετά την εξώθηση της μόνωσης, προέκυψε ένα πρόβλημα: το μονωτικό στρώμα από καουτσούκ σιλικόνης του μονωμένου πυρήνα ωθήθηκε εύκολα προς τα πάνω στο εσωτερικό καλούπι, μπλοκαρίστηκε και προκαλώντας φουσκάλες και σκάσιμο του περιβλήματος μετά την εξώθηση. Μετά από επανειλημμένα πειράματα, υιοθετήσαμε μια μέθοδο διαμήκους περιτύλιξης ενός στρώματος μη υφαντού υφάσματος γύρω από τον μονωμένο πυρήνα για να παρέχουμε χώρο αποθήκευσης για το αέριο που απελευθερώνεται κατά τη δευτερεύουσα βουλκανοποίηση της μόνωσης από καουτσούκ σιλικόνης. Αυτό έλυσε αποτελεσματικά τα προβλήματα της ώθησης της μόνωσης στο εσωτερικό καλούπι και της δημιουργίας φυσαλίδων του περιβλήματος σε πίεση αγωγού 0,2–0,3 MPa.
Τον Σεπτέμβριο του 2006, ένας πελάτης παρήγγειλε ένα καλώδιο μετατροπέα συχνότητας με μόνωση από καουτσούκ σιλικόνης και επένδυση από καουτσούκ σιλικόνης. Επειδή η χάλκινη ταινία τυλίχτηκε γύρω από τον μονωμένο πυρήνα ως προστατευτικό στρώμα μετά την καλωδίωση, χρησιμοποιήσαμε αρχικά μια μέθοδο εφαρμογής πίεσης μόνο αφού η τελική κεφαλή σφραγίστηκε κατά την εξώθηση του περιβλήματος για να αποτρέψουμε την είσοδο νερού. Ωστόσο, παρουσιάστηκαν τα ίδια προβλήματα χαλάρωσης του περιβλήματος, δημιουργίας φυσαλίδων και ρήξης. Μέσω της επαλήθευσης, η μέθοδός μας να τυλίγουμε ένα στρώμα μη υφαντού υφάσματος γύρω από το στρώμα θωράκισης της χάλκινης ταινίας και να ασκούμε πίεση όταν η κεφαλή του καλωδίου εισέρχεται στον σωλήνα βουλκανισμού 5 m, έχει λύσει αποτελεσματικά τα προβλήματα χαλάρωσης του περιβλήματος, δημιουργίας φουσκαλών και ρήξης.
Με βάση προηγούμενες επιτυχίες, πιστεύαμε τυφλά ότι το μη υφαντό ύφασμα θα μπορούσε να λύσει τα προβλήματα που προέκυψαν στην παραγωγή καλωδίων από καουτσούκ σιλικόνης. Ωστόσο, η πραγματικότητα είναι ότι όλα τα καλώδια από καουτσούκ σιλικόνης δεν θα παράγουν κατάλληλα προϊόντα απλώς τυλίγοντας μη υφαντό ύφασμα γύρω από τη μόνωση. Κατά την εξώθηση της θήκης μετά την καλωδίωση πολλαπλών πυρήνων, αν και το μη υφαντό ύφασμα είναι επίσης τυλιγμένο, η ανεπαρκής πλήρωση κατά τη διάρκεια της καλωδίωσης και η ανεπαρκής πίεση τήγματος κατά την εξώθηση του περιβλήματος συχνά εμποδίζουν το λάστιχο σιλικόνης να συμπιεστεί στα ανεπαρκώς γεμισμένα κενά, με αποτέλεσμα τη διαρροή μετά από βουλκανισμό πίεσης. Επομένως, δεν συνιστούμε την προσθήκη πλήρωσης και περιτύλιξης μη υφαντού υφάσματος κατά την εξώθηση της θήκης των καλωδίων πολλαπλών πυρήνων μετά την καλωδίωση, επειδή οι πυρήνες των καλωδίων έχουν επαρκή κενά για να αποθηκεύουν το αέριο που απελευθερώνεται από τη μόνωση από καουτσούκ σιλικόνης κατά τον δευτερεύοντα βουλκανισμό. Εφόσον η πίεση του αγωγού εφαρμόζεται κατάλληλα, μπορεί να αποφευχθεί εντελώς η χαλάρωση του περιβλήματος, οι φουσκάλες και η διαρροή.
IV. Σύναψη
Συνοψίζοντας, αναλύοντας τα προβλήματα που αντιμετωπίζονται στη διαδικασία παραγωγής, εστιάζοντας στις μοναδικές πτυχές τους και κοιτάζοντας πέρα από την επιφάνεια στην ουσία, μπορέσαμε να εντοπίσουμε ουσιαστικά τις αιτίες των προβλημάτων και να υιοθετήσουμε πρακτικές και εφικτές διαδικασίες και τεχνικά μέτρα για την επίλυσή τους. Πιστεύουμε ότι μέσω των προσπαθειών μας, η διαδικασία παραγωγής καλωδίων από καουτσούκ σιλικόνης θα συνεχίσει να ωριμάζει, η ποιότητα των προϊόντων θα συνεχίσει να βελτιώνεται, τα καλώδια από καουτσούκ σιλικόνης θα γίνουν σταδιακά το κορυφαίο προϊόν μας και η ανταγωνιστικότητα της εταιρείας στην αγορά στα καλώδια με επένδυση από καουτσούκ θα συνεχίσει να ενισχύεται.