I. 소개
실리콘 고무는 높은 내열성, 우수한 내한성(장기 사용 온도 범위 -90~250℃), 우수한 전기 절연성, 내노화성으로 인해 케이블 산업에서 급속한 발전을 거듭해 왔습니다.
지난 수십 년 동안 실리콘 고무 산업은 현대 압출 제품 시장의 증가하는 요구를 충족해야 하는 과제에 지속적으로 직면해 왔습니다. 실리콘 고무는 내마모성, 내절단성, 내화학성, 내유성 및 기계적 강도가 향상되었습니다. 열 노화 온도가 높은 소재로서 그 가치와 신뢰성으로 인해 제조업체와 사용자가 널리 사용하게 되었습니다. 오늘날 전선 및 케이블 산업에서 실리콘 고무의 적용 범위는 계속해서 확대되고 있으며, 주로 선박 케이블, 항공 케이블, 모터 리드선, 열선 및 다양한 특수 목적 케이블(예: 원자력, 항공우주 및 야금 산업에서 사용되는 케이블)의 절연 및 외피로 사용됩니다.
지난 2년 동안 당사는 고객으로부터 실리콘 고무 절연 및 피복 케이블에 대한 수많은 주문을 받았습니다. 그러나 이러한 유형의 제품은 당사의 주요 제품이 아니기 때문에 당사의 가공 기술 및 생산 장비가 아직 완전히 개발되지 않았습니다. 생산 과정에서 많은 어려움을 겪었지만, 모두가 함께 노력한 결과, 최종적으로 일정에 맞춰 고객에게 제품을 배송할 수 있었고, 그 경험을 통해 많은 것을 배웠습니다.
II. 실리콘 고무 케이블 생산 중 발생하는 문제
1. 가황 및 배합 후 고무 화합물은 타는 경향이 있으며 압출 중에 불순물이 많이 포함되어 절연 전압 파괴가 발생합니다.
2. 외피 압출 중에 껍질이 헐거워지고 기포가 발생합니다.
III. 솔루션
1. 혼합 및 재혼합 기술 요구 사항
실리콘 고무의 가공 장비는 유기 고무의 가공 장비와 유사하지만, 유기 고무와 실리콘 고무를 모두 가공할 때 동일한 오픈 밀을 사용하지 않는 것이 가장 좋습니다. 이상적으로는 실리콘 고무 전용 처리실을 확보하고 환경을 깨끗하게 유지해야 합니다. 오염된 실리콘 고무는 기계적, 전기적 특성을 저하시키기 때문입니다. 실리콘 고무 전용 처리 장비 및 시설을 제공할 수 없는 경우, 대부분의 불순물이 배합 공정에서 발생하므로 실리콘 고무 및 그 배합제로부터 오염 물질을 완전히 분리하는 것이 중요합니다.
실리콘 고무의 고유한 특성으로 인해 재가공이 필요한 화합물은 재가공 후 가소성 변화를 겪게 되어 고속 롤러에서 타는 현상이 발생하기 쉽습니다. 특히 가황 시스템으로 비스(2,4-디클로로벤조일) 과산화물을 사용하는 화합물의 경우 타는 것을 방지하기 위해 개방형 공장의 롤러를 통해 냉각수를 순환시켜야 합니다. 이는 비스(2,4-디클로로벤조일)의 분해 온도가 약 45°C이고, 분해 생성물인 2,4-디클로로벤조산과 2,4-디클로로벤젠이 쉽게 휘발되지 않아 화합물이 쉽게 연소되기 때문입니다. 고품질 제품을 얻으려면 실리콘 고무 배합 중에 다음 기본 단계를 따라야 합니다.
(1) 사용할 각 배합성분(예: 난연제, 가황제, 컬러 마스터배치 등)을 주의 깊게 계량합니다. (2) 순수 실리콘 고무 또는 강화재를 오픈 밀 위에 놓은 후 실리콘 고무가 빠르게 움직이는 롤러를 감싸고 완전히 재혼합되도록 롤러 간격을 조정합니다. 순수 실리콘 고무는 일반적으로 필러를 추가하기 전에 약간의 재혼합만 필요하거나 재혼합이 필요하지 않습니다. 그러나 강화 실리콘 고무에는 실리카가 포함되어 있으므로 완전히 재혼합해야 합니다. 컴파운드가 빠르게 움직이는 롤러를 감싸면 재혼합이 완료됩니다.
(3) 필요한 경우 난연제, 컬러 마스터배치 등을 첨가해야 한다. 일부 필러는 혼합 중에 수용 트레이에 떨어질 수 있습니다. 이들은 다음 충전제 첨가 전에 수집되어 화합물에 첨가되어야 합니다. 고무 스크레이퍼는 일반적으로 수납 트레이에서 필러를 긁어내는 데 사용됩니다. 일부 강모가 떨어져서 컴파운드에 섞일 수 있으므로 브러시는 피해야 합니다. 모든 충전제를 한 번에 첨가하는 것이 아니라 2~3회 배치로 첨가하는 것이 특히 중요합니다. 각 충전재 배치를 추가한 후 화합물을 완전히 혼합해야 합니다. 이는 필러의 균일한 분산을 보장하고 단단한 필러 덩어리가 형성되는 것을 방지합니다. 합리적인 롤러 간격은 고무 화합물의 최적의 혼합 속도와 품질을 보장합니다.
(4) 고무화합물에 첨가되는 마지막 성분은 가황제이다. 현재 가황제로 2,4-벤조일디클로라이드 퍼옥사이드를 사용하고 있으므로 고무 화합물이 너무 뜨거울 때는(40°C 이하) 첨가하지 마십시오. 그렇지 않으면 부분적인 조기 가황이 발생하여 고무 화합물이나 가황제가 손실될 수 있습니다. 고무 화합물의 과열을 방지하려면 롤러에 충분한 냉각수를 공급해야 합니다. 마지막으로, 가황제의 균일한 분산을 보장하기 위해 전체 고무 화합물 롤을 여러 번 순환시켜야 합니다.
2. 필터 메쉬와 필터 패드의 올바른 사용
필터 메쉬는 일반적으로 20-40 메쉬 필터 플레이트와 더 미세한 구멍이 있는 60-100 메쉬 스테인리스 스틸 필터 메쉬로 구성됩니다. 일부 제조업체는 필터 메쉬를 사용하지 않고 직접 압출하는 것을 선호합니다. 이는 압출 속도를 높이고 때로는 필터 플레이트 근처에서 열 발생 및 그을림 가능성을 제거하기 때문입니다. 그러나 필터 스크린은 고무 화합물에서 불순물과 분산되지 않은 필러 입자를 제거하는 데 중요한 역할을 하기 때문에 필터 스크린의 사용이 매우 중요합니다. 동시에 필터 스크린은 특히 부드러운 화합물의 경우 혼합 및 재처리 중에 고무 화합물에 갇힌 공기를 제거합니다.
실리콘 고무는 열가소성이 약간만 있고 경화되지 않은 상태에서는 유동 응력이나 전단 변형을 쉽게 받지 않으므로 필터 플레이트의 설계는 중요하지 않습니다. 대부분의 필터 플레이트 디자인은 실리콘 고무 가공에 적합합니다.
3. 압출 장비의 선택
장비 선정에 관해서는 실리콘 고무 케이블 전용 생산 장비가 없기 때문에 선택의 여지가 없습니다. 현재 당사가 사용하는 3개의 연속 가황 생산 라인 중 Φ65/Φ90 증기 연속 가황 압출기와 PLCV 염욕 연속 가황 압출기가 실리콘 고무 생산에 적합합니다.
4. 프로세스 탐색 및 개선
실리콘 고무 케이블은 당사의 정규 제품이 아니기 때문에 제작 과정에서 항상 시행착오를 통해 학습하고 있습니다. 절연 압출에는 Φ65/Φ90 증기 연속 가황 압출기와 PLCV 연속 가황 압출기를 모두 사용했습니다. 그러나 Φ65/Φ90 증기 연속 압출기는 텔레스코픽 튜브를 다이 헤드에 연결할 수 없습니다. 그렇게 하면 증기 가열로 인해 다이 헤드 온도가 급격히 상승하여 압출 중 실리콘 고무가 조기에 가황될 수 있기 때문입니다. 따라서 실제 생산에서는 텔레스코픽 튜브를 다이 헤드에 연결하지 않고 대신 오픈 방식으로 스팀을 사용했습니다. 이로 인해 과도한 증기 압력을 가할 수 없게 되어 생산 속도에 영향을 미치고 상당한 양의 증기가 낭비되었습니다. 절연 압출에 PLCV 장치를 사용할 때 제어된 압출 온도 조건에서 압출 자체에는 큰 문제가 발생하지 않았습니다. 제품 요구 사항을 충족하려면 0.2 MPa의 압력만 필요하거나 압력이 필요하지 않습니다.
우리는 현재 실리콘 고무 절연 및 실리콘 고무 외장 단일 코어 케이블을 생산하고 있습니다. 고객이 절연체와 외피 사이를 쉽게 벗겨낼 것을 요구하기 때문에 이는 단일 코어 케이블 생산에 일반적으로 사용하는 이중층 공압출 공정을 사용할 수 없음을 의미합니다. 단열재 압출 후 외장 압출을 준비할 때 문제가 발생했습니다. 절연 코어의 실리콘 고무 단열층이 내부 금형에서 쉽게 밀려 올라와 막혀 압출 후 외장이 수포 및 파열되는 현상이 발생했습니다. 반복적인 실험 끝에 실리콘 고무 단열재의 2차 가황 과정에서 방출되는 가스의 저장 공간을 제공하기 위해 단열 코어 주위에 부직포 층을 세로로 감싸는 방법을 채택했습니다. 이는 0.2~0.3MPa의 파이프라인 압력에서 단열재가 내부 금형에서 밀려 올라가고 피복이 기포가 발생하는 문제를 효과적으로 해결했습니다.
2006년 9월에 한 고객이 실리콘 고무 절연 및 실리콘 고무 피복 주파수 변환기 케이블을 주문했습니다. 케이블 연결 후 차폐층으로 절연 코어 주위에 구리 테이프를 감았기 때문에 처음에는 물 유입을 방지하기 위해 외피 압출 시 완성된 헤드를 밀봉한 후에만 압력을 가하는 방법을 사용했습니다. 그러나 피복이 헐거워지고 수포가 생기고 파열되는 동일한 문제가 발생했습니다. 검증을 통해 구리 테이프 차폐층 주위에 부직포 층을 감싸고 케이블 헤드가 가황 튜브에 5m 들어갈 때 압력을 가하는 방식으로 피복 풀림, 기포, 파열 문제를 효과적으로 해결했습니다.
이전의 성공을 바탕으로 우리는 부직포가 실리콘 고무 케이블 생산 시 직면하는 문제를 해결할 수 있다고 맹목적으로 믿었습니다. 그러나 현실적으로 모든 실리콘 고무 케이블이 단순히 부직포로 절연체를 감싸는 것만으로는 우수한 제품을 생산할 수는 없습니다. 다심 케이블 배선 후 외피를 압출할 때 부직포도 감아두었지만 케이블 배선 시 충진이 충분하지 않고 외피 압출 시 용융 압력이 부족하여 충진이 부족한 틈새에 실리콘 고무가 압착되지 않아 가황 튜브에서 가압 가황 후 누출이 발생하는 경우가 많습니다. 따라서 케이블 연결 후 다심 케이블의 외피 압출 시 부직포 충전 및 포장을 권장하지 않습니다. 케이블 심에는 2차 가황 중에 실리콘 고무 절연체에서 방출되는 가스를 저장할 수 있는 충분한 간격이 있기 때문입니다. 파이프라인 압력이 적절하게 가해지면 피복 풀림, 기포 발생 및 누출을 완전히 피할 수 있습니다.
IV. 결론
요약하면, 생산 과정에서 직면하는 문제를 분석하고, 그 고유한 측면에 초점을 맞추고, 표면을 넘어 본질을 살펴봄으로써 문제의 원인을 근본적으로 파악하고, 이를 해결하기 위한 실용적이고 실현 가능한 프로세스와 기술적 조치를 채택할 수 있었습니다. 우리는 우리의 노력을 통해 실리콘 고무 케이블의 생산 공정이 계속 성숙해지고, 제품 품질이 지속적으로 향상될 것이며, 실리콘 고무 케이블이 점차 우리의 주요 제품이 될 것이며, 고무 피복 케이블에 대한 회사의 시장 경쟁력이 계속 강화될 것이라고 믿습니다.