I. Введение
Силиконовая резина, благодаря своей высокой термостойкости и отличной морозостойкости (с длительным диапазоном рабочих температур от -90 до 250 ℃), а также превосходной электроизоляцией и устойчивостью к старению, получила быстрое развитие в кабельной промышленности.
В течение последних нескольких десятилетий индустрия силиконового каучука постоянно сталкивалась с проблемой удовлетворения растущих потребностей современного рынка экструдированных изделий. Силиконовая резина улучшила стойкость к истиранию, порезам, химическую стойкость, маслостойкость и механическую прочность. Поскольку он является материалом с высокой температурой теплового старения, его ценность и надежность способствовали его широкому использованию производителями и пользователями. Сегодня применение силиконового каучука в производстве проводов и кабелей продолжает расширяться, в основном он используется в качестве изоляции и оболочки судовых кабелей, авиационных кабелей, проводов двигателей, нагревательных проводов и многих кабелей специального назначения (например, используемых в атомной энергетике, аэрокосмической и металлургической промышленности).
За последние два года наша компания получила многочисленные заказы от клиентов на кабели с изоляцией и оболочкой из силиконовой резины. Однако, поскольку этот вид продукции не является нашим основным продуктом, наши технологии обработки и производственное оборудование еще не полностью развиты. Хотя во время производства мы столкнулись со многими трудностями, благодаря общим усилиям продукция в конечном итоге была доставлена клиентам точно в срок, и мы многому научились на этом опыте.
II. Проблемы, возникающие при производстве кабелей из силиконовой резины
1. После вулканизации и компаундирования резиновая смесь склонна к подгоранию и в процессе экструзии содержит большое количество примесей, что приводит к пробою изоляции.
2. Во время экструзии оболочки возникают рыхлые оболочки и образование пузырей.
III. Решения
1. Технические требования к смешиванию и повторному смешиванию
Хотя оборудование для переработки силиконового каучука аналогично оборудованию для переработки органического каучука, лучше не использовать один и тот же открытый стан для обработки как органического, так и силиконового каучука. В идеале должно быть выделено специальное помещение для обработки силиконовой резины, а окружающая среда должна поддерживаться в чистоте, поскольку загрязненная силиконовая резина будет иметь пониженные механические и электрические свойства. Если для силиконового каучука не может быть предоставлено специальное технологическое оборудование и оборудование, крайне важно обеспечить полную изоляцию загрязняющих материалов от силиконового каучука и его компонентов, поскольку большинство примесей возникает в процессе смешивания.
Из-за свойств силиконовой резины, соединения, требующие повторной обработки, после обработки изменяют пластичность, что делает их склонными к пригоранию на высокоскоростных роликах. Охлаждающая вода должна циркулировать через валки открытой мельницы, чтобы предотвратить подгорание, особенно для соединений, использующих пероксид бис(2,4-дихлорбензоила) в качестве системы вулканизации. Это связано с тем, что температура разложения бис(2,4-дихлорбензоила) составляет примерно 45°C, а продукты разложения, 2,4-дихлорбензойная кислота и 2,4-дихлорбензол, не летучие, что приводит к легкому горению соединения. Для получения высококачественной продукции при рецептуре силиконовой резины необходимо соблюдать следующие основные этапы:
(1) Тщательно взвесьте каждый используемый компонент смеси (например, антипирен, вулканизирующий агент, цветную маточную смесь и т. д.). (2) После помещения чистого силиконового каучука или армирующего состава в открытую мельницу отрегулируйте зазор между валками так, чтобы силиконовый каучук обволакивал более быстродвижущийся валик и тщательно перемешивал. Чистый силиконовый каучук обычно требует лишь небольшого повторного смешивания или вообще не требует повторного смешивания перед добавлением наполнителей. Однако, поскольку армирующая силиконовая резина содержит диоксид кремния, ее необходимо тщательно перемешать. Повторное перемешивание завершается, когда смесь обволакивает более быстро движущийся валик.
(3) При необходимости к составу следует добавить антипирены, цветные маточные смеси и т. д. Некоторые наполнители могут упасть в приемный лоток во время смешивания; их следует собрать и добавить в смесь перед следующим добавлением наполнителя. Резиновый скребок обычно используется для соскабливания наполнителей с приемного лотка; следует избегать использования щетки, так как некоторые щетинки могут упасть и смешаться с составом. Особенно важно добавлять в состав все наполнители не сразу, а в 2-3 приема. После добавления каждой порции наполнителя смесь следует тщательно перемешивать. Это обеспечивает равномерное диспергирование наполнителя и позволяет избежать образования твердых комков наполнителя. Разумный зазор между валками обеспечивает оптимальную скорость смешивания и качество резиновой смеси.
(4) Последний ингредиент, добавляемый в резиновую смесь, — это вулканизирующий агент. Поскольку в настоящее время в качестве вулканизующего агента мы используем пероксид 2,4-бензоилдихлорида, не добавляйте его, если резиновая смесь слишком горячая (не выше 40°C). В противном случае произойдет частичная преждевременная вулканизация, приводящая к потере резиновой смеси или вулканизирующего агента. В катки следует подавать достаточное количество охлаждающей воды, чтобы предотвратить перегрев резиновой смеси. Наконец, для обеспечения равномерного диспергирования вулканизующего агента следует несколько раз прокачать через него весь рулон резиновой смеси.
2. Правильное использование фильтрующей сетки и фильтрующих подушек.
Фильтровальная сетка обычно состоит из фильтрующей пластины размером 20–40 меш и фильтрующей сетки из нержавеющей стали размером 60–100 меш с более мелкими отверстиями. Некоторые производители предпочитают не использовать фильтрующую сетку и проводить прямую экструзию, поскольку это увеличивает скорость экструзии, а иногда исключает возможность выделения тепла и подгорания вблизи фильтрующей пластины. Однако использование фильтрующих сеток имеет решающее значение, поскольку они играют значительную роль в удалении примесей и недиспергированных частиц наполнителя из резиновой смеси. Одновременно сетчатые фильтры также удаляют воздух, попавший в резиновую смесь во время смешивания и переработки, особенно для более мягких смесей.
Поскольку силиконовый каучук лишь слегка термопластичен и в неотвержденном состоянии не подвергается легкому напряжению течения или сдвиговой деформации, конструкция фильтрующей пластины не имеет решающего значения. Большинство конструкций фильтрующих пластин подходят для переработки силиконовой резины.
3. Выбор экструзионного оборудования
Что касается выбора оборудования, поскольку у нас нет специального оборудования для производства кабелей из силиконовой резины, у нас нет выбора. Из трех производственных линий непрерывной вулканизации, которые мы используем в настоящее время, экструдер непрерывной вулканизации с паром Φ65/Φ90 и экструдер непрерывной вулканизации в солевой ванне PLCV подходят для производства силиконового каучука.
4. Исследование и улучшение процессов
Поскольку кабели из силиконовой резины не являются нашим обычным продуктом, мы всегда учимся методом проб и ошибок при их производстве. Для экструзии изоляции мы использовали как экструдер непрерывной вулканизации паром Φ65/Φ90, так и экструдер непрерывной вулканизации PLCV. Однако экструдер непрерывного действия с паром Φ65/Φ90 не может соединить телескопическую трубку с фильерной головкой, поскольку это приведет к быстрому повышению температуры фильерной головки при нагреве паром, что приведет к преждевременной вулканизации силиконовой резины во время экструзии. Поэтому на реальном производстве мы не подключали телескопическую трубку к головке, а использовали пар открытым способом. Это привело к невозможности применения чрезмерного давления пара, что повлияло на скорость производства и привело к потере значительного количества пара. При использовании установки PLCV для экструзии изоляции в условиях контролируемой температуры экструзия сама по себе экструзия не представляла серьезных проблем; Для удовлетворения требований к продукту требовалось давление всего 0,2 МПа или не требовалось никакого давления.
В настоящее время мы производим партию одножильных кабелей с изоляцией из силиконовой резины и оболочкой из силиконовой резины. Поскольку заказчик требует легкого отделения изоляции от оболочки, это означает, что процесс двухслойной совместной экструзии, который мы обычно используем при производстве одножильных кабелей, не может быть использован. При подготовке к экструзии оболочки после экструзии изоляции возникла проблема: изоляционный слой из силиконовой резины изолированного жилы легко выталкивался во внутренней форме, блокировался и вызывал вздутие и разрыв оболочки после экструзии. После повторных экспериментов мы приняли метод продольного оборачивания слоя нетканого материала вокруг изолируемого сердечника, чтобы обеспечить место для хранения газа, выделяющегося во время вторичной вулканизации изоляции из силиконового каучука. Это эффективно решило проблемы выдавливания изоляции во внутренней форме и вздутия оболочки при давлении в трубопроводе 0,2–0,3 МПа.
В сентябре 2006 года клиент заказал кабель преобразователя частоты с изоляцией из силиконовой резины и оболочкой из силиконовой резины. Поскольку медная лента была обернута вокруг изолированного сердечника в качестве экранирующего слоя после прокладки кабеля, мы изначально использовали метод приложения давления только после того, как готовая головка была герметизирована во время экструзии оболочки, чтобы предотвратить попадание воды. Однако возникали те же проблемы с расшатыванием, образованием волдырей и разрывов оболочек. Благодаря проверке наш метод обертывания слоя нетканого материала вокруг экранирующего слоя медной ленты и приложения давления при входе головки кабеля в вулканизирующую трубку длиной 5 м эффективно решил проблемы ослабления, вздутия и разрыва оболочки.
Основываясь на предыдущих успехах, мы слепо верили, что нетканое полотно может решить проблемы, возникающие при производстве кабелей из силиконовой резины. Однако реальность такова, что не все кабели из силиконовой резины позволяют производить качественную продукцию, просто обертывая изоляцию нетканым материалом. При экструзии оболочки после укладки многожильного кабеля, хотя в нее также наматывают нетканое полотно, недостаточное заполнение при укладке кабеля и недостаточное давление расплава при экструзии оболочки часто препятствуют продавливанию силиконовой резины в недостаточно заполненные зазоры, что приводит к утечкам после вулканизации под давлением в вулканизационной трубке. Поэтому мы не рекомендуем добавлять наполнитель и обертывать нетканый материал во время экструзии оболочки многожильных кабелей после прокладки кабеля, поскольку жилы кабеля имеют достаточные зазоры для хранения газа, выделяемого изоляцией из силиконовой резины во время вторичной вулканизации. При правильном давлении в трубопроводе можно полностью избежать ослабления оболочки, образования вздутий и утечек.
IV. Заключение
Таким образом, анализируя проблемы, возникающие в производственном процессе, сосредоточив внимание на их уникальных аспектах и глядя за пределы поверхности, мы смогли фундаментально выявить причины проблем и принять практические и осуществимые технологические и технические меры для их решения. Мы верим, что благодаря нашим усилиям процесс производства кабелей из силиконовой резины будет продолжать развиваться, качество продукции будет продолжать улучшаться, кабели из силиконовой резины постепенно станут нашим ведущим продуктом, а конкурентоспособность компании на рынке кабелей с резиновой оболочкой будет продолжать укрепляться.