I. บทนำ
ยางซิลิโคน เนื่องมาจากทนความร้อนสูงและทนความเย็นได้ดีเยี่ยม (ด้วยช่วงอุณหภูมิการทำงานระยะยาวที่ -90 ถึง 250°C) พร้อมด้วยความเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดีเยี่ยมและความทนทานต่ออายุการใช้งาน ส่งผลให้มีการพัฒนาอย่างรวดเร็วในอุตสาหกรรมเคเบิล
ในช่วงสองสามทศวรรษที่ผ่านมา อุตสาหกรรมยางซิลิโคนเผชิญกับความท้าทายอย่างต่อเนื่องในการตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นของตลาดผลิตภัณฑ์อัดขึ้นรูปที่ทันสมัย ยางซิลิโคนมีการปรับปรุงในด้านความต้านทานการเสียดสี ความต้านทานแรงตัด ทนต่อสารเคมี ทนน้ำมัน และความแข็งแรงทางกล เนื่องจากเป็นวัสดุที่มีอุณหภูมิการเสื่อมสภาพเนื่องจากความร้อนสูง คุณค่าและความน่าเชื่อถือของวัสดุจึงช่วยให้ผู้ผลิตและผู้ใช้ใช้กันอย่างแพร่หลาย ปัจจุบัน การใช้ยางซิลิโคนในอุตสาหกรรมลวดและเคเบิลยังคงขยายตัว โดยส่วนใหญ่จะใช้เป็นฉนวนและเปลือกสำหรับสายเคเบิลเรือ สายเคเบิลการบิน สายไฟมอเตอร์ สายไฟทำความร้อน และสายเคเบิลวัตถุประสงค์พิเศษจำนวนมาก (เช่น สายเคเบิลที่ใช้ในพลังงานนิวเคลียร์ การบินและอวกาศ และอุตสาหกรรมโลหะวิทยา)
ในช่วงสองปีที่ผ่านมา บริษัทของเราได้รับคำสั่งซื้อจำนวนมากจากลูกค้าสำหรับสายเคเบิลหุ้มฉนวนและหุ้มด้วยยางซิลิโคน อย่างไรก็ตามเนื่องจากผลิตภัณฑ์ประเภทนี้ไม่ใช่ผลิตภัณฑ์หลักของเรา เทคโนโลยีการประมวลผลและอุปกรณ์การผลิตของเราจึงยังไม่ได้รับการพัฒนาอย่างเต็มที่ แม้ว่าเราจะเผชิญกับความยากลำบากมากมายในระหว่างการผลิต แต่ด้วยความพยายามร่วมกันของทุกคน ในที่สุดผลิตภัณฑ์ก็ได้รับการส่งมอบให้กับลูกค้าตามกำหนดเวลา และเราได้เรียนรู้มากมายจากประสบการณ์ดังกล่าว
ครั้งที่สอง ปัญหาที่พบในระหว่างการผลิตสายยางซิลิโคน
1. หลังจากการวัลคาไนซ์และการผสม สารประกอบยางมีแนวโน้มที่จะไหม้เกรียมและมีสิ่งเจือปนจำนวนมากในระหว่างการอัดขึ้นรูป ซึ่งนำไปสู่การพังทลายของแรงดันไฟฟ้าของฉนวน
2. เปลือกหลวมและพุพองเกิดขึ้นระหว่างการอัดขึ้นรูปเปลือก
ที่สาม โซลูชั่น
1. ข้อกำหนดทางเทคนิคของการผสมและการผสมซ้ำ
แม้ว่าอุปกรณ์การประมวลผลสำหรับยางซิลิโคนจะคล้ายกับอุปกรณ์สำหรับยางอินทรีย์ แต่ทางที่ดีที่สุดคืออย่าใช้โรงสีแบบเปิดเดียวกันในการแปรรูปทั้งยางอินทรีย์และยางซิลิโคน ตามหลักการแล้ว ควรมีห้องแปรรูปยางซิลิโคนโดยเฉพาะ และควรรักษาสภาพแวดล้อมให้สะอาด เนื่องจากยางซิลิโคนที่ปนเปื้อนจะทำให้คุณสมบัติทางกลและทางไฟฟ้าลดลง หากไม่สามารถจัดหาอุปกรณ์และสิ่งอำนวยความสะดวกในการประมวลผลเฉพาะสำหรับยางซิลิโคนได้ จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการแยกวัสดุที่ปนเปื้อนออกจากยางซิลิโคนและสารผสมของยางโดยสมบูรณ์ เนื่องจากสิ่งเจือปนส่วนใหญ่มาจากกระบวนการผสม
เนื่องจากคุณลักษณะโดยธรรมชาติของยางซิลิโคน สารประกอบที่ต้องผ่านกระบวนการซ้ำจะเกิดการเปลี่ยนแปลงความเป็นพลาสติกหลังจากการแปรรูปซ้ำ ซึ่งทำให้มีแนวโน้มที่จะไหม้เกรียมบนลูกกลิ้งความเร็วสูง น้ำหล่อเย็นควรไหลเวียนผ่านลูกกลิ้งของโรงสีแบบเปิดเพื่อป้องกันการไหม้เกรียม โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสารประกอบที่ใช้บิส(2,4-ไดคลอโรเบนโซอิล) เปอร์ออกไซด์เป็นระบบวัลคาไนเซชัน เนื่องจากอุณหภูมิการสลายตัวของบิส(2,4-ไดคลอโรเบนโซอิล) อยู่ที่ประมาณ 45°C และผลิตภัณฑ์จากการสลายตัว กรด 2,4-ไดคลอโรเบนโซอิก และ 2,4-ไดคลอโรเบนซีน ไม่ระเหยง่าย ส่งผลให้สารประกอบไหม้ได้ง่าย เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์คุณภาพสูง ต้องปฏิบัติตามขั้นตอนพื้นฐานต่อไปนี้ในระหว่างการผสมยางซิลิโคน:
(1) ชั่งน้ำหนักแต่ละส่วนประกอบของการผสมที่จะใช้อย่างระมัดระวัง (เช่น สารหน่วงการติดไฟ สารวัลคาไนซ์ มาสเตอร์แบทช์สี ฯลฯ) (2) หลังจากวางยางซิลิโคนบริสุทธิ์หรือสารประกอบเสริมแรงบนโรงสีแบบเปิด ให้ปรับช่องว่างลูกกลิ้งเพื่อให้ยางซิลิโคนพันรอบลูกกลิ้งที่เคลื่อนที่เร็วขึ้น และผสมใหม่อย่างทั่วถึง ยางซิลิโคนบริสุทธิ์มักจะต้องผสมซ้ำเล็กน้อยหรือไม่ต้องผสมซ้ำก่อนเติมสารตัวเติม อย่างไรก็ตามเนื่องจากยางซิลิโคนเสริมแรงมีซิลิกาจึงต้องผสมใหม่ให้ละเอียด การผสมซ้ำจะเสร็จสมบูรณ์เมื่อสารประกอบพันรอบลูกกลิ้งที่เคลื่อนที่เร็วกว่า
(3) หากจำเป็น ควรเพิ่มสารหน่วงการติดไฟ มาสเตอร์แบทช์สี ฯลฯ ลงในสารประกอบ ฟิลเลอร์บางชนิดอาจตกลงไปในถาดรับระหว่างการผสม ควรรวบรวมและเพิ่มลงในสารประกอบก่อนที่จะเติมสารตัวเติมครั้งต่อไป โดยทั่วไปจะใช้เครื่องขูดยางเพื่อขูดฟิลเลอร์ออกจากถาดรับ ควรหลีกเลี่ยงแปรงเนื่องจากขนแปรงบางส่วนอาจร่วงหล่นและผสมเข้ากับส่วนผสม สิ่งสำคัญอย่างยิ่งคือไม่ต้องเติมสารตัวเติมทั้งหมดลงในสารประกอบในคราวเดียว แต่ควรเพิ่มเป็น 2-3 ชุด ควรผสมสารประกอบให้ละเอียดหลังจากเติมสารตัวเติมแต่ละชุด ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการกระจายตัวของฟิลเลอร์ที่สม่ำเสมอ และหลีกเลี่ยงการก่อตัวของก้อนฟิลเลอร์ที่แข็ง ช่องว่างลูกกลิ้งที่เหมาะสมช่วยให้มั่นใจถึงความเร็วการผสมและคุณภาพของสารประกอบยางที่เหมาะสมที่สุด
(4) ส่วนผสมสุดท้ายที่เติมลงในสารประกอบยางคือสารวัลคาไนซ์ เนื่องจากปัจจุบันเราใช้ 2,4-benzoyl ไดคลอไรด์เปอร์ออกไซด์เป็นสารวัลคาไนซ์ จึงไม่ควรเติมเมื่อสารประกอบยางร้อนเกินไป (ไม่เกิน 40°C) มิฉะนั้นจะเกิดการวัลคาไนซ์ก่อนกำหนดบางส่วน ส่งผลให้สารประกอบยางหรือสารวัลคาไนซ์สูญเสียไป ควรใช้น้ำหล่อเย็นที่เพียงพอในลูกกลิ้งเพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไปของสารประกอบยาง สุดท้าย เพื่อให้แน่ใจว่าสารวัลคาไนซ์มีการกระจายตัวสม่ำเสมอ ควรหมุนเวียนสารประกอบยางทั้งม้วนหลายๆ ครั้ง
2. การใช้ตาข่ายกรองและแผ่นกรองอย่างถูกต้อง
โดยทั่วไปตาข่ายกรองจะประกอบด้วยแผ่นกรอง 20-40 ตาข่าย และตาข่ายกรองสแตนเลสขนาด 60-100 ตาข่ายที่มีช่องเปิดที่ละเอียดกว่า ผู้ผลิตบางรายไม่ต้องการใช้ตาข่ายกรองและพ่นโดยตรง เนื่องจากจะทำให้ความเร็วการอัดขึ้นรูปเพิ่มขึ้น และบางครั้งก็ช่วยลดความเป็นไปได้ที่จะเกิดความร้อนและการไหม้เกรียมใกล้แผ่นกรอง อย่างไรก็ตาม การใช้ตะแกรงกรองเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากมีบทบาทสำคัญในการกำจัดสิ่งสกปรกและอนุภาคตัวเติมที่ไม่กระจายตัวออกจากสารประกอบยาง ในขณะเดียวกัน หน้าจอตัวกรองยังช่วยขจัดอากาศที่ติดอยู่ในสารประกอบยางในระหว่างการผสมและการแปรรูปใหม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสารประกอบที่นิ่มกว่า
เนื่องจากยางซิลิโคนมีเทอร์โมพลาสติกเพียงเล็กน้อยเท่านั้น และไม่ได้รับความเค้นจากการไหลหรือความเค้นเฉือนได้ง่ายในสภาวะที่ไม่มีการแข็งตัว การออกแบบแผ่นกรองจึงไม่สำคัญ การออกแบบแผ่นกรองส่วนใหญ่เหมาะสำหรับการแปรรูปยางซิลิโคน
3. การเลือกอุปกรณ์การอัดรีด
ในการเลือกอุปกรณ์ เนื่องจากเราไม่มีอุปกรณ์การผลิตสายเคเบิลยางซิลิโคนโดยเฉพาะ เราจึงไม่มีทางเลือก จากสายการผลิตวัลคาไนซ์แบบต่อเนื่องสามสายที่เราใช้อยู่ในปัจจุบัน เครื่องอัดรีดแบบวัลคาไนซ์แบบต่อเนื่องด้วยไอน้ำ Φ65/Φ90 และเครื่องอัดรีดแบบวัลคาไนซ์แบบต่อเนื่องในอ่างเกลือ PLCV เหมาะสำหรับการผลิตยางซิลิโคน
4. การสำรวจและปรับปรุงกระบวนการ
เนื่องจากสายยางซิลิโคนไม่ใช่ผลิตภัณฑ์ปกติของเรา เราจึงเรียนรู้จากการลองผิดลองถูกในการผลิตอยู่เสมอ สำหรับการอัดขึ้นรูปฉนวน เราใช้ทั้งเครื่องอัดรีดแบบวัลคาไนซ์แบบต่อเนื่องด้วยไอน้ำ Φ65/Φ90 และเครื่องอัดรีดแบบวัลคาไนซ์แบบต่อเนื่อง PLCV อย่างไรก็ตาม เครื่องอัดรีดแบบต่อเนื่องด้วยไอน้ำ Φ65/Φ90 ไม่สามารถเชื่อมต่อท่อยืดไสลด์กับหัวดายได้ เนื่องจากการทำเช่นนั้นจะทำให้อุณหภูมิของหัวดายเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วภายใต้การให้ความร้อนด้วยไอน้ำ ส่งผลให้ยางซิลิโคนเกิดการวัลคาไนซ์ก่อนเวลาอันควรในระหว่างการอัดขึ้นรูป ดังนั้นในการผลิตจริง เราไม่ได้เชื่อมต่อท่อยืดไสลด์เข้ากับหัวดาย แต่ใช้ไอน้ำในลักษณะเปิดแทน ส่งผลให้ไม่สามารถใช้แรงดันไอน้ำมากเกินไป ส่งผลต่อความเร็วในการผลิต และสิ้นเปลืองไอน้ำจำนวนมาก เมื่อใช้หน่วย PLCV สำหรับการอัดขึ้นรูปฉนวน ภายใต้สภาวะอุณหภูมิการอัดขึ้นรูปที่มีการควบคุม การอัดขึ้นรูปเองไม่ได้นำเสนอปัญหาที่สำคัญ ต้องใช้แรงดันเพียง 0.2 MPa หรือไม่จำเป็นต้องมีแรงดันเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์
ขณะนี้ เรากำลังผลิตชุดสายเคเบิลแกนเดี่ยวหุ้มฉนวนยางซิลิโคนและหุ้มด้วยยางซิลิโคน เนื่องจากลูกค้าต้องการการลอกง่ายระหว่างฉนวนและเปลือก ซึ่งหมายความว่ากระบวนการอัดรีดร่วมสองชั้นที่ปกติเราใช้ในการผลิตสายเคเบิลแบบแกนเดี่ยวไม่สามารถนำมาใช้ได้ เมื่อเตรียมที่จะอัดปลอกออกมาหลังจากอัดฉนวนแล้ว เกิดปัญหาขึ้น: ชั้นฉนวนยางซิลิโคนของแกนฉนวนถูกดันขึ้นในแม่พิมพ์ด้านในอย่างง่ายดาย เกิดการอุดตันและทำให้เกิดการพองและแตกของปลอกหลังจากการอัดขึ้นรูป หลังจากการทดลองซ้ำแล้วซ้ำอีก เราได้นำวิธีการพันชั้นของผ้าไม่ทอรอบแกนฉนวนตามยาวเพื่อให้มีพื้นที่จัดเก็บสำหรับก๊าซที่ปล่อยออกมาระหว่างการวัลคาไนเซชันทุติยภูมิของฉนวนยางซิลิโคน วิธีนี้ช่วยแก้ปัญหาฉนวนที่ถูกดันขึ้นในแม่พิมพ์ด้านในและปลอกเปลือกด้านในที่พุพองที่แรงดันท่อ 0.2–0.3 MPa ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2549 ลูกค้าสั่งซื้อสายเคเบิลแปลงความถี่หุ้มฉนวนยางซิลิโคนและหุ้มด้วยยางซิลิโคน เนื่องจากเทปทองแดงพันรอบแกนฉนวนเป็นชั้นป้องกันหลังการเดินสายเคเบิล ในตอนแรกเราจึงใช้วิธีการออกแรงกดหลังจากที่หัวที่เสร็จแล้วถูกปิดผนึกระหว่างการอัดขึ้นรูปปลอกเพื่อป้องกันน้ำเข้าเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ปัญหาเดียวกันคือการคลาย พอง และแตกของฝักก็เกิดขึ้นเช่นกัน จากการตรวจสอบยืนยัน วิธีการพันชั้นผ้านอนวูฟเวนของเรารอบๆ ชั้นป้องกันเทปทองแดง และใช้แรงกดเมื่อหัวสายเคเบิลเข้าสู่ท่อวัลคาไนซ์ยาว 5 ม. สามารถแก้ไขปัญหาการคลายตัวของปลอก พอง และแตกได้อย่างมีประสิทธิภาพ
จากความสำเร็จก่อนหน้านี้ เราเชื่ออย่างสุ่มสี่สุ่มห้าว่าผ้าไม่ทอสามารถแก้ปัญหาที่พบในการผลิตสายยางซิลิโคนได้ อย่างไรก็ตาม ความจริงก็คือ ไม่ใช่ว่าสายยางซิลิโคนทั้งหมดจะผลิตผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการรับรองได้ง่ายๆ โดยการพันผ้าไม่ทอรอบๆ ฉนวน เมื่อทำการอัดรีดเปลือกหลังจากสายเคเบิลแบบมัลติคอร์ แม้ว่าผ้าไม่ทอจะถูกพันไว้ด้วยก็ตาม การเติมที่ไม่เพียงพอในระหว่างการวางสายเคเบิลและแรงดันหลอมเหลวที่ไม่เพียงพอในระหว่างการอัดขึ้นรูปของเปลือกมักจะป้องกันไม่ให้ยางซิลิโคนถูกบีบลงในช่องว่างที่เติมเต็มไม่เพียงพอ ส่งผลให้เกิดการรั่วไหลหลังจากการวัลคาไนซ์ด้วยแรงดันในท่อวัลคาไนซ์ ดังนั้นเราจึงไม่แนะนำให้เพิ่มการเติมและการพันผ้าไม่ทอระหว่างการอัดขึ้นรูปปลอกของสายเคเบิลแบบมัลติคอร์หลังจากการเดินสายเคเบิล เนื่องจากแกนของสายเคเบิลมีช่องว่างเพียงพอที่จะเก็บก๊าซที่ปล่อยออกมาจากฉนวนยางซิลิโคนในระหว่างการวัลคาไนเซชันทุติยภูมิ ตราบใดที่ใช้แรงดันท่ออย่างเหมาะสม ก็สามารถหลีกเลี่ยงการคลาย พุพอง และการรั่วไหลของปลอกได้อย่างสมบูรณ์
IV. บทสรุป
โดยสรุป โดยการวิเคราะห์ปัญหาที่พบในกระบวนการผลิต การมุ่งเน้นไปที่ลักษณะเฉพาะของปัญหา และการมองให้ไกลกว่าพื้นผิวไปจนถึงแก่นแท้ เราสามารถระบุสาเหตุของปัญหาโดยพื้นฐาน และนำกระบวนการและมาตรการทางเทคนิคที่ปฏิบัติได้จริงและเป็นไปได้มาใช้เพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านั้น เราเชื่อว่าด้วยความพยายามของเรา กระบวนการผลิตสายยางซิลิโคนจะยังคงเติบโตต่อไป คุณภาพของผลิตภัณฑ์จะดีขึ้นต่อไป สายยางซิลิโคนจะค่อยๆ กลายเป็นผลิตภัณฑ์ชั้นนำของเรา และความสามารถในการแข่งขันในตลาดของบริษัทในสายหุ้มยางจะยังคงแข็งแกร่งขึ้น