硅橡胶喷霜解决方案及连硫管水位控制系统改进

范 涛 崔海洋 朱玉萍（安徽太平洋电缆集团有限公司，安徽 巢湖 238371）



硅橡胶喷霜解决方案及连硫管水位控制系统改进

范 涛 崔海洋 朱玉萍
（安徽太平洋电缆集团有限公司，安徽 巢湖 238371）

摘 要：本文通过对硅橡胶“喷霜”问题的分析，针对产生原因，介绍了相关解决措施：在橡胶配方中加入除霜剂、降低配方中双二四比例、采用二次硫化、采用双二五硫化剂等，并引进了热电偶温控系统，控制硫化管水位，以解决护套“起泡”、“炸口”的质量问题。

关键词：硅橡胶电缆；喷霜；双二四；双二五；起泡；炸口；热电偶温控系统

硅橡胶电缆护套表面“喷霜”问题一直是行业内的难题，主要表现在硅橡胶电缆挤出硫化后，在自然条件下护套表面有霜状结晶物析出。“喷霜”不但影响电缆的外观，而且还影响橡胶的机械性能及老化性能。

一、喷霜的原因

喷霜又名喷出（blooming），是橡胶加工过程中常见的质量问题，它是指未硫化胶或硫化胶中所含的配合剂迁移到表面并析出的现象。有时，这种喷出物呈霜状结晶物，故习惯上称“喷霜”。较多常见的喷霜原因是因为配合剂在胶料中发生过饱和或一些分子量较小的不相容化合物造成的。其实从喷出物外观来看，也未必都呈霜状，也有呈油状（软化剂、增塑剂）或粉粒状（多为填充剂、防老剂、促进剂等）的物质喷出，甚至炭黑喷出也有所见。

硅橡胶硫化剂一般采用双二四（过氧化双（2，4-二氯甲酰）、双二五（2，5-二甲基-2，5-双（叔丁基过氧基）己烷）为主，双二四作为硅橡胶硫化剂，起硫温度较低，采用连硫管生产，蒸汽气压一般在0.2MPa～0.4MPa；双二五作为硫化剂，起硫温度较高，蒸汽气压一般控制在0.7MPa～0.8MPa。因为双二四作为硫化剂，生产气压较低，大多企业一般采用双二四作为硫化剂。

通过对护套表面的析出物进行光谱分析，析出物主要为双二四。主要是因为双二四高温分解后会产生低分子量的酸性物质，其与硅橡胶不相容，在存放过程中会转移到硅胶表面结晶从而出现喷霜。

二、解决方案

1 解决方案一：采用除霜剂

双二四高温分解后产生的为酸性物质，防霜剂主要成分为碱性物质，通过酸碱中和反应来达到防霜的目的。在炼胶时按硅胶的0.3%左右比例添加，可防止产品的喷霜现象，效果显著。但对成品硅橡胶护套的机械性能进行检测，其抗撕裂性能明显下降。

2 方案二：降低双二四比例

通过“喷霜”原因分析得知，主要是因为胶料中硫化剂没有充分参与反应，产生多余的酸性物质与硅橡胶相容性较差，最终导致析出。因此，可以通过降低硅橡胶中双二四比例，改进电缆的“喷霜”现象。实践证明硅橡胶“喷霜”现象可以明显减轻，但硫化剂比例的降低将直接影响产品的硫化速度，见表1。

表1

3 方案三：二次硫化

对已经硫化好的硅橡胶成品电缆，放入硫化罐或蒸汽房内进行二次硫化，将多余的硫化剂与硅橡胶充分反应，以消除“喷霜”现象。但二次硫化的条件是在90℃蒸汽房内，硫化时间为4～6小时，这样会增加电缆的生产周期，批量生产时会影响电缆的交货期。

4 方案四：采用双二五作为硫化剂

双二五高温分解时不产生带羧基的产物，其与硅橡胶相容性较好，不出现喷霜现象。但双二五硫化温度一般在160℃～180℃，硫化管气压控制在0.7MPa～0.8MPa。

目前硅橡胶连硫设备基本上都没有配置水汽平衡控制系统，硫化管进水位置一般设置在下密封口向上1.0m处，主要起密封蒸汽的作用，因为硫化管内的冷却段太短，采用双二五作为硫化剂，硫化管内蒸汽压力从7～8个大气压急剧降低到1个大气压，压力的突然消失很容易导致电缆护套出现“炸口”；同时冷却水段太短，电缆还没有充分冷却，护套表面的硬度不够，在压力消失的情况下，电缆表面容易“起泡”现象。采用双二四、双二五作为硫化剂的区别见表2。

表2

三、硫化管水位控制系统改造

目前新型连硫设备水位控制基本上采用的都是水汽平衡系统，设备通过差压变送器可以自由控制硫化管内的冷却水位，以充分对电缆进行冷却，同时让电缆经过一个缓慢“降压”的过程，以解决电缆的“起泡”和“炸口”的质量问题，但水汽平衡装置的设备改造资金投入较大，改造也具有一定的难度。采用热电偶温控系控来控制硫化管水位，这种方法资金投入少，设备改造比较方便，同时改造工期较短。

热电偶温控系统控制水位原理：在硫化管道下密封口向上6m、10m处，各安置一个热电偶，分别为A、B两点，通过温控表的设定温度及测量温度来控制水泵工作，从而控制硫化管内的水位。在控制系统中设定这两点温度的控制值，A点设置为30℃，B点设置为160℃。当A点热电偶测定温度低于30℃时，说明水位达到硫化管的A点，此时水泵停止工作，硫化管内的水位会在蒸汽压力的作用下从硫化管的下密封圈处缓慢排出，当B点热电偶测定温度高于160℃，说明水位已经低于硫化管的B点，此时水泵开始工作，一直将水位打到A点才停止，这样就将硫化管的水位始终控制在A、B两点之间，同时水位的变化可以降低硫化管内的冷却段水温。设备改进前后示意图如图1、图2所示。

通过改进后的硫化管，以充分对电缆进行冷却，同时让电缆从管内的高压状态到环境大气压经过一个缓慢“降压”的过程，以解决电缆的“起泡”、“炸口的质量问题”。

结语

本文介绍了一系列解决硅橡胶“喷霜”问题的措施，通过实践证明，在改进“喷霜”问题的同时，也引入了一些新的问题，最终确定采用“双二五”作为硫化剂可以有效解决“喷霜”问题，并通过对连硫设备的简易改进，以解决硫化时护套出现“起泡”、“炸口”的质量问题。

参考文献

［1］汪景璞，邹元传.电缆材料［M］.北京：机械工业出版社，1982.

［2］徐红芹，李爱军，王红梅.电缆蒸汽交联生产线水汽平衡控制的研制［J］.制造业自动化，2006.

图1 改进前

图2 改进后

中图分类号：TQ330

文献标识码：A