Процессы вулканизации

Технология образования поперечных связей совершенствовалась последние два десятилетия. Были предложены многочисленные методы и технологические приемы.

При любой оценке различных процессов вулканизации необходимо учитывать спектр размеров и напряжений кабелей, которые должны изготавливаться, их кон­структивное оформление и структуру, технические требования, качество продукта и общую экономичность установок и процессов.

Периодическая вулканизация. Метод периодической вулканизации предпола­гает, что изоляция или оболочка вулканизуются в автоклаве в паре при давлении, со­ответствующем 130-170 °С; циклы вулканизации продолжаются от 15 до 90 мин. Кабель или жила в невулканизованном состоянии, для лучшего соединения спи­рально покрытая с нахлестом прорезиненной хлопчатобумажной лентой или поли­эфирной пленкой, сворачивается на поддонах или наматывается на барабаны. Там, где требуются улучшенная фиксация и отделка поверхности, применяется металли­ческая оболочка. Как правило, на кабель экструдируется свинцовая труба с помо­щью пресса с нижней подвижной плитой или червячного пресса. Свинец снимается после вулканизации и может использоваться повторно.

Непрерывная вулканизация. Традиционно установка для непрерывной вулка­низации состоит из вулканизационной трубы, прикрепленной к рабочей поверхно­сти матрицы экструзионной головки. Существует три типа установок для непрерыв­ной вулканизации: горизонтальный вулканизатор непрерывного действия (НСУ), установка для протяжной непрерывной вулканизации (ССУ) и вертикальный вул­канизатор непрерывного действия (УСУ). Установка НСУ имеет очевидный недос­таток, а именно, при приемлемых значениях диаметра трубы и натяжения кабель бу­дет касаться дна трубы. Эта проблема более серьезна для кабелей с диаметром жилы более 15 мм. Для таких кабелей ССУ и УСУ подходят лучше. Вулканизационная тру­ба линии ССУ обычно устанавливается под углом 12-25°

При натяжении, соответ­ствующем массе кабеля на единицу длины, его можно расположить по продольной оси трубы. Датчик провисания устанавливается в точке, перед которой реакция сшивания поверхности кабеля завершается; это исключает любую возможность по­вреждения поверхности или царапин. После прохождения зоны нагрева и заверше­ния реакций сшивки кабель поступает в охлаждающую трубу, а после охлаждения сматывается.

Общую длину трубы (включая провисающую, прямую и охлаждаю­щую части) постепенно увеличили до 70-130 м. Действительно, в последнее время оборудование длиной 150 м стало широко использоваться, однако когда наружный диаметр кабеля превышает 80 мм или толщина стенки достигает 20 мм, становится очень важной регулировка натяжения в провисающей части, и кабель, экструдируе-мый с изоляцией, деформируется под действием силы тяжести до завершения сшив­ки (то есть во время нагрева в трубе).

Поэтому производство СПЭ кабелей с диа­метрами, превышающими 80 мм, обычно выполняется с помощью вертикального вулканизатора непрерывного действия. Поскольку такой вулканизатор имеет вер­тикальную трубу, проблема деформации под действием силы тяжести не возникает, даже при большом диаметре кабеля. При этом обработка проще, чем в ССУ Одним из недостатков вертикального вулканизатора непрерывного действия, однако, явля­ется то, что для установки вертикального оборудования необходимо специальное здание с высокой башней.

Теплота, необходимая для подъема температуры в зоне вулканизации, для ССУ и УСУ может быть получена от пара, высокотемпературного азота или радиационных нагревателей, установленных снаружи трубы. Для высоко­вольтных кабелей использования пара избегают, поскольку он создает макрополос­ти в изоляции. Тепло, подводимое к изоляции, приводит к разложению пероксида, выделяющего летучие вещества, такие как ацетофенон, метан, водяной пар и альфа-метил стирол. Для ограничения до приемлемого уровня размера полостей, образо­ванных этими газами в изоляции, в трубе создается давление примерно 1 МПа.

Процесс непрерывной вулканизации Мицубиси Дайнити (МОСУ) с длинной внутренней оформляющей поверхностью матрицы. В процессе МОСУ использует­ся горизонтальное оборудование, и матрица экструдера имеет длину несколько мет­ров, образуя вулканизационную трубу для поддержания давления и предотвраще­ния образования полостей. Несшитая экструдированная сердцевина кабеля, поки­дая матрицу, попадает в трубу, где ее поверхность покрывается смазкой. Затем для завершения реакции сшивки сердцевина, скользя, движется по трубе и нагревается.

Вулканизация в жидкости. Осуществленные попытки провести вулканизацию в жидкости в промышленном масштабе можно разделить на две группы. Одна с использованием силиконового масла, другая процесс сшивки, известный как процесс с жидкой средой для вулканизации (ЬСМ), или процесс в расплаве соли (со­левой ванне), в котором в качестве нагревающей среды применяется натрий, калий и расплавленная эвтектическая смесь.

Вулканизация ИК-излучением. Другой важный метод сшивки, используемый для изготовления кабелей вулканизация ИК-излучением. При ее использовании эластомеры после экструзии при давлении окружающей среды и при относительно низкой температуре непрерывно сшиваются с помощью источника инфракрасного излучения. Такой метод распространен при изготовлении кабелей с силиконовым каучуком.