Сущность процесса вулканизация кабелей и проводов с резиновой изоляцией

При повышении температуры до определенного уровня (обычно 140 — 160 °С) введенные в резиновую смесь вулканизующие агенты вступают в реакцию с молекулами каучука, и происходит образование сшитой структуры полимера. Физико-механические свойства резин сильно зависят от времени процесса вулканизации.

Степень вулканизации обычно оценивают путем измерения прочностных характеристик резин, например предела прочности при разрыве. В начале вулканизации с увеличением времени процесса т наблюдается увеличение прочности при разрыве (участок кривой до точки А Это объясняется все увеличивающейся степенью сшивания структуры полимера.

Характерная зависимость прочности при разрыве от времени вулканизации для резин

Участок АВ, при котором разрывная прочность максимальна и уже не изменяется от времени, называется плато вулканизации. После точки В наблюдается уменьшение разрывной прочности, что связано с преобладанием явлений деструкции, вызванных нагревом резины.

Наилучшей технологичностью обладают резины, у которых точка А наступает возможно раньше, а плато вулканизации как можно более широкое.

Первое обстоятельство дает возможность повысить производительность процесса (вулканизации, второе — уменьшает вероятность перевулканизации наружных слоев при прогреве внутренних слоев до степени, необходимой для их вулканизации).

Резины с применением в качестве вулканизующего агента тиурама обычно имеют более широкое плато вулканизации, чем сернистые резины.

При повышении температуры физико-механические процессы, проходящие в веществе, обычно протекают быстрее. Установлено, что скорость вулканизации сильно зависит от температуры, причем при увеличении температуры по закону арифметической прогрессии время вулканизации уменьшается примерно по закону геометрической прогрессии. Процесс вулканизации, как правило, начинается при 115 — 130 °С. Для убыстрения процесса в соответствии с вышеприведенными соображениями следует его проводить при возможно большей температуре. Однако чрезмерный нагрев может необратимо ухудшить физико-механические показатели резины из-за интенсивных процессов окисления и деструкции каучука. Поэтому для кабельных резин на основе синтетических бутадиеновых и бутадиен-стирольных каучуков температура вулканизации не должна превышать 210— 215 °С, для резин (на основе натурального и изопренового каучуков — не выше 205 °С, а для резин на основе полихлоропренового каучука — не выше 185 °С.

Во время процесса вулканизации резиновая смесь получает тепло от теплоносящей среды, в качестве которой могут быть горячий воздух, водяной пар, глицерин, расплавленный металл и пр. Чаще всего такой средой является насыщенный водяной пар. Применение его имеет целый ряд преимуществ перед другими теплоносителями: простота получения, удобство транспортировки, технологическая чистота. Очень важным достоинством насыщенного водяного пара является также большое теплосодержание и однозначная связь между давлением и температурой, что позволяет легко контролировать температурные условия измерением давления. Повышенное давление пара (0,3 — 2 МПа) препятствует также образованию вздутий и пористости, которые могут произойти в процессе вулканизации в резиновой изоляции или оболочке.

Вулканизация кабельных изделий чаще всего производится в вулканизационных котлах или в агрегатах непрерывной вулканизации. В первом случае провода или кабели намотаны на барабаны или уложены в специальные тарелки с тальком, во втором — изделие проходит через длинную вулканизационную трубу.

В процессе вулканизации наружные слои изоляции нагреваются быстрее, внутренние — медленнее, а так как процесс вулканизации сильно зависит от температуры, то и вулканизованы они будут в разной степени.