郑建强, 郑玉顺, 孙章栓, 赵占红
(长江电缆有限公司，湖北宜昌443100)
摘要：介绍了橡套电缆的微波硫化新工艺，将蒸汽硫化与微波硫化进行了比较，微波硫化具有能耗低、硫化均匀等优点，避免了蒸汽硫化对环境的污染，符合国家绿环保的要求。关键词：橡套电缆；微波硫化；蒸汽硫化；加工工艺中图分类号:T M247.1
文献标识码:A
文章编号:167226901(2009)0120034203
A New Process for M i crowave Cur i n g of Cabtyre Cables
Z HE NG J ian 2qiang,et al
(Changjiang Cables Co .,L td .,Yichang 443100,China )
Abstract:A ne w p r ocess f or m icr owave curing of cabtyre cables is p resented .Compared with the st
ea m curing p r ocess,the m icr owave curing p r ocess features l ow energy consu mp ti on,even curing and no polluti on t o the envir on 2ment,which meets the nati onal require ments for envir on mental p r otecti on .
Key words:cabtyre cable;m icr owave curing;stea m curing;manufacturing p r ocess
收稿日期:2008208213
作者简介：郑建强(1975-)，男，工程师.
作者地址：湖北宜昌市夷陵区平湖大道[443100].
0 引 言
橡套电缆的绝缘材料主要是橡胶。生橡胶受热
变软，遇冷变硬、发脆，不易成型，容易磨损，易溶于汽油等有机溶剂，分子内具有双键，易起加成反应，容易老化。为改善橡胶制品的性能，生产时必须对生橡胶进行一系列加工过程，在一定条件下，使胶料中的生胶与硫化剂发生化学反应，使其由线型结构的大分子交联成为立体网状结构的大分子，从而使绝缘材料具备高强度、高弹性、高耐磨、抗腐蚀等优良性能。这个过程称为橡胶硫化。
一般将硫化过程分为四个阶段，诱导—预硫化—正硫化—过硫化。为实现这一反应，必须外加能量使之达到一定的硫化温度，然后让橡套绝缘保温在该硫化温度范围内完成全部硫化反应。
橡套电缆产品一直延续蒸汽加热的传统硫化方式，而橡套电缆微波硫化工艺是利用微波将橡套、绝缘迅速加热到硫化所需要的温度，这一过程只需要几十秒到一两分钟的时间。这不但改变了电缆的制造方法，提高了科技含量，更缩短了制造周期；使用微波硫化代替蒸汽硫化，不必安装蒸汽锅炉，以一台2t 燃煤式蒸汽锅炉计算，每年就可以节省烟煤约
3000t，还可以避免燃煤给环境带来的污染。总之
橡套电缆微波硫化新工艺的研制是符合绿环保、节能、降耗等国家产业政策的。
1 蒸汽硫化与微波硫化的比较
橡套电缆常规硫化方法是采用蒸汽硫化工艺。
但由于加热温度是由介质外部向内部慢慢地热传导，而橡胶物料是不良导热材料，因此，从物料表面向里层传热其传热速率是很慢的，大部分时间耗费在让橡胶达到硫化温度上。所以加热时间长、效率低、硫化均匀性不好。尤其是传统工艺为消除橡胶粘连而使用硅酸镁(滑石粉)，致使橡胶生产车间中粉尘弥漫，空气中粉尘含量远超过国家环保部门规定的标准，而且电缆整体硫化状态并不理想。这是
因为，在常规热传导情况下，被硫化胶料表面与里层升温的时间不一，会出现硫化不均匀的现象。
微波硫化与传统蒸汽硫化方式完全不同，是将微波能量穿透到电缆绝缘或护套内部直接进行整体加热，因此加热迅速，高效节能，大大缩短了绝缘或护套的硫化时间，使其加热均匀性更好，硫化质量较高。可以在较短的时间内越过橡胶极易发生粘连的诱导阶段进入预硫阶段，革除了传统工艺过程中使用滑石粉的操作，达到环保要求。该生产工艺将挤包和硫化集中在一条生产线上完成，自动化程度高，能耗低，节省人力，生产稳定，产品质量均匀等，大大改善了生产劳动条件。
2 微波硫化技术的发展历史
橡胶微波硫化技术自20世纪70年代问世以来得到迅速推广，特别是橡胶微波连续硫化生产线在橡胶挤出制品生产中的推广应用，其发展之迅速是史无前例的。日本是微波连续硫化技术发展较快的国家，至今已累计生产450多条微波连续硫化生产线，并向世界各国出口100余条。微波硫化技术在国外工业化国家已成为普遍的生产方式，但仅仅应用于各种挤压胶条、胶管以及各类轮胎的硫化预热，应用于电线电缆制造行业尚未见报道。
我国已从德国、日本、西班牙、英国等国家引进了几十条微波密封条连续硫化生产线生产橡胶制品。但进口的微波硫化生产线也存在很多问题，如价格高，维修成本高，微波箱体设计不合理，微波效率低，控制的自动化程度不够。随着国内微波能应用技术的发展，国内相继仿造和改造了多条采用橡胶
微波硫化工艺的设备，有些引进设备的厂家与微波能应用厂家合作，开始着手对进口橡胶硫化设备所存在的问题进行改造，使其产品质量和产量有了较大提高。2000年以来随着多管型微波硫化设备的开发成功，使得设备成本及维修难度降低，目前橡胶的微波硫化技术已日益走向成熟，设备不断完善，向着高度自动化、省能源、减少环境污染的方向努力，以满足广大用户不断提高的需求，有着巨大潜力和广阔的市场。我公司抓住这一机会，经过多方面的研究与实践，将微波硫化技术与电缆制造工艺相结合，开发了橡套电缆微波硫化加工工艺。表1为微波硫化电缆与蒸汽硫化电缆性能的对比。
表1 微波硫化电缆与蒸汽硫化电缆性能的对比
试验项目标准要求蒸汽硫化
电缆
微波硫化
电缆
老化前
抗张强度中间值/MPa≥5.0 5.3 5.8 断裂伸长率中间值/%≥250348374空气烘箱老化后①
抗张强度中间值/MPa≥4.2 5.2 5.7 抗强强度变化率/%≤±25-4-1 断裂伸长率中间值/%≥250340370 断裂伸长率变化率/%≤±25-3-1热延伸试验②
载荷下的伸长率/%≤1752015 冷却后的伸长率/%≤2553
①空气烘箱老化试验条件:80±2℃,7×24h。
②热延伸试验条件:200±3℃,0.2MPa,15m in。
经湖北省科技信息研究院查新检索中心查新，结论为“采用微波硫化和热风硫化相结合的技术，用于橡套电缆的生产，国内未见相关文献报道，具有新颖性。”
3 微波硫化设备
全套微波硫化电缆生产线由一个中央控制台控制，远程计算机和P LC(可编程序控制器)进行状态控制、状态显示。全部采用变频控制调速技术，保证每台设备运转速度同步，亦可单独控制每一台设备。由上位计算机(工控机)和P LC组成的控制系统对全线生产过程进行控制，人机界面采用触摸屏控制。
其中上位计算机用于建立、修改电缆的硫化工艺参数，数据及参数可存取。可编程序控制器实施对各
设备的工作状态控制。控制台包括该系统操作的所有控制器和状态指示器。连锁状态控制盘提供每个微波发生器、冷却水流量和检修门连锁状态的参数情况。控制盘的指示器提供能量发生情况、连锁状态以及在工作和备用状态下的性能资料。工控机对微波系统、热风系统进行全过程控制，全面的数据、历史曲线图存储，可调用各种电缆的处理数据及参数，任意设置微波功率及温度，进行动态控制，具有完善的人机界面。根据电缆外径和温度控制微波功率大小或传输速度快慢；当加热器门动作、电缆断料时自动切断微波；冷却水流量变小时报警，一定时间后自动关微波。
测温系统为远红外非接触式，测温范围为0～500℃，智能调节，自动温度显示。红外温控仪监控电缆硫化，防止过硫化。在操作盘、进出口及设备牵引、收放线架等处均安装急停开关，以在设备非正常情况下及时关闭系统。设备进出口处装有微波测能仪测量电磁泄漏，泄漏超标时发出警报。腔体外部加载微波抑制器，控制微波漏能。加热腔有隔热保温层，微波腔配有波形搅拌器，以保证均匀加热。
4 微波硫化加工工艺
4.1 工艺流程
气体收集
微波硫化电缆生产线基本工艺流程为：从挤出机挤出的成型电缆通过拉力牵引，进入微波硫化装置，在此处电缆迅速升温到硫化温度，然后进入二次硫化的热风槽，电缆在热风槽内一定温度下，保持一定的时间，即完成该电缆的硫化过程。此时如果不用热风槽，硫化全在微波槽中进行，则太浪费能量，
而与热风槽结合起来，就比较经济。
(下转第39页)
表2为各不确定分量的计算结果及比较。
表2 各不确定度分量计算结果及比较
分量名称平均值概率分布
(K值)
灵敏系数不确定度自由度
R207.0170正态分布— 3.29×10-39
δR
20(ΔR
i
)
—均匀分布1000.1179 2.03×10-350
δR
20(Δt
i
)—K=2-0.02767.73×10-350
δR
20(ΔL
i
)—K=2-7.0178 4.63×10-350
由表2还可以计算出本次测试结果的合成不确定度为:
u(R
20)=u
A
(R
20
)2+u
B
(R
20
)2 =9.80×10-3 (Ω/km)
防盗门报警器
取K=2,95%的置信概率，则其扩展不确定度为U(R
20
)
=19.61×10-3(Ω/k m)≈0.020(Ω/ k m)，因此，可通过以下计算并作为测量报告的最终结果:
R
20
=(7.018±0.020) (Ω/km)
K=2
相对标准不确定度为:
U(R20)
R20
=0.28%
因此，可以认为本次试验也验证了该测量系统是满足标准规定的型式试验不大于0.5%测量误差的要求。
4 测量结果的分析
从上述表2可知，本次测量不确定度的四个分量的贡献相对比较平均，没有出现数量级别上的区别，但同时也能看出提高环境温度的控制对导体电阻的测量非常重要。其次试样的校直也很关键，特别是对于大截面的绞合导体，试样长度的误差可能要超过0.5mm，如此测量结果与真实值之间的偏差能达到0.5%，所以在测量过程中对被测导线要校直，须经常对夹口距离进行校正，尽量减小误差。对于36型电桥测试系统，实验室常用的标准电阻为0.001Ω，可采用更高精度的标准电阻如0.0001Ω来提高整个系统的测试分辨率，减小电桥测试系统本身带来的不确定度。
参考文献:
数显计数器
[1] G B/T3048.4—2007，电线电缆电性能试验方法 第4部分:
导体直流电阻试验[S].
[2] I S0:1993(E)，测量不确定度导则[S].
[3] 国家质量技术监督局计量司编.测量不确定度评定与标示指
南[M].北京：中国计量出版社.
(上接第35页)
具体的工艺流程如下:
放线架→挤出机→微波硫化区→热风硫化区→冷却装置→牵引机→收线架顶空瓶
4.2 优点
(1)微波硫化是将微波能量穿透到电缆绝缘或护套内部直接进行整体加热，加热迅速，高效节能，大大缩短了绝缘或护套的硫化时间，微波腔配有波形搅拌器，以保证均匀加热，硫化质量较高;
(2)微波硫化技术替代传统的蒸汽硫化工艺，在常规压力下硫化，可避免高压蒸汽侵入电缆线芯而导致导体氧化，可提高电缆的导电和绝缘性能。
(3)微波硫化与热风硫化结合并用，既能保证电缆的技术要求，又能减少能量浪费。
4.3 工艺要点cng撬装加气站
微波加热设备是整个电缆生产工艺的核心环节。微波加热设备的加热均匀性设计显得特别重要，它是橡胶均匀硫化的前提，此外电缆绝缘和护套材料的成分组成比例、泽深浅和表面的光洁度都会对微波吸收产生影响，都需要加以考虑并在工艺中做适当的调整，以适应工艺的要求。
5 结束语
方形磁铁(1)微波硫化加工工艺工序少、易操作、成本低，和传统的蒸汽硫化工艺竞争有很强的优势。
(2)煤炭开采、矿石冶炼、船舶建造以及化工业等都需要大量的橡套电缆，另外，微波硫化避免了蒸汽硫化对环境的污染，符合国家绿环保、节能、清洁的要求，因此，微波硫化新工艺的应用有着广阔的市场前景。
参考文献:
[1] 徐应麟主编.电线电缆手册(第2册)[M].北京：机械工业出
版社,2001.
[2] 郑州电缆厂教育办公室编.橡皮绝缘电线电缆制造，电线电缆
工人技术教育试用教材(之三)[M].郑州：郑州电缆厂,1981.
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