橡套電纜中銅絲發(fā)黑的多種原因

銅絲發(fā)黑的原因是多種因素造成的，不僅僅是橡皮的配方問題，還與銅絲本身所處的狀態(tài)、橡膠加工工藝、橡膠硫化工藝、電纜的結(jié)構(gòu)、護(hù)套橡膠配方、生產(chǎn)環(huán)境等諸多因素有關(guān)。

    1橡皮發(fā)粘和銅絲發(fā)黑的原因分析

　　1.1銅絲本身的原因在廿世紀(jì)五十到六十年代，國(guó)內(nèi)大多數(shù)廠家均使用普通銅桿，銅含量為99.99%，均為有氧銅桿，生產(chǎn)方法都是銅錠加熱后經(jīng)多道壓延后制得黑色銅桿，經(jīng)過大、中、小拉將銅桿制成比較細(xì)的銅絲。因?yàn)殂~本身不是無氧銅，在加工過程中銅絲表面難免出現(xiàn)氧化。到了廿世紀(jì)八十年代，國(guó)內(nèi)引進(jìn)了無氧銅桿的*生產(chǎn)技術(shù)，以及國(guó)內(nèi)自行開發(fā)的無氧銅桿生產(chǎn)技術(shù)，使整個(gè)電線電纜行業(yè)均用上了無氧銅桿，這無疑是改善了銅絲的發(fā)黑問題。但由于對(duì)銅桿的加工，特別是韌煉工藝的掌握以及加工好的銅線芯存放的條件不好，使銅線芯本身已有輕微的氧化，這也是銅絲發(fā)黑的原因之一。

　　1.2橡膠配方的原因廿世紀(jì)五十年代，橡膠絕緣均采用天然膠和丁苯膠并用配方。由于絕緣橡皮直接與銅線接觸，所以就不能直接使用硫磺作硫化劑，即使用很少的硫磺也會(huì)使銅線發(fā)黑。必須使用一些能夠分解出游離硫的化合物，如前面提到過的促進(jìn)劑TMTD、硫化劑VA-7，同時(shí)還要配合一些硫化促進(jìn)劑來提高硫化速度和硫化程度，確保絕緣橡皮的物理機(jī)械性能和電氣性能。但從絕緣橡皮的彈性、強(qiáng)力和*變形看，都不如加有硫磺的橡皮（如果不考慮銅絲發(fā)黑的話）。幾十年的實(shí)踐已經(jīng)證實(shí)TMTD無法解決銅絲的發(fā)黑問題。另外，絕緣橡皮要有各種顏色，紅、藍(lán)、黃、綠、黑是基本顏色，這些顏色的出現(xiàn)也會(huì)促使橡皮發(fā)粘和銅絲發(fā)黑。配方中的主要填充劑是輕質(zhì)碳酸鈣和*，由于價(jià)格的關(guān)系，有些廠家為了降低成本，用價(jià)格特別便宜的碳酸鈣和*，這些填充劑粒子粗、游離堿的含量大、雜質(zhì)多，所以物理機(jī)械性能比較差，電性能不好，還容易造成銅絲發(fā)黑。還有的廠用活性超細(xì)碳酸鈣來提高絕緣橡皮的物理機(jī)械性能，而活性鈣多數(shù)是用硬脂酸來處理的，這種酸也是促使銅絲發(fā)黑的原因。硫化劑VA-7的使用，可以改善銅絲發(fā)黑，但由于硫化程度不夠，橡皮的*變形大，會(huì)造成橡皮發(fā)粘。特別是加入促進(jìn)劑ZDC以后，提高了硫化速度，為了防止焦燒，還要加入促進(jìn)劑DM來延緩焦燒時(shí)間。從促進(jìn)劑ZDC的結(jié)構(gòu)看，是在TETD結(jié)構(gòu)中兩個(gè)相連接的硫中間接上一個(gè)金屬鋅，結(jié)構(gòu)式為： S S H5C2 ‖ ‖ H5C2 ＞N-C-S-Zn-S-C-N＜ H5C2 H5C2 與TETD結(jié)構(gòu)式 S S H5C2 ‖ ‖ H5C2 ＞N-C-S-S-C-N＜ H5C2 H5C2 十分接近，在配方中還無法避開和秋蘭姆相似的結(jié)構(gòu)銅絲發(fā)黑可能時(shí)間略長(zhǎng)一點(diǎn)，但沒有從根本上解決。

　　2從電線電纜結(jié)構(gòu)分析

　　2.1銅的催化老化是橡皮發(fā)粘的重要原因前蘇聯(lián)電纜科學(xué)研究院試驗(yàn)證明：硫化過程中銅從與橡膠接觸處滲入到絕緣橡膠中，1.0-2.0mm厚度的絕緣橡皮含銅0.009-0.0027%。*，微量銅對(duì)橡皮有*的破壞作用，也就是我們通常說的重金屬對(duì)橡膠的催化老化。在絕緣硫化過程中，秋蘭姆析出若干游離硫與銅反應(yīng)，形成活性含銅基團(tuán)： CH3 │ CH2-CH-C-CH2- │ │ S S │ │ Cu Cu 在老化時(shí)，較弱的-S-S-鍵斷裂，形成活性含銅基：Cu-S-，它與橡膠作用，同時(shí)與氧作用，破壞橡膠的長(zhǎng)鍵分子，使橡膠變軟變粘，是低分子鏈的組合。法國(guó)橡膠研究院研究發(fā)粘重現(xiàn)問題時(shí)也指出：如果橡膠中含有有害的金屬，如：銅、錳等重金屬鹽類，那么不管促進(jìn)劑的種類，均會(huì)發(fā)生橡膠發(fā)粘現(xiàn)象。

　　2.2橡套電纜中硫磺向絕緣橡皮和銅線表面的遷移前蘇聯(lián)科學(xué)家應(yīng)用放射性同位素證實(shí)了電纜護(hù)套橡膠中硫擴(kuò)散的可能性。以天然橡膠為基的硫化膠中，在130-150℃的溫度下，游離硫的擴(kuò)散系數(shù)約為10-6cm2/s。連續(xù)硫化的生產(chǎn)廠，硫化護(hù)套橡膠時(shí)，溫度在185-200℃之間，這個(gè)擴(kuò)散的系數(shù)就更大。由于橡套游離硫的擴(kuò)散，改變了秋蘭姆橡膠的結(jié)構(gòu)，可能形成多硫鍵。這些多硫化合物通過化學(xué)分解和化合實(shí)現(xiàn)遷移，即"化學(xué)擴(kuò)"。由于遷移的結(jié)果，不僅可改變絕緣橡皮的結(jié)構(gòu)，降低其耐熱性，而且硫與銅表面反應(yīng)，形成硫化銅和硫化亞銅，導(dǎo)致銅線發(fā)黑。反過來，硫化銅和硫化亞銅加速橡膠的老化，又導(dǎo)致發(fā)粘現(xiàn)象的發(fā)生。

鎧裝通訊線 DJYP2VP2-22 DJYJVP2-22 　　3加工工藝方面的原因

　　3.1橡料加工方面的原因在以天然膠和丁苯膠并用為基礎(chǔ)的絕緣配方中，天然膠需要通過塑煉來提高橡膠的可塑性。有些大廠為了產(chǎn)量，用密煉機(jī)塑煉，還要加入少量的化學(xué)增塑劑--促進(jìn)劑M來提高塑性。如果塑煉溫度和生膠濾橡時(shí)的溫度控制不好，出現(xiàn)140℃以上的高溫，當(dāng)生膠放到開煉機(jī)上緩慢通過滾筒，而上面的積膠由于受到熱氧和促進(jìn)劑M的同時(shí)作用，會(huì)發(fā)現(xiàn)橡膠表面好象涂了一層油，實(shí)際上是橡膠分子在化學(xué)增塑劑的促進(jìn)下斷鏈比較嚴(yán)重，產(chǎn)生了比較軟和粘的較小分子量橡膠。雖然后來與丁苯膠并用混煉出絕緣橡料，這些小分子量的天然膠被均勻地分散在膠料中，這些膠料擠包在銅絲上進(jìn)行連續(xù)硫化后，當(dāng)時(shí)可能看不出什么問題，但已經(jīng)為橡膠粘銅絲埋下了一個(gè)隱患，也就是說，這些小分子量的天然膠將首先出現(xiàn)局部粘銅絲現(xiàn)象。絕緣橡皮加硫化劑和促進(jìn)劑的工藝也十分重要。有些小廠在開煉機(jī)上加硫化劑，就是將裝有硫化劑的罐子，在滾筒的中部倒入，中間很多，而兩邊較少。當(dāng)硫化劑吃入橡皮中，翻三角的次數(shù)較少，會(huì)使硫化劑在橡料中分布不均勻。這樣在擠包連續(xù)硫化時(shí)，含硫化劑比較多的地方很容易出現(xiàn)銅絲發(fā)黑現(xiàn)象，在發(fā)黑的地方時(shí)間一長(zhǎng)，還會(huì)出現(xiàn)橡皮粘銅絲的現(xiàn)象。

　　3.2絕緣橡皮硫化方面的原因有些企業(yè)為了追求產(chǎn)量，連續(xù)硫化管只有60米長(zhǎng)，蒸汽壓力是1.3Mpa,而硫化速度要開到120米/分，這樣絕緣橡膠在管中的停留時(shí)間只有30秒。橡皮本身是熱的不良導(dǎo)體，絕緣線芯表面溫度大于190℃，當(dāng)溫度傳熱到與銅線接觸的里層橡皮時(shí)，又被銅線吸熱，銅線升溫到與里層橡皮溫度接近時(shí)，硫化的橡皮電線芯已經(jīng)出硫化管了。這樣里層橡皮溫度比較低，大約為170℃，停留只有幾秒鐘就出硫化管，進(jìn)入冷卻和收線，絕緣橡皮就會(huì)硫化不足。為了達(dá)到足夠的硫化。促進(jìn)劑TMTD的用量（作硫化劑用）高達(dá)3.4%，過量的硫化劑，在硫化過程中放出的游離硫也多，除供交聯(lián)橡膠分子外，還有多余的游離硫。這是促使銅線表面發(fā)黑的原因。

　　總之，解決銅線發(fā)黑的問題，難度仍然較大，從銅絲到橡皮的每一道工序都要認(rèn)真對(duì)待，才能取得較好的效果。膠種選擇和硫化體系的采用仍是問題的關(guān)鍵所在。這個(gè)問題的解決需要經(jīng)歷時(shí)間的考驗(yàn)。

排管敷設(shè)要注意什么？

在什么情況下采用？

排管敷設(shè)主要用于線路較多，路由比較集中的區(qū)域，相對(duì)來說，放管比較方便，且更節(jié)省材料。

問題1 室外排管敷設(shè)電纜，是一排管，一電纜，還是多電纜可共一排管？

答：每管宜只穿1根電纜。除發(fā)電廠、變電所等重要性場(chǎng)所外，對(duì)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)所有回路或同一設(shè)備的低壓電動(dòng)機(jī)所有回路，可在每管合穿不多于3根電力電纜或多根控制電纜。詳見GB50217-2007P325.4.4。

問題2 排管敷設(shè)深度不夠，怎么辦？

問題補(bǔ)充：在不到1m厚度的地上如何做電纜排管埋設(shè)？下面是地下室，地下室頂板只有70、80公分厚，井深都達(dá)到1.3米？

答：如在沒有車輛通行的區(qū)域，埋深不小于0.5m（電纜規(guī)范要求0.5m，民規(guī)要求是0.7m，這里以電纜規(guī)范為準(zhǔn)）。如果有較多車輛通行，則可以在排管上加保護(hù)板。或者改用厚壁鋼管敷設(shè)或采用電纜溝。如果地下室頂板只有70~80公分的覆土，井深要做到1.3m是要頂板降板的，不過這個(gè)意義不大，因?yàn)殡娎|井的排水問題很難解決，也很少有人重視。

問題3 強(qiáng)電排管與弱電管，敷設(shè)問題？

問題補(bǔ)充：有一個(gè)廠區(qū)的外線，有十幾根低壓強(qiáng)電電纜，另外還有弱電(電視、電huà、網(wǎng)絡(luò))電纜，強(qiáng)電電纜大于8根了，不能用直埋了，我采用了排管敷設(shè)?？涩F(xiàn)在有一個(gè)問題，就是弱電也是穿管敷設(shè)的，那么強(qiáng)電管與弱電管能排在一直嗎？

答：盡量不要排在一起，做小市政的時(shí)候盡量將強(qiáng)弱電管設(shè)置在道路的兩側(cè)。如果偶爾有交叉等，建議按照規(guī)范間距要求實(shí)施?？梢詤⒖家幌聢D集，比如地下通信線纜敷設(shè)05X101-2等。鎧裝通訊線 DJYP2VP2-22 DJYJVP2-22

問題4 室外電纜混凝土排管敷設(shè)？

問題補(bǔ)充：在畫總圖時(shí)，應(yīng)甲方要求所有室外電纜均采用混凝土排管敷設(shè)。查閱圖集（94D164）后發(fā)現(xiàn)有以下幾個(gè)問題：

1、由于受現(xiàn)場(chǎng)其它管線的影響，電纜排管工作人孔井除直線井外，其余均不能按照?qǐng)D集上所示尺寸大小，

不知有何合理解決方案？

2、關(guān)于人孔井內(nèi)排水問題。按民規(guī)要求，人孔井內(nèi)需設(shè)集水坑，但不知采取何種方法集中排水。

3、人孔井間距按規(guī)范要求為150m，而圖集是50m。不知以哪一種為準(zhǔn)，還是有其它規(guī)定。

4、是否還有其它圖集可參考，除了標(biāo)準(zhǔn)井之外，是否可以自己設(shè)計(jì)井的形狀與大小。

5、此種敷設(shè)方式在設(shè)計(jì)與施工時(shí)需要注意哪些事項(xiàng)。

答：1、可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)非標(biāo)井；

2、井孔內(nèi)的排水，如果有條件設(shè)置排水泵的，應(yīng)設(shè)置排水泵，如果沒有辦法設(shè)置排水泵的，在集水坑底部設(shè)置溢水孔，不要用混凝土封死，讓水自然滲透也可以，不過要看當(dāng)?shù)氐牡叵滤坏模?/span>

3、人孔井的間距通常我是按照50~70來考慮的；

4、個(gè)人認(rèn)為，小市政的配電沒有必要按照?qǐng)D集要求去做井，非標(biāo)即可；

5、混凝土排管沒有做過，但請(qǐng)參考GB50217-2007P325.4.6條關(guān)于使用排管的注意事項(xiàng)要求。