橡套电缆如何避免铜丝变黑

橡套电缆是一种绵软可移动线缆商品，由多芯细铜丝作为导体，外包橡胶绝缘和橡胶护套。一般地，橡套电缆主要包含通用橡套软电缆、电焊机电缆、潜水电机电缆、无线电设备电缆和拍摄灯源电缆五类。

在使用一段时间后，橡套电缆铜丝颜色通常会变黑。归根结底发觉：造成橡套电缆铜丝变黑的原因有很多，除了和橡皮的材料配方相关外，还和铜丝自身所处的状态、橡胶加工工艺、橡胶硫化工艺、电缆的构造、护套橡胶配方以及工作环境等多种因素相关。

二十世纪五六十年代，我国国内大多数厂家均使用一般铜杆(铜含量为99.99%，均是有氧铜杆)，生产方式都是铜锭加热经多道压延后制得黑色铜杆，在、中、小拉后将铜杆制成比较细的铜丝。因为铜自身并非是无氧铜，在加工过程中铜丝表层难免会发生氧化。

二十世纪八十年代，我国引进的先进无氧铜杆生产工艺，以及国内自行研发的无氧铜杆工艺，让整个电线电缆行业广泛使用无氧铜杆，极大地改善了铜丝变黑的问题。但由于对铜杆的加工，尤其是韧炼工艺的把握以及处理后铜线芯存放条件恶劣，使铜线芯表层发生轻微的氧化。

二十世纪五十年代，橡胶绝缘均采用天然胶和丁苯胶并用配方。因为绝缘橡皮直接与铜线触碰，无法直接使用硫磺作硫化剂，即便使用很少的硫磺会使得铜线变黑，因此不得不使用一些可以分解出分散硫的化合物，如促进剂TMTD、硫化剂VA-7，同时还要配合硫化促进剂来提升硫化速度与硫化水平，保证绝缘橡皮物理机械性能和电气性能。但从绝缘橡皮的弹性、强力和永久变形性能角度来讲，加有硫磺的橡皮是最好的(暂且不考虑铜丝变黑)。

实践证明：TMTD难以解决铜丝变黑问题。同时，绝缘橡皮会有许多颜色，其中的红、蓝、黄、绿、黑是基本颜色，这些颜色的出现会促使橡皮发粘和铜丝变黑。配方中的主要填充料是轻质碳酸钙和轻钙粉，但受价格因素影响，一些厂家为了降低成本，采用的是低价碳酸钙和轻钙粉。这些填充料颗粒粗、游离碱含量大、杂质多，因此物理机械性能比较差，电性能不好，还容易造成铜丝变黑。一些厂商用活性超细碳酸钙来提升绝缘橡皮物理机械性能，而活性钙多数是用硬脂酸来处理的，这种酸也是促进铜丝变黑的原因。硫化剂VA-7的应用，可以改善铜丝变黑，但由于硫化水平不够，橡皮的永久变形大，会导致橡皮发粘。尤其是加入促进剂ZDC之后，提升了硫化速率，为了避免焦烧，还要加入促进剂DM来减缓焦烧时间。从促进剂ZDC的构造看，是在TETD结构中2个相连接的硫中间接上一个金属锌。

铜的催化、老化是橡皮发粘的重要原因。前苏联电缆科学研究院实验证实：在硫化过程中，铜从与橡胶触碰处渗入到绝缘橡胶中，1.0-2.0mm厚度的绝缘橡皮含铜0.009-0.0027%。众所周知，即便少量铜也会对橡皮产生极大的破坏作用，这就是我们通常说的重金属对橡胶的催化、老化。在绝缘硫化过程中，秋兰姆析出若干分散硫与铜反应，产生活性含铜基团。在老化时，较弱的-S-S-键断裂，产生活性含铜基Cu-S-。这一低分子链的搭配与橡胶作用的同时还与氧发生反应，破坏橡胶的长键分子，使橡胶变软变粘。法国橡胶研究院在研究发粘再现问题时指出：如果橡胶中含有有害的金属，如铜、锰等重金属酸盐，那么无论使用哪一种促进剂，都会出现橡胶发粘现象。

针对橡套电缆中硫磺向绝缘橡皮和铜线表层渗入的原因探讨，前苏联科学家曾应用放射性同位素验证了绝缘套管橡胶中硫扩散的概率。以天然橡胶为基的硫化胶中，在130-150℃的温度下，分散硫的扩散系数约为10-6cm2/s。但在持续硫化的生产车间内，硫化护套橡胶时温度维持在185-200℃之间，促使硫扩散系数更大。

橡套分散硫的扩散，改变了秋兰姆橡胶的构造，可能形成多硫键。这些多硫化合物通过化学分解和化合实现转移，即"化学扩散"，不仅改变了绝缘橡皮的构造，降低其耐热性，并且与铜表层发生反应，产生硫化铜、硫化亚铜，造成铜线变黑。同时，硫化铜和硫化亚铜也加快了橡胶老化，造成橡胶发粘。

橡料加工工艺的好坏，主要取决于天然胶和丁苯胶并用为核心的绝缘配方。其中，天然胶需要通过塑炼来提升橡胶的可塑性。有些上了规模的公司为了确保产量，在使用密炼机塑炼的并且还会加入少量化学增粘剂(促进剂M)来提升塑性。但是如果没有控制好塑炼温度与生胶滤橡时的温度，出现140℃以上高温状况时，当生胶在开炼机上缓慢通过滚筒，而上边的积胶因为受到热氧和促进剂M的同时作用，就能发现橡胶表层好像涂了一层油，实际上是橡胶分子在化学增粘剂的促进下严重断链，进而产生比较软粘的较小含量橡胶。这些较小含量橡胶尽管在工艺后期会和丁苯胶并用混炼出绝缘橡料，均匀的分散在胶料中。胶料挤包在铜丝中进行持续硫化后，人眼无法看出任何问题，但已经为橡胶粘铜丝埋下了隐患，换句话说，这些小含量橡胶将首先出现局部粘铜丝现象。

绝缘橡皮加硫化剂和促进剂的工艺也十分重要。一些小作坊公司在开炼机上添硫化剂，就是把配有硫化剂的罐子倒进滚筒的中部，这无疑地造成了硫化剂中间多，两侧少。当硫化剂渗入橡皮中，翻三角的次数较少，会让硫化剂在橡料中分布不均匀。那么在挤包持续硫化时，含硫化剂比较多的地方很容易出现铜丝变黑现象。时间一长，在变黑的区域还会出现橡皮粘铜丝的情况。

绝缘橡皮硫化原因分析

一些企业为追求产量，持续硫化管只有60米长，蒸汽压力是1.3Mpa，而硫化速率会开到120米/分，这样绝缘橡胶在管里的停留时间只有30秒。橡皮本身是热的不良导体，绝缘线芯外表温度大于190℃，当温度传热到与铜线接触的内层橡皮时，又被铜线吸热，铜线升温到与内层橡皮温度接近时，硫化的橡皮电线芯已经出硫化管了。这样内层橡皮温度比较低，约为170℃，停留只有几秒就出硫化管，进入冷却和卷线，绝缘橡皮便会硫化不足。为了达到足够的硫化，促进剂TMTD的用量(作硫化剂用)高达3.4%。但过量的硫化剂在硫化过程中放出的分散硫也多，除供交联橡胶分子外，还有多余的分散硫，进而又成为促进铜线表面发黑的间接原因。

总之，处理铜线变黑的问题难度很大，从铜丝到橡皮的每一道工序都要认真对待，才能获得较好的效果。尤其是要重视胶种选择与硫化体系的选用。