Vì sao lõi đồng của dây điện cao su bị đen?

Cáp điện bọc cao su là sản phẩm cáp mềm và linh hoạt với kết cấu gồm nhiều dây dẫn đồng, lớp cách điện bằng cao su và vỏ bọc cũng có thể bằng cao su. Điều cần quan tâm với loại dây này là thường sau một thời gian sử dụng, lõi đồng vốn có màu đồng đỏ dần chuyển sang màu đen và có thể ảnh hưởng đến khả năng tải điện. Trong bài viết này, SUNWON sẽ giúp bạn hiểu vì sao lõi đồng của dây cao su lại bị đen.

I. Lý do khiến đồng trong dây điện cao su bị đen

1. Do quá trình sản xuất

Trong những năm 1950 và 1960, hầu hết các nhà sản xuất dây cáp điện sử dụng sợi đồng thông thường (hàm lượng đồng 99,99%, tất cả đều là sợi đồng hiếu khí). Sợi được kéo ủ về kích thước yêu cầu, trong quá trình này sẽ không tránh khỏi hiện tượng oxy hóa trên bề mặt sợi đồng.

Vào những năm 1980, công nghệ sản xuất sợi đồng không chứa oxy được Trung Quốc giới thiệu đã giúp toàn bộ ngành công nghiệp sản xuất dây cáp cải thiện đáng kể hiệu quả chống đen hóa của lõi đồng. Tuy nhiên, quá trình xử lý sợi đồng đặc biệt là quá trình tôi luyện và điều kiện bảo quản không tốt nên bề mặt của lõi đồng vẫn bị oxy hóa nhẹ.

2. Do chất xúc tác

a. Lưu huỳnh

Vào những năm 1950, cách điện cao su được chế tạo từ cao su tự nhiên và cao su styren-butadiene. Do lớp cách điện tiếp xúc trực tiếp với lõi đồng nên không thể dùng lưu huỳnh trực tiếp làm chất lưu hóa, chỉ cần dùng một lượng nhỏ lưu huỳnh cũng khiến lõi đồng bị đen.

b. VA-7

VA-7 cùng với chất xúc tác lưu hóa giúp tăng tốc độ và mức độ lưu hóa, đảm bảo tính chất cơ lý và điện của lớp cao su, Tuy nhiên, từ quan điểm về tính đàn hồi, độ bền thì cao su được bổ sung lưu huỳnh vẫn là tốt nhất.

c. CaCO3 và TALC

Chất độn chính trong công thức là canxi cacbonat nhẹ và TALC, nhưng một số nhà sản xuất sử dụng canxi cacbonat và talc giá rẻ để giảm giá thành. Các chất độn này thô, có nhiều bazơ tự do và một lượng lớn tạp chất nên tính chất cơ lý tương đối kém, tính chất điện không tốt, sợi đồng cũng dễ có màu đen.

Một số nhà sản xuất sử dụng canxi cacbonat siêu mịn, hoạt tính cao để cải thiện các tính chất vật lý và cơ học của cao su cách điện, và hầu hết canxi hoạt tính được xử lý bằng axit stearic, đây cũng là nguyên nhân gây ra hiện tượng đen hóa của lõi đồng.

d. ZDC

Việc sử dụng chất lưu hóa VA-7 có thể cải thiện sự đen hóa của lõi đồng, nhưng do mức độ lưu hóa không đủ lớn nên độ biến dạng vĩnh viễn của cao su rất lớn, sẽ làm cao su bị dính. Đặc biệt, sau khi bổ sung chất xúc tác ZDC, tốc độ lưu hóa được tăng lên, và để tránh cháy xém, chất DM được thêm vào để trì hoãn thời gian cháy. Từ cấu trúc của chất xúc tác ZDC, nó gián tiếp là một kẽm kim loại trong hai sulfur kết nối trong cấu trúc TETD, hầu hết canxi được xử lý bằng axit stearic, và đây cũng là nguyên nhân gây ra hiện tượng đen hóa của lõi đồng.

Sự xúc tác và lão hóa của đồng là nguyên nhân quan trọng gây ra hiện tượng cao su bị dính. Trong quá trình lưu hóa cách điện, thiuram kết tủa một số lưu huỳnh tự do để phản ứng với đồng tạo thành đồng sulfat, chất này phản ứng với cao su và phản ứng với oxy, làm phá hủy các phân tử liên kết dài của cao su, làm cho cao su trở nên mềm và dính.

Viện nghiên cứu cao su Pháp đã chỉ ra rằng nếu cao su có chứa các kim loại có hại như muối kim loại nặng (đồng và mangan) thì kiểu gì cao su cũng sẽ bị dính.

3. Do bị oxy hóa khi lắp đặt

Dây đồng bị oxy hóa bởi độ ẩm không khí cũng là nguyên nhân phổ biến khiến đồng bị đen sau một thời gian sử dụng.

II. Vì sao đồng trong dây điện PVC cũng bị đen?

Với nhiều ưu điểm về đặc tính vật lý, đàn hồi, chống thấm, chống nứt tốt nên nhựa PVC cũng được ứng dụng làm vỏ bọc, cách điện cho dây điện kể từ đầu TK21 thay thế dần cho dây điện cao su. Tuy nhiên hiện tượng dây đồng bị đen vẫn không chấm dứt. Lý do cho hiện tượng này chủ yếu là do sợi đồng không phải nguyên chất 100% mà bị pha tạp chất, phổ biến là sắt.

Đối với trường hợp này, bạn nên biết cách phân biệt dây đồng nguyên chất với đồng pha tạp chất. Cách tốt nhất chúng tôi khuyên bạn là hãy dùng ngón tay ấn vào 1 sợi, nếu sợi này dễ dàng uốn cong thì đó là đồng nguyên chất còn nếu có cảm giác sợi cứng có thể xiên thủng da tay thì đã bị pha sắt. Một cách khác là hãy dùng bột từ tính, nếu dây hút nam châm thì chắc chắn có sắt.