Cáp cao su là sản phẩm cáp mềm và linh hoạt với kết cấu gồm nhiều sợi đồng mỏng làm ruột dẫn, lớp cách điện bằng cao su bên ngoài và vỏ bọc bằng cao su. Nói chung, cáp cao su chủ yếu bao gồm cáp mềm cao su nói chung, cáp thợ hàn điện, cáp động cơ chìm, cáp vô tuyến..
Sau một thời gian sử dụng, màu sắc cao su của ruột đồng trong cáp có xu hướng bị đen. Ngoài cấu tạo vật liệu của cao su, nó còn liên quan đến trạng thái của lõi đồng, công nghệ chế biến cao su, quá trình lưu hóa cao su, cấu trúc của cáp và vỏ bọc… Nói chung có nhiều nguyên nhân khiến lõi đồng bị đen.
Lõi đồng 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). Phương pháp sản xuất là sau khi các thỏi đồng được nung nóng, nhiều lần xử lý được sử dụng để thu được đồng đen. Sợi được kéo ủ về kích thước yêu cầu có thể là lớn, vừa và nhỏ. Vì bản thân đồng không phải là đồng không có oxy nên 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 tiên tiến được giới thiệu ở Trung Quốc đã giúp toàn bộ ngành công nghiệp dây và cáp chuyển sang sử dụng sợi đồng không chứa oxy, 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 thành màu đen.
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, do đó một số hợp chất có khả năng phân hủy lưu huỳnh tự do như TMTD phải được sử dụng.
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 cao su cách điện. Tuy nhiên, từ quan điểm về tính đàn hồi, độ bền thì cao su được bổ sung lưu huỳnh vẫn là tốt nhất.
Thực tiễn đã chứng minh rằng TMTD không thể giải quyết vấn đề đen hóa của lõi đồng. Đồng thời, cao su cách điện sẽ có nhiều màu sắc khác nhau, trong đó đỏ, xanh lam, vàng, xanh lá cây và đen là các màu cơ bản, khi xuất hiện các màu này sẽ khiến cao su bị dính và lõi đồng có màu đen.
c. CaCO3 và TALC
Chất độn chính trong công thức là canxi cacbonat nhẹ và TALC, nhưng do yếu tố giá cả nên một số nhà sản xuất sử dụng canxi cacbonat và talc giá rẻ để giảm giá thành. Các hạt 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.
Vì sao cao su bị dính?
Sự xúc tác và lão hóa của đồng là nguyên nhân quan trọng gây ra hiện tượng cao su bị dính. Ngay cả một lượng nhỏ của đồng cũng có thể gây ra thiệt hại cho cao su. Trong quá trình lưu hóa cách nhiệt, thiuram kết tủa một số lưu huỳnh tự do để phản ứng với đồng tạo thành đồng sulfat. Sự kết hợp của chuỗi phân tử thấp này phản ứng với cao su và phản ứng với oxy để phá hủy các phân tử liên kết dài của cao su, làm cho cao su 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.
Tham khảo
