Термоэластопласт для кабеля кгтп

Кабели с изоляцией из композиций на основе термоэластопластов

Милованов В.Н., Навроцкий Ю.В., Степанова И.А., Леонов М.М., ЗАО НФ “Электропровод”, Москва;

Глуховской В.С., д-р техн.наук, Ситникова В.В., ВфНИИСК, Воронеж.

Изучение рынка кабельной продукции показывает устойчивый рост спроса потребителей на гибкие силовые (шланговые) провода и кабели.

В последние годы для изготовления таких кабелей все более широко применяются термоэластопласты. Это связано как с их свойствами, близкими к свойствам резин, так и с возможностью переработки на обычном экструзионном оборудовании (без вулканизации). Последнее обстоятельство дает возможность изготовителям кабелей, не имеющим специализированного резинопокрывательного оборудования, расширить свою номенклатуру за счет кабелей с термоэластопластами и составить конкуренцию кабелям с резиновой изоляцией.

Нами была выполнена разработка кабелей, аналогичных кабелям марки КГ, с использованием композиций на основе отечественных термоэластопластов, выпускаемых Воронежским филиалом НИИ Синтетического каучука (Вф НИИСК).

Cовместно с Вф НИИСК были проведены исследования ряда бутадиен- винилароматических термоэластопластов в качестве основы композиций для изоляции и для оболочки гибких силовых кабелей, выбраны материалы, наиболее пригодные для этих целей, разработаны и исследованы составы композиций [1,2,3].

Промышленная технология изготовления композиций разработана совместно с ООО “Полигран”, на композиции утверждены технические условия ТУ 2243-003-21346056-97. Изоляционной композиции присвоена марка ЭП-17, композиции для оболочки (шланговой) – ЭД-17.

В таблице 1 приведены физико-механические и электрические показатели композиций.

Таблица 1.

№ п/п	Наименование показателей	Норма		Методы испытаний
		Марка ЭП-17	Марка ЭД-17
1	Условная прочность при растяжении, Мпа, не менее	7,0	6,0	ГОСТ 11272-80
2	Относительное удлинение при разрыве, %, не менее	400	300	ГОСТ 11272-80
3	Ускоренное тепловое старение, при: 100 0 С, 96час., не менее 120 0 С, 96час., не менее	s=6,0; g=280 s=3,5; g =200	s=5,0; g =210 s=3,0; g =130	ГОСТ 9.024-74
4	Удельное объемное электрическое сопротивление, ом*см, не менее	1х10 13	—	ГОСТ 6433.2-71
5	Тангенс угла диэлектрических потерь, не более	0,03	—	ГОСТ 22372-77
6	Диэлектрическая проницаемость, не более	3,0	—	ГОСТ 22372-77
7	Электрическая прочность, Мв/м, не менее	22	20	ГОСТ 6433.3-71
8	Температура хрупкости, о С, не выше	-40	-40	По п.4.12 наст. ТУ
9	Эластичность по отскоку, ед.	40-60	40-60	СТ СЭВ 108 по п.4.15
10	Технологичность	Отсутствие пор в образцах	Отсутствие пор в образцах
11	Потеря массы при сушке,%,не более	0,3	0,3	ГОСТ 19338-90
12	Индекс расплава, Г/10мин, 190 о С, Р=5кг	2-4	5-8	ГОСТ 11645-73
13	Разброс по индексу расплава в пределах одной партии,%,не более	12	—	По п.4.4 наст.ТУ
14	Плотность, г/см 3	1,0+0,05	1,0+0,05	ГОСТ 15139-69
15	Количество включений, шт., не более	15	—	По п.4.6 наст.ТУ

Для разработанных материалов были проведены исследования термостойкости: температур начала разложения, начала перехода в вязкотекучее состояние, начала окисления. Исследования проводились методами термогравиметрического и термомеханического анализа и дифференциальной сканирующей калориметрии. Соответствующие кривые для композиции ЭП-17 приведены на рис. 1, 2 и 3. Анализ полученных термограмм показывает, что температура начала активного окисления материала составляет 220 о С, а температура деструкции – 324 о С.

Из этого следует, что максимальная температура переработки композиции должна быть в пределах 200-220 о С.

Разработанный материал является частично кристаллическим полимером, о чем свидетельствует эндотермический пик плавления на кривой ДСК в интервале температур 60-110 о С, аналогичный пику плавления полиэтилена низкой плотности. С плавлением кристаллитов связана деформация материала под нагрузкой, которая начинает проявляться при его нагревании выше 60 о С (рис.3). При температуре выше 110 о С происходит переход материала в вязкотекучее состояние. Это позволяет считать его нагревостойкость не менее 90 о С.

C целью удешевления композиций и расширения номенклатуры кабелей были также разработаны материалы на рабочую температуру 70 о С.

По аналогии с вышеуказанными материалами на ОАО “Полигран” были разработаны композиции “Флексогран”, также предлагаемые для кабельной промышленности. Материалу для изоляции присвоена марка “Флексогран ДИ 101”, материалу для оболочки – “Флексогран ДМ 201”. Наши испытания показали, что физико-механические характеристики этих композиций аналогичны таковым для композиций ЭП-17 и ЭД-17, но нагревостойкость их ограничена температурой 60 о С.

На основании проведенных исследований была разработана технология переработки различных композиций на экструдерах с диаметром шнека 60 и 90 мм.

На кабели, разработанные с использованием композиций на основе термоэластопластов ВфНИИСК, нами были выпущены технические условия ТУ 16.К12-15-97 “Кабели силовые гибкие на напряжение 660В”.

Кабели предназначены для присоединения передвижных механизмов к электрическим сетям на номинальное переменное напряжение 660 В частоты до 400 Гц или постоянное номинальное напряжение 1000 В.

Марки кабелей:

КГ-М — кабель силовой гибкий с медными жилам и, с изоляцией и в оболочке из композиции на основе термоэластопласта на рабочую температуру от минус 40 о С до плюс 70 о С;

КРПТ-М – то же, на рабочую температуру от минус 40 о С до плюс 90 о С.

Число жил в кабелях от 1 до 5,сечение жил от 0,75 до 16 мм 2 для многожильных кабелей и от 0,75 до 50 мм 2 – для одножильных. Токопроводящие жилы кабеля должны соответствовать классу 5 по ГОСТ 22483-77. Изолированные жилы имеют отличительную расцветку, в т. ч. желто-зеленую.

Электрическое сопротивление изоляции жил, пересчитанное на 1 км длины кабеля и температуру 20 о С, должно быть не менее 100 Мом. Кабели должны выдерживать испытательное переменное напряжение частоты 50 Гц в течение 5 мин: одножильные после пребывания в воде 6 ч – 2,5 кВ, многожильные – без погружения в воду – 2,5 кВ.

Поскольку кабели предназначены для подвижного монтажа, они должны быть стойкими к многократным изгибам. Кабели с номинальным сечением основных жил 6 мм 2 и более должны быть стойкими к изгибам на угол ± 90 через ролики при растягивающем усилии 49 Н (5,0 кгс);при этом диаметр роликов и число циклов изгибов должно соответствовать таблице 2.

Таблица 2

Номинальное сечение основных жил, мм 2	Номинальный диаметр роликов, мм	Число циклов изгиба, не менее
6,0 – 16,0	200	9000
25,0 — 50,0	200	6000

Кабели с сечением основных жил до 4 мм 2 включительно должны быть стойкими к многократным перегибам через систему роликов под токовой нагрузкой и выдерживать не менее 30000 циклов перегибов.Диаметр роликов и нагрузка,создающая усилие натяжения кабеля, должны соответствовать значениям,приведенным в таблице 3.

Таблица 3

Номинальное сечение основных жил, мм 2	Номинальный диаметр роликов, мм	Растягивающая нагрузка Н (кгс), не менее
до 1,0 вкл.	80	10 (1,0)
св. 1,0 до 2,5 вкл.	120	15 (1,5)
4.0	200	20 (2,0)

Срок службы кабеля – не менее 4 лет с даты изготовления.

Литература

1.Патент на изобретение № 2129569 “Способ получения термоэластопластов”.
2.Патент на изобретение № 21455969 “Полимерная композиция”.
3.Ситникова В.В., Глуховской В.С., Быкова Л.Н., Данилова Л.И., Навроцкий Ю.В., Степанова И.А. “ Смеси термоэластопластов на основе стирола и a-метилстирола”.Тезисы докладов 5-й Российской научной конференции “Сырье и материалы для резиновой промышленности”.Москва,11-15.05.98.

Нашли ошибку? Выделите и нажмите Ctrl + Enter

Источник

Кабели гибкие с оболочкой из термоэластопласта

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Кабели предназначены для присоединения передвижных механизмов к электрическим сетям на номинальное переменное напряжение 660/400 В частотой до 400 Гц или постоянное номинальное напряжение 1000 В.

Виды климатического исполнения кабелей УХЛ категории размещения 1, 2, 3 по ГОСТ 15150

КОНСТРУКЦИЯ

Токопроводящая жила – медная, многопроволочная, круглой формы, 5 класса гибкости в соответствии с ГОСТ 22483.

Изоляция – термоэластопласт ТЭП.

Скрутка — изолированные жилы 2-х, 3-х, 4-х и 5-ти жильных кабелей скручены в сердечник.

Оболочка – термоэластопласт ТЭП.

Индекс «ХЛ» означает холодостойкое исполнение кабеля.

Марки кабелей

МАРКИ КАБЕЛЯ, ИХ НАИМЕНОВАНИЕ И УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Марка кабеля	Конструктивные особенности	Преимущественная область применения
КГТП, КГТП-ХЛ	Кабель гибкий с медными жилами, с изоляцией и оболочкой из термоэластопласта.	При изгибах с радиусом изгиба не менее 8 диаметров кабеля при допустимой температуре нагрева токопроводящих жил до 75 ° С.

сечение основных жил, мм 2

Марка кабеля	Число жил
КГТП, КГТП-ХЛ	1	2,5 – 240
	2-3	1,5 — 240
	4-5	1,5 — 185

Характеристики

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Условия хранения кабеля в части воздействия климатических факторов

Источник

Термоэластопласт взамен резины

Сравнение термоэластопласта (ТЭП) или термопластичного эластомера с резиной

Сравнение кабельного термоэластопласта и резины

Цель статьи: сравнить характеристики термоэластопласта (ТЭП) и резины, из которых изготавливают кабельную изоляцию и оболочку.

Сравнительные характеристики термоэластопласта и резины:

Температура окружающей среды при эксплуатации	От -60°С до +50°С
Кабели с номинальным сечением основных жил 6 мм 2 и более должны быть стойкими к многократным изгибам на угол ±π/2 рад при номинальном растягивающим усилии 49 Н (5,0 кгс)
Предельно длительная допустимая рабочая температура жил	+75°С
Кабели с номинальным сечением основных жил до 4мм 2 включительно с числом жил от двух должны быть стойкими к многократным перегибам через систему роликов и выдерживать не иене 30000 циклов перегиба.
Срок службы, не менее	3-х лет
Гарантийный срок эксплуатации кабеля с момента ввода в эксплуатацию	6 месяцев
Условия хранения кабеля

Параметр	термоэластопласт (наихудшие значения из нижней таблицы)		резина*		Метод испытания
	из.	об.	из.	об.
допустимая температура нагрева жилы, °С	+75	–	+75	–
температуры эксплуатации, °С	от -40 до +50		от -40 до +50
плотность, г/см 3	1,16-1,20	1,16-1,20	≈1,2	≈1,2	ГОСТ 15139
твёрдость по Шору шкала А, условные единицы	80	75	70-90		ГОСТ 24621
удельное объёмное электрическое сопротивление при +20 °С, Ом·см	1·10 15	1·10 14	1·10 12	–	ГОСТ 6433.2
электрическая прочность, В/см	30·10 4	25·10 4	15·10 4	–
прочность при разрыве, МПа**	4,2	3,5	3,0	5,0	ГОСТ 11262
относительное удлинение при разрыве, %	450-600	550-600	250	200	ГОСТ 11262

кабель гибкий КГ; кабель особо гибкий КОГ; резиновый провод для радиоустановок РПШ; провод для подвижного состава ППСРВМ (железнодорожный). **Сочетание единиц измерения прочности: 1 МПа = 1·10 6 Н/м 2 = 0,1 кгс/см 2 . Сокращения: из. – изоляция; об. – оболочка.

Выводы, ТЭП относительно резины:

1. имеет лучшие изоляционные свойства;
2. имеет меньшую прочность (не вулканизированный материал);
3. не устойчив к повышенным температурам эксплуатации;
4. перерабатывается при утилизации (экологичный материал).

Выводы представлены над основной частью материала, но следуют из информации, которая представлена ниже.

Преимущества и недостатки термоэластопласта относительно резины

Каучук

• Южная Корея, Сеул, компания Kumho Petrochemical;
• Тайвань, Гаосюн, компания LCY CHEMICAL CORP;
• Россия, Воронеж, компания СИБУР-ВоронежСинтезКаучук.

Плюсы и минусы ТЭП

Бутадиен-стирольный термоэластопласт – продукт блок-сополимеризации стирола и бутадиена в растворе углеводородов в присутствии литийорганического катализатора.
Блок-сополимеризация – процесс образования высокомолекулярного вещества из блоков стирола по концам и блока бутадиена в центре.

Преимущества термоэластопласта:

• стойкость к ультрафиолетовому облучению (эксплуатация изделий в уличных условиях);
• стойкость к воде;
• устойчивость к растворам солей, щелочей, к слабым концентрациям кислот, спирту, бензину, моющим средствам;
• лёгкая переработка (литьё под давлением, экструзия, выдув), а также последующая утилизация – технологичный материал;
• хорошее относительное удлинение (эластичный материал).

Недостатки термоэластопласта:

• максимальная рабочая температура +50 °С (жёсткое ограничение), кратковременно выдерживает +120 °С – при превышение материал «потечёт» (например, производители обуви указывают на возможность исчезновения рисунка на подошве, после эксплуатации в жаркую погоду, асфальт на солнце нагревается выше указанной температуры);
• бархатистая поверхность – гладкости как у резины не достичь (например, подошву из ТЭП не производят для брендовой обуви);
• готовый материал получают, минуя стадию вулканизации (сшивание молекул в пространственную структуру, как у резины) – ниже прочностные характеристики.

Зоны экструдера	Температуры при переработке ТЭП, °С
питания (следующая после загрузки)	+90
дозирования	+(110-120)
плавления	+(130-145)
выдавливания	+(160-165)
формующей головки	+(170-175)

Таблица показывает температуры, при которых термоэластопласт получает необходимую пластичность для конкретной зоны оборудования (например, экструдера).

Вулканизация (пространственная сшивка молекул каучука)

• мягкая (1-3 % серы);
• полутвёрдая;
• твёрдая (более 30 % серы, например, эбонит).

Технические характеристики термоэластопласта

Верхняя таблица заполнена данными ТЭП из нижеследующей таблицы, при этом принимали минимальные / наихудшие значения.

Характеристики термопластичного эластомера для кабельной промышленности по данным 3 производителей:

Источник