Внутренняя оболочка из пвх-пластиката.

Для шлангового ПВХ-пластиката, где не требуются высокие электрические характеристики, для улучшения холодостойкости добавляют обычно больше пластификатора, чем в рецептуры изоляционного. Для обеспечения однородности технологических процессов при изготовлении пластикатов и предотвращения интенсивной миграции пластификатора из оболочек в изоляцию (шланговые рецептуры 239 и288) пластиката марки О-40 изготовляют с применением фталатных пластификаторов. Наличие в рецептуре 239 диалкилфталата делает ПВХ- пластикат более тропикостойким, чем пластикат рецептуры 288. Как правило в шланговый пластикат кроме основного пластификатора добавляют 15-20% трикрезилфосфата, который повышает стойкость ПВХ к горению. Увеличение пластифицирующей группы до 50- 60% приводит к некоторому увеличению относительного удлинения при разрыве и снижению разрушающего напряжения при растяжении у всех шланговых пластикатов.

Длительное воздействие температуры, солнечных лучей и различных сред приводит к необратимым изменениям свойств пластикатов. Такие изменения свойств, происходящие с течением времени, называют старением материала и оцениваются обычно величиной снижения механических свойств и температурой хрупкости после определенных сроков выдержки их при различных температурах.

Различают тепловое, световое и другие виды старения. Если ПВХ- пластикат находится в бензине, воде, масле или другой среде, процесс его старения вызывается в основном вымыванием пластификатора и стабилизаторов. Тепловое старение ПВХ- пластиката происходит в основном за счет улетучивания пластификатора, в результате чего теряется эластичность пластиката и снижается его холодостойкость. Кроме того, под действием повышенной температуры происходит интенсивное окисление и деструкция смолы.

Процессы старения в пластикате, как и во многих других материалах, значительно ускоряются при попадании на них солнечных лучей. Это объясняется тем, что под воздействием солнечных лучей и в основном ультрафиолетового спектра, процессы окисления и деструкции происходят быстрее, чем под воздействием одного тепла.

Для придания шланговому ПВХ-пластиката большей светостойкости в рецептуру вводят красители, которые, поглощая лучистую солнечную энергию, не дают ей проникать в толщу материала и сохраняют свойства пластиката. Наиболее эффективным пигментом, резко повышающим светостойкость материала, является сажа, вводимая в рецептуру в количестве 1-3%. ПВХ-пластикаты черного цвета обладают большей стойкостью к светостарению, чем темно-синего, зеленого, красного и других светлых тонов. Поэтому в последние годы в связи с развитием микропроцессорной техники, компьютеризацией технологических процессов и офисных помещений наиболее остро стоит проблема снижения коррозионной активности продуктов дымо- и газовыделения при горении электрических кабелей и проводов.

В настоящие время на практике начали использоваться также ПВХ пластикаты с пониженным газо- и дымовыделением при горении. Причинной их применения является то, что при горении обычных пластикатов выделяется HCL, при контакте с водой образующий соляную кислоту обладающую сильным коррозионными свойствами. Нераспространение горения в зависимости от конструктивного исполнения кабелей было обеспеченно путем применения специальных защитных термических барьеров или экранов в конструкциях кабелей, путем ограничения объема горючих материалов, использование полимерных и других материалов с низкой удельной теплотой сгорания и полимерных композиций с высокими значениями кислородного индекса. Преимущественным решением было применение ПВХ композиции пониженной горючести марок НГП 40-32 и НГП 30-32, горючесть которых характеризуется значением кислородного индекса равным 32%. Вместе с тем как было выявлено в процессе сертификационных испытаний, в последние годы из-за снижения контроля за качеством их материалов участились случаи отказов кабелей при испытании на соответствие требованием ГОСТ 12176-89, для категорий « А». Также было установлено, что кабели исполнения «нг» при горении выделяют большое количество дыма, содержащие коррозионные и токсичные продукты. В этой связи был выполнен комплекс работ по созданию поливинилхлоридных

композиций с пониженной пожарной опасностью, на базе которых разработана и освоена новая серия кабелей, не распространяющих горение с низким дымо и газовыделением.

Кабели исполнения "нг" не распространяющие горение при прокладке пучком с нормированным объемом горючей массы кабелей по ГОСТ 12176-89, раздел 3 (МЭК 332-3) были разработаны в 1984-1986 годах. Нераспространение горения в зависимости от конструктивного исполнения кабелей было обеспечено путем

применения специальных защитных термических барьеров или экранов в конструкциях кабелей, путем ограничения объема горючих материалов, использования полимерных и других материалов с низкой удельной теплотой сгорания и полимерных композиций с высокими значениями кислородного индекса.

Преимущественным решением было применение поливинилхлоридных композиций пониженной горючести марок НГП 40-32 и НГП 30-32, горючесть которых характеризуется значением кислородного индекса равным 32%. Вместе с тем, как было выявлено в процессе сертификационных испытаний, в последние годы из-за снижения контроля за качеством этих материалов участились случаи отказов кабелей при испытании на соответствие требованиям ГОСТ 12176-89, для категории "А". Также было установлено, что кабели исполнения "нг" при горении выделяют большое количество дыма, содержащего коррозионно-активные и токсичные продукты.

В ближайшей перспективе также будет доработана номенклатура бронированных кабелей для применения а метро и других объектов, где по условиям эксплуатации требуются бронированные кабели. Отличительной особенностью кабелей исполнения "нг" является то, что

их изоляция, заполнение и оболочка выполнены из специальных полимерных композиций пониженной пожарной опасности, созданных на основе поливинилхлорида. Кабели исполнения "нг-LS" отличаются от кабелей с индексом "нг" тем, что кроме нераспространения горения они характеризуются пониженным выделением хлористого водорода и низкой дымообразующей способностью при горении и тлении.

Физико-механические и электрические характеристики изоляции и оболочек кабелей исполнения "нг", выполненных из специальных поливинилхлоридных композиций производства компании "Проминвест", соответствуют нормированным значениям, установленным в стандарте МЭК 60502-1 для композиций ПВХ типа PVC/A и ST1.

Характеристики пожарной опасности композиций для изоляции и оболочек кабелей исполнения "нг-"

Основными параметрам, характеризующим пожарную опасность полимерных материалов, ПВХ композиции для изоляции и оболочек кабелей "нг- " отличаются более высокими значениями КИ, низкими значениями параметра дымообразования, выделения хлористого водорода и пониженной токсичностью продуктов горения по сравнению с ПВХ композициями для изоляции и оболочек кабелей общепромышленного исполнения и кабелей "нг". При этом, как это видно из данных, по токсичности продуктов, выделяющихся при горении. ПВХ композиции пониженной пожарной опасности относятся к классу умеренно опасных и малоопасных веществ. В то время как полимерные композиции, такие как полиэтилен, композиции ПВХ для кабелей общепромышленного исполнения и кабелей "нг" по показателю токсичности относятся к классу высоко опасных (ВО) материалов.

Испытание кабелей по оценке дымообразования проведено в камере 27 м по МЭК 61034 в режиме пламенного горения и тления. Результаты испытаний трех типов кабелей, свидетельствуют, что кабели исполнения "нг-LS" по показателю оптическая плотность дыма близки к безгалогенным кабелям.

Композиции ПВХ пластиката пониженной пожарной опасности, используемые для изоляции и оболочек кабелей, обладают высокой стойкостью к термическому старению. Они характеризуются высоким значением энергии активации (Е — 94 - 96 кДж/моль) и низким значением константы скорости десорбции пластификатора

С учетом технических характеристик и эксплуатационных свойств кабели нового поколения найдут широкое применение в кабельных коммуникациях.

ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ.

Изготовление Токопроводящей жилы.

На кабельных заводах изготовление проволоки круглой и секторной формы производят прессованием слитков или волочением алюминиевой катанки или проволок больших размеров.

Для данного кабеля изготовление токопроводящей жилы изготавливаются методом прессованием

ТПЖ, предназначены для передачи и распределения энергии, нормируют по сечению.

Задачей конструирования ТПЖ является:

1) выбор материала, сечение и класса

2) расчет конструктивных и технологических параметров жилы на основе этого выбора

3) проработка основных составляющих технологического процесса

Алюминиевые секторные жилы cечением 70мм² изготавливаются на гидравлическом прессе П-6043.Принцип действия в головку пресса устанавливается матрица, соответствующего размерам и конфигурации прессуемой жилы. Подогретые алюминиевые слитки помещают в контейнер, откуда одновременно и синхронно двумя пресс-штемпелями слитки подаются в прессовую головку, где происходит сварка двух потоков металла. При этом в прессовой головке образуется два продольных шва. После окончания прессования первой пары слитков процесс прерывают, в контейнер подают новые слитки, которые своими торцами при распрессовке (осадке слитка, при которой его длина уменьшается, а длина уменьшается, а диаметр увеличивается) привариваются в контейнер к пресс-остатку, и цикл повторяется. Температура головки при прессовании жил составляет 425-480 ⁰С. Прессование ведется со скоростью 50-80метров/мин.

Однако использование гидравлического пресса, не рационально. Как показывает опыт зарубежных фирм, весьма перспективным является получение однопроволочных жил методом непрерывного литья и проката. Изготовление таких жил производиться на металлургических заводах, что позволяет на кабельных заводах сократить ряд технологических процессов: прессование или волочение и последующий отжиг жил. Форма сплошных жил выбирают таким, образом, чтобы после изолирования и скрутки жил в кабель имел гладкую цилиндрическую поверхность. Для этого необходимо чтобы радиус дуги сектора или сегмента был равен радиусу кабеля по скрутке за вычетом толщины изоляции жил. Для уменьшения между жильных пространств радиус закругления ребер должен выбираться по возможности минимальным.

Наложение изоляции на токопроводящие жилы.

В данной марке для изоляции ТПЖ используются (сшитый полиэтилен), для оболочки и шланга — и поливинилхлоридный пластикат.

Наложение изоляции производится на экструзионной линии *****

Чтобы получить мо­нолитную изоляцию и оболочку, эти материалы перерабатыва­ются методом экструзии на червячных прессах или экструдерах. Под экструзией полимеров понимается их протекание через узкие каналы в расплавленном состоянии под действием давления. Поливинилхлоридный пластикат накладываются на медные и алюминиевые жилы или на заготовку кабеля на экструзионных линиях. Экструзионная линия, схема которой, состоит из отдающего, тягового и приемного устройств, червячного пресса, охлаждающей ванны, пульта управлений и устройства для непрерывного испытания качества покрытия. Основным узлом экструзионной ли­нии является червячный пресс. В подогреваемом цилинд­ре пресса размещается червяк или шнек, который при вращении подает расплавленный материал в головку с формующим инструментом. Формую­щий инструмент представляет собой дорн и матрицу, образую­щие кольцевой зазор для экструзии материала. Винтовая нарезка червяка неравномерна по его длине: объем витка червяка на выходе меньше объе­ма витка на входе.

В результате обес­печивается необходимое уплотнение перерабатываемого материала. Требуе­мая степень сжатия достигается либо путем уменьшения шага нарезки по длине червяка в направлении к голов­ке пресса, либо путем уменьшения глубины нарезки при сохранении по­стоянства шага. Уменьшение площади поперечного сечения канала обес­печивает компенсацию изменения объемной плотности при переходе пластмассы из твердого состояния в расплавленное. Для переработки поливинилхлоридного пластиката используются червяки с отношением длины к диаметру в 20—25. В производстве сило­вых кабелей чаще всего ис­пользуются прессы с диамет­ром червяка 125,160 и 200 мм. При переработке материала червяк должен иметь три зоны: загрузочную, сжатия и дозирующую, причем в зоне сжатия осуществляется плавный переход от максимальной глубины канала в загрузочной зоне к минимальной глубине в дозирующей зоне. Ступенчатое охлаждение исключает возможность образования чрезмерных внутренних напряжений в изоляции или воздушных включений. Изоляция силовых кабелей имеет достаточно большую толщину.

В головке име­ются специальные рассекатели и выравниватели потока пласти­ката. Охлаждение покрытия производится холодной водой.

Скрутка изолированных токопроводящих жил.

Скрутку изолированных Токопроводящих жил производят ****

Скрутка изолированных жил силовых кабелей про­изводится на машине ******,. Машины рассчитаны на скрутку максимум четырех жил, каждые барабаны устанавливается за машиной на отдающих устройствах.

Крутильная часть машины оборудована откручиваю­щим устройством планетарного типа, а также приспо­соблением для поворота барабанов в люльках, что не­обходимо при заправке машины.

Секторные и сегментные жилы без предварительной подкрутки должны быть подкручены между отдающим барабаном и скручивающим калибром так, чтобы сек­торы в процессе скрутки занимали правильное положе­ние— гранями к центру кабеля. Регулирование пра­вильного положения предварительно подкрученных секторных жил в кабеле в процессе скрутки осуществля­ется путем точной подгонки шага скрутки жил к шагу скрутки кабеля с помощью вариатора одновременно для всех скручиваемых жил.

Сшивание изолированных токопроводящих жил.

Сшитый полиэтилен (PE-X или XLPE, ПЭ-С) — полимер этилена с поперечно сшитыми молекулами (PE — PolyEthylene, X — Cross-linked).

Сшивка — процесс связки звеньев молекул в широко ячеистую трехмерную сетку за счет образования поперечных связей. При сшивке в молекулярных цепочках, содержащих атомы углерода и водорода, под воздействием определенных факторов у звеньев молекул полиэтилена отрываются отдельные атомы водорода. Образовавшаяся свободная связь используется для соединения отдельных цепочек между собой. В зависимости от используемого воздействия различают физическую и химическую сшивки полиэтилена.

В присутствии воды и происходит гидролиз привитых макромолекул по органофункциональным группам и по следующей реакции усиливается в присутствии катализатора дилауратидибутилолово.

Так как у каждого атома кремния имеются по три реакционоспособные группы, то в каждом узле сшивания может соединено до места молекул ПЭ. Это положительный момент силаносшивания, при перооксидном и радиационном сшивание соединяют только по две макромолекулы. Для того чтобы происходил процесс сшивания требуется обеспечить поступление молекул воды в полуфункцианальными группам. Это осуществляется благодаря диффузии воды в полиэтилен. Поэтому скорость реакции сшивания будет зависеть как от коэффициента диффузии так и от толщины изоляции.

В европейских стандартах приняты обозначения соответственно, PE-Xa, PE-Xb, PE-Xc, PE-Xd.

Сшитый полиэтилен характеризуется такими параметрами как:

• доля сшивки;

• доля материала в форме кристаллита;

• напряжение на разрыв;

• удлинение на разрыв.