КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ ЭТИЛЕНПРОПИЛЕНОВОГО КАУЧУКА ДЛЯ КАБЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2004 года по МПК H01B3/18 H01B13/32 

Область техники, к которой относится изобретение
Композиция (резиновая смесь) на основе этиленпропиленового каучука используется в качестве междужильного заполнителя (поясной изоляции) в электрических кабелях и проводах. Заполнение применяют в том случае, если необходимо изготовить кабель круглой формы, а также для удобства разделки кабеля при монтаже.

Уровень техники
Сведения об аналоге взяты из журнала "Кабели и провода", 2000 г., 4.

Близкий по существенным признакам и назначению аналог композиции на основе этиленпропиленового каучука - материал для заполнения междужильного пространства OOO "ЭТИОЛ" (полезная модель РФ 13847, номер заявки 99127823/20).

Материал для заполнения фирмы "Этиол" используется для заполнения пространства между изолированными жилами и оболочкой.

Резиновые смеси представляют собой композиции, состоящие из каучука (или смеси каучуков), в данном случае этиленпропиленового каучука и различных ингредиентов.

Признаки аналога, совпадающие с существенными признаками композиции на основе этиленпропиленового каучука:
- этиленпропиленовый каучук;
- природный мел, тальк, парафин;
- при накладывании на кабельные изделия резиновые смеси не вулканизируются, т.е. не переходят из пластического в эластическое состояние;
- гибкость, технологичность.

Сочетание компонентов резиновой смеси определяет такой важный для материала заполнения показатель, как отсутствие склонности к адгезии (слипанию) к оболочке и материалу изоляции. При заполнении междужильного пространства материалом аналога иногда происходило слипание резиновой смеси и материала изоляции (в основном поливинилхлоридный пластикат), что могло привести при монтаже кабеля (разделке для подключения) к нарушению изоляции и повреждению жил кабеля.

Сущность изобретения
Требования к качеству изделий неуклонно повышаются. Разделка кабеля (снятие защитной оболочки, зачистка жил от изоляции) при монтаже должна производиться легко, точно, без повреждения материала изоляции жил. В связи с этим для кабельных изделий и была разработана невулканизированная мелонаполненная резиновая композиция (смесь) на основе этиленпропиленового каучука с содержанием полимера 10-20% от массы смеси. Использование композиции на основе этиленпропиленового каучука для заполнения междужильного пространства и пространства между жилами и оболочкой позволяет устранить адгезию к изоляции и оболочке из поливинилхлоридного пластиката, достичь пожаробезопасности электрического кабеля, а также дает возможность легко, без повреждения изоляции жил осуществлять разделку кабеля при монтаже.

Данный технический результат достигается сочетанием следующих ингредиентов (качественный состав), отличающим данную композицию от аналога:
Полимер - этиленпропиленовый каучук, продукт сополимеризации этилена с пропиленом.

Наполнители неактивные - природный мел и тальк.

Мягчители (пластификаторы) - дибутилфталат, парафин, стеариновая кислота.

Количественный состав композиции на основе этиленпропиленового каучука, влияющий на достижение технического результата и отличающий данную композицию от аналога - материала для заполнения междужильного пространства, мас. ч.:
Этиленпропиленовый каучук - 100,0
Парафин - 34,0-84,0
Стеариновая кислота - 4,0-6,0
Дибутилфталат - 4,0-13,3
Мел - 328,0-751,7
Тальк - 27,0-45,0
Физико-химические характеристики резиновой смеси:
- вязкость по Муни при 100^oС 20-30,
- плотность, кг/м³ 1,60•10³-1,90•10³.

Электрические показатели композиции до погружения в воду:
- удельное объемное сопротивление, Ом•м - 8•10¹²,
- электрическая прочность, МВ/м - 26,5.

Механические показатели композиции до старения:
- предел прочности при испытании, МПа (кгс/см²) - 0,53 (5,2),
- относительное удлинение в процентах 82,
- остаточное удлинение в процентах 2.

Композиция на основе этиленпропиленового каучука дает дополнительные преимущества, которых нет у аналога с другим качественным и количественным составом ингредиентов: удобство разделки кабеля при монтаже для подключения, сокращение времени и трудоемкости монтажа, повышение пожаробезопасности.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Для примера приводим способ получения композиции на основе этиленпропиленового каучука для заполнения междужильного пространства электрических кабелей и проводов в заявленном соотношении. Изготовление резиновой композиции (смеси) осуществляется в цеховых условиях на установленном отечественном и зарубежном оборудовании.

Содержание технологического процесса по изготовлению композиции на основе этиленпропиленового каучука:
- подготовка материалов: синтетический каучук освобождается от упаковки, режется на куски, соответствующие размерам загрузочного отверстия резиносмесителя, и транспортируется к дозировочным весам. Подача мела в подающие бункеры с просушиванием осуществляется на сепарационной установке. Тальк, стеариновая кислота, парафин подаются в упаковке поставщика.

- Материал взвешивается и дозируется. Взвешивание происходит на платформенных рычажных весах. Мел взвешивается на автоматических весах типа 4 ДПК-80. Подготовленный материал должен соответствовать требуемому количественному составу, в массовых частях для смеси резиновой ЭПЗ - 10:
Этиленпропиленовый каучук - 100,0
Парафин - 84,0
Стеариновая кислота - 6,0
Дибутилфталат - 13,3
Мел - 751,7
Тальк - 45,0
- Материалы загружаются в закрытый резиносмеситель типа РСВД 270/20, где происходит смешение, по ленточному транспортеру для осуществления следующих операций:
1. Загрузка каучука и вальцевания.

2. Загрузка 1/3 мела природного, парафина, стеариновой кислоты и перемешивание.

3. Загрузка 1/3 мела, талька и перемешивание.

4. Загрузка 1/3 мела, дибутилфталата и перемешивание.

5. Выгрузка смеси и переход к следующему замесу.

Начальная температура камеры резиносмесителя 70-80^oС.

- Температура выгружаемой смеси - 90-100^oС.

- После смешивания смесь подается в фильтр-пресс, где она фильтруется.

- Фильтрованная смесь разрабатывается на листовальных вальцах.

- Производится срез резиновой ленты с листовальных вальцов для охлаждения на передвижную тару ленточного транспортера шириной 80-110 мм и толщиной 9-11 мм.

- Резиновая смесь охлаждается.

- Производится укладка резиновой смеси на поддон и осуществляется контроль качества.

Готовая композиция на основе этиленпропиленового каучука подается лентой в загрузочную воронку экструдера, где, продвигаясь по зонам, нагревается до температуры 90^oС для последующего наложения на изолированные поливинилхлоридным пластикатом токопроводящие жилы.

Описание ингредиентов композиции на основе этиленпропиленового каучука.

Каучук СКЭПТ - 40; 40Д. ГОСТ 38.103252-92. Основа резиновой смеси; определяет физико-химические и электрические свойства. Является продуктом совместной полимеризации этилена (СН₂=СН₂) с пропиленом (СН₃-СН=СН₂). Структурная формула этиленпропиленового каучука:

Плотность этиленпропиленового каучука составляет 0,85-0,863 г/см³. Удельная теплоемкость каучука около 0,52 кал/г•град и удельная теплопроводность 8,5•10^-4 кал/см•с•град. Отсутствие в этиленпропиленовом каучуке двойных связей обусловливает высокую химическую стойкость его к действию кислорода, озона и многих других химически активных веществ, а также к действию света.

Резиновые смеси на его основе влагостойки, газонепроницаемы, имеют высокие электрические характеристики, повышенную теплостойкость и стойкость к агрессивным средам. В разработанной смеси имеет 100,0 мас.ч.

Мягчители (пластификаторы)
Вещества, которые повышают пластичность композиции на основе каучука. При введении мягчителей сокращается время изготовления резиновой смеси, снижается ее температура, улучшается распределение порошкообразных ингредиентов в каучуке, облегчается шприцевание и формование смеси вследствие увеличения ее текучести, а также улучшается качество поверхности изоляции и оболочки. Оказывают положительное влияние на физико-химические и механические свойства резины. В композиции присутствуют следующие мягчители (пластификаторы):
Парафин. ГОСТ 23683-89. Представляет собой смесь твердых насыщенных углеводородов общей формулы C_n H_2n+2. Чистый парафин - бесцветная масса. Плотность 0,90 г/см², температура плавления 52-54^oС. Парафин нерастворим в воде, но хорошо растворяется в бензине, бензоле, хлороформе и многих других органических растворителях. Парафин является также физическим противостарителем резины, который, выпотевая на поверхность изоляции, образует пленку, защищающую резину от воздействия кислорода или озона. Предназначен для улучшения технологических свойств резиновых смесей. В композиции составляет от 34,0 до 84,0 мас.ч.

Дибутилфталат. ГОСТ 8728-88. С₆Н₄(СООС₄Н₉)₂ - эфир бутилового спирта и фталевой кислоты. Плотность 1,05 г/см², температура кипения 336-342^oС. Предотвращает миграцию пластификаторов из ПВХ пластикатов. В данной композиции содержится от 4,0 до 13,3 мас.ч.

Стеариновая кислота. ГОСТ 6484-96. Плотность 0,96 г/см³. Стеариновая кислота, являясь хорошим мягчителем, одновременно облегчает диспергирование наполнителей и других ингредиентов в каучуке, снижает температуру композиции в процессе изготовления и шприцевания, а также улучшает качество поверхности изоляции и оболочки. В присутствии стеариновой кислоты клейкость композиций уменьшается. В композиции составляет от 4,0 до 6,0 мас.ч.

Наполнители
Наполнители вводят в состав резиновых композиций с целью: улучшения технологических свойств смесей, придания необходимых физико-механических и электроизоляционных свойств, снижения себестоимости. В данной композиции используются неактивные (инертные) наполнители. В качестве наполнителей в композиции присутствуют:
Мел природный марки ММО, ММС - 1; 2. ГОСТ 12085-88. Состоит преимущественно из СаСО₃, содержание которого обычно составляет 96-99%. Посторонними примесями являются в основном полуторные окислы алюминия и железа. Плотность колеблется в пределах от 2,6 до 2,8 г/см³. Легкая диспергируемость мела в резиновой смеси обуславливается прежде всего слабой цементацией и малой механической прочностью составляющих его частиц. Мел природный мало гигроскопичен и практически не растворяется в воде. В композиции составляет от 328 до 751,7 мас.ч.

Тальк марки ТК-1, ТКВ; ГОСТ 13145-67. Основным компонентом талька молотого является минерал талькит, приближающийся по химическому составу к формуле 4SiO₂3MgO•H₂O (SiO₂ - 63,5%, Mg - 31,7%, H₂O - 4,8%). Тальк относится к анизотропным материалам, так как отдельные его частицы имеют пластинчатую форму. Плотность талька 2,7-2,8 г/см³. Тальк является химически инертным материалом; на него не действуют щелочи, кислоты, минерализованная вода, воздух и другие агенты. Используется в резиновых смесях с целью их удешевления и улучшения технологических свойств. В композиции составляет от 27 до 45 мас.ч.

Сочетание вышеуказанных ингредиентов в заявленном интервале устраняет адгезию композиции к материалу изоляции и оболочки кабеля, а также дает дополнительные преимущества в применении.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к композициям на основе этиленпропиленового каучука, используемым в качестве междужильного заполнителя в электрических кабелях и проводах. Заполнение применяют в том случае, если необходимо изготовить кабель круглой формы, а также для удобства разделки кабеля при монтаже. Композиция на основе этиленпропиленового каучука содержит, мас.%: этиленпропиленовый каучук - 100,0, парафин - 34,0-84,0, стеариновая кислота - 4,0-6,0, дибутилфталат - 4,0-13,3, мел - 328,0-751,7, тальк - 27,0-45,0. Техническим результатом предложенного технического решения является устранение адгезии к изоляции, обеспечение пожаробезопасности электрического кабеля.

Композиция на основе этиленпропиленового каучука для заполнения междужильного пространства кабельных изделий, отличающаяся тем, что она содержит этиленпропиленовый каучук, парафин, стеариновую кислоту, дибутилфталат, мел и тальк при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Этиленпропиленовый

каучук 100,0

Парафин 34,0 - 84,0

Стеариновая кислота 4,0 - 6,0

Дибутилфталат 4,0 - 13,3

Мел 328,0 - 751,7

Тальк 27,0 - 45,0