Способ изготовления электрического провода

Способ изготовления электрического провода предназначен для использования в авиационной, аэрокосмической, судостроительной и других отраслях промышленности. Способ изготовления электрического провода предусматривает введение в гранулят радиационно-сшиваемой композиции на основе сополимера тетрафторэтилена и этилена добавки, состоящей из смеси термостойкой кремнийорганической жидкости (КО) и термостойкого фторорганического соединения (ФО), в количестве 0,3-1,5% масс. Соотношение термостойкой кремнийорганической жидкости и термостойкого фторорганического соединения составляет от 1:3 до 3:1. Полученную смесь гранулята и добавки подают в загрузочную воронку экструдера, после чего проводят нанесение, по меньшей мере, одного слоя полученной смеси в виде изоляции на токопроводящую жилу с последующим облучением. Повышение технологичности и производительности предложенного способа за счет исключения деструкции радиационно-сшиваемой композиции при увеличении скорости ее нанесения на провод, при высоких физико-механических и электрических свойствах изоляции является техническим результатом предложенного способа. Электрическая прочность провода составляет более 70 кВ/мм. 3 табл.1, пр.

 

Изобретение относится к способам изготовления электрических проводов и может быть использовано в авиационной, аэрокосмической, судостроительной и других отраслях промышленности.

Известен способ изготовления электрического провода, включающий экструзию и нанесение фторполимерной композиции на основе сополимера тетрафторэтилена и гексафторпропилена на токопроводящую жилу (US, патент №7723615, H01B 7/00, 2010).

Недостатком данного способа является низкая технологичность и производительность процесса из-за высокой температуры переработки, низкой скорости процесса, что приводит к выделению летучих газообразных продуктов во время экструзии

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ изготовления электрического провода, включающий подачу радиационно-сшиваемой композиции на основе сополимера тетрафторэтилена и этилена, используемой в качестве изоляции, в экструдер и нанесение по меньшей мере одного слоя изоляции на токопроводящую жилу с последующим облучением (RU, патент №63110, H01B 11/00, 2007).

Недостатком данного способа является низкая технологичность и производительность процесса изготовления электрического провода и его качества за счет деструкции и частичной сшивки радиационно-сшиваемой композиции из-за высокой температуры и низкой скорости процесса экструзии.

Предлагаемым изобретением решается задача изготовления электрического провода с высокими техническими характеристиками. Техническим результатом является повышение технологичности и производительности процесса изготовления электрического провода и его качества за счет исключения деструкции радиационно-сшиваемой композиции путем снижения температуры в экструдере и увеличения скорости нанесения радиационно-сшиваемой композиции на токопроводящую жилу.

Технический результат достигается в способе изготовления электрического провода, включающем введение в радиационно-сшиваемую композицию на основе сополимера тетрафторэтилена и этилена, используемую в качестве изоляции, добавки, состоящей из смеси термостойкой кремнийорганической жидкости и термостойкого фторорганического соединения, в количестве 0,3-1,5% масс., подачу радиационно-сшиваемой композиции в экструдер, нанесение по меньшей мере одного слоя изоляции на токопроводящую жилу с последующим облучением, при этом соотношение термостойкой кремнийорганической жидкости и термостойкого фторорганического соединения составляет от 1:3 до 3:1.

Отличительными признаками предлагаемого способа изготовления электрического провода являются введение перед подачей в экструдер в радиационно-сшиваемую композицию на основе сополимера тетрафторэтилена и этилена добавку, состоящую из смеси термостойкой кремнийорганической жидкости и термостойкого фторорганического соединения, в количестве 0,3-1,5% масс., соотношение термостойкой кремнийорганической жидкости и термостойкого фторорганического соединения составляет от 1:3 до 3:1. Введение в радиационно-сшиваемую композицию добавки, состоящей из термостойкой кремнийорганической жидкости и термостойкого фторорганического соединения, позволяет повысить скорость экструзии и снизить температуру процесса экструзии за счет использования соединений с более высоким показателем текучести расплава. Термостойкая кремнийорганическая жидкость представляет собой низкомолекулярный силиконовый каучук, имеющий консистенцию масла и обладающий высокой химической стойкостью. Эти качества кремнийорганической жидкости позволяют увеличить смачиваемость гранул радиационно-сшиваемой композиции, повысить химическую стойкость композиции при режиме нагрева и получить смазку внутренних стенок экструдера. Термостойкое фторорганическое соединение представляет собой фторэластомер (сополимер тетрафторэтилена с диеном и/или олефином), имеющий близкую природу к полимерной основе (сополимер тетрафторэтилена и этилена) радиационно-сшиваемой композиции, что приводит к большей совместимости фторорганического соединения и полимерной основы композиции и позволяет устранить раздел фаз между этими компонентами и повысить однородность смеси. Количество добавки, равное 0,3-1,5% масс.n является оптимальным для процесса экструзии. Выбор соотношения термостойкой кремнийорганической жидкости и термостойкого фторорганического соединения составляет от 1:3 до 3:1, что является оптимальным для получения электрического провода с высокими показателями физико-механических, термических и электрических свойств, в частности, высокая стойкость к истиранию, высокая прочность при разрыве после сшивки 45 МПа, высокая термостойкость (отсутствие отслоения и усадки изоляции после выдержки при 200°C в течение 500 часов), отсутствие пробоя изоляции при напряжении 1500 В переменного тока частотой 50 Гц, высокая электрическая прочность более 70 кВ/мм.

Способ изготовления электрического провода осуществляется следующим образом.

В гранулят радиационно-сшиваемой композиции на основе сополимера тетрафторэтилена и этилена, используемой в качестве изоляции, вводят добавку, состоящую из смеси термостойкой кремнийорганической жидкости (КО) и термостойкого фторорганического соединения (ФО), в количестве 0,3-1,5% масс.Соотношение термостойкой кремнийорганической жидкости и термостойкого фторорганического соединения составляет от 1:3 до 3:1. Полученную смесь гранулята и добавки подают в загрузочную воронку экструдера. После чего проводят нанесение по меньшей мере одного слоя полученной смеси (изоляции) на токопроводящую жилу с последующим облучением.

Пример

В 1 кг гранулята радиационно-сшиваемой композиции на основе сополимера тетрафторэтилена и этилена вводили добавку в количестве 10 г. Радиационно-сшиваемая композиция представляет собой гранулы, содержащие полимерную основу - сополимер тетрафторэтилена и этилена, сшивающий агент - триаллилизоцианурат и неорганический наполнитель - двуокись титана. Добавка состоит из смеси 5 г термостойкой кремнийорганической жидкости Dow Corning 550 и 5 г термостойкого фторорганического соединения Dynamar FX 5922. Количество добавки составляет 1% масс, а соотношение термостойкой кремнийорганической жидкости и термостойкого фторорганического соединения составляет от 1:1. Полученную смесь перемешивали в смесителе со скоростью вращения не более 50 об/мин и подавали в загрузочную воронку экструдера, являющегося основным узлом экструзионной линии Kuhne, в котором осуществляется непосредственное нанесение изоляции. Основной частью экструдера является рабочий цилиндр с 7 зонами обогрева, внутри которого размещается втулка, выполненная из специальных износоустойчивых легированных сталей, которая плотно запрессована в цилиндр и обогревается при помощи нагревателей электрического или индукционного типа. Основным рабочим инструментом экструдера является шнек, который расположен внутри втулки цилиндра, закреплен консольно, имея опоры в подшипниках, рассчитанных на большие осевые нагрузки. Шнек приводится во вращение электродвигателем через редуктор. Он имеет спиральную винтовую нарезку, которая расположена на рабочей части, занимающей значительную длину. В зависимости от типа экструдера и вида перерабатываемого материала рабочая длина шнека в 20-35 раз превышает его диаметр.

Полученную смесь периодически подавали в загрузочную воронку экструдера. Вращающийся червяк захватывает подаваемый материал, который нагревается, уплотняется, расплавляется, гомогенезируется и, продвигаясь по винтовой нарезке шнека, поступает в головку экструдера, где расположен формующий инструмент (дорн и матрица), который обеспечивает наложение заданного слоя покрытия на токопроводящую жилу

В качестве токопроводящей жилы использовали медную многожильную луженую оловом проволоку номинальным сечением 0,35 мм2. На токопроводящую жилу наносили два слоя изоляции общей толщиной 0,2 мм с толщиной первого и второго слоев, соответственно, 0,098 мм и 0,102 мм. Отклонение от номинальной толщины +10%.

В таблице 1 приведены температуры по зонам обогрева для каждого слоя изоляции.

Таблица 1
Количество добавки и соотношение КО и ФО Зоны обогрева, °C Скорость процесса, м/мин Примечание
п/п 1 2 3 4 5 6 7
1 0,2 250 260 270 280 280 290 300 20 1 слой
0,5:3 250 250 270 280 280 290 290 20 2 слой
2 0,3 250 250 260 270 270 270 260 35 1 слой
1:1 250 250 260 270 270 260 260 35 2 слой
3 1,0 250 250 260 260 260 260 260 35 1 слой
1:3 250 250 260 260 260 260 250 35 2 слой
4 1,5 250 250 260 260 260 260 250 35 1 слой
3:1 250 250 260 260 260 260 250 35 2 слой
5 1,7 250 260 260 280 280 290 290 23 1 слой
3,5:1 250 260 260 280 280 290 290 23 2 слой

Из таблицы 1 видно, что при оптимальных значениях количества добавки и соотношения термостойкой кремнийорганической жидкости и термостойкого фторорганического соединения, соответственно, 0,3-1,5% масс. и 1:3 до 3:1 (примеры 2-4) процесс экструзии проходит при более низких температурах и высоких скоростях по сравнению с примерами 1 и 5, где количество добавки и соотношение КО и ФО выходят за верхний и нижний пределы.

Полученный электрический провод с изоляцией подвергали облучению для сшивки изоляции на технологической линии, включающей в себя ускоритель ИЛУ-8 с энергией 1 МэВ. Доза облучения составляла 8-12 Мрад, преимущественно 9-10 Мрад.

В таблице 2 приведены результаты испытаний электрического провода после сшивки, обосновывающие выбор количества добавки.

Таблица 2
№п/п Кол-во добавки, масс.% Соотношение КО и ФО ПТР сшитого материала г/10 мин 300°C/5 кг Внешний вид изоляции Электр. прочность, кВ/мм Стойкость к истиранию (игла диаметром 0,6 мм при прижимном усилии 5,9 Н) Стойкость к изгибу, число циклов Скорость процесса, м/мин
1 0,2 1:1 0 цвет изоляции белый, поверхность изоляции гладкая, встречаются отдельные утолщения в виде шишек 68 750 900 20
2 0,3 1:1 0 цвет изоляции белый, поверхность изоляции гладкая без изъянов и включений 72 950 1100 35
3 1,0 1:1 0 цвет изоляции белый, поверхность изоляции гладкая без изъянов и включений 73 1000 1100 35
4 1,5 1:1 0 цвет изоляции белый, поверхность изоляции гладкая без изъянов и включений 73 1000 1100 35
5 1,7 1:1 0 цвет изоляции белый, поверхность изоляции гладкая, встречаются небольшие наплывы 70 900 900 23

Из таблицы 2 видно, что при введении добавки в количестве 0,3-1,5% масс. скорость процесса увеличивается на 40%-50%, улучшаются физико-механические и электрические свойства провода, поверхность изоляции гладкая без изъянов и включений. При введении добавки в количестве меньше 0,3 и больше 1,5% масс. скорость процесса уменьшается, физико-механические и электрические свойства провода значительно ниже, а поверхность изоляции имеет дефекты.

В таблице 3 приведены результаты испытаний электрического провода после сшивки, обосновывающие выбор соотношения кремнийорганической жидкости и фторорганического соединения.

Таблица 3
№п/п Соотно
шение КО и ФО
Кол-во добавки, масс.% ПТР сшитого материала г/10 мин 300°C/5 кг Внешний вид изоляции Электр, прочность, кВ/мм Стойкость к истиранию (игла диаметром 0,6 мм при прижимном усилии 5,9 Н Стойкость к изгибу, число циклов Скорость процесса, м/мин
1 1:3 1,0 0 цвет изоляции
белый, поверхность изоляции гладкая без изъянов и включений
71 820 1020 35
2 1:1 1,0 0 цвет изоляции
белый, поверхность изоляции гладкая без изъянов и включений
74 950 1100 35
3 3:1 1,0 0 цвет изоляции
белый, поверхность изоляции гладкая без изъянов и включений
73 980 1100 35
4 0,5:3 1,0 0 цвет изоляции
белый, поверхность изоляции гладкая, встречаются отдельные утолщения в виде шишек
69 780 940 19
5 3,5:1 1,0 0 цвет изоляции белый, поверхность изоляции гладкая, встречаются небольшие наплывы 70 790 980 22

Из таблицы 3 видно, что при соотношении термостойкой кремнийорганической жидкости и термостойкого фторорганического соединения от 1:3 до 3:1 скорость процесса увеличивается на 35%-45%, улучшаются физико-механические и электрические свойства провода, поверхность изоляции гладкая без изъянов и включений. При соотношении термостойкой кремнийорганической жидкости и термостойкого фторорганического соединения ниже 1:3 и выше 3:1 скорость процесса уменьшается, физико-механические и электрические свойства провода значительно ниже, а поверхность изоляции имеет дефекты.

Предлагаемый способ изготовления электрического провода позволяет получить провод с высокими техническими характеристиками, повысить технологичность и производительность процесса изготовления электрического провода и его качества. Изготовленный электрический провод со сшитой изоляцией отличается высокой химической и радиационной стойкостью и может быть использован при температурах от минус 65 до 200°C.

Способ изготовления электрического провода, включающий подачу радиационно-сшиваемой композиции на основе сополимера тетрафторэтилена и этилена, используемой в качестве изоляции, в экструдер и нанесение по меньшей мере одного слоя изоляции на токопроводящую жилу с последующим облучением, отличающийся тем, что перед подачей радиационно-сшиваемой композиции в экструдер в нее дополнительно вводят добавку, состоящую из смеси термостойкой кремнийорганической жидкости и термостойкого фторорганического соединения, в количестве 0,3-1,5 мас.%, при этом соотношение термостойкой кремнийорганической жидкости и термостойкого фторорганического соединения составляет от 1:3 до 3:1.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике. .

Изобретение относится к устройству, содержащему рукав (22), предназначенный для закрепления на кабеле (3) и имеющий на наружной поверхности знаки, идентифицирующие соответствующий кабель.

Изобретение относится к оптическому волокну, имеющему сердцевину, нанесенное на нее покрытие из однослойного или многослойных слоев синтетического материала и цветную маркировку на наружном слое синтетического материала или заделанную в этот слой.

Кабель // 2144710
Изобретение относится к области энергетики и электросвязи и может быть использовано при идентификации произведенного, переданного и потребленного электричества и для определения замыкания в кабеле.

Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к кабельной технике, в частности к электрическим четырехжильным кабелям, предназначенным для передачи энергии при больших уровнях мощности.

Изобретение относится к средневольтному или высоковольтному кабелю для передачи и распределения электрической энергии. Электрический силовой кабель имеет внешний полупроводящий слой (24), экструдированный вокруг самого внешнего слоя оболочки (22) кабеля и в контакте с ним. Оболочка (22) может иметь множество полимерных слоев (22-1, 22-2). Полупроводящий слой (24) отличается от самого внешнего слоя оболочки (22), находящегося непосредственно под ним, по меньшей мере, по цвету и возможно также по текстуре, а также толщина полупроводящего слоя (24) составляет до 20% от общей толщины оболочки (22) и полупроводящего слоя (24). Различимые свойства полупроводящего слоя (24) и самого внешнего слоя оболочки (22) снижают опасность непреднамеренного повреждения оболочки (22) при удалении полупроводящего слоя (24) для тестов целостности оболочки. 14 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к системе управления для использования в подземной разработке по меньшей мере с двумя управляющими вычислительными машинами и по меньшей мере с одним сетевым кабелем, соединяющим управляющие вычислительные машины, причем управляющие вычислительные машины выполнены для передачи данных по меньшей мере по первому проводу сетевого кабеля посредством высокочастотных сигналов. Каждая управляющая вычислительная машина выполнена для передачи данных посредством низкочастотных сигналов по меньшей мере по одному проводу сетевого кабеля. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение касается электрического кабеля, оснащенного средством удержания от кражи. Объектом изобретения является электрический кабель (1, 10), содержащий, по меньшей мере, две проводящие жилы (2, 3) и средства удержания от кражи в виде маркировки (8). Маркировка представляет собой ряд рельефных отпечатков (8), подобных штрих-коду, при этом маркировка (8) выполнена на присоединяемой детали (6, 16), закрепленной на кабеле (1, 10), причем присоединяемая деталь (6, 16) тесно и неупорядоченно переплетена с жилами (2, 3), чтобы препятствовать ее извлечению из кабеля (1, 10). Изобретение обеспечивает стойкость маркировки к любому внешнему воздействию, а также недоступность ее извлечения из кабеля. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх