Электрический кабель и состав для резинового покрытия электрического кабеля

Электрический кабель и состав для резинового покрытия электрического кабеля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1- Электрический кабель, содержащий изолированные токопроводящие жилы и покрытие из резины на основе дивинилстирольного каучука, наполненного сажей, обеспечивающее удельное объемное сопротивление не менее 10 Ом. см и сопротивление разрыву не менее 60 кгс/см, отличаю-, щ и и с я тем, что, с целью снижения расхода материала и упроцения технологий изготовления, покрытие выполнено однородным по толщине с содержанием в резине сажи 20-40 вес.ч. и дивинилстирольного каучука, имеющего функциональные группы, количество ко тврых обеспечивает степень диспергироч§ вания сажи, соответствующую удельному объемному сопротивлению и сопротивлению разрыву.

„„SU„„1030859

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Зсю> Н О1 В 9/00; Н 01 В 3/28

1 л

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 2523675/24-07 (22) 30.09.77 (46) 23.07.83. Бюл. N 27 (72) П.М. Глупушкин; А.Г. Григорьян, В.И. Гусева, Е.0. Копылов, M.À. Коршунов, Л.В. Космодемьянский, Э.Г. Лазарянц, В.М. Мелехов, Л.Е. 0олуэктова и Е.Н. Шушкина (53) 621.315(088.8) (56) 1. Кабель марки ПРГДО, ГОСТ 6731-68. - Кабели для электрической дуговой сварки. М., 1968.

2. Кабель марки ПРГД, ГОСТ 6731-68.-.

Кабели для электрической дуговой сварки, М., 1968 (прототип). (54) ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ И СОСТАВ

ДЛЯ РЕЗИНОВОГО 0ОКРЫТИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ. (57) I. Электрический кабель, содержащий изолированные токопроводящие жилы и покрытие из резины на основе дивинилстирольного каучука, наполненного сажей, обеспечивающее удельноу объемное сопротивление не менее

10 Ом. см и сопротивление разрыву

2 не мейее 60 кгс/см, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения расхода материала и упрощения технологии изготовления, покрытие выполнено однородным по толщине с содержани"

f ем в резине сажи 20-40 вес.ч ° и дивинилстирольного каучука, имеющего функциональные группы, количество ко" торых обеспечивает степень диспергироЯ вания сажи, соответствующую удельному объемному сопротивлению и сопротивлению разрыву. и. 2, о т л и ч а ючто он содержит дикаучук с аминоэфирколичестве 2-10 вес.Ф.

4. Состав по шийся тем, винилстирольный ными группами в

1030859

2 . Состав для резинового покрытия Стабилизатор 0,5-3 электрического кабеля по и. 1, о т - . Иягчитель 3-15 л и ч а ю шийся тем, что он со- Иинеральный наполдержит дивинилстирольный каучук с нитель 150"200 функциональными группами, вулканиэую- 3. Состав по и. 2, о т.л и ч а ющий агент, сажу, стабилизатор, мяг- щ и й.с я тем, что он содержит дичитель, минеральный наполнитель при винилстирольный каучук с амидными следующем соотношении, вес.ч.: группами в количестве 1-3 вес.3.

Дивинилстирольный каучук с функциональными группами 100

Вулканизующий агент 5,5-13

Сажа 20-40

Ф

Изобретение относится к электрическим кабелям с резиновой изоляцией на основе дивинилстирольного каучука.

Известны электрические кабели с резиновой изоляцией на основе натурального каучука, не требующие защитных оболочек. 8 частности такие кабе" ли на напряжение 127 В имеют изоляцию на основе натурального каучука 1 1@

Недостаток таких кабелей заключается в большом процентном содержании в изоляции натурального каучука (704) и относительно низком коэффициенте старения по сопротивлению раз- 1 рыву.

Применение изоляции кабеля на ос" нове дивинилстиропьного каучука требует наложения дополнительной защитной оболочки на кабель, так как резина на основе дивинилстирольного каучука с содержанием сажи 103 не обладает достаточной механической прочностью, а повышение процентного содержания сажи в смеси резко снижает электроизоляционные характеристики резины.

Поэтому в кабелях Г2 3 поверх изоляционной оболочки наложена защитная оболочка из шланговой резины.

Цель изобретения - создание кабеля с изоляцией из резины на основе дивинилстирольного каучука (без добавления натурального каучука) и в то же время не требующего защитной оболочки, т.е. снижение расхода ма- М териалов и упрощение технологии изготовления кабеля.

Поставленная цель достигается тем, что в электрическом кабеле, покрытие выполнено однородным по толщине с содержанием в резине 20-40 вес.ч. сажи и дивинилстирольного каучука, имеющего функциональные группы, количество которых обеспечивает степень диспергирования сажи, соответствующую удельному объемному сопротивлению (не менее 101 0м-см) и сопротивлению разрыву (не менее 60 кгс/см2).

Кроме того, состав для резинового покрытия электрического кабеля, содержащий дивинилстирольный каучук с функциональными группами, вулканизующий агент, саву, стабилизатор, мягчитель, минеральный наполнитель при следующем соотношении, вес.ч.:

Дивинилстирольный каучук с функциональными группами 100

8улканиэующий агент 5,5-13

Сажа 20-40, Стабилизатор 0,5-3

Иягчитель 3-15

Иинеральный наполнитель в 150-200

При этом состав содержит дивинилстирольный каучук с амидными группами в количестве 1-3 вес.Ф.

Кроме того, состав содержит дивинилстирольный каучук с аминоэфирными группами в количестве 2-10 вес.3, На чертеже схематично изображен кабель предложенной конструкции,поперечное сечение.

Кабель содержит гибкую многопро-. волочную жилу 1 и наложенное поверх

198-168

100

0,8

1,0

3 10308 нее покрытие 2, выполненное из резиновой композиции на основе дивинилстирольного каучука с функциональными группами с содержанием сажи 2040 вес.ч. на 100 вес.ч. каучука.

В отличие от известных резиновых изоляционных композиций, где введение сажи в количестве больше

10 вес.ч.. резко ухудшает электроизоляционные свойства, предложенная композиция даже при содержании сажи

40 вес.ч. имеет хорошие электроизоляционные и физико-механические свойства.

Функциональные группы в дивинилстирольном каучуке способствуют лучшему диспергированию сажи в резине.

Кроме того, как показал опыт, их наличие способствует увеличению числа микропленок каучука между отдель-: ными частицами сажи и сажевыми структурами резины, предотвращая тем самым образование агломератов сажи и сетчатых сажевых структур, пронизывающих массу каучука.. Поэтому повышаются не только механические характеристики резины, но и ее электроизоляцион ные свойства.

Химический состав функциональных групп каучука и их количество определяют в зависимости от количества сажи в резине и требуемых характеристик изоляционного покрытия и, в част" ности, его удельного объемного со- " противления, сопротивления разрыву и пластичности. 35

В табл. 1 приведены электроизоляционные свойства резиновых композиций на основе дивинилстирольного каучука с функциональными группами (дивинилстироламидного и дивинилстирол- 40 аминоэфирного) и на основе дивинилстирольного каучука до и после пре" бывания .в .воде при 20вC в течение

24 ч.

Состав резиновых композиций, 45 вес.ч,:

Каучук

Вулканизующий агент (тиурам) 3,0

Активатор вулка- 50 низации (окись цинка) 5,0

Ускоритель вулканизации (фенолоформальдегидная смола- 55

СФО 10A)

Стабилизатор (неозон Д) 59 4

Мягчитель (мягчитель ПП-12 и стеариновая кислота) 2,5

Иинеральный наполнитель (мел) в соответствии с увеличением сажи (ДГ-!00) 10-50

Кабели с покрытием из этих композиций были изготовлены и испытаны .

8 табл. 2 приведены физико-механические свойства резиновых композиций до и после старения при 120 С в течение 96 часов.

8 табл. 3 приведен состав резиновых композиций

В табл. 4 приведены сравнительные свойства предлагаемых и известного кабелей с изоляцией из резины, композиции которых приведены в табл. 3.

Как видно из табл. при увеличении в резиновой изоляции на основе

1дивинилстирольного каучука сажи с

10 до 20 вес.ч. наблюдается заметное снижение электроизоляционных свойств композиции: электрическая прочность падает с 24,2 кВ/мм до 12,6 кВ/мм, тангенс угла диэлектрических потерь и диэлектрическая проницаемость возрастает с 0,009 до 0,079 и с 3,6 до

6,7 соответственно и удельное объемное сопротивление падает с. 5,8 .101 до 4,9 -10"З. При содержании сажи

30,0 вес.ч. и более имеет место дальнейшее снижение электроМзоляционных свойств композиции.

В случае резиновой композиции на . основе дивинилстирольного каучука с функциональными группами (дивинилстироламидного) даже при содержании

4g,0 вес.ч. сажи композиция имеет электроизоляционные свойства (удель- ное объемное сопротивление 1 --1О", электрическая прочность - 18,4 кВ/мм).

Удовлетворительные электроизоляционные характеристики получены и с другим дивинилстирольным каучуком с функциональными группами - дивинилстироламиноэфирным каучуком.

Аналогичная закономерность в электроизоляционных свойствах резиновых композиций наблюдается и после их увлажнения.

При содержании сажи в пределах 20-

40 вес.ч. резиновые композиции имеют

Ф удовлетворительные физико-механические свойства (табл. 2), отвечающие требованиям к шланговым оболочкам кабелей. 1030859

Тангенс угла диэлектрических потерь

Основа композиции

Электрическая прочность кВ/мм

Содержание сажи, вес.ч

Диэлектрическая про" ницаемость . до ув- после лажне- увлажния нения до после увлаж увлаж нения нения до увлажнепосле увлажнения

«« «««

10 5,8-10"

20 4,9 10

30 3,4 10

40 1,2 10

45 1,0 109

50 <1 0-10 4,6 10

5,4 10

1 2 ° 109

1,1 ° 109

1а Щ9

<1, О ° 10

Дивинилстирольный каучук.

3,7 24,6

6 9 12,6

>20 5,7

>20 2,8 >20 (2,0 . >20. <2,0

3;6

6,7

>20

24,2

11 5

0,009 0,009

0,079 0,082

>1,0 -»,0

>1ФО >1%0

>1,0 >1,0

>1,0 >1,0

5,2

2,6

>20

>20 (2,0 (2,0

>20 в, 0,008 0,009 3,5

0,011 0,045 4,3

0,032, 0,058, 4,7

0,045 0,069 5,0

0,086 0,092 7,3

0,20 0,22 .9,5

l0 4 5 10+

20 4,4 10

30 4,1 10

40 1,1 ° 10

45 8,2. 1012

50 4,2 ° 10

Дивинилстироламидный каучук

4,4*10"+

1,2. 10 +

1,1-10ь" а,2 10"+

7Д 10"2

1,1 ° 10

3, 6

4,5

4,8

5,1

7,5

10,2

24,9 24,1

21,4 21,2

20,1 19,8

18,4 18,2

10 5 10,2

5,6. 5;2

5 .

При содержании сажи 20-40 вес.ч в композиции на основе дивинилстироль« ных каучуков с функциональными группами были проверены - вулканизующий агент, активатор вулканизации, ста- 5 билизатор и мягчитель в дозировках, указанных на с. 2, получены те же закономерности в свойствах композиции.

Как видно из данных табл. 4, при увеличении сажи от 20: до 40 вес.ч. в 10 композициях на основе дивинилстирольных каучуков с функциональными . группами наблюдается повышение предела прочности hpH разрыве. изоляции ка" беля .так же,как и при испытании ре- 15 зиновых композиций на вулканизованных пластинах (табл. 2), причем в случае изоляции кабеля предел проч-. ности при разрыве имеет более высокие значения (табл. 4), 10

Электроизоляционные свойства ка.беля при увеличении сажи от 20 до

40 вес.ч. находятся на достаточно высоком уровне и соответствуют аналогичным характеристикам кабелей с 25 изоляцией на.основе натурального каучука.

Удельное объемное сопротивление, Ом, см. до увлаж-, после увнения лажнения

Анализ данных, приведенных в табл. 2, показывает, что по теплостойкости (сопротивлению тепловому старению) кабели с резиновым покрытием на основе дивинилстирольного каучука с функциональными группами при содержании сажи от 20 до 40 вес.ч. превосходят как кабели с покрытием .из резины на основе натурального каучука, так и кабели с двухслойным покрытием.

Установлено, что наилучшие результаты имеют кабели, изоляция которых выполнена на основе дивинилстироламидного каучука, содержащего от 1,0 до 3,04 амидных групп.

Ори использовании дивинилстирольного каучука с аминоэфирными груп" пами рекомендуется применять каучук с содержанием аминоэфирных групп от

2,0 до 10,03. Эти резины обладают высокой пластичностью и технологичностью хотя их электрические характеристики . несколько ниже, чем резин на основе дивинилстирольнога каучука с амидными группами, но они достаточно высоки.

Табли ца 1

1030859

ПрОдолжение табл. 1

1 дельное о ьемное сопротивление, Ом,cM

Основа композиции

Тангенс угла диэле ктри че ских потерь лектрическая прочность кВ/мм иэлектри ческая проницаемость одержание сажи, вес ° ч. до увлаж- после увнения лажнения до ув- после лажне- увлажния нения до после увлаж- увлаж нения нения

10 3,2 101

20 3, 2 .10

30 7,5 ° lO"3

40 1,2.10ф

45 1,1-10

50 2,.2 10 .

3,7 21,8 20,9

4,8 18,1 18,0

4;9 . 16,9 16,5

5 3 155 152

92- 97, 95

102 55 54

2,5 \О" 0,006 0,006

2,0 ° 10 0,017 0,048

6,3-10 0,071 0,072

1,1- 10 0,073 0,095

1,0 ° 10." D,093 0,096

1,1-10 0,25 0,27l0,2

Таблица 2 йа»ai » » «»«

Основа компо" вицин .

Коэффициенты старения

Остаточное удлинение, Содержание сажи

Предел прочности при разрыве, кгс/см

Относительное удлинение, по пределу прочности при .разрыве по относи» тельному удлинению

Дивинил- 10 стирдль- 20 ный каучук 30

6&5

520

0,98

1,01.

1,01

1,02

1 в03

45

Дивинил- 10:

СТИPOll амидный каучук 30

1,01

- 675

525

1,02

1,02

l,03

1,04

1,04

50

38 10

36 1,02

35 1,03

32 1,04

29 1,04

29 1,05

495

Дивинилстирол" аминоэфирный каучук

0,73

Дивинилстироламиноэфирный каучук

38,6

52,5

61 7

71,2

75,4

80,5

39,5

50,2

66,4

73 5

79,1

81 5

40 3

57,2

68,7

72,0

75,6

81 3

37

36

36

34

33

38

36

3,7

4,2

4,8

5 1.

9.1 до ув- после. ажне- увлажния нения

0 72

0,70

° 0,70

Р,69

0,68

0,66

0,74

0,72

0,68

0,68

0,67

0,67

0 71

0,69

0,68

0,68

0,68

1030859

Таблица

Состав, вес.ч.

Компоненты

Ч Vl

Дивинилстироламидный каучук

100,0 100,0 100,0

Дивинилстироламиноэфирный каучук

100,0

3,0

100,0

3,0

100,0

3,0

3,0

3 0.3,0

Тиурам фенолоформальдегидная смола

СФ.010 А

0,8 5,0

0,8

0,8

0,8

0,8

5,0

5,0

1,0

5,0

1,0

12,0

5,0

5,0

Окись цинка

1,0

12,0 12,0

l,0

1,0

Неозон Д

Мягчитель ПП

Стеарин

12,0

12,0

12,0

2 5

2,5

2 5

1,0

2 5

2 5

1,0

2,5

1,0

1,0

1,0

Глицерин

Мел природный обогащенный

188,0 178,0, 168,0

20,0 30,0 40,0

178,0 168,0

30,0 40,0

188,0

20,0

Сажа ДГ" 100

333,0

333,3 333,3 333.0

333,0 333,0

Всего:

Таблица

Предлагаемые кабели

Свойства

Известные кабели

В@В Ю Ю

ПРГДО ПРГД е ю ii

Электроизоляционные свойства до увлажнения

Сопротивление изоляции

МОм.км

680 595 560

635 535 480 610 565

665 590 540

615 515 465 575 475

Электрическая прочность, кВ

17,2 12,5 11,5

17,0 . 12,1 10,7 12,8 11,8

Электрическая прочность, кВ 18,8 15,8 14,8 l7,8 14,9 13,5 16 3 14,2

Электроизоляционные свойства после увлажнения в воде - 24 ч

Сопротивление изоляции, МОм.км

1030859

12

;Продолжение табл.4

Известные кабели

Предлагаемыми кабели

Свойства

ПРГДО ПРГД,Предел прочности при разрыве, кг см

Относительное удлинение, 4

635 585 535

Остаточное удлинение, Ф

35, 33

37 3" 32 25

37+

30

После старения при 120 С s течение 96 ч о

0 65"

0,95

1ю01 1э02 1р03

КоэфФициент по относительному удлинению

О, 70+

000

М Ф» «М ф.

Числитель - свойства изоляции, знаменатель - свойства оболочки.

Составитель Е. Зиновьев

Редактор А. Шандор Техред С.Иигунова Корректор Л. Бокшан

Заказ 5223/52 Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

«В

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Коэффициент по пределу прочности при разрыве

Иеханические свойства резиновых оболочек

42

72

615 575 515 530

6О,4 68,7 75,4 63,3 69,5 74,2 64

0,78 0,76 0,73 0,77 0,73 0,70 0,72