Σύρματα και καλώδια με μόνωση από καουτσούκ: τύποι, πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα, υλικά, τεχνολογία παραγωγής

Τα καλώδια και τα καλώδια με μόνωση από καουτσούκ χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση παντογράφων και τη διανομή ηλεκτρικής ενέργειας σε δευτερεύοντα δίκτυα ηλεκτρικού ρεύματος και χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως στη βιομηχανία, τη γεωργία, τις μεταφορές, τις κατασκευές και την καθημερινή ζωή.

Τύποι καλωδίων και καλωδίων με μόνωση από καουτσούκ

Τα καλώδια, τα καλώδια και τα καλώδια με μόνωση από καουτσούκ μπορούν να χωριστούν στις ακόλουθες ομάδες:

• καλώδια εγκατάστασης, καλώδια και καλώδια.
• καλώδια ρεύματος?
• καλώδια ελέγχου?
• εύκαμπτα καλώδια και σύρματα για εύκαμπτους σωλήνες.
• θαλάσσια καλώδια και σύρματα?
• καλώδια σώματος?
• καλώδια για ηλεκτρικό τροχαίο υλικό.
• καλώδια αεροσκαφών, αυτοκινήτων και τρακτέρ.

Η χρήση καουτσούκ ή πλαστικής μόνωσης προκαλείται όχι τόσο από την επιθυμία απόκτησης ενός εύκαμπτου καλωδίου, όσο για τη διευκόλυνση και την απλοποίηση των ακροδεκτών καλωδίων.

Η χρήση θήκης μολύβδου δεν καθιστά δυνατή τη χρήση της αυξημένης ευελιξίας του μονωτικού στρώματος του καλωδίου, και επομένως σε περιπτώσεις όπου απαιτείται καλώδιο με αυξημένη ευελιξία, δεν είναι μόλυβδος, αλλά μανίκια από βουλκανισμένο καουτσούκ ή πλαστικό. μεταχειρισμένος.

Η υψηλή μέση διηλεκτρική αντοχή της μόνωσης από καουτσούκ στις περισσότερες περιπτώσεις δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί λόγω της παρουσίας αδύναμων σημείων στο μονωτικό στρώμα, γεγονός που απαιτεί αύξηση του πάχους του μονωτικού στρώματος σε σύγκριση, για παράδειγμα, με μόνωση εμποτισμένου χαρτιού και οδηγεί σε υπερβολική κατανάλωση προστατευτικών υλικών επιστρώσεων.για αύξηση της διαμέτρου του καλωδίου.

Το αρχικό στάδιο παραγωγής είναι το τέντωμα πολυπύρηνων συρμάτων για σύρματα, καλώδια και κορδόνια από επικασσιτερωμένα και μη σύρματα χαλκού.

Τεχνολογία παραγωγής συρμάτων και καλωδίων με μόνωση από καουτσούκ

Οι κύριες διαδικασίες διεργασίας περιλαμβάνουν την παραγωγή καουτσούκ και πλαστικού και την εφαρμογή τους σε πυρήνα ή σύρμα.Η παραγωγή καουτσούκ περιλαμβάνει πλαστικοποιητικό καουτσούκ και την εισαγωγή πληρωτικών (κιμωλία, τάλκης), μαλακτικών, βελτιωτικών και βουλκανιστικών παραγόντων.

Η ένωση καουτσούκ εφαρμόζεται στον πυρήνα με θερμή πίεση σε πρέσες σκουληκιών ή ψυχρή πίεση σε ειδικούς κυλίνδρους με προφίλ. Το πάχος της λαστιχένιας μόνωσης εξαρτάται από το μέγεθος της διατομής του σύρματος και την ονομαστική τάση του σύρματος ή του καλωδίου, ενώ το πάχος του χιτωνίου του σωλήνα καθορίζεται από τη διάμετρο του καλωδίου.

Το πάχος του περιβλήματος μπορεί να κυμαίνεται από 1 έως 8 mm για ελαστικούς σωλήνες και από 2 έως 4 mm για μπουφάν από βινύλιο PVC.

Η μόνωση από καουτσούκ, αφού εφαρμοστεί στον πυρήνα με ψυχρή ή θερμή μέθοδο, βουλκανίζεται για να δώσει στη μονωτική στρώση τις απαραίτητες φυσικές ιδιότητες: μηχανική αντοχή και ελαστικότητα. Τα πλαστικά περιτυλίγματα δεν απαιτούν βουλκανισμό.

Πάνω από το στρώμα μόνωσης από καουτσούκ των συρμάτων, εφαρμόζεται μια πλεξούδα από βαμβακερό νήμα, το οποίο μπορεί να εμποτιστεί με άσφαλτο ή άλλη σύνθεση ή να καλυφθεί με ένα στρώμα νιτρο-λάκας (σύρματα αεροσκαφών και αυτοκινήτων).

Οι υπόλοιπες τεχνολογικές εργασίες, όπως το στρίψιμο σε καλώδιο και η τοποθέτηση προστατευτικών καλυμμάτων, πραγματοποιούνται με τον ίδιο τρόπο όπως και για τις υπόλοιπες. καλωδιακά προϊόντα.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της μόνωσης από καουτσούκ

Τα υψηλά ηλεκτρικά και μηχανικά χαρακτηριστικά της μόνωσης από καουτσούκ κατέστησαν δυνατή την υλοποίηση μιας σειράς κατασκευών συρμάτων και καλωδίων που λειτουργούν κάτω από εξαιρετικά δύσκολες συνθήκες εργασίας (κοπή, υλοτόμηση, εκσκαφείς κ.λπ.).

Ένα ευρύ φάσμα τιμών ειδικής αντίστασης (από 1013 έως 1017 omcm) και σημαντική διακύμανση διηλεκτρική σταθερά ανάλογα με τη σύνθεση του καουτσούκ και την τεχνολογία παραγωγής του, παρέχουν τη δυνατότητα παραγωγής μόνωση συρμάτων και καλωδίων διαφόρων τύπων.

Μαζί με τις θετικές ιδιότητες της μόνωσης από καουτσούκ, υπάρχουν και αρνητικές, τα πιο χαρακτηριστικά από τα οποία είναι τα ακόλουθα:

• η παρουσία φυσαλίδων αέρα και μεμβρανών στο μονωτικό στρώμα.
• αστάθεια του βουλκανισμένου καουτσούκ έναντι του όζοντος.
• την επίδραση των μηχανικών δυνάμεων και τάσεων στη διηλεκτρική αντοχή της μόνωσης.
• μείωση των μηχανικών και ηλεκτρικών χαρακτηριστικών του καουτσούκ όταν θερμαίνεται.
• ετερογένεια της μακροδομής (παρουσία κόκκων πληρωτικών, ακαθαρσιών κ.λπ.).
• αισθητή διαπερατότητα υγρασίας και απορρόφηση υγρασίας.
• χαμηλή αντοχή στις επιδράσεις των προϊόντων πετρελαίου και των ορυκτελαίων.
• απώλεια μηχανικών ιδιοτήτων ανάλογα με τη διάρκεια της θέρμανσης παρουσία ατμοσφαιρικού οξυγόνου (θερμική γήρανση).

Καουτσούκ μονωτικά υλικά και τεχνολογικά χαρακτηριστικά

Το βουλκανισμένο καουτσούκ πάνω από το φυσικό και συνθετικό καουτσούκ χρησιμοποιείται για την κατασκευή διαφόρων τύπων προϊόντων καλωδίων και επομένως παίζει σημαντικό ρόλο στην κατασκευή καλωδίων.

Οι μεγαλύτερες δυσκολίες συναντώνται κατά τη χρήση λαστιχένιας μόνωσης για την παραγωγή συρμάτων και καλωδίων AC υψηλής τάσης, για παράδειγμα, για καλώδια ισχύος 6 και 10 kV που παρέχουν ηλεκτρική ενέργεια σε κινούμενους εκσκαφείς, βυθοκόρους, μηχανές τύρφης, ηλεκτρικούς τρακτέρ κ.λπ.

Η ανεπαρκής αντίσταση στο όζον του καουτσούκ οδηγεί σε ταχεία καταστροφή και απότομη μείωση της διάρκειας ζωής ενός τέτοιου καλωδίου. Σε αυτές τις περιπτώσεις χρησιμοποιείται ειδικό ελαστικό ανθεκτικό στο όζον, το οποίο είναι λιγότερο επιρρεπές στη δράση του όζοντος και το κέλυφος βερνικώνεται ως προστατευτική επίστρωση.

Έχουν αναπτυχθεί συνταγές από καουτσούκ ανθεκτικό στο λάδι και τη βενζίνη που επιτρέπουν την παραγωγή μόνωσης από καουτσούκ για σώματα καλωδίων που λειτουργούν σε πετρελαιοπηγές σε υψηλές θερμοκρασίες κάτω από ιδιαίτερα δύσκολες συνθήκες. Τα καλώδια ανάφλεξης υψηλής τάσης λειτουργούν με υψηλή ένταση ηλεκτρικού πεδίου και σε μεγάλο εύρος θερμοκρασιών από -50 έως + 150 ° C.

Η σύνθεση της μόνωσης από καουτσούκ περιλαμβάνει τα ακόλουθα βασικά υλικά:

• Καουτσούκ — φυσικό (NK) ή συνθετικό (SK).
• Γεμιστικά — κιμωλία, καολίνης, τάλκης κ.λπ.
• Μαλακτικά - στεατικό οξύ, παραφίνη, βαζελίνη, πίσσα κ.λπ.
• Οι ενισχύσεις βελτιώνουν τις μηχανικές ιδιότητες των ενώσεων καουτσούκ (μαύρος άνθρακας).

Η ποσότητα καουτσούκ σε ενώσεις από καουτσούκ που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή συρμάτων και καλωδίων κυμαίνεται (κατά βάρος) στην περιοχή από 25 έως 60%, και η συνολική ποσότητα όλων των πληρωτικών - από 70 έως 35% / Περίπου 2% πέφτει στα μαλακτικά και περίπου 1,5% για βουλκανιστές (θείο).

Επί του παρόντος, το καουτσούκ χρησιμοποιείται ευρέως για τη μόνωση συρμάτων και καλωδίων, η βουλκανοποίηση των οποίων πραγματοποιείται λόγω του θείου που απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια του βουλκανισμού κατά την αποσύνθεση ορισμένων ενώσεων θείου, για παράδειγμα, δισουλφίδιο τετραμεθυλοθειουράμης (thiuram). Τέτοια ελαστικά "χωρίς θείο" έχουν αυξημένη αντοχή στη θερμότητα και επομένως μεγάλη διάρκεια ζωής. Οι μηχανικές ιδιότητες αυτού του καουτσούκ είναι ελαφρώς χαμηλότερες από εκείνες του βουλκανισμένου καουτσούκ με θείο.

Πρέπει να σημειωθεί ιδιαίτερα ότι τα λάστιχα χωρίς θείο ή, όπως ονομάζονται, ανθεκτικά στη θερμότητα, δεν έχουν καταστροφική επίδραση στους χάλκινους αγωγούς ενός σύρματος ή καλωδίου, και επομένως δεν απαιτείται επικασσιτέρωση του σύρματος και των αγωγών που προχωρήστε στην παραγωγή συρμάτων και καλωδίων με μόνωση από καουτσούκ.

Μαζί με τα καουτσούκ, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, χρησιμοποιούνται ευρέως συνθετικά θερμοπλαστικά υλικά, που ονομάζονται επίσης ελαστομερή.

Μεταξύ αυτών, καταρχάς, θα πρέπει να συμπεριληφθεί ένα πολύ κοινό πλαστικό μείγμα από ρητίνη PVC, το οποίο χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία καλωδίων, κυρίως για την παραγωγή συρμάτων χαμηλής τάσης και προστατευτικών επικαλύψεων καλωδίων (σωλήνες).

Η ρητίνη PVC λαμβάνεται με πολυμερισμό χλωριούχου βινυλίου. Το ελαστικό λαμβάνεται με ανάμειξη λεπτώς διαιρεμένης ρητίνης με πλαστικοποιητές, σταθεροποιητή και πληρωτικό.

Ο λευκός αιθάλης, ο καολίνης χρησιμοποιούνται συχνότερα ως πληρωτικά και το φωσφορικό τριχρυσύλιο, το φθαλικό διβουτίδιο κ.λπ. χρησιμοποιούνται ως πλαστικοποιητές.Εκτός από το PVC, χρησιμοποιούνται επίσης συμπολυμερή χλωριούχου βινυλίου, για παράδειγμα με οξικό βινύλιο.

Τα κύρια μειονεκτήματα της μόνωσης PVC:

• ανεπαρκείς ηλεκτρικές ιδιότητες (ανεπαρκής αντίσταση μόνωσης και μεγάλη τιμή της εφαπτομένης της γωνίας απώλειας διηλεκτρικού), η οποία εξηγείται από την παρουσία πλαστικοποιητών, καθώς και από την ευκολία εξάλειψης του ιόντος Cl στη ρητίνη PVC.
• ανεπαρκής αντοχή στον παγετό.

Με την κατάλληλη επιλογή πλαστικοποιητών, μπορούν να επιτευχθούν ικανοποιητικά ηλεκτρικά χαρακτηριστικά.

Οι θετικές ιδιότητες του PVC περιλαμβάνουν:

• υψηλή αντοχή στη θερμική γήρανση.
• αντοχή στις επιδράσεις των ελαίων και τυχόν λιπαντικών.
• υψηλή αντοχή στη φθορά.
• αδιάβροχο;
• Αντοχή σε έναν αριθμό διαλυτών, οξέων και βάσεων, εκτός από 93% θειικό οξύ και παγόμορφο οξικό οξύ. Το βενζόλιο επηρεάζεται αρνητικά από τους διαλύτες, γεγονός που μειώνει την αντοχή σε εφελκυσμό της πλαστικής ένωσης που εκτίθεται στη δράση του βενζολίου για 12 ημέρες περισσότερο από 7 φορές και την αντίσταση του ειδικού όγκου κατά 2-2,5 φορές.
• μη εύφλεκτο.

Το πολυαιθυλένιο χρησιμοποιείται ευρέως για την παραγωγή υψηλής ποιότητας μόνωσης συρμάτων και καλωδίων... Είναι ένα σχετικά μαλακό υλικό (όταν θερμαίνεται στους 70 ° C, η πυκνότητά του μειώνεται ομοιόμορφα), το οποίο έχει καλή αντοχή στον παγετό και αντοχή στο όζον, και είναι χρησιμοποιείται ευρέως για μόνωση ως ενέργεια (Καλώδια με μόνωση XLPE) και καλώδια και καλώδια υψηλής συχνότητας.

Η ποιότητα της πλαστικής ένωσης καθορίζεται όχι μόνο από τις ιδιότητες του βασικού πολυμερούς, αλλά σε μεγάλο βαθμό από τη σωστή επιλογή και ποιότητα πληρωτικών και πλαστικοποιητών.Η επιλογή πληρωτικών και πλαστικοποιητών είναι μια μεγάλη πρόκληση για τους κατασκευαστές που θέλουν να αποκτήσουν τις απαιτούμενες ιδιότητες.

Όλες οι πιο δύσκολες εργασίες από τεχνική και οικονομική άποψη, για παράδειγμα, η απόκτηση ελαστικού ανθεκτικού στο όζον κ.λπ., επιλύονται επιλέγοντας το βασικό πλαστικό ή συνθετικό υλικό με τις απαραίτητες ιδιότητες.

Με την τρέχουσα κατάσταση της χημείας, μπορεί να αναμένεται η εμφάνιση ορισμένων συνθετικών υλικών στο εγγύς μέλλον, η χρήση των οποίων θα καταστήσει δυνατή την πλήρη επίλυση των ακόμη άλυτων προβλημάτων με τη μόνωση συρμάτων και καλωδίων.