Композиция на основе синтетического каучука для заполнения кабелей

Изобретение относится к композиции на основе этиленпропиленового или этиленпропилендиенового каучука и сополимера этилена и октина и используется в качестве междужильного заполнителя в электрических кабелях и проводах. Готовят композицию, включающую, мас.ч.: каучук - 100, сополимер этилена и октина - 25-55, парафин - 50-170, стеариновую кислоту - 4-30, дибутилфталат - 4-25, мел - 500-1600. Композиция может содержать дополнительно тригидрат алюминия - 180-270 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука. Изобретение позволяет повысить электрические, физические и технологические характеристики материалов для заполнения кабельных изделий.

 

Композиция (резиновая смесь) на основе этиленпропиленового или этиленпропилендиенового каучука и сополимера этилена и октина используется 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.

Известен близкий по существенным признакам и назначению аналог композиции на основе синтетического каучука - материал для заполнения междужильного пространства ООО “ЭТИОЛ” (свидетельство на полезную модель РФ №13847, регистрационный номер заявки 99127823/20, дата подачи 29.12.1999).

Данная резиновая смесь представляет собой композицию, состоящую из этиленпропиленового каучука, мела, талька, парафина, сэвилена и, возможно, других компонентов.

Признаки аналога, совпадающие с существенными признаками заявленной композиции:

- этиленпропиленовый каучук;

- природный мел, тальк, парафин.

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 может происходить слипание резиновой смеси и материала изоляции (в основном, поливинилхлоридный пластикат), что может привести к нарушению изоляции и повреждению жил кабеля при монтаже кабеля (разделке для подключения).

Заявленное изобретение решает задачу по повышению электрических, физических и технологических характеристик материалов для заполнения кабельных изделий, что приводит к следующему техническому результату:

- отсутствие адгезии материала заполнения к материалу изоляции (поливинилхлоридный пластикат), что дает возможность легко, без повреждения изоляции токопроводящей жилы осуществлять разделку кабеля при монтаже кабельных линий;

- низкое дымо- и газовыделение, отсутствие галогенов в дыме при возгорании;

- высокая твердость гранул, что дает возможность хранить композицию долгое время, при этом она не слеживается и не теряет товарного вида;

- за счет дополнительного включения заполнителя в центре сердечника кабеля обеспечивается продольная влагонепроницаемость кабеля;

- за счет подобранных компонентов улучшаются физико-химические свойства композиции: повышается индекс текучести расплава, повышается кислородный индекс, что снижает вероятность возгорания и повышает стойкость кабельных изделий к нераспространению горения, повышается гибкость кабеля в целом за счет повышенной гибкости резиновой смеси;

- отсутствует миграция частиц (молекул) материала изоляции или оболочки (поливинилхлоридного пластиката) в материал заполнения и наоборот, что соответственно обеспечивает неизменность массы заполнения и массы изоляции (оболочки), и в этом случае кабельное изделие с применением заполнения из заявленной композиции приобретает такие качества, как долговечность, длительный срок службы изделия;

- улучшаются электрические характеристики резиновой смеси, а именно, повышается сопротивление композиции, что в случае дефекта или повреждения изоляции токопроводящей жилы позволит заполнению из заявленной смеси обеспечивать изолирующий эффект по отношению к токопроводящей жиле (не пропускать ток) и, соответственно, поддерживать изделие в работоспособном состоянии, а высокое сопротивление материала заполнения повышает степень электробезопасности при монтаже и эксплуатации кабеля.

Данный технический результат достигается сочетанием следующих ингредиентов (качественным составом), отличающим заявленную композицию от аналогичных компаундов.

Полимеры:

- этиленпропиленовый или этиленпропилендиеновый каучук, продукт сополимеризации этилена с пропиленом

- сополимер этилена и октина.

Наполнители:

- природный мел

- тригидрат алюминия.

Мягчители (пластификаторы):

- дибутилфталат

- парафин

- стеариновая кислота.

Описание ингредиентов композиции на основе синтетического каучука. Каучук СКЭП или СКЭПТ. ТУ 38.103252-92. Основа резиновой смеси. Определяет физико-химические и электрические свойства. Каучук СКЭП является продуктом совместной полимеризации этилена (СН2=СН2) с пропиленом (СН3-СН=СН2). Структурная формула этилен-пропиленового каучука:

Плотность этилен-пропиленового каучука составляет 0,85 - 0,863 г/см3. Удельная теплоемкость каучука около 0,52 кал/г× град, удельная теплопроводность 8,5× 10-4 кал/см× сек× град.

Наряду с двойными этиленпропиленовыми каучуками выпускаются тройные (СКЭПТ), содержащие небольшие количества (0,9-2,0 мол.%) диенов. Тройные сополимеры имеют строение:

Резиновые смеси на основе этиленпропиленового или этиленпропилендиенового каучука влагостойки, газонепроницаемы, имеют высокие электрические характеристики, повышенную теплостойкость и стойкость к агрессивным средам. В разработанной смеси имеет 100,0 массовых частей.

Сополимер этилена и октина торговой марки Engage (производитель DuPont Dow elastomers). Рабочие температуры от -35 до +165° С. Индекс расплава 190° С/2,16 г/10 мин, плотность 0,870 г/см3, вязкость по Муни 1-4 при 121° С, твердость по Шору А 23, максимальное напряжение при растяжении 10,3 МПа, максимальное удлинение при разрыве 820%.

Преимущества: хорошая тепловая, погодная и озоновая устойчивость, низкая усадка, хорошая заполняемость и перерабатываемость, дисперсность. В разработанной смеси имеет от 25 до 55 массовых частей.

Мягчители (пластификаторы). Вещества, которые повышают пластичность композиции на основе каучука. Оказывают положительное влияние на физико-химические и механические свойства резины. 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.

В заявленной композиции присутствуют следующие мягчители (пластификаторы):

Парафин. ГОСТ 23683-89. Представляет собой смесь твердых насыщенных углеводородов общей формулы Сn Н2n+2. Чистый парафин - бесцветная масса. Плотность 0,90 г/см3, температура плавления 52-54° С. Парафин не растворим 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 50 до 170 массовых частей.

Дибутилфталат. ГОСТ 8728-88. С6Н4(СООС4Н9)2 - эфир бутилового спирта и фталевой кислоты. Плотность 1,05 г/см3, температура кипения 336-342° С. Предотвращает миграцию пластификаторов из ПВХ пластикатов. В данной композиции его содержится от 4 до 25 массовых частей.

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 заявленной композиции составляет от 4 до 30 массовых частей.

Наполнители. Вводят в состав резиновых композиций с целью улучшения технологических свойств смесей, придания необходимых физико-механических и электроизоляционных свойств, снижения себестоимости.

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 500 до 1600 массовых частей.

Тригидрат алюминия. Аl(ОН)3, Аl2О3·2О. Повышает кислородный индекс композиции. В композиции составляет от 180 до 270 массовых частей.

Количественный состав данной композиции на основе синтетического каучука, влияющий на достижение технического результата, в массовых частях:

Этиленпропиленовый или этиленпропилендиеновый каучук –100

Сополимер этилена и октина - 25-55

Парафин - 50-170

Стеариновая кислота - 4-30

Дибутилфталат - 4-25

Мел - 500-1600

Тригидрат алюминия - 180-270

Физико-химические характеристики резиновой смеси:

- вязкость по Муни при 100° С - 25-35

- плотность, кг/м3 - 1,78× 103-2,05× 103

- кислородный индекс - 27-45

Электрические показатели композиции:

- удельное объемное сопротивление, Ом× м - более 8× 1012

- электрическая прочность, МВ/м - более 25

Механические показатели композиции:

- предел прочности при растяжении, МПа - более 2,5

- относительное удлинение в процентах - более 50

- твердость по Шору, А - более 70

Как частный случай выполнения заявленной модели рассмотрим крайние значения количественных интервалов состава композиции, в массовых частях:

Этиленпропиленовый или этиленпропилендиеновый каучук - 100

Сополимер этилена и октина - 25

Парафин – 50

Стеариновая кислота – 4

Дибутилфталат – 4

Мел – 500

Тригидрат алюминия - 270

Физико-химические характеристики резиновой смеси:

- вязкость по Муни при 100° С - 35

- плотность, кг/м3 - 1,80× 103

- кислородный индекс - 45

Электрические показатели композиции:

- удельное объемное сопротивление, Ом× м - 8× 1012

- электрическая прочность, МВ/м - 30,5

Механические показатели композиции:

- предел прочности при растяжении, МПа - 2,5

- относительное удлинение в процентах - 105

- твердость по Шору, А - 86

Этиленпропиленовый или этиленпропилендиеновый каучук - 100

Сополимер этилена и октина - 55

Парафин - 170

Стеариновая кислота - 30

Дибутилфталат - 25

Мел - 1600

Тригидрат алюминия - -

Физико-химические характеристики резиновой смеси:

- вязкость по Муни при 100° С - 25

- плотность, кг/м3 - 1,78× 103

- кислородный индекс - 28,5

Электрические показатели композиции:

- удельное объемное сопротивление, Ом× м - 8× 1012

- электрическая прочность, МВ/м - 30,5

Механические показатели композиции:

- предел прочности при растяжении, МПа - 2,5

- относительное удлинение в процентах - 70

- твердость по Шору, А - 82

Приведем пример получения композиции на основе синтетического 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 заявленной композиции:

- Подготовка материалов: синтетический каучук освобождается от упаковки, режется на куски, соответствующие размерам загрузочного отверстия резиносмесителя, и транспортируется к дозировочным весам. Подача мела в подающие бункера с просушиванием осуществляется на сепарационной установке. Стеариновая кислота, парафин подаются в упаковке поставщика.

- Материалы взвешиваются и дозируются. Взвешивание происходит на платформенных рычажных весах. Мел взвешивается на автоматических весах типа 4 ДПК-80. Количество подготовленных материалов должно соответствовать рецепту заявленной смеси, в массовых частях:

Этиленпропиленовый или этиленпропилендиеновый каучук -100

Сополимер этилена и октина - 50

Парафин - 164

Стеариновая кислота - 24

Дибутилфталат - 22

Мел - 1515

- Материалы загружаются в закрытый резиносмеситель типа РСВД 270/20, где происходит смешение, по ленточному транспортеру для осуществления следующих операций:

1) загрузки каучука и сополимера этилена и октина и вальцевания;

2) загрузки 1/3 мела природного, парафина, стеариновой кислоты и перемешивания;

3) загрузки 1/3 мела и перемешивания;

4) загрузки 1/3 мела, дибутилфталата и перемешивания;

5) выгрузки смеси и перехода к следующему замесу.

Начальная температура камеры резиносмесителя - 70-80° С.

- Температура выгружаемой смеси - 90-100° С.

- Фильтрованная смесь разрабатывается на листовальных вальцах.

- Производится срез резиновой ленты с листовальных вальцов для переработки на грануляторе.

- Резиновая смесь по ленточному транспортеру поступает в загрузочную воронку экструдера, в процессе экструдии происходит фильтрование резиновой смеси через комплект сеток. После фильтрования смесь проходит через формующую решетку с отверстиями.

- С другой стороны решетки на подвижной станине подведен гранулятор с вращающимися ножами, которые нарезают выходящую из решетки резиновую смесь на гранулы. Гранулят подхватывается потоком воды, подача которой к гранулятору осуществляется по трубе и поступает к центрифуге.

- Слипшиеся гранулы удаляются через уловитель агломерата, вода через сетку стекает в бак, а гранулы поступают в центрифугу. После удаления остатков воды гранулы по направляющим лопастям, установленным в центрифуге, поступают в приемную трубу и далее - в контейнер.

- Из бака вода поступает в теплообменник и после охлаждения до заданной температуры насосом подается к гранулятору. - Гранулированная резиновая смесь может сразу использоваться в производстве или храниться длительное время без слипания гранул.

Для использования готовая композиция на основе синтетического каучука подается лентой в загрузочную воронку экструдера, где, продвигаясь по зонам, нагревается до температуры 90° С для последующего наложения на изолированные поливинилхлоридным пластикатом токопроводящие жилы.

Заявленная композиция найдет широкое применение в электротехнической промышленности, а именно для производства кабелей и проводов. За счет того, что заявленная композиция позволяет достичь указанного выше технического результата, композиция на основе синтетического каучука для заполнения позволит отечественным кабелям ни в чем не уступать кабелям зарубежных производителей и достойно конкурировать с ними на мировом рынке кабельной продукции.

1. Композиция на основе синтетического каучука для заполнения кабелей, включающая парафин и мел, отличающаяся тем, что содержит в качестве синтетического каучука этиленпропиленовый или этиленпропилендиеновый каучук, и дополнительно - сополимер этилена и октина, стеариновую кислоту, дибутилфталат при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Этиленпропиленовый или этиленпропилендиеновый каучук 100

Сополимер этилена и октина 25-55

Парафин 50-170

Стеариновая кислота 4-30

Дибутилфталат 4-25

Мел 500-1600

2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что содержит дополнительно тригидрат алюминия 180-270 мас.ч. на 100 мас.ч. этиленпропиленового или этиленпропилендиенового каучука.



 

Похожие патенты:

Пластилин // 2252946
Изобретение относится к области производства пластилина, используемого для лепки и моделирования. .

Изобретение относится к композициям на основе полиэтилена, используемым для изоляционных покрытий проводов и кабелей, в кабельной промышленности и при производстве полимерных изделий.

Изобретение относится к полиэтиленовой формовочной массе с мультимодальным молекулярно-массовым распределением, предназначенной для изготовления полых изделий, таких как баки для горючего, канистры, бочки или бутылки путем экструзии, и к способу ее получения.

Изобретение относится к полиэтиленовой формовочной массе с бимодальным распределением молярной массы и к высокопрочной трубе из этой формовочной массы. .

Изобретение относится к области переработки полимерных материалов и может быть использовано для вакуум-(пневно-) формовочных изделий из тонкого полиэтиленового листа.

Изобретение относится к пенопластам, полученным из синдиотактических полипропиленов и пенообразующих термопластических полимерных смол. .
Изобретение относится к полимерной промышленности и может быть использовано при производстве пластмассовых товаров народного потребления, изделий медицинского и сельскохозяйственного назначения.

Изобретение относится к разработке термопластичной композиции на основе смеси полиэтилентерефталата (ПЭТФ) и его отходов, перерабатываемых формованием литьем под давлением, экструзией и др.

Изобретение относится к композиции на основе полиэтилена для производства труб и соединительных частей для транспорта жидкостей под давлением. .

Изобретение относится к полиэтиленовой формовочной массе с бимодальным распределением молярной массы и к высокопрочной трубе из этой формовочной массы. .
Изобретение относится к многомодальной полимерной композиции для труб и к трубе, полученной из нее. .

Изобретение относится к композиции на основе полиэтилена для производства труб и соединительных частей для транспорта жидкостей под давлением. .

Изобретение относится к получению композиции этиленовых полимеров. .

Изобретение относится к способам изготовления полимерных изделий, к сшивающимся композициям на основе полиолефинов и их сополимеров, к модификаторам для получения силанольносшивающихся полимерных композиций и может быть использовано для изготовления, труб, покрытий металлополимерных труб (МПТ), кабелей, пластин, пленок и т.п.

Изобретение относится к гетероморфным полимерным композициям и способу их получения, содержащим (а) основную цепь гомогенного линейного или по существу линейного этилена/-олефинового сополимера и б) боковую цепь, прикрепленную к основной цепи, причем боковая цепь содержит этиленовый гомополимер или этилен/-олефиновый сополимер, имеющий плотность, которая по меньшей мере на 0,004 г/см3 превышает плотность полимера основной цепи, и имеющий более высокую степень кристалличности по сравнению со степенью кристалличности полимера основной цепи.

Изобретение относится к термопластичным композициям на основе смесей полимеров и сополимеров стирола. .

Изобретение относится к новому этиленовому сополимеру и способу его получения. .

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, конкретно к полимерным композициям для получения селективно поглощающих излучение материалов, которые могут использоваться для изготовления пленок, трансформирующих УФ-составляющую электромагнитного излучения в красную область спектра.

Изобретение относится к композиции (со)полимера олефинов и способу ее получения и к катализатору (со)полимеризации олефинов и способу его получения. .
Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к пластификатору для резиновых смесей на основе полярных каучуков. .

Изобретение относится к композиции на основе этиленпропиленового или этиленпропилендиенового каучука и сополимера этилена и октина и используется в качестве междужильного заполнителя в электрических кабелях и проводах

Наверх