книги из ГПНТБ / Князев, В. К. Облученный полиэтилен в технике

В кабелях подобного типа удачно сочетаются, взаим­ но дополняя друг друга, различные материалы на осно­ ве облученного полиэтилена.

Одновременно с уменьшением сечения, а следователь­ но, и занимаемого объема, применение облученной по­ ристой и монолитной полиэтиленовой изоляции позволяет добиться значительного снижения массы кабелей. Так, плотность пористой полиэтиленовой изоляции состав­ ляет около 0,5 г/см3, изоляции из монолитного полиэти­ лена—-менее 1,0 г/см3, а изоляции на основе фторполимеров 2,0—2,2 г/см3. Уменьшение плотности изоляцион­ ных материалов в сочетании с уменьшением габаритных размеров кабельных изделий позволяет значительно сни­ зить их общую массу по сравнению с обычными кабеля­ ми, имеющими аналогичные характеристики. Это очень существенно с точки зрения уменьшения габаритных раз­ меров и снижения массы аппаратуры [4, 767].

В качестве пример-a в табл. 72 приведены сравни­ тельные данные о массе близких по параметрам кабель­ ных изделий, выполненных с изоляцией из модифициро­ ванного облучением негорючего полиэтилена новатена и политетрафторэтилена. Из таблицы видно, что изде­ лия с фторопластовой изоляцией весят на 18—73% боль­ ше, чем изделия с изоляцией из новатена, причем наи­ больший выигрыш получается при использовании облу­ ченной полиэтиленовой изоляции в коаксиальных кабелях

[2, 398]/

Практическое отсутствие хладотекучести в облучен­ ном полиэтилене обеспечивает постоянство емкости и волнового сопротивления кабеля. Эти характеристики остаются постоянными до тех пор, пока не возникают усилия, приводящие к разрушению изоляции, что особен­ но важно для линий большой протяженности.

В соответствии с требованиями к новейшей микроми­ ниатюрной аппаратуре и к системам ЭВМ возникает необходимость микроминиатюризации кабельных систем. Благодаря использованию новых изоляционных полиэти­ леновых материалов, модифицируемых излучением в про­ цессе производства изделий, решаются и вопросы созда­ ния сверхминиатюрных кабелей. Применение для этих целей материалов марок райфоам и терморад дает воз­ можность значительно понизить массу и диаметр при одновременном уменьшении емкости и затухании кабе-

284

Т а б л и ц а 72. Масса кабельных изделий с изоляцией

лей. Показатели свойств этих материалов, применяемых в качестве среднего изоляционного слоя и внешней обо­ лочки, приведены в табл. 73.

Т а б л и ц а 73. Свойства изоляционных материалов на основе облученного полиэтилена, применяемых в конструкциях миниатюрных коаксиальных кабелей марки хеминакс

285

Па основе этих материалов разработаны миниатюр­ ные коаксиальные кабели марки хеминакс с плоскопро­ волочной оплеткой [553]. Эти кабели весят на 50% мень­ ше, чем другие коаксиальные кабели, в том числе и ка­

бели типа RG-A/V.

Низкая диэлектрическая проницаемость вспененного материала райфоам позволяет производить кабель с большим диаметром среднего проводника, что облегчает обработку кабеля, повышает надежность соединений, уменьшает опасность излома проводника при вибра­ циях, изгибе и других воздействиях. Увеличение диамет­ ра среднего проводника одновременно с уменьшением диэлектрической постоянной грантирует получение кабе­ лей с наименьшими значениями затухания (от 57,4 до 121,3 дБ/100 м) при частоте 1 Гц.

Масса кабелей хеминакс диаметром от 1,93 до 4,83 мм составляет от 6,9 до 19,8 кг/км соответственно. Кабели этих размеров имеют волновое сопротивление от 50 до 125 Ом и емкость от 32 до 88 пФ/м.

Коаксиальные кабели с термостабилизированной изо­ ляцией на основе пористого облученного полиэтилена

разом, основные преимущества, связанные с примене­ нием облученных пористых и монолитных изоляционных материалов на основе полиэтилена в монтажных прово­ дах и кабельных изделиях, заключаются в эксплуатаци­ онной надежности, экономической рентабельности, а так­ же в хороших прочностных и весовых показателях.

ТЕРМОУСАЖИВАЕМЫЕ ИЗДЕЛИЯ ИЗ ОБЛУЧЕННОГО ПОЛИЭТИЛЕНА

Значительную роль в различных областях техники играет использование одного из наиболее важных и по­ лезных радиационных эффектов в полиэтилене — «эф­ фекта памяти». Это интереснейшее свойство радиацион­ но-модифицированного полиэтилена не только расширило области применения нового материала, но и позво­ лило разработать целую серию изделий, которые прояв­ ляют этот эффект в определенных условиях. Па приме­ нении «эффекта памяти» основано производство термо­

286

усаживаемых пленок и трубок, муфт для соединения и прокладки кабелей и трубопроводов, а также многих других фасонных деталей.

Благодаря «эффекту памяти», его техническим свой­ ствам изделия из облученного полиэтилена быстро завое­ вали признание у специалистов многих отраслей про­ мышленности. Так, на международной конференции по коррозии и антикоррозионной защите труб и трубопрово­ дов, проводившейся в июне 1968 г. в Лондоне, а также на 5-ой Международной выставке, посвященной произ­ водству труб и их антикоррозионной защите, большой интерес вызвали экспонаты английской фирмы «Raychem Limited» [735]. Фирма демонстрировала методы изоля­ ции стыков труб и мест соединений электрических про­ водов с помощью термоусаживаемых фасонных деталей, которые имели на внутренней поверхности слой невы­ сыхающей адгезивно-клеевой композиции. Адгезив со­ хранял свои герметизирующие свойства при температу­ рах от — 10 до 68°С. Уплотнение создавалось усадкой фасонной детали, надеваемой на стык, при ее нагре­ вании.

Более широкий ассортимент термоусаживаемых из­ делий демонстрировался той же фирмой иа Международ­ ной выставке изделий электротехнической промышлен­ ности «Электро—72» в Москве.

Использование термоусаживаемых изделий в техни­ ке чрезвычайно многообразно. Их потребителями явля­ ются электро- и радиотехника, электроника, ракетная, космическая, ядерная и строительная техника, авиацион­ ная, автомобильная, судостроительная промышленность, железнодорожный и трамвайный транспорт, метрострое­ ние, химическое машиностроение; они используются для изготовления вентиляционных каналов и установок кон­ диционирования, холодильников и т. д.

Перспективно использование термоусаживаемой труб­ ки и специальных профилей для облицовки поручней, перил, ограждений в строительстве и на транспорте вме­ сто гальванических покрытий цветными металлами. Термоусаживаемые трубки и пленки используются для герметичной упаковки лекарств в фармацевтической про­ мышленности, а также для упаковки химической про­ дукции, промышленных товаров бытового назначения и продуктов питания.

287

г

Термоусаживаемые трубки из облученного полиэтилена

В основу производства термоусаживаемых трубок (рис. 6) положены полезные радиационные эффекты, наблюдаемые в облученном полиэтилене.

Рис. 6. Термоусаживаемые полиэтиленовые трубки в бухтах и их отрезки с разной степенью усадки.

Выпуск термоусаживаемых трубок освоен как отече­ ственной, так и зарубежной промышленностью [2—4, 775—779]. Трубки применяются для изоляции и гермети­ зации жил проводов и кабелей, заделки выводов и мест повреждения изоляции в радиотехнических изделиях, для армирования пучков и изготовления жгутов кабе­ лей и монтажных проводов при их прокладке, для мар­ кировки деталей, капсюлирования радиоэлементов и ко­ дирования оболочек деталей электронных схем, защиты компаундируемых конструкций, упаковки радиоламп, антикоррозионной защиты, улучшенной отделки изделий

и т. д.

Детали соединяют, герметизируют, изолируют или за­ щищают, надевая на них отрезки трубок и кратковремен­ но нагревая их затем 30—60 с до 130—250 °С, в резуль­ тате чего трубка усаживается по диаметру, плотно охва­ тывая помещенные в нее предметы. Некоторые области применения термоусаживаемых трубок иллюстрируются

288

рис. 7 и 8. Термоусаживаемые трубки изготавливаются обычно с соотношениями диаметров до и после усадки от 5:4 до 4:1, однако могут иметь и более высокую степень раздува (до 10: 1).

Рис. 7. Изоляция из термоусаживаемых трубок и пленок на силовом

кабеле.

Рис. 8. Упаковка радиоламп в оболочку из термоусаживаемой трубки.

В лучших образцах трубок продольная усадка не превышает 10%, но и она может регулироваться в за­ висимости от метода производства. Внутренний диаметр трубок до усадки может иметь значения от 0,28 до

250 мм [780].

Отечественной промышленностью термоусаживаемые облученные трубки выпускаются из полиэтилена низ­ кой плотности в соответствии с техническими условиями ТУ МИ 041—67, Ы УО , 029.006. ТУ, Ы У О . 029.029. ТУ.

Осваивается также производство других типов трубок. В соответствии с ТУ МИ 041—61 трубки марки ТТЭ

выпускаются двух типов (I и II) из материалов тератен А и тератен Б на основе полиэтилена низкой плот­ ности марки 17802-015. Трубки I типа допускают дли­ тельную эксплуатацию при температурах от —60 до 110°С, а II типа — от —60 до 150°С. Трубки поставля­ ются в отрезках до 10 м. Наряду с обычными прозрач­ ными трубками они могут выпускаться красного, жел­ того, зеленого, синего, фиолетового и черного цветов. При термической обработке трубки имеют усадку по диаметру в 3 раза и по длине до 20% от первоначальной. Разность в диаметрах трубки до раздува и после ее усадки составляет до 10%.

Трубки ТТЭ имеют после усадки разрушающее на­ пряжение при растяжении не менее 90 кгс/см2 при ком­ натной температуре, электрическую прочность при пере­ менном токе промышленной частоты не менее 40 кВ/мм, удельное объемное электрическое• сопротивление при

ческим условиям Ы У О .029.006 ТУ, имеют более ограни­ ченный сортамент и большую толщину. Они предназна­ чены преимущественно для изготовления электроизоля­ ционных чехлов для конденсаторов. Трубки выпускаются различных цветов. Температура их длительной экс­ плуатации лежит в пределах от —60 до 85°С; электри­ ческая прочность не менее 50 кВ/мм. Гарантируе­ мый срок службы в условиях, соответствующих приве­ денным в ТУ, составляет 10 000 ч, а срок хранения — 4 года .

Термоусаживаемые трубки марки ТО по техническим условиям Ы У О .029.029. ТУ производятся из полиэтилена низкой плотности марок 17602-006, 17702-010, 15802-020.

Их можно длительно эксплуатировать в интервале тем­ ператур от —60 до 90 °С. Трубки выпускаются меньшей толщины, чем двух предыдущих типов, только одного цвета (натурального); их поперечная и продольная усад­

290

ка при термообработке составляет соответственно 35— 50 и 20—30%.

Трубки ТО имеют разрушающее напряжение при рас­ тяжении не менее 100 кгс/см2, электрическую прочность не менее 50 кВ/мм и удельное объемное электрическое сопротивление ІО15 Ом-см. Изменения этих показателей после длительной эксплуатации трубки на воздухе при повышенных температурах показаны в табл. 74.

Для трубок ТО гарантируется срок службы 5000 ч при 90 °С и срок хранения не менее 3 лет.

Термоусаживаемые трубки марки триол (ОСТ вСО.023.000), применяемые в радиотехнике, выпускают­ ся шести различных цветов с внутренними диаметрами после усадки от 1 до 50 мм. Показатели свойств термо­ усаживаемой облученной полиэтиленовой трубки марки триол после полной усадки приведены ниже:

При нагревании выше 130 °С трубки усаживаются по

свойств термоусаживаемой трубки при различных степе­ нях ее усадки позволяет рационально выбрать внутрен­ ний диаметр трубки, исходя из наружных размеров по­ мещаемых в нее изделий.

Термоусаживаемую трубку триол с внутренним диа­ метром 20 мм усаживали нагреванием до 150 °С вместе с помещенным в нее стержнем. Усадку проводили до диа­

Из таблицы видно, что с увеличением степени усад­ ки трубки ее физико-механические свойства улучшаются.

292

Изучение влияния поглощенной дозы излучения, сте­ пени усадки и температуры испытаний на формоустой­ чивость термоусаживаемой трубки марки ТТЭ-1 [552] показало, что оптимальной поглощенной дозой излуче­ ния является 20—25 Мрад, максимально допустимая температура составляет 150°С, а степень усадки не должна быть менее 80%. В качестве объекта исследова­ ний были приняты трубки с внутренним диаметром после раздува 3, 6 , 15, 24 и 30 мм. Трубки облучали в инерт­ ной среде (аргоне) на ^установке до доз 5—25 Мрад. Формоустойчивость трубки оценивали по максимальной температуре, при которой длительно (до 10 ч) сохраня­ ются удовлетворительное качество поверхности и форма.

Влияние степени усадки на свойства трубки оценива­ ли, исследуя трубку с внутренним диаметром 24 мм пос­ ле раздува. Трубка усаживалась на стержнях диаметром

8,5; 9,5 и 10,5 мм.

Образцы выдерживали на воздухе при 150, 175 и 200 °С в течение 1, 2 и 10 ч. Критериями были приняты разрушающее напряжение при растяжении, морозостой­ кость, удельное объемное электрическое сопротивление и электрическая прочность. Усадка трубок на стержни проводилась 10 мин в термостате при 150 °С. Было показано, что при одной и той же температуре формо­ устойчивость тем ниже, чем выше остаточные напряже­ ния в трубке, т. е. чем больше диаметр стержня. С уве­ личением диаметра стержня электрическая прочность ча­ стично усаженной трубки уменьшалась. В связи с этим оптимальное соотношение диаметра трубки и помещае­ мого в нее объекта, при котором высокие показатели фи­ зико-механических свойств сочетаются с хорошими элек­ троизоляционными свойствами, должно составлять ~80% от возможной степени усадки.

Зависимость физико-механических свойств термоуса­ живаемой трубки триол после усадки от температуры эксплуатации приведена в табл. 76. Испытания пока­ зывают, что с повышением температуры от —50 до 100 °С разрушающее напряжение при растяжении умень­ шается, а относительное удлинение при разрыве прохо­ дит через максимум его значения, соответствующий 20 °С.

При температуре эксплуатации 100°С трубка сохра­ няет показатели свойств, достаточные для ее самого разнообразного применения.

2 9 3