книги / Материалы кабельного производства

Величина показателя преломления характеризует природу масла и степень его очистки от смолистых фракций. При устано­ вившейся технологии переработки нефти коэффициент преломле­ ния помогает проверить идентичность происхождения поставляе­

Весьма полезно в этом же отношении вычисление у д е л ь н о й д и с п е р с и и , проводимое по значениям показателей преломле­ ния для синей (IVР) и красной (Nc) спектральных линий водорода

мых и невидимых лучей с разными длинами волн. Присутствие в масле даже незначительных количеств определенных структур­ ных групп вызывает интенсивное поглощение лучей в определен­ ном, характерном для этой группы участке спектра. Снятие диа­ грамм абсорбционных спектров помогает контролировать однород­ ность поставляемых партий масла, а также отмечать изменения, наступающие в маслах при начинающемся старении, даже в тех случаях, когда обычные методы еще не обнаруживают заметных изменений. Приборами для такого анализа могут служить с п е к ­ т р о ф о т о м е т р СФ-4 (для видимой части спектра) и и н ф р а -

зуется для суждения о степени однородности, а также для расчета структурного состава масла.

Разработанный Ватерманом метод анализа (ndM) дает возмож­ ность вычислить относительное количество парафиновых, нафте­ новых и ароматических углеводородов в составе масла по значе­ ниям показателя преломления желтой линии натрия (п), удель­ ному, (d) и молекулярному (М) весу. При расчетах используются величины молекулярных и атомных рефракций водорода и угле­

для пропитки волокнистых материалов или герметизации кабеля. Для изготовления компаундов используется широкая номен­

клатура материалов. В нее входят: 1) воскоподобные материалы;

2)битумы и пеки;

3)минеральные и растительные масла;

4)лаки;

5)различные натуральные и синтетические смолы;

6)антисептики;

7)красители;

8)клеи;

9)минеральные порошки;

10)соли.

Составыдля пропиткиволокнистыхматериалов. Составыэтойнаиболее разнообразной группы можно разделить на три подгруппы:

1)составы атмосферостойкие (плавкие и полимеризующиеся);

2)составы противогнилостные;

3)составы, не распространяющие горения и огнестойкие.

С о с т а в ы п е р в о й п о д г р у п п ы являются изоля­ ционными и применяются для пропитки оплеток и обмоток прово­ дов и кабелей, работающих в условиях внешней среды, т. е. под­ вергающихся прямому действию солнечного света, дождя, росы, снега и т. п.

Для составов этой подгруппы применяются: нефтяные битумы, естественные асфальты, масла (минеральные, растительные, син­ тетические), ископаемые, животные и растительные воски, жиры, смолы, пеки (древесный, каменоугольный, сланцевый, стеарино­ вый и др.), каучуки (натуральный и синтетический), красители (органические и минеральные).

Данные составы негигроскопйчны, инертны по отношению к действию щелочей и кислот. В большинстве случаев они горючи

ирастворимы в нефти и продуктах ее переработки.

Вэту же подгруппу входят пропиточные и поливочные массы для защитных оболочек кабеля, заливочные массы для муфт и ка­ бельной арматуры, прошпарочные массы.

Пропиточные и поливочные массы представляют собой твердые при нормальной температуре композиции из нефтяного битума марки БН-У и минерального масла в соотношении 10 : 1 (массы марки МБ-90 без антисептиков), или битумы БН -Ш и БН-111-V

вчистом виде. Эти составы предохраняют свинцовую оболочку и бронепокровы от коррозйи, а кабельную пряжу от гниения (ча­ стично) .

Составы негигроскопичны и инертны по отношению к кис­ лотам, щелочам и солям; они растворимы в органических раство­ рителях.

Свойства битумов указаны в табл. 13-2.

В т о р а я п о д г р у п п а пропиточных составов отличается от составов первой подгруппы наличием ряда веществ, предохра­ няющих волокнистый материал от разрушающего воздействия аэробных и анаэробных бактерий, грибковой плесени, термитов. В основном эти составы применяются для кабелей, работающих в условиях тропического климата.

262

Таблица 13-2

Свойства битумов

СП-2), а также поливочные и пропиточные составы, применяемые при изготовлении кабелей для стран с тропическим климатом (по­ ливочный состав МБО-90/5).

П р о п и т о ч н ы й с о с т а в СП-1 (ГОСТ 3546-60) предназ­ начен для предварительной пропитки кабельной пряжи, применяе­ мой при изготовлении кабелей в тропическом исполнении, а также для пропитки хлопчатобумажной оплетки и бумаги.

В основу пропиточного состава СП-1 входят следующие мате­ риалы: озокерит (5,5—7%) или церезин (5,5—7%), битум БН -Ш (47—56%), парафин (32—40%), петролатум (5,5—7%). В расплав­ ленную основу вводят нафтенат меди (10% от веса основы).

С о с т а в СП-2 (ГОСТ 3546-60) состоит из озокерита и нафтената меди (5—10% по весу).

Температура каплепадения основы должна быть не менее 60° С; метод испытаний — по ГОСТ 6793-53.

П о л и в о ч н ы й с о с т а в МБО-90/5 используется для поливки наружного слоя бронепокровов кабелей, предназначен­ ных для эксплуатации в условиях тропического климата. Этот состав состоит из 95% массы МБ-90 (ТУ ОМС 505.042.56 А) и 5% оксидифенила (ТУ МХП 2394-50).

Варка данного состава производится при температуре 100— 120° С, при обязательном обеспечении приточно-вытяжной венти­ ляции.

Температура каплепадения состава МБО-90/5 (по Уббелоде)

90 : 10), применяемые для предварительной пропитки кабельной пряжи.

263

Т р е т ь я п о д г р у п п а составов объединяет компаунды, придающие пропитываемому материалу свойство не распростра­ нять горение. К этой подгруппе относятся:

а) составы, представляющие собой водные растворы минераль­ ных солей (буры), клеев и слабых кислот (например, борной); б) составы на основе минеральных порошков (талька, слюды)

и высыхающих масел; в) растворы на основе хлорированных углеводородов;

г) составы на основе хлорированных дифенилов; д) составы на основе трикрезилфосфата.

Кроме того, в качестве паст для междужильного заполнения

Отдельную группу кабельных компаундов составляют гермети­ зирующие составы (для продольной и радиальной герметизации). В основном — это воскоподобные или каучуковые пасты, а также пасты на основе поливинилхлорида.

К а у ч у к о в ы е с о с т а в ы состоят из натурального или синтетического каучука с вулканизующей и ускорительной груп­ пами и с большим содержанием жидкого и твердого пластификато­ ров. Пластификаторами служат высыхающие растительные масла, минеральные масла, воски, битумы, парафин.

Пластичность смеси зависит от вязкости перечисленных ма­ териалов. По существу данные компаунды являются сильно пла­ стифицированными резиновыми смесями, и герметизация кабеля этими составами сводится к последовательному наложению на каждый элемент кабеля герметизирующей смеси.

Кроме компаундов, применяется так называемый « ж и д к и й» н а и р и т, представляющий собой низкомолекулярный хлоропреновый каучук. Смесь на его основе состоит: из «жидкого» наирита (100 весовых частей), тиурама (3 весовых части), ДФГ (0,50 весовой части), каптакса (0,75 весовой части), окиси цинка (10 весовых частей) и газовой сажи (30 весовых частей) или дру­ гого наполнителя.

Смесь приготовляется на обычном оборудовании — смеситель­ ных вальцах. Ускорительная группа вводится в каучук, разогре­ тый на вальцах до 60—70° С, затем смесь охлаждается до 20° С и в нее вводятся окись цинка и сажа (либо другой порошкообраз­ ный ингредиент).

Готовая смесь может накладываться в виде пасты или в виде вязкого раствора в толуоле, ксилоле или смеси атилацетата с бен­ зином (соотношение 1:1) . Содержание смеси в растворе составляет 30—50%.

264

13-6. Воскообразные материалы

Эти материалы отличаются небольшой механической проч­ ностью, высокими электроизолирующими свойствами и почти ну­ левой водопоглощаемостью. Они применяются в основном в рези­ новых смесях и пропиточных составах.

К воскообразным материалам, используемым в кабельной про­ мышленности, относятся: озокерит, церезин (натуральный и син­ тетический), галовакс, парафин, монтан-воск.

Н а т у р а л ь н ы й о з о к е р и т представляет собой иско­ паемое вещество, образовавшееся из нефти вследствие ее окисления и улетучивания наиболее легких погонов в природных условиях. По химическому составу — это смесь твердых насыщенных угле­ водородов парафинового ряда с небольшим количеством смолистых веществ. Цвет озокерита — от светло-зеленого до черного.

Озокерит растворим в бензине, керосине, толуоле, ксилоле,

щенный озокерит. По внешнему виду — это воскообразное веще­ ство желтого цвета. По составу является смесью твердых насыщен­ ных углеводородов ряда С„Н2(г+2 (значения п лежат в пределах 39—53).

Церезин имеет, в отличие от парафина, мелкозернистую струк­ туру разветвленного типа. С маслами он образует стабильные рас­ творы .

В кабельном производстве церезин применяется как один из компонентов пропиточных составов. По ГОСТ 2488-47 установлено четыре марки церезина, отличающиеся друг от друга температу­ рой каплепадения (57, 67, 75 и 80° С).

собой однородную массу светло-желтого цвета. Он применяется в нестекающих пропиточных массах для силовых кабелей, пред­ назначенных для вертикальной прокладки. Свойства его следую­

Церезин используется в отечественных кабельных нестекаю­ щих массах. Последние имеют следующий состав.

Г а л о в а к с представляет собой хлорированный нафталин. Он получается путем пропускания газообразного хлора через расплавленный нафталин в присутствии катализатора. По химиче­ скому составу — это смесь изомеров три- и тетрахлорнафталина

2 6 5

(С10Н5С13 и С110Н4С14); по внешнему виду — мелкокристалличе­ ское воскообразное вещество, от серого до зеленоватого цвета. Материал хорошо растворим в ароматических углеводородах и бензине.

Галовакс в расплаве весьма токсичен, его пар действует на кожу и слизистые оболочки легких, горла, носа. Поэтому пропитку волокнистых материалов в галоваксе необходимо производить при наличии хорошей вентиляции, под вакуумом при температуре 130—140° С; при более высоких температурах хлор действует разрушающе на пропитываемый материал.

Преимуществами галовакса являются его негорючесть и высо­ кая температура плавления. В кабельном производстве он при­ меняется для пропитки хлопчатобумажной пряжи с целью при­ дания ей негорючести.

П а р а ф и н (ГОСТ 784-53) представляет собой смесь угле­ водородов метанового ряда, начиная сС16Н м. Выделяется из нефти посредством разгонки парафинового мазута и фильтрации пара­ финового дистиллята. Полученный таким образом парафин очи­ щают последовательно: серной кислотой, едкой щелочью и сор­ бентами.

Парафин имеет кристаллическое строение. Кроме парафини­

Парафин не растворим в воде и спирте и инертен к действию кислот и щелочей, хорошо растворим в нефти и ее производных (маслах, бензине и т. д.), бензоле, хлороформе, сероуглероде, серном эфире, при нагреве — в растительных маслах.

В кабельном производстве применяется очищенный парафин, который входит как составная часть в различные пропиточные (изоляционные и защитные) составы, а также как мягчитель в рези­ новые смеси.

или под действием солнечного света; г) большой температурный коэффициент объемного расшире­

ния (0,0011—0,0035), вследствие чего усадка парафина достигает 11—15%.

М о н т а н - в о с к по химическому составу представляет собой смесь сложных эфиров монтановой кислоты и высокомоле­ кулярных спиртов. Растворим в ароматических углеводородах, бензине, хлороформе и скипидаре.

Способ получения монтан-воска — экстрагирование бензолом или бензином из бурых углей. Для получения изоляционного материала монтан-воск перегоняют с перегретым паром при тем­ пературе 230—250° С.

266

В кабельном производстве монтан-воск применяется в пропи­ точных составах и как составная часть полиизобутиленовых ком­ паундов.

Свойства воскообразных материалов приведены в табл. 13-3.

масличных растений. Свойства масел определяются составом эфи­ ров глицерина и одноосновных жирных кислот. Всем растительным маслам присущи следующие общие свойства: нерастворимость в воде, растворимость в органических растворителях, неспособ­ ность к перегонке без разложения.

Сырые растительные масла окрашены в желтые тона, имеют специфические запах и вкус, обусловленные наличием эфирных масел. В маслах в виде коллоидного раствора находятся белки и углеводы, которые при длительном хранении коагулируют, обра­ зуя нерастворимые слизеобразные осадки.

Жидкие жирные растительные масла подразделяются на высы­ хающие, полувысыхающие и невысыхающие

Хорошо в ы с ы х а ю щ е е м а с л о содержит 70—80% ненасыщенных кислот, большая часть которых имеет три двойные связи (линоленовая в льняном масле или элеостеариновая в тун­ говом).

267

новая кислота с одной двойной связью. К этой группе относятся оливковое, арахисовое, рапсовое, горчичное масла. На воздухе такие масла способны только загустевать

Строгого деления масел на группы по способности их к высы­ ханию осуществить нельзя, так как различными способами обра­ ботки маслу можно придать новые для него свойства.

Климатические и почвенные условия места произрастания масличных культур имеют большое влияние на качество выраба­ тываемого масла. Так, например, льняное масло, получаемое из семян льна, выросшего в северных районах, обладает лучшими свойствами, чем масло, вырабатываемое из семян льна, произра­ стающего в южных областях.

Льняное масло (ГОСТ 5791-51). Это масло содержит 75—85% ненасыщенных кислот, в том числе 10—13% олеиновой, 27—30% линолевой, 42—45% линоленовой, 7,5—8% насыщенных кислот — стеариновой и пальмитиновой. Кроме того, в состав льняного масла входят слизь, фосфатиды и воски.

Льняное масло получают из семян льна, в которых его содер­ жание составляет от 36 до 47%. Для этой цели семена подвергают холодному или горячему прессованию. Для получения пленки предпочтительнее масло холодного прессования.

После прессования получается сырое льняное масло. Наличие в таком масле слизи, состоящей в основном из белков, обусловли­ вает низкое качество пленки, которая будет образовываться при его высыхании.

Рафинирование позволяет удалить из масла смесь взвешенной слизи, растворимых нежировых веществ и свободных жирных кислот. Их удаление необходимо, так как все они снижают ско­ рость высыхания масла и физико-механические свойства пленки.

Рафинирование масла осуществляется физико-химическими методами; наиболее эффективными из них являются а д с о р б ­

нагрева масла, вызывающего свертывание и выпадение в осадок коллоидных примесей. Длительный отстой масла также способ­ ствует повышению качества пленки.

Льняное масло поступает на производство либо в сыром виде, либо рафинированным. При рафинировании потеря в весе состав­ ляет от 3 до 10% в зависимости от качества сырого масла. Приме­ нение сырого льняного масла для изготовления высококачествен­ ных изоляционных лаков недопустимо.

Технические требования на сырое и рафинированное льняное масло приведены в табл. 14-1.

268

Температура вспышки:

взакрытом тигле

воткрытом тигле

Масло получается путем последовательного холодного и горя­ чего прессования. Оно состоит в основном из глицеридов элеостеариновой кислоты (около 80%). Такое высокое содержание этой кислоты свойственно только тунговому маслу. Остальная часть слагается из олеиновой, пальмитиновой и стеариновой кислот.

Взависимости от вида растений и места их произрастания масло приобретает те или иные качественные показатели.

Втабл. 14-2 приведены некоторые показатели масел, получен­ ных из разных видов тунга.

Вкабельной промышленности наибольшее применение имеет китайское тунговое масло. Оно не должно свертываться при тем­

пературе 260° С в течение не менее 12 мин.

2 6 9

"

При изготовлении лаков растительное масло подвергается пред­ варительной частичной полимеризации, что позволяет сократить срок варки лака, который сильно влияет на потемнение и разло­ жение смол, входящих в состав лаков. Кроме того, предваритель­ ная полимеризация масел интенсифицирует высыхание лака, что очень важно для повышения производительности оборудования (печей) для превращения лака в пленку. Обычно полимеризация осуществляется нагревом масла до определенной температуры, зависящей от принятой на данном предприятии технологии и имею­

Качественные показатели указанных масел даны в табл. 14-3.

** В сыром виде применяется в производстве нитролаков. Д л я масляных лаков под­ вергается предварительной дегидратации.

2 7 0