Электрический кабель и состав для резинового покрытия электрического кабеля
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
