Герметизирующий состав и способ герметизации проемов кабельных коробок

 

Изобретение относится к полимерным материалам для герметизации преимущественно в электротехнике и может быть использовано при прокладке кабельных трасс через стенки и герметичные перегородки отсеков в судостроении и судоремонте, для уплотнения и переуплотнения кабельных коробок при необходимости сохранения герметичности отсеков в процессе эксплуатации в сложных условиях тропиков и Антарктики, возможных ударных и вибрационных нагрузок, а также перепадов температур. Герметизирующий состав выполнен на основе эпоксидной диановой смолы, отвердителя и целевого компонента, в качестве которого используют смолу пиролиза твердых горючих ископаемых с плотностью не более 1,06 г/см³, условной вязкостью не более 1,3 с и/или жидкий нефтяной шлам. Целевой компонент дополнительно содержит гексаметилентетрамин. Определенное соотношение компонентов в составе повышает технологичность изготовления и надежность эксплуатации герметизирующего состава, а также упрощает способ герметизации с одновременным снижением себестоимости путем изменения реологических свойств состава за счет использования утилизируемых продуктов или отходов производства, который предусматривает введение заявляемого герметизирующего состава в полость проема. При этом герметизирующий состав первоначально вводят в нижнюю часть полости проема до полного его заполнения. После окончания процесса усадки вторично вводят герметизирующий состав в верхнюю часть полости проема. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к полимерным материалам для герметизации проемов кабельных коробок преимущественно в электротехнике и может быть использовано при прокладке кабельных трасс через стенки и герметичные перегородки отсеков в судостроении и судоремонте, для уплотнения и переуплотнения кабельных коробок при необходимости сохранения герметичности отсеков в процессе эксплуатации в сложных условиях тропиков и Антарктики, возможных ударных и вибрационных нагрузок, а также перепадов температур.

Известны герметизирующие составы на основе эпоксидных смол, содержащие дополнительно отвердитель в эффективном количестве и наполнитель, который в свою очередь состоит из целевых органических добавок или продуктов пиролиза твердых горючих ископаемых [патент РФ 2058363, 1996; публикация Японии 10158365 А, 1998; публикация Японии 09302201 А, 1997]. Известные герметизирующие составы относительно дорогостоящи, т.к. содержат в своем составе целевые компоненты, которые к тому же имеют ограниченный ресурс, обладают недостаточной технологичностью из-за высокой вязкости и значительного экзотермического эффекта при отвердевании, что вызывает усадочные процессы и снижает надежность при эксплуатации.

В качестве прототипа выбран герметизирующий состав на основе эпоксидно-сланцевой смолы ЭИС-1 с эффективным количеством отвердителя [патент РФ 2054445, 1996]. Недостатком известного состава является его относительно высокая стоимость, а введение в состав портландцемента резко снижает реологические свойства герметика вследствие возрастания его вязкости и снижает технологичность и надежность способа герметизации с его использованием.

Известен способ герметизации проемов, выполняемый вдавливанием термопластичного герметизирующего состава в полость проема, а затем введением заливочного герметика через заливочное отверстие внутрь полости для заполнения воздушных пор [патент РФ 1371357, 1996]. Недостатком известного способа являются сложность его практического осуществления при значительных размерах герметизируемого проема, когда давление, необходимое для вдавливания герметика, должно быть значительным, а также необходимость иметь два различных типа герметизирующих составов - пластичного и заливочного.

Технической задачей изобретения является повышение технологичности изготовления и надежности эксплуатации герметизирующего состава, а также упрощение способа герметизации с одновременным снижением себестоимости путем изменения реологических свойств состава за счет использования утилизируемых продуктов или отходов производства.

Поставленная задача решается следующим образом.

Заявляемый герметизирующий состав выполнен на основе эпоксидной диановой смолы с отвердителем в эффективном количестве. Новым является то, что состав в качестве эпоксидной смолы содержит эпоксидную диановую смолу и дополнительно целевой компонент, в качестве которого используют смолу пиролиза твердых горючих ископаемых с плотностью при 20^oС не более 1,06 г/см³, условной вязкостью при 50^oС не более 1,3 сек и/или жидкий нефтяной шлам с плотностью при 20^oС не более 0,88 г/см³, условной вязкостью при 50^oС не более 1,5 сек и температурой застывания не выше -40^oС, причем целевой компонент дополнительно содержит гексаметилентетрамин в количестве до 1 мас.%, и массовое соотношение эпоксидной смолы и целевого компонента составляет 15-20:80-85. Возможно использование различных марок эпоксидных диановых смол (например, ЭД-6, ЭД-20 и т.д.). Сам целевой компонент отверждается гомополиконденсацией, а для отверждения эпоксидной диановой смолы может быть использован любой известный отвердитель, например дицианэтилдиэтилентриамин (УП-083314), изометилтетpaгидрофталиевый ангидрид (ИМТГФА), метафинилендиамин, пиридин, полиоксипропилендиамин (ДА-200), полиэтиленполиамин (ПЭПА - самый распространенный отвердитель). Технический результат также может быть достигнут при массовом соотношении нефтяного шлама и смолы пиролиза 1-3:7-9.

Способ герметизации проемов кабельных коробок предусматривает введение заявляемого герметизирующего состава в полость проема. При этом герметизирующий состав первоначально вводят в нижнюю часть полости проема до полного его заполнения. После окончания процесса усадки вторично вводят герметизирующий состав в верхнюю часть полости проема.

Перед использованием герметизирующий состав лучше всего приготовить в одну стадию, смешивая вышеуказанные компоненты при температуре не более 25^oС. Состав лучше использовать при той же температуре в течение не более двух часов после введения отвердителя.

Близкие значения физических и химических характеристик компонентов, отсутствие заполнителя и пластификатора в герметизирующем составе улучшают его реологические свойства за счет снижения вязкости и повышения текучести и, как следствие, повышают его технологические и эксплуатационные свойства. Также, применение утилизируемых продуктов в составе снижает стоимость готовой товарной продукции.

Изобретение поясняется чертежом, на котором на фиг.1 показан продольный разрез кабельной коробки, установленной в герметичной перегородке, а на фиг. 2 - общий вид коробки. На фиг.3 представлены графики экспериментальных зависимостей V = f (t) для различных герметизирующих составов (V - относительная объемная усадка, %, t - время, сутки).

Изобретение поясняется на тpex примерах герметизирующих составов (герметиков) и примере герметизации проема кабельной коробки.

Составы содержат компоненты, мас.ч., представленные в таблице.

Для приготовления целевого компонента составов используют: для примеров I и II - смолу пиролиза каменного угля с плотностью 1,05 г/см³ (при 20^oС) и условной вязкостью 1,2 сек (при 50^oС), для примеров II и III - жидкий нефтяной шлам с плотностью 0,875 г/см³ (при 20^oС) и условной вязкостью 1,4 сек (при 50^oС) с температурой застывания не выше -40^oС.

Целевой компонент изготавливают в одну стадию путем смешивания компонентов при температуре не выше 25^oС в мешалке, снабженной термометром, куда предварительно загружают cмолу пиролиза и/или нефтяной шлам. Затем при атмосферном давлении и температуре 20^oС вводят при перемешивании 0,01 кг гексаметилентетрамина. Непосредственно перед применением в полученную смесь добавляют при перемешивании эпоксидную диановую смолу и полиэтиленполиамин. Полученный герметик используют в течение не более двух часов. Время потери жизнеспособности состава можно определить по спонтанному повышению температуры емкости с герметизирующим составом. Такой состав становится непригодным для дальнейшего использования.

Составы по примерам II и III предназначены главным образом для герметизирования проемов, работающих в условиях низких температур (за счет содержания нефтяного шлама). Противоморозные свойства герметика по примеру III выше при несколько сниженной по сравнению с примерами I и II адгезионной способностью состава (но не ниже, чем у известных эпоксидных составов).

Применяют герметик следующим образом (см. фиг.1 и 2).

Работы выполняют при температуре герметика не выше 25^oС. В полость кабельной коробки в стене 1, закрытой крышками 2 и 3, через которые проходят кабели 4, через нижнее отверстие 5 вводят герметик при помощи шприца. Контроль заполнения полости осуществляют по появлении излишек герметика из отверстия 6, после чего прекращают подачу состава, временно закрывают отверстие 5 и устраивают технологический перерыв до завершения процесса усадки введенного герметика 7 (~12...24 час). Т.к. вязкость герметика меньше, чем у других известных герметиков на основе эпоксидной смолы, то он полностью заполняет промежутки между кабелями 4. После завершения процесса усадки герметика 7 через верхнее отверстие 6 вторично вводят герметизирующий состав в верхнюю часть полости при помощи шприца, после чего отверстие 6 временно закрывают до отверждения герметика 8.

Сравнительные экспериментальные данные показывают, что усадка предлагаемого герметизирующего состава (Г) в 2...3 раза меньше, чем у эпоксидного (ЭК) или эпоксидно-тиоколового (ЭТК) компаунда (см. фиг.3).

Формула изобретения

1. Герметизирующий состав на основе эпоксидной смолы с отвердителем в эффективном количестве, отличающийся тем, что состав в качестве эпоксидной смолы содержит эпоксидную диановую смолу и дополнительно целевой компонент, в качестве которого используют смолу пиролиза твердых горючих ископаемых с плотностью при 20^oС не более 1,06 г/см³, условной вязкостью при 50^oС не более 1,3 с и/или жидкий нефтяной шлам с плотностью при 20^oС не более 0,88 г/см³, условной вязкостью при 50^oС не более 1,5 с и температурой застывания не выше -40^oС, причем целевой компонент дополнительно содержит гексаметилентетрамин в количестве до 1 мас.%, и массовое соотношение эпоксидной смолы и целевого компонента составляет 15-20: 80-85.

2. Способ герметизации проемов кабельных коробок введением герметизирующего состава в полость проема, отличающийся тем, что первоначально вводят герметизирующий состав по п.1 в нижнюю часть полости проема, при этом контролируют полное ее заполнение, и после окончания усадочных процессов, вторично вводят такой же герметизирующий состав в верхнюю часть полости.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что перед использованием герметизирующий состав получают в одну стадию путем смешения компонентов при температуре процесса не более 25^oС, а использование состава производят при той же температуре в течение не более 2 ч после введения отвердителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4