способ изготовления провода

Формула изобретения

Способ изготовления провода, включающий наложение методом экструзии изоляции из полиэтилена на токопроводящую жилу с последующим охлаждением в воде, отличающийся тем, что охлаждение производят в воде, находящейся под давлением 0,3 - 1,2 МПа и имеющей температуру на 5 - 15^oС меньше нижней границы фазового перехода полиэтилена из вязкотекучего в аморфно-кристаллическое состояние, до достижения температуры токопроводящей жилы, соответствующей нижней границе указанного фазового перехода, а затем - в воде при комнатной температуре.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в кабельной промышленности при изготовлении изолированных проводов.

Известен способ изготовления провода путем наложения на жилу резиновой или пластмассовой изоляции, ее вулканизации в среде теплоносителя под давлением 0,3-2 МПа с последующим охлаждением: сначала при повышенном давлении, а затем атмосферном (см. С.Д. Холодный. Технологическая термообработка изоляции кабелей и проводов. М., Издательство МЭИ, 1994, с. 67).

Однако этот способ используется только в случае использования для изоляции вулканизуемого полимерного материала в целях снижения порообразования в нем газообразными продуктами разложения вулканизующих агентов.

Наиболее близким из числа известных к предлагаемому по технической сущности является способ изготовления провода, заключающийся в том, что на токопроводящую жилу методом экструзии осуществляют наложение изоляции из термопластичного полиэтилена, после чего провод охлаждают в водяной ванне, в первой секции которой вода имеет температуру 80 - 95^oC, во второй - 60^oC и в третьей - 15 - 20^oC (см. Кабели и провода. т.3, М., -Л-д, изд. "Энергия", 1964, с. 90-95).

Данный способ имеет ряд недостатков, заключающихся в следующем.

При охлаждении термопластичный полиэтилен переходит из вязкотекучего в аморфно-кристаллическое состояние. В области этого перехода происходит значительное уменьшение его объема (сжатие) и резкое увеличение модуля упругости. В процессе охлаждения в аморфно-кристаллическое состояние сначала переходит внешний слой полимерной изоляции с образованием твердой трубки. При дальнейшем охлаждении материал внутри образовавшейся твердой трубки сжимается, что приводит к возникновению в нем пор, а также появляется зазор между изоляцией и жилой, что в конечном результате отрицательно сказывается на эксплуатационных характеристиках получаемого провода, вследствие его некачественной изоляции. Этот способ позволяет получить провод с небольшой толщиной изоляции, удовлетворяющий соотношению d₂/d₁<2, где d₁ - диаметр жилы, d₂ - диаметр по внешней поверхности полиэтиленовой изоляции. При необходимости большей толщины необходимо нанесение изоляции в несколько проходов.

Поставленная задача заключалась в разработке технологии изготовления провода с изоляцией из термопластичного полиэтилена, обеспечивающей монолитность изоляции и высокие эксплуатационные характеристики провода, с одновременным увеличением толщины изоляции за один технологический цикл.

Согласно изобретению в способе изготовления провода, включающем наложение на токопроводящую жилу методом экструзии изоляции из термопластичного полиэтилена с последующим охлаждением в водяной ванне, охлаждение проводят в воде, находящейся под давлением 0,3 - 1,2 МПа и имеющей температуру на 5 - 15^oC меньше нижней границы фазового перехода полиэтилена из вязкотекучего в аморфно-кристаллическое состояние до достижения температуры жилы, соответствующей нижней границы указанного фазового перехода, а затем в воде при комнатной температуре.

В качестве материала изоляции провода в предлагаемом способе используют промышленные марки полиэтилена: полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), получаемый полимеризацией этилена при высоком давлении, и полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), получаемый полимеризацией этилена при низком давлении.

Область фазового перехода полиэтилена из вязкотекучего в аморфно-кристаллическое состояние находится в интервалах температур для ПЭНП - 100 - 115^oC, а для ПЭВП - 125 145^oC. В области этого перехода происходит значительное уменьшение объема полиэтилена (сжатие) и резкое увеличение модуля упругости, максимальное значение сжатия наблюдается при температурах 103 - 105^oC для ПЭНП и 130 - 135^oC для ПЭВП.

Изобретение иллюстрируется, но не ограничивается следующим примером.

Пример

Изготавливают изолированный провод для кабеля марки КПБП 3х16 с диаметром жилы d₁ = 4,54 мм и наружным диаметром по изоляции d₂ = 10,54 мм. Для изоляции используют ПЭВП марки 271-70 К.

Провод выходит из экструдера при 250^oC и поступает в трубу с водой, находящейся под давлением 0,3 - 1,2 МПа. Повышенное давление позволяет поднять температуру охлаждающей воды в первой секции охлаждения до 120 - 150^oC. Время охлаждения подбирают таким образом, чтобы температура жилы стала соответствующей нижней границе фазового перехода ПЭВП, т.е. 125^oC.

При повышенном давлении внешний слой в виде затвердевшей трубки сжимается, что препятствует появлению пор внутри изоляции, раковин около жилы и отслоению изоляции от жилы. После этого провод охлаждают в воде при комнатной температуре.

Параллельно изготавливают аналогичный провод по известной технологии за два технологических цикла с толщиной изоляции в каждом 1,5 мм, для чего выходящий из экструдера провод поступает в водяную ванну, имеющую температуру воды в первой секции 85^oC, во второй -60^oC, в третьей - 20^oC.

Полученные образцы проводов подвергают испытаниям, результаты которых приведены в таблице.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить провод с толщиной изоляции до 3 мм за одну операцию без дефектов изоляции, способной работать при высоком напряжении.