Разработка и исследование резины на основе хлорированного полиэтилена, предназначенной для применения в конструкциях судовых кабелей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Дудник Сергей Максимович

• Дудник Сергей Максимович
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Дудник Сергей Максимович

Введение

Глава 1 Литературный обзор

1.1. Судовые кабели. Конструкция, применяемые материалы, предъявляемые требования

1.2. Резины для оболочки и изоляции судовых кабелей по ГОСТ 7866.1. Методы изготовления. Особенности наложения резин на кабельных линиях непрерывной вулканизации (ЛКНВ)

1.3. Хлорсодержащие полимерные материалы, применяемые для изготовления оболочек судовых кабелей

1.3.1. Требования к резиновым оболочкам судовых кабелей

1.3.2. Хлорсодержащие каучуки

1.3.3. Особенности рецептуростроения резин на основе хлорированного полиэтилена (ХПЭ)

Глава 2 Разработка рецептуры резины на основе хлорированного полиэтилена для оболочки судовых кабелей

2.1. Оценка вулканизационных характеристик резиновых смесей

2.2. Подбор вулканизующего агента

2.3. Выбор соагентов вулканизации

2.4. Подбор антипиренов и их дозировок

2.5. Подбор пластификатора

Глава 3 Промышленное опробование разработанной шланговой резиновой смеси на основе хлорированного полиэтилена для оболочек судовых кабелей

3.1. Выбор конструкций кабельных изделий для изготовления макетных образцов

3.2. Смешение резиновых смесей на основе хлорированного полиэтилена на промышленном резиносмесителе типа Intermix

3.3. Исследование вулканизационных характеристик резиновой смеси

3.3.1. Определение кинетических характеристик процесса вулканизации резиновых смесей на безроторном реометре

3.3.2. Исследование кинетики вулканизации резины методом ДСК

3.4. Изготовление макетных образцов кабельных изделий

Глава 4 Оценка характеристик изготовленных макетных образцов

кабельных изделий

Глава 5 Исследование влияния теплового старения на свойства резины на основе ХПЭ

5.1. Изучение стойкости к тепловому старению материала оболочки макетного образца МОП-2

5.2. Изучение стойкости к тепловому старению материала оболочки макетного образца МОК

5.3. Сравнительная оценка стойкости к тепловому старению резиновой оболочки на основе полихлоропренового каучука марки ШН-40

5.4. Исследования теплового старения резины на основе хлорированного

полиэтилена методами ДСК, ТГА и ИК

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Список литературы

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение

Основная масса мировых перевозок осуществляется морским и речным транспортом. В программе развития Российской Федерации уделяется большое внимание развитию флота и Северного морского пути и, как следствие, на верфях РФ размещаются новые заказы на суда и корабли. В век современных технологий суда и корабли оснащаются большим количеством оборудования, которое необходимо снабжать электроэнергией и коммутировать между собой. Для этих целей применяются судовые кабели различных назначений.

Судовые кабели являются специализированными кабельными изделиями, к которым предъявляют ряд специфических требований. В РФ судовые кабели должны соответствовать ГОСТ 7866.1 «Кабели судовые с резиновой изоляцией в резиновой или свинцовой оболочке». Данный стандарт требует актуализации в части применяемых материалов оболочки судовых кабелей. Российским стандартом не предусмотрено использование хлорированного полиэтилена (ХПЭ) в качестве оболочки для судовых кабелей, однако из зарубежных источников и стандартов известно, что применение данного материала возможно.

Актуальность темы

В настоящее время в Российской Федерации применяется ограниченное количество полимеров, используемых в качестве основы для материала оболочки судовых кабелей, а именно полихлоропреновый каучук и этиленвинилацетатный каучук. В РФ резиновые оболочки судовых кабелей по ГОСТ 7866.1 изготавливаются исключительно на основе полихлоропренового каучука, а в случае безгалогенного исполнения на основе этиленвинилацетатного каучука для судовых кабелей, изготавливаемых в соответствии с IEC 60092-350-2021. Возрастающие требования к судовым кабелям: увеличение срока службы и требования по пожарной безопасности заставляют разработчиков кабельных изделий искать новые материалы взамен традиционно используемых. Наиболее перспективным каучуком для

применения в судовых кабелях является хлорированный полиэтилен, исходные свойства которого позволили предположить, что на его основе можно разработать оболочку для судовых кабелей, отвечающую современным требованиям, в том числе по пожарной безопасности и сроку службы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование резины на основе хлорированного полиэтилена, предназначенной для применения в конструкциях судовых кабелей»

Цель работы

Выполнение комплекса исследований, направленных на разработку рецептуры резиновой оболочки современных судовых кабелей на основе хлорированного полиэтилена.

Для достижения заданной цели были поставлены следующие задачи:

1. Разработать рецептуру резины для оболочек судовых кабелей на основе хлорированного полиэтилена, соответствующую сформулированным требованиям.

2. Провести исследование влияния различных ингредиентов (вулканизующие агенты и соагенты, антипирены, пластификаторы), входящих в состав рецептуры резины на основе хлорированного полиэтилена на основной комплекс свойств.

3. Провести промышленное опробование разработанной резины на одном из кабельных заводов. Отработать режимы смешения резиновой смеси на основе ХПЭ на промышленном оборудовании. Отработать режимы наложения резиновой смеси на ЛКНВ и изготовить макетные образцы кабельных изделий.

4. Провести испытания макетных образцов кабельных изделий на соответствие требованиям, предъявляемым к судовым кабелям.

5. Провести оценку наработки на отказ материалов оболочек изготовленных макетных образцов на основе разработанной резины.

Научная новизна работы

1. Впервые в России проведено длительное тепловое старение резин на основе хлорированного полиэтилена (при температуре 100 °С более 9 тыс.ч.) и установлено, что данные резины более устойчивы к длительному

воздействию повышенных температур по сравнению с аналогичными резинами на основе полихлоропренового каучука.

2. Разработана методика определения зависимости наработки (ресурса) резиновых оболочек кабелей на основе ХПЭ от температуры, позволяющая прогнозировать их долговечность при заданных температурах эксплуатации. Разработанная методика устанавливает диапазон испытательных температур, задает минимальные необходимые сроки старения при каждой испытательной температуре, а также задает эмпирическую формулу для описания зависимости относительного удлинения от времени при выбранных испытательных температурах.

3. Впервые в России предложена оценка параметров вулканизации (температуры и времени вулканизации) резин на основе ХПЭ методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК).

4. Разработана методика на основе метода дифференциальной сканирующей калориметрии, позволяющая научно-обосновано определять технологические режимы вулканизации кабельных изделий с применением оболочек на основе ХПЭ, которая также может быть использована в качестве экспресс-метода контроля степени завершенности процесса вулканизации.

5. Впервые применен комплексный подход по оценке степени завершенности процесса вулканизации и определения энергии активации процесса вулканизации резиновой смеси на основе хлорированного полиэтилена.

6. Впервые проведен сравнительный анализ методов (термомеханический анализ (ТМА), морозостойкость по Эргометру, относительное удлинение при разрыве при температуре минус 50 °С) с целью выявления корреляции между морозостойкостью и температурой стеклования резин на основе ХПЭ с применением различных типов пластификаторов.

Практическая значимость работы

1. На основе проведенного анализа литературы и действующей нормативно-технической документации на судовые кабельные изделия были

сформулированы требования, предъявляемые к оболочке судового кабеля на основе хлорированного полиэтилена, учитывающие имеющийся опыт и современные тенденции.

2. Разработана эластомерная композиция на основе хлорированного полиэтилена. По результатам работы оформлены патенты на изобретение РФ: № Яи 2843166 С1 от 07.07.2025 (Новиков Д.В., Харченко Д.А., Звезденков К.А., Бирюлин А.С., Дудник С.М., Муратов И.В., Меркулова Т.А., Колыхаева М.В., Левит Р.Г., Козлова Г.С. // «Эластомерная композиция для шланговых резин электрических проводов и кабелей»).

3. Разработана эластомерная композиция на основе хлорированного полиэтилена при его комбинации с неполярными каучуками. Оформлен патент на изобретение РФ: № RU 2841830 С1 от 17.06.2025 (Новиков Д.В., Харченко Д.А., Звезденков К.А., Бирюлин А.С., Дудник С.М., Муратов И.В., Меркулова Т.А., Колыхаева М.В., Левит Р.Г., Козлова Г.С. // «Эластомерная композиция для шланговых резин электрических проводов и кабелей»).

4. Разработана эластомерная композиция на основе хлорированного полиэтилена при его комбинации с полярными каучуками. Оформлен патент на изобретение РФ: № RU 2843231 С1 от 09.07.2025 (Новиков Д.В., Харченко Д.А., Звезденков К.А., Бирюлин А.С., Дудник С.М., Муратов И.В., Меркулова Т.А., Колыхаева М.В., Левит Р.Г., Козлова Г.С. // «Эластомерная композиция для шланговых резин электрических проводов и кабелей»).

5. Разработана технология производства резиновой смеси на основе хлорированного полиэтилена для оболочки судовых кабелей.

6. Разработана технология экструзии и вулканизации резиновой смеси на основе хлорированного полиэтилена на кабельной линии непрерывной вулканизации (ЛКНВ) для оболочки судового кабеля.

7. Экспериментально доказано, что разработанная резиновая смесь на основе хлорированного полиэтилена характеризуется лучшей стойкостью к преждевременной вулканизации по сравнению с серийными резиновыми смесями на основе полихлоропренового каучука.

8. Определена эмпирическая зависимость наработки на отказ от температуры для разработанной оболочки на основе хлорированного полиэтилена.

9. Разработанная резина на основе хлорированного полиэтилена для оболочки судовых кабелей соответствует сформулированным требованиям и рекомендована к применению в серийных судовых кабелях.

Методология и методы исследования

При выполнении работы использовались экспериментальные методы исследования и методы математического моделирования.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Результаты исследований параметров вулканизации резиновой смеси на основе хлорированного полиэтилена.

2. Методика определения энтальпии вулканизации резиновых смесей, основанная на методе дифференциальной сканирующей калориметрии.

3. Результаты комплексных исследований морозостойкости резин на основе хлорированного полиэтилена.

4. Результаты исследований длительного теплового старения резин на основе хлорированного полиэтилена.

5. Методика определения зависимости наработки (ресурса) резиновых оболочек на основе ХПЭ от температуры, позволяющая прогнозировать сроки службы в зависимости от реальных условий эксплуатации.

Степень достоверности и апробация результатов

Основные положения результатов работы докладывались и обсуждались на международных конференциях «Каучук и Резина - 2024: традиции и новации» (Москва), на XXVIII, ХХУ1У научно-практических конференциях «Резиновая промышленность: сырье, материалы, технологии», (Москва 2023, 2024).

По теме диссертации опубликовано 3 печатные работы, из которых 2 статьи в рецензируемых специализированных журналах, рекомендованных ВАК РФ («Кабели и Провода», «Вопросы Электротехнологии») и 1 статья в

журнале «Каучук и Резина», а также 3 тезиса докладов в сборниках материалов конференции.

По результатам работы оформлено 3 патента на изобретение РФ [97, 98,

99].

Личный вклад автора заключается в проведении анализа научной литературы, формулировании целей и задач исследования, разработке рецептуры резины на основе хлорированного полиэтилена, проведении лабораторных испытаний, анализе полученных результатов, подготовке тезисов и научных статей, патентов, а также в презентации полученных результатов на научных конференциях и семинарах.

Глава 1 Литературный обзор

1.1. Судовые кабели. Конструкция, применяемые материалы, предъявляемые требования

Территория Российской Федерации обладает большим количеством рек, озёр и окружена морями и океанами, которые в свою очередь являются транспортными артериями для связи с различными странами мира. Освоение различных водных территорий, как на территории РФ, так и вне её границ является важной стратегической задачей. Кораблестроение не может обойтись без судовых электроэнергетических систем (СЭС) [1], в которые входят следующие компоненты: генераторы постоянного или переменного тока, аккумуляторные батареи, щиты распределения, контроля, управления и электрические сети. Кабельные системы на судах предназначены для передачи электроэнергии от источников к потребителям [2,3].

Судовые кабели применяют для передачи электроэнергии от источников к потребителям в области морской и речной техники. Конструкция данных кабелей состоит из токопроводящей жилы ТПЖ (медная проволока), изоляции (резина типа РТИ-1, поливинилхлорид ПВХ, полиолефины (ПО), минеральные материалы), оболочки (резина типа РШН-2, ПВХ, ПО, свинец и т.п.), брони, защитной оплетки из стальной оцинкованной проволоки, благодаря которой кабель защищен от механических повреждений и радиопомех.

На рисунке 1 представлен один из типов судового кабеля марки НРШМ по ГОСТ 7866.1 «Кабели судовые с резиновой изоляцией в резиновой или свинцовой оболочке».

12 3 4

Рисунок 1 - Конструкция судового кабеля марки НРШМ

1 - токопроводящая жила скручена из медных проволок или медных луженых проволок:

для сечений от 1,0 мм2 до 35 мм2 применяется медная проволока 4 класса;

для сечений от 35 мм2 до 400 мм2 используют медные проволоки 3 класса;

2 - изоляционная резина типа РТИ-1 на основе каучуков общего назначения различного цвета для обозначения счётной пары;

3 - изолированные жилы скручиваются в сердечник и обматываются плёнкой на основе полиэтилентерефталата (ПЭТФ);

4 -оболочка типа РШН-2 маслостойкая на основе полихлоропренового каучука.

Судовые кабели прокладываются в отсеках и судовых помещениях по специальным мостам, панелям и кассетам, эксплуатирующихся в различных условиях [4]:

- температура воздуха может быть от минус 40о до плюс 45 °С, в случае тропиков, температура эксплуатации до плюс 50 °С;

- относительная влажность воздуха в зависимости от температуры может колебаться в пределах 80% ^ 98%;

- частота воздействия вибрации, создаваемая оборудованием, находящимся на судах, может достигать нескольких десятков герц при достаточно незначительной амплитуде в несколько миллиметров;

- удары судна о морские волны и столкновения с различными предметами также могут оказывают значительное влияние.

Необходимо учитывать ограниченность пространства на судах и трудность обслуживания данных СЭС из-за габаритов оборудования. [5] Судовые электросистемы также могут быть подвержены воздействию различных агрессивных сред таких как: морская вода, масла и нефтепродукты. К тому же существует вероятность затопления технических помещений, где располагается оборудование.

Сложность СЭС не позволяет производить частые профилактические осмотры и ремонты оборудования, поэтому кабельные трассы должны характеризоваться высокой надежностью. По мнению автора [6] самым уязвимым местом в СЭС является кабель, поскольку он подвержен воздействию высоких температур, озона, воды, масла и различных испарений.

Судовые кабели относят к кабелям специального назначения. Главной особенностью таких кабелей являются жёсткие условия эксплуатации: воздействие различных агрессивных сред, высокой температуры окружающей среды, температуры на токопроводящей жиле (ТПЖ) до 90°С.

Авторы [7] разделяют судовые кабели на два временных поколения: первое в период 1960-1990 годы, второй период начинается с 2000 года. Первое поколение судовых кабелей производилось в большинстве своём с изоляцией и оболочкой из резины на основе каучуков общего назначения, и они до сих пор используются на судах. Активное развитие флота привело к возрастанию требований, предъявляемых к судовым кабелям, и первое поколение кабелей уже не подходило к новым условиям эксплуатации. На смену им пришло второе поколение, которое по комплексу эксплуатационных свойств соответствовало современным требованиям.

Новые условия эксплуатации требовали, чтобы срок службы кабелей был не менее 30 лет, в то время как у кабелей первого поколения он был 15-20 лет. К конструкции кабелей первого поколения не предъявлялись требования по нераспространению горения при групповой прокладке, дымо- и

газовыделению. В требованиях к конструкции второго поколения судовых кабелей расширили номенклатуру применяемых материалов как для оболочки, так и для изоляции. По классификации International Electrotechnical Commission (IEC) в качестве галогенсодержащих материалов оболочек судовых кабелей помимо полихлоропрена тип (SE) разрешено применение хлорсульфированного и хлорированного полиэтиленов тип (SH). ГОСТ 7866.1 не регламентирует использование упомянутых эластомерных материалов, поэтому при изготовлении оболочки судовых кабелей первого поколения применяли резины на основе полихлоропрена. Разработка и создание второго поколения хлорсодержащих оболочек судовых кабелей на основе хлорированного полиэтилена позволит расширить ассортимент материалов при производстве кабельной продукции. Применение ХПЭ в резиновых смесях улучшает свойства композиций, а именно: масло- бензо- тепло- и морозостойкость.

В РФ судовые кабели выпускаются в соответствии с ГОСТ 7866.1-76; ГОСТ 7866.2-76 «Кабели судовые с резиновой изоляцией в оболочке из поливинилхлоридного пластиката» и ГОСТ 7866.3-76 «Кабели судовые с изоляцией из кремнийорганической резины или радиационно-сшитого полиэтилена в оболочке из поливинилхлоридного пластиката». В данных стандартах описаны требования, предъявляемые к судовым кабелям разного типа исполнения и методам испытаний. Упомянутые стандарты не обновлялись с 1990 года, в то время как современное судостроение не стоит на месте и стремительно развивается. Уточняются и дополняются требованиями к судовым кабелям, где важной задачей становится разработка новых материалов для оболочки и изоляции судовых кабелей.

В международной практике существуют современные требования, предъявляемые к судовым кабелям, которые описаны в IEC 60092-350 «Электрооборудование судов. Часть 350. Общие требования к конструкции и методам проведения испытаний кабелей силовых, контрольных, управления, используемых на судах, на подвижных или стационарных береговых

установках» и IEC 60092-360 «Материалы для изоляции и оболочки кабелей силовых, контрольных, управления, связи и передачи данных, используемых на судах, на подвижных или стационарных береговых установках». Преимущество данных европейских стандартов заключается в том, что в них систематизировано описаны требования по каждому типу материала (оболочки/изоляции). Существенным недостатком является отсутствие в стандартах четких критериев оценки надежности изделий применительно к различным типам материалов. Поскольку отечественный ГОСТ 7866.1 является технически и нормативно устаревшим, производство многих типов судовых кабелей осуществляется по техническим условиям (ТУ), разработанным на основе международного стандарта. Однако эти ТУ обязаны соответствовать требованиям ГОСТ 7866.1, что создаёт нормативные противоречия.

1.2. Резины для оболочки и изоляции судовых кабелей по ГОСТ 7866.1. Методы изготовления. Особенности наложения резин на кабельных линиях непрерывной вулканизации (ЛКНВ)

В настоящее время при изготовлении судовых кабелей по ГОСТ 7866.1 для изолирования ТПЖ применяют резину типа РТИ-1 (на основе каучуков общего назначения), а для оболочки применяется резина типа РШН-2 (маслобензостойкая резина на основе полихлоропрена). Требования, предъявляемые к упомянутым резинам описаны в ТУ 16.К71-098-90 «Резина и резиновые смеси для кабельных изделий». Изоляционная резина типа РТИ-1 на рабочую температуру 65°С на основе каучуков общего назначения характеризуется высокой скоростью вулканизации, технологичностью и хорошими диэлектрическими показателями. Резина для оболочки типа РШН-2 должна обладать стойкостью к различным агрессивным средам, таким как: морская вода, горюче-смазочные жидкости, масла, дизельные топлива. Кроме того, она должна быть

морозостойкой и пожаробезопасной, а именно, не распространять горения при одиночной прокладке.

В настоящее время единственный каучук, который допускается к применению в резинах типа РШН-2 - полихлоропрен. Большой недостаток таких резин в том, что они при горении и тлении выделяют много дыма, а также газообразный хлороводород (HCl), который активирует процессы коррозии металлов. Эта проблема частично решается добавлением акцепторов хлора в состав данных резин. [8-13].

Кабельные резиновые смеси получают методом механического смешения каучука с ингредиентами в резиносмесителях [14-16]. В настоящий момент в мире широко применяют два типа смешения: на тангенциальных смесителях и на смесителях типа Intermix. Каждая из технологий имеет свои преимущества и недостатки. Наиболее современным и перспективным является смешение по технологии Intermix. В отличие от тангенциальных аналогов оборудование по технологии Intermix обеспечивает более интенсивное перемешивание за счёт особой конструкции роторов [17], а также позволяет контролировать ключевые параметры процесса, включая механическую нагрузку и температуру.

Кроме того, наличие ручного и полуавтоматического режимов управления повышает точность дозирования и стабильность свойств резиновых смесей. Использование резиносмесителей типа Intermix способствует получению стабильного комплекса физико-механических характеристик изготавливаемых резин за счёт точного контроля процесса смешения. [18]

Перед смешением компонентов проводится дозирование ингредиентов, входящих в состав резиновой смеси. Для отдельных компонентов выполняется входной контроль, включающий проверку соответствия заявленных характеристик, указанных в технической документации. На современных кабельных производствах процедура навески ингредиентов осуществляется с помощью полуавтоматизированных систем, где рецептура с указанием массы

всех компонентов, включая навеску негабаритных ингредиентов, загружается в компьютерную базу. Ответственный исполнительный персонал в процессе навески получает доступ к соответствующим ячейкам и производит взвешивание ингредиента в заданных весовых пределах. После завершения процесса навески выбранных ингредиентов система упаковывает навешенные материалы в легкоплавкие пакеты, которые затем передаются на линию подачи в резиносмеситель.

Большие навески наполнителя подаются по трубопроводам или дозируются отдельно на весах. В резиносмесителе заданная оператором программа смешения определяет последовательность введения ингредиентов и дополнительно проверяет их допустимую массу. Перед загрузкой в смеситель ингредиенты проходят через транспортерную ленту, оснащенную весовым контролем. Запуск процесса смешения возможен только при совпадении фактической массы с заданной в программе. Это исключает ошибки, связанные с пропуском компонентов.

Особенности смешения резиновых смесей.

Режимы смешения резиновых смесей, включая продолжительность процесса, температурные параметры и последовательность введения ингредиентов, определяются типом полимерной основы и составом рецептуры. [19]. Например, при переработке хлорированного полиэтилена на начальной стадии вводится оксид магния, выполняющий функцию стабилизатора для предотвращения термического дегидрохлорирования. На последующем этапе добавляются ингредиенты с малой массой навески (до 15% от общей массы рецептуры резиновой смеси). После их равномерного распределения вводится основная часть ингредиентов, а именно: наполнители, пластификаторы и мягчители. Завершающая стадия технологического процесса смешения включает охлаждение смеси до заданной температуры, необходимой для безопасного введения вулканизующих агентов [20] (в случае хлорированного полиэтилена — пероксидов).

После завершения смешения резиновая смесь подается в экструдер, где подвергается процессу стрейнирования. Перед экструзионной головкой устанавливаются фильтрующие сетки, предназначенные для удаления не промешанных включений, которые могли образоваться в процессе смешения. После стрейнирования резиновая смесь экструдируется в виде полого цилиндра, который разрезается на полотно, укладываемое на транспортерную ленту.

На данном этапе осуществляется контроль температуры резиновой смеси и температурных зон экструдера во избежание перегрева, способного привести к преждевременной вулканизации (подвулканизации). Далее смесь нарезается на ленты, маркируется идентификационным шифром и последовательно обрабатывается мыльным раствором для предотвращения адгезии к транспортерной ленте и слипания между слоями. Готовая резиновая смесь укладывается пластами на поддоны и транспортируется в производственный цех для дальнейшего использования при изготовлении кабельных изделий.

Кабели с резиновой изоляцией и оболочкой изготавливают на кабельных линиях непрерывной вулканизации (ЛКНВ). [21,22] Для того, чтобы резиновая смесь преобразовалась в резину, необходимо, чтобы прошёл процесс вулканизации при оптимальной температуре и давлении. В зависимости от конструкции изготавливаемого кабельного изделия могут изменяться технологические инструменты экструдеров (диаметры дорна и матрицы). Параметры линии ЛКНВ такие как длина трубы, длина зоны вулканизации, могут отличаться в зависимости от имеющихся площадей завода, в котором располагается данная линия.

Технологический процесс изолирования токопроводящей жилы начинается с пропускания шомпола с закрепленной медной жилой через вулканизационную трубу, после чего через головку экструдера на жилу экструдируется изоляционная резиновая смесь. При этом на данном этапе производится обязательный контроль температурных режимов по зонам

экструдера, частоты вращения шнека и давления в экструзионной головке. При достижении ровной гладкой поверхности экструдируемой резиновой смеси осуществляется смыкание переходной зоны, и заготовка поступает в вулканизационную трубу, где давление повышается только после полного прохождения изолированной заготовки. При этом параметры вулканизации (время, давление, скорость) определяются составом резиновой смеси и толщиной изоляционного слоя. Для нераспространяющих горение составов давление пара ограничивается 14 атм (197,4°С) во избежание термического разложения антипиренов. После прохождения вулканизационной трубы изолированная жила наматывается на приемный барабан. Наложение оболочки (ошлангование) осуществляется по аналогичной технологической схеме.

Альтернативный технологический вариант предполагает совмещенное экструдирование изоляционной и шланговой резиновых смесей на токопроводящую жилу без применения разделительной пленки, при котором оба слоя формируются и вулканизируются одновременно. Данный метод рекомендуется применять для кабельных изделий сечением до 10 мм2, так как при больших сечениях возникают технологические риски: недовулканизация изоляционного слоя из-за повышенной толщины покрытия, что требует снижения скорости протяжки заготовки, которая приводит к перевулканизации оболочки и возможным потенциальным проблемам с отделимостью изоляции от оболочки. После совместной вулканизации в трубе кабельное изделие последовательно проходит через охлаждающую ванну, лазерный маркератор для нанесения идентификационной информации и наматывается на приемный барабан. При этом начальные участки заготовки, не прошедшие полный цикл вулканизации в оптимальном режиме, подлежат обязательной утилизации. Для изделий сечением свыше 10 мм2 рекомендуется применять раздельное наложение слоев с использованием разделительной пленки во избежание указанных технологических осложнений.

Намотанное на барабан кабельное изделие отправляют на приемосдаточные испытания (ПСИ), в которые входят электрические испытания кабельно-проводниковой продукции (КПП), проверка физико-механических характеристик изоляции и оболочки, стойкости изоляции и оболочки к тепловому старению, а в случае оболочки, проверка стойкости к различного рода агрессивным средам. Судовые кабели с резиновой изоляцией и в резиновой оболочке проходят все описанные этапы изготовления.

Особую значимость данная работа приобретает в связи с отсутствием достаточного опыта работы с хлорированным полиэтиленом у отечественных производителей кабельно-проводниковой продукции, что обуславливает необходимость комплексного исследования характеристик упомянутого полимера и оценки надежности резиновых композиций на его основе, что важно для заявленного срока службы судовых кабелей.

Эксплуатационные особенности судовых кабельных трасс (расположение в закрытых зонах, необходимость демонтажа для обслуживания) определяют повышенные требования к надежности оболочек. В связи с этим возникает необходимость разработки оболочки кабеля, обладающей повышенной стойкостью к комплексу эксплуатационных факторов (повышенная влажность, солевые аэрозоли, температурные колебания, механические воздействия), а также обеспечивающей гарантированную долговечность кабеля в течение всего жизненного цикла без потери функциональных характеристик. [23,24]

Обеспечение показателей надежности с одновременным сохранением требуемых свойств кабелей по параметрам пожаробезопасности, стойкости к климатическим воздействиям и стойкости к агрессивным средам является нетривиальной задачей для разработчиков материалов кабельных изделий.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Дудник Сергей Максимович, 2025 год

- \

-- \ N

х \ N

\ \

\ \

\ \ \

Рез лна Ш ХПЭ- 40 - 1 20С 0 сут ок то нкий срез повер хност и лоп атки \

\

\

150

Температура (°С)

300

ип^егеа! У4.5Д ТА ^гите^

05

00

95

90

85

0

50

00

200

250

Рисунок 51 Сравнение начальной зоны термограмм ТГА образца резины ШХПЭ-40 до старения и тонкого среза налета из образца ШХПЭ-40 после старения при температуре 120 °С 70 суток

Необходимо отметить, что на образцах, которые подвергались тепловому старению при более низких температурах 100-110 °С налет не образовался. Данный эксперимент будет продолжен.

134

Заключение

1. Сформулированы требования к оболочке судовых кабелей на основе ХПЭ, отвечающие современным стандартам и условиям эксплуатации судовых кабелей.

2. Исследованы различные дозировки вулканизующего агента и типы соагентов вулканизации для резин на основе хлорированного полиэтилена. Установлено, что оптимальной дозировкой пероксида БИПБ торговой марки Perkadox 14-40 является 5 масс.ч., а в качестве соагента вулканизации рекомендовано применение соагента ТАЦ в дозировке 3 масс.ч. на 100 масс.ч. каучука.

3. Изучено влияние комбинаций антипиренов (гидроксид магния, гидроксид алюминия и оксид сурьмы), определены их оптимальные соотношения. Рекомендовано для пожаробезопасных кабельных резин на основе хлорированного полиэтилена применять комбинацию гидроксида алюминия/ гидроксида магния / оксида сурьмы в следующем соотношении 20/20/5 на 100 масс.ч. каучука.

4. Сравнительный анализ методов исследования морозостойкости (ТМА, морозостойкость по Эргометру, относительное удлинение при разрыве при температуре минус 50 °С) позволил установить закономерности поведения резин на основе ХПЭ при низких температурах в зависимости от типа пластификатора (ДОС, ДБФ, ТОФ, ДИНФ). Установлено, что для достижения заданной морозостойкости (минус 50 °С) необходимо применение пластификатора ДОС в дозировке 25 масс.ч. на 100 масс.ч. каучука.

5. Проведенные методом ТМА исследования по оценке температуры стеклования ^ показали, что степень и условия вулканизации (вулканизация в гидравлическом прессе/ вулканизация на ЛКНВ) не оказывают влияния на температуру стеклования резины на основе хлорированного полиэтилена.

6. Разработанная технология смешения обеспечивает стабильное качество изготавливаемых резиновых смесей на основе хлорированного полиэтилена.

7. Впервые показано, что резиновая смесь на основе ХПЭ обладает повышенной устойчивостью к преждевременной вулканизации, что снижает количество отходов резиновых смесей при производстве кабельных изделий.

8. Проведенные исследования показали, что метод ДСК является эффективным для определения параметров вулканизации, а также возможно использование его в качестве экспресс метода контроля качества завершенности процесса вулканизации резин с применением пероксидной вулканизующей группы. Показана возможность определения энергии активации методом ДСК двумя различными способами. Разработана и оформлена методика измерений МИ К00-1/3-2025 «Определение энтальпии вулканизации резиновых смесей».

9. Исследовано изменение вулканизационных характеристик резиновой смеси марки ШХПЭ-40 на безроторном реометре в диапазоне температур от 155 до 195 °С и обнаружены закономерности степени завершенности процесса вулканизации от времени вулканизации. Определена энергия активации данного процесса, которая составила 120 кДж/моль.

10. Отработана технология экструзии и вулканизации резиновых оболочек на основе хлорированного полиэтилена на кабельной линии непрерывной вулканизации (ЛКНВ), которая обеспечивает стабильное качество продукции и позволяет получать кабельные изделия, соответствующие требованиям, предъявляемым к современным судовым кабелям.

11. Разработанная резиновая оболочка на основе ХПЭ соответствует установленным требованиям и обеспечивает необходимый технический уровень кабельных изделий.

12. Показано, что оболочка на основе разработанной резины марки ШХПЭ-40 демонстрирует значительную стойкость к длительному тепловому старению, что делает её перспективной для применения в судовых кабелях с увеличенным сроком службы.

13. Определены фактические зависимости наработки от температуры для резиновой оболочки на основе хлорированного полиэтилена, описанные заданным эмпирическим уравнением, что позволяет прогнозировать сроки службы в зависимости от реальных условий эксплуатации. Разработана и оформлена методика № 3/2 Э-МИ-2025 «Методика определения предельного состояния резины на основе хлорированного полиэтилена для описания зависимости наработки от температуры».

14. Рекомендовано применение разработанной резины на основе хлорированного полиэтилена марки ШХПЭ-40 в качестве оболочки судовых кабелей.

Автор выражает благодарность и признательность:

1. Моим коллегам из отделения № 3 за ценные советы, консультации. Особенно хочется отметить к.т.н. Меркулову Т.А., к.т.н. Козлову Г.С. и к.т.н. Колыхаеву М.В. за существенную поддержку и экспертные рекомендации при выполнении и написании данной работы.

2. Моему учителю и наставнику д.х.н., проф. Потапову Е.Э., чье наставничество определило моё профессиональное развитие. Его руководство, поддержка и требовательность сформировали меня как специалиста, а помощь в работе над статьями и данным исследованием была бесценной.

3. Научному руководителю к.т.н. Звезденкову К.А., за консультации и помощь при оформлении и написании диссертационной работы, а также критические замечания и вдохновляющую поддержу в процессе работы над диссертацией.

4. Сотрудникам отделения №2 1, к.х.н. Крючкову А.А. и Степановой Т.А., оказавших неоценимую помощь при проведении испытаний, связанных с термическим анализом и ИК спектроскопией, разработке методики, а также анализе и обсуждении полученных результатов, что позволило сформулировать обоснованные выводы по разделам (2.5, 3.3 и 5.4) диссертационной работы.

5. Заведующему отделением №2 1, д.т.н. Шувалову М.Ю., за неоценимую помощь в анализе и интерпретации результатов, а также за экспертные замечания по совершенствованию работы.

6. Коллективу АО «Сибкабель» за плодотворное сотрудничество и неоценимую помощь в успешном промышленном освоении разработанного материала оболочки.

7. Коллективу АО «НИКИ г. Томск» за высокопрофессиональное проведение экспертных испытаний кабельных изделий.

Список сокращений и условных обозначений

ХПЭ - хлорированный полиэтилен;

ЛКНВ - линия кабельная непрерывной вулканизации;

СЭС - судовые электроэнергетические системы;

ТПЖ - токопроводящая жила;

ПВХ - поливинилхлорид;

ПО - полиолефин;

ПЭТФ - полиэтилентерефталат;

IEC (МЭК) International Electrotechnical Commission (Международная электротехническая комиссия);

SE - полихлоропреновая резина по классификации IEC 60092-360-2021; SH - резина на основе хлорсульфированного или хлорированного полиэтилена по классификации IEC 60092-360-2021;

SHF - безгалогенная резина по классификации IEC 60092-360-2021;

ПСИ - приемо-сдаточные испытания;

КПП - кабельно-проводниковая продукция;

ГСМ - горюче-смазочные материалы;

Еа - энергия активации;

ПХ- полихлоропреновый каучук;

ХСПЭ - хлорсульфированный каучук;

CPE CM - хлорированный полиэтилен с насыщенной цепью полиметиленового типа;

НК - натуральный каучук;

ММР - молекулярно-массовое распределение;

ММ - молекулярная масса;

ТАЦ - триаллилцианурат;

ТАИЦ - триаллилизоцианурат;

КИ - кислородный индекс;

ДБФ- дибутилфталат;

ДИНФ - диизононилфталат;

ТОФ - трис(2-этилгексил) фосфат;

ДОС - диоктилсебацинат;

МОК, МОП-1, МОП-2 - макетные образцы изготовленных кабельных изделий;

ЭПТИ-30 НМ - марка пожаробезопасной изоляционной резины на основе этиленпропилендиенового каучука с 30% содержанием каучука;

ШХПЭ-40 - марка разработанной шланговой резины на основе хлорированного полиэтилена с 40 % содержанием каучука;

ШН-40 - марка полихлоропреновой резины серийно-применяемой в качестве оболочки судовых кабелей, изготавливаемых по ГОСТ 7866.1;

ДСК - дифференциальная сканирующая калориметрия;

ТГА - термогравиметрический анализ;

ИКС - инфракрасная спектроскопия;

НПВО - методика нарушенного полного внутреннего отражения.

140

Список литературы

1. Горелов П.В., Кислицин Е.Ю., Коваленко Н.А., Охотников В.В., Певнев А.Ф., Рамазанов М.З., Спиридонов В.П. Технология конструкционных электротехнических материалов: Учеб. пособие: в 2 книгах. Книга 2. Водный транспорт. - 3-е изд. - М., Берлин: Директ-Медиа. - 2015. - 239 с.

2. Сергиенко Л.И., Миронов В.В. Электро-энергетические системы морских судов. - М.: Транспорт. - 1991. - 264 с.

3. Баранов А.П. Судовые автоматизированные электроэнергетические системы. - СПб.: Транспорт. - 2005. - 528 с.

4. Яковлев Г.С. Судовые электро-энергетические системы. - Л.: Судостроение. - 1980.- 382 с.

5. Гуменюк В.М. Технология судового электромонтажного производства. - Владивосток: Дальне- вост. гос. техн. ун-та. - 2011. - 196 с.

6. Малышев Л.А., Малков И.В. Техническое диагностирование судовых кабелей с резиновой изоляцией и оболочкой // Эксплуатация морского транспорта. - 2007. - №3(49). - С. 66-68.

7. Новиков Д.В., Степанова Т.А., Харченко Д.А. Исследования и разработки в области кабелей и проводов специального назначения// Кабели и Провода. - спецвыпуск. - 2017. - № S3 (365). - С. 49-53

8. Григорьян А.Г., Дикерман Д.Н., Пешков И.Б. Технология производства кабелей с применением пластмасс и резин. - М.: Машиностроение. - 2011. - 368 с.

9. Крыжановский В.К., Кербер М.Л., Бурлов В.В., Паниматченко А.Д. Производство изделий из полимерных материалов: Учеб. пособие. -СПб.: Профессия. - 2004. - 464 с.

10. Шур А.М. Высокомолекулярные соединения: Учебник для университетов. 3-е изд., переработанное и дополненное. изд.- М.:Высшая школа. - 1981. - 656 с.

11. Семчиков Ю.Д. Высокомолекулярные соединения: Учеб. для вузов. Нижний Новгород: Издательство государственного университета им. Н.И. Лобачевского; Издательский центр «Академия». - 2003. - 368 с.

12. Зуев В.В., Успенская М.В., Олехнович А.О. Физика и химия полимеров. Учеб. пособие. - СПб.: СПбГУ ИТМО. - 2010. - 45 с.

13. Глупушкин П.М., Саакян А.Е., Щербаков Д.П. Кабельные резины. - М., Л.: изд.- «Энергия». - 1966. - 352 с.

14. Freakley P.K., Patel Sourabh rajdhar Internal Mixing: A Practical Investigation of the Flow and Temperature Profiles during a Mixing Cycle // Rubber Chemistry and Technology. - 1985. - №58(4). - p. 751-773.

15. Nakajima N. Mechanism of mixing in internal mixer and energy-based modelling // Polymer International. - 1996. - №Volume 41, Issue 1. - p. 23-33.

16. Jinpeng Liu, Fanzhu Li, Liqun Zhang, Haibo Yang Numerical simulation of flow of rubber compounds in partially filled internal mixer // Journal of Applied Polymer Science. - 2015. - №132(35). - p. 42496 (1-8).

17. Shafaat Ahmed Salahudeen, Rabeh H. Elleithya, Othman Y Alothman, S.M. AlZahrani Comparative study of internal batch mixer such as cam, banbury and roller: Numerical simulation and experimental verification // Chemical Engineering Science. - 2011. - №66(12). - pp. 2502-2511.

18. Звезденков К.А., Пешков И.Б. Кабельные резины. Современное состояние и тенденции развития // Кабели и провода. - 2021. - №6. - С. 26-31.

19. Bhowmick Anil K. Current Topics in Elastomers Research. - 1st Edition изд. - Boca Raton: CRC Press. - 2008. - 1104 p.

20. Datta R.N. Rubber curing systems. - Shawbury, Shrewsbury, Shropshire United Kingdom: RAPRA Technology Ltd. - 2001. - 149 p.

21. Milani G., Galanti A., Cardelli C., Milani F., Cardelli A. Combined numerical, finite element and experimental optimization approach in the production process of medium voltage, rubber-insulated electric cables vulcanized with steam water. Part 1: DSC and Rheometer experimental results // Rubber Chemistry and Technology. - 2015. - Vol. 88, No. 3. - pp. 482-501.

22. Milani G., Milani F. Combined numerical finite element and experimental optimization approach in the production process of medium voltage, rubber-insulated electric cables vulcanized with steam water. Part 2: numerical simulations and inverse analyses // Rubber Chemistry and Technology. - 2015. -Vol. 88, No. 4. - С. pp. 527-546.

23. Висленев Ю.С., Кузнецов С.Е., Лемин Л.А. Оценка технического состояния судовых кабелей в эксплуатационных условиях // Судостроение. -1999. - №6 (727). - С. 38-40.

24. Кузнецов С.Е., Филев В.С. Основы технической эксплуатации судового электрооборудования и автоматики: учебник. - СПб: Судостроение, 1995. - 448 с.

25. Tadao Seguchi, Kiyotoshi Tamura, Takeshi Ohshima, Akihiko Shimada, Hisaaki Kudoh Degradation mechanisms of cable insulation materials during radiation- thermal ageing in radiation environment // Radiation Physics and Chemistry. - 2011. - №Vol. 80. - pp. 268-273.

26. Camille Blivet, Jean-François Larch', Yael Israeli, Pierre-Olivier Bussfere, Jean-Luc Gardette Thermal oxidation of cross-linked PE and EPR used as insulation materials: Multi-scale correlation over a wide range of temperatures // Polymer Testing. - 2021. - №Vol. 93. - 106913.- pp. 1-10.

27. Geraldine Rapp, Jonathan Tireau, Pierre-Olivier Bussiere, Jean-Marc Chenal, François Rousset, Laurent Chazeau, Jean-Luc Gardette, Sandrine Therias Influence of the physical state of a polymer blend on thermal ageing // Polymer Degradation and Stability. - 2019. - №Vol. 163. - С. pp. 161-173.

28. Gillen K.T., Bernstein R., Clough R.L., Celina M. Lifetime predictions for semi-crystalline cable insulation materials: I. Mechanical properties and oxygen consumption measurements on EPR materials // Polymer Degradation and Stability. - 2006. - №Vol. 91. - С. pp. 2146-2156.

29. Collins A.M., ''The Discovery of Polychloroprene,'' Rubber Chem. & Technol., 46(2) June-July, 1973.

30. Johnson P.R. Polychloroprene Rubber //Rubber Chem. & Technol. -49(3): Jul-Aug.- 1976.- pp 650-702.

31. Musch R., Polychloroprene Grades with Improved Processing Behavior and Vulcanizate Properties (140). Rubber Division, ACS Meeting, Oct., Detroit. -1991.

32. Kenneth T. Gillen, Roger A. Assink, Robert Bernstein Condition monitoring approaches to a polychloroprene cable jacketing material// Polymer Degradation and Stability. - 2004. - №84 - pp. 419-431.

33. Charles R. Baddorf, Hypalon1 Chlorosulfonated Polyethylene and Ascium1, Alkylated Chlorosulfonated Polyethylene lecture presented to The Chicago Rubber Group, Inc. February. - 2003.

34. DuPont Hypalon1 Technical Information HPE-H68577-00-C0701 // Types, Properties and Uses of Hypalon - Rev. 3 November. - 2002.

35. DuPont Hypalon1 Technical Information HPE-H73616-00-C1102 // Compounding Hypalon1 for Weather Resistance - Rev. 2 November. - 2002.

36. DuPont Ascium Technical Information H-79944 // Product and Properties Guide. - June. - 1998.

37. Mead J.L., Z. Tao, H.S. Liu/ Insulation materials for wire and cable applications // Rubber Chemistry and Technology - 2002. - V75 I 4, pp. 701-712.

38. Amiya K. Kalidaha, Prajna P. De, Arabinda S., Bhattacharyya, Achintya K. Sen Preparation and characterization of heat, oil and fire resistant (HOFR) cable sheathing compounds from compatibilized polychloroprene-ethylene-propylene-diene rubber blends// Macromolecular Materials and Engineering. - 1993. - pp. 19-36.

39. Mark E. Nichols, Robert A. Pett Effects of Aging on the Fracture Behavior of Chlorinated Polyethylene and Chlorosulfonated Polyethylene // Rubber Chemistry and Technology. - 1994. - №67(4). - С. 619-628.

40. Донской А.А. Хлорсульфированный полиэтилен Большой справочник резинщика часть 1. Под редакцией С.В. Резниченко, Ю.Л.

Морозова/ М.: ООО «Издательский центр «Техинформ» Международной академии информатизации». - 2012. - 744 с.

41. Ронкин Г.М. Современное состояние производства и применения хлорированных полиолефинов/ Научно-исследовательский институт технико-экономических исследований (НИИТЭХИМ). - 1979. - 81 с.

42. May P. D., Guerra L. R. Maxillofacial prostheses of chlorinated polyethylene // Journal of Biomedical Materials Research. - 1978. - Volume12, Issue3. - pp. 421-431.

43. John Sommer Troubleshooting Rubber Problems// Munich, Cincinnaty.: Hanser Publications. - 2014. - 297 p.

44. ROHDE E. and Spindler G. Die Vernetzung von Bayer CM durch das Thiadiazol/Aktivator-System Rhenocure TDD/Rhenofit NC -peroxidfreie Venetzung - Tiel 1 // KAUTSCH. GUMMI, KUNSTST. - 1984. - №045. - pp. 54.

45. Ismat A. Abu-Isa Degradation of chlorinated polyethylene—III: Effect of additives on dehydrochlorination and oxygen absorption // Polymer Engineering & Science. - 1975. - №Volume 15, Issue 4. - pp. 299-307.

46. Дик Дж. С. Технология резины: рецептуростроение и испытания Спб.: Научные основы и технологии. - 2010. - 515 с.

47. Klingender Robert C. Handbook of Specialty Elastomers. - 1 Title. -6000 Broken Sound Parkway NW, Suite 300 Boca Raton, FL 33487-2742: CRC Press Taylor & Francis Group. - 2008. - 572 p.

48. U.S. Patent 3,454,544, Process for the Chlorination of Polyolefins, to Dow Chemical U.S.A. Issued July 8. - 1969.

49. U.S. Patent 3,429,865, Chlorinated Polyethylene Compositions, to Dow Chemical U.S.A. Issued February 25. - 1969.

50. U.S. Patent 3,563,974, Linear Polyethylene Chlorination, to Dow Chemical U.S.A. Issued February 16. - 1971.

51. Davis W.H., Jr., Laakso R.L., Jr., Hutchinson L.B., and Watson S.L. Peroxide-Cured Chlorinated Polyethylene Compounds Having Enhanced Resistance

to Ozone-Induced Cracking // American Chemical Society Rubber Division. - May 29-June 1. - 1990. - Paper No. 8.

52. Blanchard R.R. Compounding Chlorinated Polyethylene Elastomers for High Temperature Service // Advances in Synthetic Rubbers and Elastomers Science and Technology, Technomic Publishing Co. - 1973. -p. 1-13.

53. Sollberger L.E. and Carpenter C.B. Chlorinated Polyethylene Elastomers—A Comprehensive Characterization // presented at a meeting of the Rubber Division, American Chemical Society. - Toronto, Canada: May 7-10. - 1974

54. Flynn J.H. and Davis W.H., Tyriny Brand CPE Thiadiazole Cure System Studies - Chemistry and Dispersion // presented at a meeting of the Rubber Division, American Chemical Society. - Los Angeles, California: April 23-26. -1985

55. Донцов А.А., Лозовик Г.Я. Новицкая С.П. Хлорированные полимеры. М.: «Химия». - 1979. - 103 с.

56. Mater. Perform., - 1975 - v. 14 № 3, - p. 23

57. Brushwell W. - Paintindia. - 1975, - № 6, - p. 21

58. Arkema Luperox Organic peroxides// Technical Information Arcema Philadelphia - PA 19103-3222 USA. - 2000 - p 1-15.

59. Fabiend Debaud, Alfredo Defrancisci and Leonard H. Palys Sp and CST Technologies. - A new generation of cost-saving curatives in rubber processing // Paper 9, ACS rubber Div., Oct 5-8, 2004; Republished as "New generation of cost-saving curatives" Rubberworld. - 2005. - Volume 232 № 2

60. Recchio M.J. and Bradford W.G. Innovative Peroxide and Coagent Cure Systems for use with HNBR Elastomers // Rubber World. - 1995. - pp 29-45.

61. Johansson A.J. Peroxide Dispersions and their Applications // paper presented to the Southern Rubber Group. - March 7. - 2000.

62. Palys L.H., Callais P.A., Novits M.F., and Moskal M.G. New Peroxide Crosslinking Formulations for Metallocene Based Poly (ethylene octene) Copolymer // presented at a meeting of the Rubber Division ACS. - Oct. 8-11. -1996. - Paper No. 88

63. Ohm R.F. New Developments in Crosslinking Halogen-containing Polymers // Rubber World. - Oct. 1998. - Vol. 209 (No. 1). - p. 26-32.

64. Марк Дж., Эрман Б., Эйрич Ф. /Каучук и резина. Наука и технология/ под редакцией А.А. Берлина и Ю.Л. Морозова. ДолгопрудныйА Издательский дом «Интеллект». 2011. - 360-366 с.

65. Maity M., Das CK Specialty polymer blends of polyurethane elastomers and chlorinated polyethylene rubber (peroxide cure)// Polymer International 49: 2000. - pp.757-762

66. Barnhart, R.R. Antioxidants and Antiozonants. Uniroyal Chemical Company, Inc. - 1966.

67. Hong, S.W. Improved Tire Performance Through the Use of Antidegradants // presented at ITEC, Akron, OH, September 10-12, - 1996

68. Hong, S.W. and Lin, C.Y. Improved Flex Fatigue and Dynamic Ozone Crack Resistance through the Use of Antidegradants in Tire Compounds // presented at the 156th Rubber Division, A.C.S. Meeting, September 21-24. - 1999.

69. Hunter, B.A., Chemical Protection Against Degradation of Hydrocarbon Polymers // Uniroyal Chemical Company, Inc. - 1966.

70. Lattimer, R.P., et al. Mechanisms of Ozonation of N,N'-Di-(1-Methylheptyl)-p-Phenylenediamine // The B.F. Goodrich Research and Development Center, presented at the Rubber Division, A.C.S. Meeting in Las Vegas, May 20-23. - 1980.

71. Lattimer, R.P., et al., Mechanisms of Ozonation of N-(1-3-Dimethylbutyl)-,N'-Phenyl-p- Phenylenediamine// The B.F. Goodrich Research and Development Center, presented at the Rubber Division, A.C.S. Meeting in Chicago, October 5-8. - 1982.

72. Lattimer, R.P., et al., Mechanisms of Antiozonant Protection: Antiozonant - Rubber Reactions During Ozone Exposure // The B.F. Goodrich Research and Development Center, presented at the Rubber Division, A.C.S. Meeting in Indianapolis, May 8-11. - 1984.

73. Mazzeo, R.A., Non-staining, Non-discoloring Antidegradants // Paper E, Uniroyal Chemical Company, Inc., presented at the 143rd Rubber Division, A.C.S. Meeting in Denver, May 18-29. - 1993.

74. Mazzeo, R.A., Boisseau, N.A., Hong, S.W., and Wheeler, E.L., Functions and Mechanisms of Antidegradants to Prevent Polymer Degradation // Uniroyal Chemical Company, Inc., presented at the 145th Rubber Division, A.C.S. Meeting in Chicago, April 19-22, - 1994.

75. Mazzeo, R.A., Boisseau, N.A., Hong, S.W., and Wheeler, E.L. Functions and Mechanisms of Antidegradants to Prevent Polymer Degradation // reprint, Tire Technology International. London, England. 1994. - p. 36.

76. Ohm, R.F. The Selection and Use of Antioxidants// Uniroyal Chemical, a Crompton Business, presented at the Fort Wayne Rubber Group Meeting, November 7. - 2002.

77. Ohm, R.F. Improving the Heat Resistance of HNBR, ACM, EAM by the Use of Antioxidants // Crompton, presented at Connecticut Rubber Group Meeting, April 6. - 2004.

78. Pospisil, J.P., Developments in Polymer Stabilization // Vol. 1, pp. 1920, Scott, G., Editor, Applied Science Publications, London. - 1979.

79. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. 3-е изд. М.: «Машиностроение». - 1990. - 483 с.

80. Шашок Ж.С., Касперович А.В., Усс Е.П. Основы рецептуростроения эластомерных композиций. Минск: БГТУ. - 2013. - 98 с.

81. Горелик Р.А., Какабадзе Р.Ш., Мейлахс Л.А., Сулимова И.Б., Уральский М.Л. Минеральные наполнители резиновых смесей. М.: ЦНИИТЭнефтехим. - 1984. - 55 с.

82. Ming Wei, Daniel Murphy, Carol Barry, Joey Mead/ Halogen-free flame retardants for wire and cable applications// Rubber Chemistry and Technology, 83(3). - 2010. - p. 282-302

83. Гликштерн М.В. Антипирены // Полимерные материалы. - 2003. - №5. С. 15-18

84. Патент РФ № 2006116383/22, 15.05.2006 Электрический кабель// Патент России № 57957U1. МПК НО1В 7/00 (2006.01) Новиков Д.В., Левит Р.Г., Меркулова Т.А. [и др.]; заявитель Открытое акционерное общество Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности (ВНИИКП).

85. Дудник С.М., Звезденков К.А., Меркулова Т.А., Муратов И.В., Колыхаева М.В., Новиков Д.В., Харченко Д.А. Исследование возможности замены материала оболочки кабельного изделия на основе полихлоропрена на современный материал с улучшенными эксплуатационными характеристиками// Вопросы Электротехнологии. - 2024. - № 4 (45). -С. 48-54.

86. Нудельман З.Н. Органические пероксиды для вулканизации резин: сб. науч. Тр. / Химия органических пероксидов / З.Н. Нудельман. - Волгоград.

- 1982. - с. 137-147

87. Mark J.E. The Science and Technology of Rubber / J.E. Mark, Erman B., Eirich F.R. 4th ed. Waltham: - Academic Press. - 2013. 816 p.

88. Dick J.S. Rubber Technology Compounding and Testing for Performance. 2nd ed. - Munich: Hanser. - 2009. - 567 p.

89. Hofmann W. Rubber Technology Handbook. - Munich: Hanser.

- 1989 - 672 p.

90. Тагер А.А. Физико-химия полимеров. изд. 4-е М.: Научный мир. -2007. - 576 с.

91. Шварц А.Г. Технология резиновых изделий. - СПб.: Профессия. -2012. - 464 с.

92. Dikland H.G., Ruardy T., van der Does L., Bantjes A. New Coagents in Peroxide Vulcanization of EPM // Rubber Chemestry and Technology. - 1993. -№ 66 (5). p. 693-711

93. Dikland H.G., Hulskotte R.J.M., van der Does L. & Bantjes A. Interaction of various liquids with EPDM peroxide vulcanisates cured in the presence of coagents // Polymer Bulletin. - 1993 № 30. p. 477-480

94. Dikland H.G., R.J.M. van der Does Bantjes, A. FT-IR Spectroscopy, a Major Tool for the analysis of peroxide vulcanization processes in the presence of coagents. I. Mechanism of EPM Peroxide Vulcanization with Aromatic bis(Allyl)Esters as Coagents // Rubber Chemistry and Technology. - 1993. - № 66(2). p. 196-212.

95. Wilkie Charles A., Alexander B. Morgan Fire Retardancy of polymeric Materials. - 3rd Edition - Boca Raton: CRC Press. - 2024. - 800 p.

96. Horrocks Richard A., D. Price Fire Retardant materials. - 1st Edition -Cambridge: Woodhead Publishing. - 2001. - 448 p.

97. Патент на изобретение № 2843166 C1 Российская Федерация, МПК H01B 3/44. Эластомерная композиция для шланговых резин электрических проводов и кабелей: № 2024122788: заявл. 08.08.2024: опубл. 07.07.2025 / Новиков Д.В., Харченко, Д.А., Звезденков К.А. [и др.]; заявитель Открытое акционерное общество Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности (ВНИИКП).

98. Патент на изобретение № 2841830 C1 Российская Федерация, МПК H01B 3/44. Эластомерная композиция для шланговых резин электрических проводов и кабелей: № 2024122879: заявл. 09.08.2024: опубл. 17.06.2025 / Новиков Д.В., Харченко, Д.А., Звезденков К.А. [и др.]; заявитель Открытое акционерное общество Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности (ВНИИКП).

99. Патент на изобретение № 2843231 C1 Российская Федерация, МПК H01B 3/44. Эластомерная композиция для шланговых резин электрических проводов и кабелей: № 2024122894: заявл. 09.08.2024: опубл. 09.07.2025 / Новиков Д.В., Харченко, Д.А., Звезденков К.А. [и др.]; заявитель Открытое акционерное общество Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности (ВНИИКП).

100. Malcolm P. Stevens Polymer Chemistry An introduction, New York Oxford: Oxford University Press. - 1999. - 571 p.

101. Догадкин Б.А. Химия эластомеров учебное пособие - М.: изд. Химия. - 1972 г. - 392 с.

102. Берштейн В.А., Егоров В.М. Дифференциальная сканирующая калориметрия в физикохимии полимеров. - Л.: изд. Химия. - 1990. - 256 с.

103. Sandelin M.J., Gedde U.W. Long-term performance of cables based on chlorosulphonated polyethylene // Polymer Degradation and Stability. - 2004. -№86. - pp. 331-338.

104. Nichols Mark E.,Pett Robert A. Effects of Aging on the Fracture Behavior of Chlorinated Polyethylene and Chlorosulfonated Polyethylene // Rubber Chemistry and Technology. - 1994. - №67(4). - pp. 619-628.

105. Ismat A. Abu-Isa Degradation of chlorinated polyethylene. I. Effect of antimony oxide on the rate of dehydrochlorination // Journal of Polymer Science Part A-1: Polymer Chemistry. - 1972. - Volume 10, Issue 3. - pp. 881-894.

106. Ismat A. Abu-Isa Chlorinated polyethylene. II. Chlorine distribution on the polymer chains // Journal of Polymer Science Part A-1: Polymer Chemistry. -1973. - Volume 11, Issue 1. - pp. 224-231.

151

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

УТВЕРЖДАЮ /^об^^^иреюгор Ар «Сибкабель» /¿Ш^ С.в. Липовка

|| 1> // 2023

опытного изготовления резиновых смесей на основе хлорированного полиэтилена марок ШХПЭ-40, ШХПЭ-35

На АО «Сибкабель» в срок с 28.11.2023 по 07.12.2023 были проведены совместные опытные работы специалистов ОАО «ВНИИКП» и АО «Сибкабель» по изготовлению и переработке опытных резиновых смесей, разработанных специалистами ОАО «ВНИИКП», марок ШХПЭ-40 №784, ШХПЭ-35 №783 на основе хлорированного полиэтилена (ХПЭ). Было изготовлено по одному замесу резиновой смеси ШХПЭ-35 №783 методом прямого и обратного смешения, 3 замеса резиновой смеси ШХПЭ-40 №784 методом прямого смешения. Резиновая смесь ШХПЭ-40 №784 переработана в оболочку провода МОП-2 16 мм2 4000 В и кабеля МОК 37x1,5 мм2 при раздельном наложении изоляции и оболочки. Резиновая смесь ШХПЭ-35 №783 переработана в оболочку провода МОП-1 16 мм2 4000 В при совместном наложении изоляции и оболочки.

1) Изготовление резиновой смеси ШХПЭ-40 №784 проводилось 29.11.2023 в резиносмесителе 1М 135. Начальные температуры камеры, роторов и нижнего затвора резиносмесителя составили 60, 45 и 60°С соответственно. Смешение проводилось по режиму изготовления серийных резиновых смесей на основе ХПЭ производства АО «Сибкабель»:

1. Загрузка ХПЭ, мелкой навески; смешение в течение 30 сек при температуре 45-50°С.

2. Загрузка части наполнителей, сурьмы, пластификатора; смешение в течение 50 сек при температуре 41 -57°С. Нагрузка составила

210-219 А.

3. Загрузка оставшейся части наполнителей, парафина (куском); смешение 50 сек при температуре 43-74°С. Нагрузка составила 226-236 А.

4. Чистка верхнего затвора.

5. Смешение 220 сек (3,6 мин) до максимальной температуры 120°С при 17 об/мин. Максимальная нагрузка резиносмесителя при изготовлении каждого из трех замесов составила: 762,733 и 784 А. Температура резиновой смеси составила 119-121°С.

6. Охлаждение смеси до 100°С в течение 418-690 сек (7-11,5

мин).

7. Загрузка пероксида; смешение 60 сек до 108°С.

Общее время смешения трех замесов резиновой смеси ШХПЭ-40 №784 составило 1082 сек (18 мин), 1133 сек (18,8 мин); 1300 сек (21,7 мин).

Таким образом, оптимальное смешение происходило при загрузке всех компонентов и достигаемой температуре резиновой смеси выше 60°С. Отмечено длительное время охлаждения резиновой смеси до введения вулканизующей группы (7-11,5 мин). Полотно резиновой смеси гладкое, без запрессовок неразмешанных материалов.

Специалистами ОАО «ВНИИКП» были выданы рекомендации по оптимизации общего времени смешения резиновой смеси за счет корректировки шагов смешения и изменения начальных температур камеры, роторов и нижнего затвора резиносмесителя.

2) Изготовление резиновой смеси ШХПЭ-35 №783 проводилось 29.11.2023 в резиносмесителе 1М 135 с учетом рекомендаций представителей ОАО «ВНИИКП». Начальные температуры камеры, роторов и нижнего затвора резиносмесителя были изменены и составили 55, 80 и 55°С соответственно, при этом температура на роторах выше температуры камеры и нижнего затвора резиносмесителя, что отличается от серийных режимов изготовления на АО «Сибкабель». Смешение проводилось по следующему режиму:

1. Загрузка ХПЭ, мелкой навески; смешение в течение 120 сек при температуре 47-51°С.

2. Загрузка всего объема наполнителей, сурьмы, пластификатора и мягчителя; смешение 120 сек до 120°С. Максимальная температура резиновой смеси превысила допустимые значения и достигла 125°С, максимальная нагрузка составила 724 А.

3. Чистка верхнего затвора.

4. Дополнительное смешение 120 сек до достижения максимальной температуры смеси 120°С. Условие выполнения этого шага (температура резиновой смеси 120°С) было достигнуто на предыдущем этапе, поэтому этот шаг смешения был пропущен.

5. Охлаждение смеси до 100°С перед введением пероксида. Время охлаждения до 103°С составило 1354 сек (22,6 мин). Было принято решение загрузить пероксид при повышенной температуре. После введения пероксида, температура смеси снизилась до 100°С.

6. Загрузка пероксида и смешение в течение 60 сек до 108°С.

7. Общее время смешения составило 1880 сек (31,3 мин). Полотно резиновой смеси гладкое, без запрессовок неразмешанных материалов.

Таким образом, повышение начальных температур роторов резиносмесителя привело к увеличению времени охлаждения резиновой смеси перед введением вулканизующей группы.

3) Изготовление резиновой смеси ШХПЭ-35 №783 по режиму обратного смешения проводилось 29.11.2023 в резиносмесителе 1М 135 с учетом рекомендаций представителей ОАО «ВНИИКП». Начальные температуры камеры, роторов и нижнего затвора резиносмесителя были изменены и составили 45, 60 и 45°С соответственно. Смешение проводилось по следующему режиму:

1. Загрузка всего количества наполнителей, сурьмы, пластификатора, мягчителя; смешение 120 сек при температуре 37-42°С.

2. Загрузка ХПЭ, мелкой навески; смешение 50 сек при температуре 39-43°С.

3. Чистка верхнего затвора.

4. Смешение 180 сек до достижения температуры 118°С при максимальном значении скорости роторов резиносмесителя 17 об/мин. В связи с тем, что температура резиновой смеси не увеличивалась при заданных значениях оборотов и нагрузка резиносмесителя не росла, скорость вращения роторов резиносмесителя была увеличена от 17 до 45 об/мин. После достижения резиновой смесью температуры более 62°С при 45 об/мин нагрузка на двигатель резиносмесителя кратковременно достигала значений до 919 А. Показатели рабочей нагрузки резиносмесителя 800 А и выше будут приводить к его аварийной остановке. Обороты были снижены, нагрузка стабилизировалась. Температура резиновой смеси достигла 115°С, время смешения на этом этапе было длительным и составило 584 сек (9,7 мин):

-90 сек. при 17 об/мин,

-10 сек. при 25-35 об/мин,

-120 сек. при 40 об/мин,

-130 сек. при 45 об/мин,

-234 сек. при 15-20 об/мин.

5. Охлаждение до 100°С. Время охлаждения составило 380 сек (6,3 мин).

6. Загрузка пероксида и смешение в течение 60 сек до 108°С.

Общее время смешения составило 1332 сек (22,2 мин). По полотну

резиновой смеси отмечены белые частицы, небольшие запрессовки.

Таким образом, режим обратного смешения ШХПЭ-35 №783 при измененных начальных температурах камеры, роторов и нижнего затвора резиносмесителя требует доработки: увеличения времени на основном шаге смешения с подбором оборотов роторов

резиносмесителя таким образом, чтоб нагрузка резиносмесителя не достигала критических значений.

Выводы:

1. Изготовление опытной резиновой смеси, разработанной специалистами ОАО «ВНИИКП», марки ШХПЭ-40 №784 по прямому режиму смешения при начальных температурах камеры, роторов и нижнего затвора резиносмесителя 60, 45 и 60°С (режим серийно изготавливаемых смесей на основе ХПЭ производства АО «Сибкабель») позволяет получать смеси стабильного качества. Время смешения 18-21,7 мин. Период охлаждения перед введением пероксида 7-11,5 мин. Возможна корректировка режима с целью снижения общего времени смешения.

2. При изготовлении опытной резиновой смеси, разработанной специалистами ОАО «ВНИИКП», марки ШХПЭ-35 №783 по прямому режиму смешения с увеличением температуры камеры, роторов и нижнего затвора резиносмесителя до 55, 80, 55°С и одновременной загрузке всех наполнителей, мягчителя, пластификатора приводит к значительному возрастанию времени на шаге охлаждения резиновой смеси перед введением пероксида, но возрастает интенсификация процесса смешения. Время смешения 31,3 мин. Период охлаждения перед введением пероксида 22,6 мин. Выбранный температурный режим требует корректировки.

3. При изготовлении резиновой смеси ШХПЭ-35 №783 по обратному режиму смешения при начальных температурах камеры, роторов и нижнего затвора резиносмесителя 45, 60 и 45°С приводит к снижению времени на шаге охлаждения резиновой смеси перед введением пероксида, но необходима корректировка: постепенное увеличение скорости роторов при смешении для предотвращения критических нагрузок резиносмесителя и достижения однородности смешения. Время смешения 22,2 мин. Период охлаждения перед

введением пероксида 6,3 мин. Однако выводы, сделанные на основании изготовления одного замеса, не являются объективными. По опыту специалистов АО «Сибкабель», время охлаждения при изготовлении большего количества замесов возрастает.

Заключение:

1) Для получения стабильного качества резиновых смесей марок ШХПЭ-40 №784, ШХПЭ-35 №783, разработанных специалистами ОАО «ВНИИКП», и достижения оптимального режима изготовления целесообразно сократить введение ингредиентов до одной стадии при прямом режиме смешения.

2) Требуется проведение дальнейшей работы по подбору начальных температур камеры, роторов, нижнего затвора резиносмесителя и скорости вращения роторов с целью сокращения времени охлаждения данных резиновых смесей.

3) Специалистам АО «Сибкабель» совместно со специалистами ОАО «ВНИИКП» проработать режимы обратного смешения резин на основе хлорированного полиэтилена для определения оптимального режима смешения.

Заведующий лабораторией 3/2

ОАО «ВНИИКП»

Начальник лаборатории резин АО «Сибкабель»

Главный технолог

АО «Сибкабель»

В.Н. Руденко

б

Приложение 2

Приложение 3

УТВЕРЖДАЮ

Отчет

АО «Сибкабель»

Липовка С.В.

2023 г.

Об изготовлении и испытаниях на нераспространение горения при групповой прокладке по категории А и изгибов с одновременным закручиванием при отрицательной температуре минус 50 °С макетных образцов кабеля МОК и

проводов МОП-1 и МОП-2

В период с 01.12.2023 по 07.12.2023 на АО «Сибкабель» были изготовлены и испытаны:

- макетный образец кабеля МОК 37 х 1,5 с использованием опытной резиновой смеси на основе хлорированного полиэтилена марки ШХПЭ-40 в качестве оболочки и резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука марки ЭПТИ-30 НМ в качестве изоляции;

- макетный образец провода МОП - 1 16 4000 В с применением совместного наложения с использованием опытной резиновой смеси на основе хлорированного полиэтилена марки ШХПЭ-35 в качестве оболочки и резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука марки ЭПТИ-30 НМ в качестве изоляции;

- макетный образец провода МОП - 2 16 4000 В с применением раздельного наложения изоляции и оболочки с использованием опытной резиновой смеси на основе хлорированного полиэтилена марки ШХПЭ-40 в качестве оболочки и резиновой смеси на основе этиленпропилендиенового каучука марки ЭПТИ-30 НМ в качестве изоляции.

г. Томск

07.12.2023 г.

01.12.2023, в цехе № 6, на линии кабельной непрерывной вулканизации (ЛКНВ) 90/90 ф. Тгоея1ег производилось наложение изоляция из р/см ЭПТИ-30 НМ (неокрашенная):

1. На ТПЖ сечением 16 мм 2 для провода марки МОП-2 16 4000 В, с использованием медной токопроводящей жилы (ТПЖ) 5 класса гибкости.

а) Параметры линии ЛКНВ 90/90:

- длина трубы - 100 м;

- длина зоны вулканизации - 76 м;

- давление пара: (13,5-14,0) атм.

б) Подобран технологический инструмент по фактическому диаметру ТПЖ - 5,6мм:

- диаметр дорна - 5,9 мм;

- диаметр матрицы — 9,9 мм.

в) Параметры изолированной жилы для провода МОП-2 16 4000 В: толщина изоляции номинальная - 2,0 мм, минимальная толщина

изоляции — 1,7мм,

Номинальный диаметр изолированной жилы -9,9мм, (минимальный — 7,6мм, диаметр максимальный — 10,8мм).

Таблица 1 Температуры по зонам экстру дера, °С:

Т, головы Тз, корпуса Т2, корпуса Т1, корпуса

100-105-110 100 95 90

При запуске поверхность выгонов однородная - включения не выявлены запуск - без затруднений, поверхность изоляции гладкая.

- толщина изоляции фактическая: (2,1-2,5) мм;

- давление в голове экструдера поднялось от 260 до 360 А;

- обороты шнека - 9 об/мин;

- скорость -10,5-11м/мин, при давлении пара - 13,2 атм; Испытательное напряжение на ЗАСИ =20кВ. Диаметр изолированной жилы - (10,6-10,5) мм

2

Поверхности изолированной жилы проталькирована.

На изолированную жилу подпуском накладывалась пленка ПЭТ —Э 25x30 с положительным перекрытием, что обеспечивает отделяемость изоляция от ТПЖ без повреждений.

При данном режиме поверхность изоляции была шероховатая и наблюдалось нестабильность толщины изоляции и диаметра изолированной жилы.

г) Для улучшения поверхности изолированной жилы принято решение скорректировать температурный режим экструзии и поднять температуры в голове и по зонам экструдера до следующих значений:

- температуры в экструдере 95°С - 105°С - 110°С;

- температуры в голове 110°С — 115°С — 120°С;

-обороты шнека 9 об/мин;

-давление в голове экструдера поднялось до 380 А;

- температура массы -100 С;

- давление пара - 12,8-13,2Атм, скорость -10,5-1 1,5м/мин;

- диаметр изолированной жилы - (10,6-11,0) мм.

При использовании данного температурного режима получилось достигнуть удовлетворительной поверхности изоляции и стабильности по диаметру.

Всего изготовлено изолированной жилы для провода МОП-2 16 4000 В - 998м.

2. На ТПЖ сечением 1,5 мм 2, для кабеля МОК 37 х 1,5, с использованием медной токопроводящей жилы (ТПЖ) 5 класса гибкости.

а) 1 запуск подобран технологический инструмент по фактическому диаметру ТПЖ - 1,6мм:

диаметр дорна - 1,8 мм;

диаметр матрицы - 3,2 мм.

б) Выставлены температуры по зонам и в голове экструдере следующие:

- температуры в экструдере 90°С - 95°С - 100°С;

- температуры в голове 100°С - 105°С - 110°С.

в) Параметры изолированной жилы:

3

Толщина изоляции номинальная — 0,8 мм, минимальная толщина изоляции — 0,62мм,

Номинальный диаметр изолированной жилы -3,2мм, (минимальный — 2,84мм, диаметр максимальный —3,45мм).

Температура экструдируемой массы резиновой смеси марки ЭПТИ-30 ИМ составила - 98 °С;

давление массы в голове экструдера поднялось от 330 до 370 А; обороты шнека —2,2-2,5 об/мин; скорость -19,9м/мин, при давлении пара - 13,5 атм; диаметр изолированной жилы - 3,5-4,7мм.

Поверхности изолированной жилы шершавая, диаметр значительно выше максимального значения.

При увеличении оборотов шнека до 7 об/мин, скорости - 19,9м/мин и давлении пара - 13,5 атм. - возросло давление массы до 450 А, что является критическим для данной линии при использовании данного технологического инструмента.

Диаметр изолированной жилы имеет значение выше максимального - 4,7мм. При этом поверхность изоляции не изменилась — шершавая, г) Принято решение псрсзапуститься и сменить технологический инструмент. 2 запуск:

диаметр дорна — 1,8 мм; диаметр матрицы — 2,8 мм.

Выставлены температуры по зонам и в голове экструдере следующие:

- температуры в экструдере 95°С — 105°С — 110°С;

- температуры в голове 110°С — 115°С — 120°С.

Температура экструдируемой массы резиновой смеси марки ЭПТИ-30 НМ составила -115 °С.

Давление массы в экструдере поднялось от 350 до 390 бар; обороты шнека — 3,5 об/мин;

скорость - 23м/мин, при давлении пара - 14,5 атм, испытательное напряжение на ЗАСИ =8кВ; диаметр изолированной жилы - 3,4-3,5мм.

4

После стабилизации давления массы (380-383) бар, принято решение увеличить скорость до 27 м/мин при давлении пара 14,5 атм и далее вышли на режим: скорость -29,8м/мин, при давлении пара - 14,5 атм; диаметр изолированной жилы - 3,4мм. Фактические температуры по зонам экструдера составили: - в корпусе экструдера 95°С - 105°С - 125°С; -в голове II 1°С- 115°С~ 120°С.

Диаметр изолированной жилы стабилен и составил - 3,4мм Т1ТЖ талькировалась перед дорном и по поверхности изолированной жилы. Изоляция от ТПЖ отделяется без повреждения. Испытательное напряжение на ЗАСИ =8кВ, прогаров не выявлено. Проведены физико-механические испытания изоляции из резины марки ЭПТИ-30 НМ, результаты удовлетворительные

Всего изготовлено изолированной жилы для кабеля МОК 37x1,5- 17 ООО м.

Специалисты ОАО «ВНИИКП» отмечают, что резиновая смесь ЭПТИ-30 НМ, оставшись в экструдере на 1,5 часа, при перезаправке с изолирования ТПЖ сечением 16мм2 на изолированную ТПЖ сечением 1,5 мм2, не изменила свою технологичность и не подверглась подвулканизации. Специалисты ОАО «ВНИИКП» считает, что атмосферное давление в трубе 14,5 атм., не является безопасным, поскольку при таком давлении температура пара ~ 200 °С, что может привести к началу разложения тригидрата оксида алюминия, оптимальные значения давления в трубе могут составлять 12,5-14 атм.

Проблем при изолировании жил для провода МОП-2 16 4000 В и кабеля МОК 37 х 1,5, после выхода на оптимальный режим экструдирования выявлено не было.

3. 04.12.2023, в цехе № 6, на ЛКНВ 60/150/90 ф. Тгоез1ег, проведено технологическое опробование опытной резиновой смеси марки ШХПЭ-40 при наложении оболочки на следующую КПП:

Одножильный провод марки МОП-2 16 4000 В.

а) Предварительно, на изолированную жилу сечением 16 мм2, наложен разделительный слой в виде обмотки пленкой ПЭТ-Э 25x25 с положительным перекрытием, диаметром - 10,5 мм;

5

б) подобран технологический инструмент по фактическому диаметру изолированной жилы обмотанной ПЭТ-Э:

диаметр дорна — 12,5 мм; диаметр матрицы - 14,0 мм.

в) Толщина оболочки номинальная — 1,8 мм, минимальная толщина — 1,5мм, номинальный диаметр - 13,54мм, (минимальный - 12,8 мм и максимальный — 14,9 мм диаметры).

Были выставлены следующие температуры по зонам:

- температуры в экструдере: 90°С — 100°С — 105°С;

- температуры в голове: 105°С - 110°С - 115°С.

При запуске поверхность выгонов однородная - включения не выявлены, запуск - без затруднений, поверхность гладкая.

Затем производилось постепенное увеличение давления пара и скорости на длине 130 м и выход на режим, обеспечивающий стабильную нагрузку на шнек и наружный диаметр:

скорость - 8,5 м/мин, при давлении пара - 1 I атм; обороты шнека - 1,6-1,8 об/мин;

Давление массы в экструдерс поднялось и стабилизировалось 180-188 Бар, Диаметр провода - (14,6-14,7) мм

Всего изготовлено провода М011-2 16 4000 В - 387м, остатки изолированной жилы 620м сданы в отходы.

С учётом специфики раздельного наложения и недопущения попадания пара под оболочку необходимо пропускать первые 100 метров без резкого повышения давления в вулканизационной трубе. Послс прохождения длины вулканизационной трубы можно повышать давление до 12 атмосфер с увеличением скоростей линии. Оптимальный режим для провода МОП-2 16 4000 В составил:

- на длине 150 м, давление пара 1 I атмосфер, скорость 8,5 м/мин и 1,8 об/мип, давление массы в голове экструдера 190 бар. Из-за неравномерности толщины изоляции не соблюдался номинальный диаметр по оболочке в образце МОП-2 16 4000 В. Специалисты ОАО «ВНИИКП» отмечают, что поскольку в момент пуска и до выхода начала МОП-2 из трубы давление пара было установлено на предельном

6

пусковом значении 5-6 атм. при скорости 7 м/мин, что не позволило провести процесс вулканизации в полном объёме, таким образом начальные 145 метров подлежат утилизации. Была отмечена хорошая технологичность опытной резиновой смеси на основе хлорированного полиэтилена ШХПЭ-40 режим был подобран без каких-либо проблем.

Проведены испытания напряжением 9000 В и эл. сопротивление изоляции на соответствие заданным требованиям (не менее 100 Ом м), фактическое эл сопротивление составило - 102-136 МОм м.

Поверхности оболочки ровная, поддутий, включений и зализов пет.

Изоляция от ТПЖ отделяется без повреждения.

Изоляция от оболочки отделяется без повреждения с разрушением разделительного слоя пленки ПЭТ-Э.

Проведены физико-механические испытания резины ШХПЭ-40, результаты прилагаются удовлетворительные.

4. Кабель марки МОК 37 х 1,5 660В.

На предварительно скрученную заготовку изолированных жил, с обмоткой пленкой ПЭТ-Э с положительным перекрытием, диаметром 22,5мм, произведено наложение оболочки из резиновой смеси марки ШХПЭ-40, по режиму описанному в пункте 3:

а) подобран технологический инструмент по фактическому диаметру изолированных жилы обмотанных пленкой ПЭТ-Э:

Диаметр дорна - 23 мм;

диаметр матрицы — 27 мм.

б) Поминальные конструктивные размеры кабеля:

толщина оболочки номинальная — 2,3 мм, минимальная толщина — 2,0мм,

номинальный диаметр -27,06мм, (минимальный - 26,46мм и максимальный -29,77мм диаметры).

Резиновая смесь марки ШХПЭ-40 оставалась в экструдере при перезаправке с одножильного МОП-2 16 4000 В, не изменила свою технологичность и не подверглась подвулканизации.

7

При запуске поверхность выгонов однородная - включения не выявлены, запуск - без затруднений, поверхность гладкая.

Запуск происходил постепенно с одновременным увеличением давления пара и скорости на длине 120м - выход на режим, обеспечивающий стабильную нагрузку на шнек и наружный диаметр:

скорость - 8,6м/мин, при давлении пара — 12,5 атм., обороты шнека — 6,1 об/мин. Давление массы в экстру дере поднялось и стабилизировалось 190-198 Бар, диаметр изолированной жилы - 27,5-27,7мм.

Оптимальный режим для кабеля МОК 37 х 1,5 был достигнут на 120 метрах и составил: скорость 8,6 м/мин; 6,1 об/мин; давление в экстру дере 198 бар и давление пара 12 атмосфер.

Всего изготовлено кабеля марки МОК 37 х 1,5 660В -263м. Проведены физико-механические испытания изоляции из резины ЭПТИ-30 НМ и оболочки марки ШХПЭ-40, результаты удовлетворительные

5. 05.12.2023 в цехе № 6, производилось изготовление провода МОП-1 16 4000 В на ЛКНВ 60/150/90 ф. Тгоез1ег при одновременном наложении опытной резиновой смеси для изоляции марки ЭПТИ-30 НМ и опытной резиновой смеси на основе хлорированного полиэтилена марки ШХПЭ-35 в качестве оболочки, для технологического опробования.

а) Технологический инструмент: диаметр дорна — 23 мм; диаметр матрицы — 27,0 мм.

б) По ТПЖ подпуском была наложена пленка ПЭТ-Э 25x25. Номинальные конструктивные размеры провода:

Толщина изоляции номинальная — 2,0 мм, минимальная толщина изоляции — 1,7мм,

Толщина оболочки номинальная — 1,8 мм, минимальная толщина — 1,5мм, номинальный диаметр провода — 13,54 мм,

(минимальный — 12,5мм и максимальный — 14,96мм диаметры). Выставлены температуры по зонам экструдера, °С, следующие: - в голове экструдера: 105 — 105 — 105;

8

- в шнеке 60 (изоляционный): 90 — 95 — 99;

- в шнеке 150 (шланговый): 90-101- 105.

На ТПЖ сечением 16 мм 2, диаметром 5,6 мм, одновременно производилась наложение изоляционной резиновой смеси ЭПТИ-30 НМ из шнека 60 и опытная шланговая резиновая смесь на основе хлорированного полиэтилена марки ШХПЭ-35 из шнека 150.

в) Запуск производился, с одновременным увеличением давления пара и скорости на длине 40 м - обеспечивающий стабильную нагрузку на шнек и наружный диаметр:

скорость - 7 м/мин, при давлении пара - 13 атм; обороты шнека 60 — 13,2 об/мин; обороты шнека 150 — 2,6 об/мин.

Давление массы в экструдере стабилизировалось на значениях 300-305Бар, диаметр провода — 14,9мм; толщина изоляции — 2,0мм; толщина оболочки 1,8-2,0мм.

Поверхности оболочки ровная, поддутий, включений и зализов нет.

Изоляция от ТПЖ отделяется без повреждения.

Изоляция от оболочки не отделяется.

Всего изготовлено провода МОП - 1 16 4000 В -582м.

При совместном наложении поднять давление можно на 34 метрах от запуска до 10-11 атмосфер и скорость до 7 м/мин. В случае совместного наложения отрезали 50 заправочных метров. Необходимо отметить, что для достижения оптимальных физико-механических свойств изоляции необходимо снижать значения скоростей и давление пара. Выводы:

В ходе совместной работы ОАО «ВНИИКП» с АО «Сибкабель» с 01.12.2023 -07.12.2023 было проведено технологическое опробование резиновых смесей марки ЭПТИ-30 НМ в качестве изоляции и резиновых смесей на основе хлорированного полиэтилена марок ШХПЭ-40 и ШХПЭ-35 в качестве оболочки в составе макетных образцов проводов МОП - 1 16 4000 В и МОП - 1 16 4000 В и кабеля МОК 37 х 1,5.

9

Переработка и наложение данных резиновых смесей технологических затруднений не вызвала. Поверхность оболочки ровная- глянцевая, поддутий, включений и зализов нет.

Были проведены физико-механические испытания изоляционной резины марки ЭПТИ-30 НМ и шланговых резин марок ШХПЭ-35 и ШХПЭ-40 в составе изготовленных КПП, данные результаты будут отражены в протоколах АО «Сибкабель» и ОАО «ВНИИКП».

6. Испытания провода МОП - 2 16 4000 В и кабеля МОК 37 х 1,5 06.12.2023 - 07.12.2023 в ПАО «НИКИ» г. Томск.