КАБЕЛЬ−news / № 6-7 / июнь-июль 2009
89
Производство
Поливинилхлоридный пластикат (ПВХ) является
высокотехнологичным материалом, обладающим
набором ценных эксплуатационных свойств, и бу-
дет использоваться в промышленности еще в тече-
ние долгого времени [1]. Он широко применяется
при производстве силовых и контрольных кабелей
для присоединения электротехнических устройств
и аппаратов к электрическим сетям переменным
напряжением 660, 1000, 3000 В. Область примене-
ния этих кабелей чрезвычайно широка. При этом
требования, предъявляемые к эксплуатационным
свойствам кабелей, постоянно возрастают. Задача
увеличения срока службы таких кабелей важна как
с точки зрения улучшения их эксплуатационных
свойств, так и для повышения надежности рабо-
ты электротехнического оборудования во всех
отраслях промышленности. Решение этой задачи
возможно либо путем улучшения свойств ПВХ пла-
стиката, либо путем модернизации конструкции
кабеля.
В [2] было показано, что процесс теплового ста-
рения ПВХ оболочки бронированного кабеля зна-
чительно отличается как от старения материала
ПВХ, так и от старения оболочки кабеля без брони.
Наличие стальной брони в конструкции кабелей с
изоляцией и оболочкой из ПВХ пластиката в усло-
виях теплового старения приводит к ускоренно-
му ухудшению механических свойств материала
оболочки, вплоть до ее разрушения [3]. На рис. 1
представлена зависимость от времени старения
удлинения при разрыве ε
Р
, а на рис. 2 — прочно-
сти σ
Р
ПВХ оболочки. Зависимости приведены для
бронированного кабеля КВБбШв и кабеля без бро-
ни КВВГ.
Результаты, полученные для оболочки кабеля
КВВГ (рис. 1, 2), хорошо согласуются с результатами
Новая конструкция защитного покрова
типа БбШв для повышения ресурса
бронированных кабелей
С журналом
я впервые
познакоми
лась около
полутора
лет назад.
И он сразу
привлек к с
ебе мое вни-
мание. Здесь
можно найти
практически
все, что меня
интересует.
Во-первых,
это статьи
о новых тенден-
циях в сфере
производства
кабельного
оборудования
и
разработки
новых кабе
льных изде
лий, что очень
помо-
гает при подготовк
е лекций. Во-вторых,
научные ста-
тьи, которые
мне, как аспиранту
, не раз очень
сильно
помогали.
В-третьих,
обзор выставок,
которые часто
не удается
посетить.
Кроме того,
возможность
пу-
бликовать свои статьи.
Также хочетс
я поблагодарить
сотрудник
ов журнала
за доброже
лательное
отношение
и приятное
обще-
ние.
Хочется по
желать лю
бимому журна
лу процвета-
ния, новых
идей и реализации
всех планов.
А сотрудни-
кам — интересной
работы, здоровь
я и простого
чело-
веческого счасть
я!
Ольга Анисимова
Ольга Анисимова —
аспирант кафедры
ЭИКТ, ТПУ
КАБЕЛЬ−news / № 6-7 / июнь-июль 2009
90
Производство
работы [4]. В ней показано, что с увеличением содер-
жания пластификатора в ПВХ пластикате одновре-
менно происходит рост ε
Р
и снижение прочности
σ
Р
. По мере старения содержание пластификатора
в ПВХ уменьшается в результате испарения, что
приводит к росту σ
Р
(рис. 1) и снижению ε
Р
(рис. 2)
материала оболочки кабеля КВВГ. Такое поведение
связано с изменением структуры пластиката, при-
водящей к потере эластичности. Наличие стальной
брони в конструкции кабеля КВБбШв меняет про-
цесс старения. Как видно из рис. 1, 2, снижение ε
Р
оболочки кабеля КВБбШв происходит быстрее,
чем кабеля КВВГ, а прочность σ
Р
оболочки снижа-
ется. Быстрое уменьшение прочности образцов
ПВХ оболочки бронированного кабеля происходит
вследствие развития трещин во время теплового
старения.
При повышенных температурах броня в кон-
струкции кабеля, с одной стороны, ограничива-
ет диффузию пластификатора в ПВХ пластикате
изоляции и оболочки, а с другой — является кон-
денсатором паров пластификатора и воды. Об-
разующийся между внутренней поверхностью
оболочки кабеля и поверхностью брони конден-
сат ускоряет процесс вымывания пластификато-
ра и частиц наполнителя из материала оболочки.
В результате в оболочке бронированного кабеля
создается градиентное распределение пласти-
фикатора. Так как наименьшая концентрация
пластификатора создается с внутренней сторо-
ны ПВХ оболочки, то модуль эластичности ста-
новится неоднородным по толщине оболочки и
внутренняя сторона оболочки становится менее
эластичной, чем внешняя. С течением времени в
результате усадки на внутренней поверхности ПВХ
оболочки кабеля происходит зарождение и рост
трещин.
Несмотря на то, что условия, при которых наблю-
дается ускоренное старение материала оболочки
бронированного кабеля, отличаются от реальных
условий эксплуатации, длительные перегревы из-
за перегрузок могут приводить к образованию кон-
денсата, что в свою очередь, ведет к ускоренному
старению оболочки и к потере кабелем эксплуата-
ционных свойств. Ускоренное старение оболочки
будет проявляться тем сильнее, чем выше рабочая
температура, на которую рассчитан данный ка-
бель.
Явление ускоренного ухудшения механических
свойств оболочки в присутствии брони при тепло-
вом старении кабеля связано с характерными для
ПВХ пластикатов особенностями. А именно, с боль-
шим содержанием пластификатора и наполнителя
(до 55 частей и до 65 частей соответственно [5]) и
сильной зависимостью механических свойств ПВХ
от содержания пластификатора [4]. К сожалению,
мы не имеем возможности исследовать зависи-
мость процесса старения кабеля от состава ПВХ
500
400
300
200
100
0
0 200 400 t, час
ε, %
КВВГ
КВБбШв
25
20
15
10
5
0
0 100 200 300 400 500 t, час
σ
p
, Н/мм
2
КВВГ
КВБбШв
Рис. 1. Зависимость относительного удлинения
при разрыве ε
Р
от времени старения для оболочек
бронированного кабеля КВБбШв и кабеля без брони КВВГ.
Температура старения 100˚С
Рис. 2. Зависимость прочности на разрыв σ
Р
от времени
старения для оболочек бронированного кабеля КВБбШв
и кабеля без брони КВВГ.
Температура старения 100˚С
КАБЕЛЬ−news / № 6-7 / июнь-июль 2009
91
Производство
пластиката, хотя такая работа представляла бы
интерес. Тем не менее можно считать установлен-
ным факт, что при старении промышленных об-
разцов кабелей с ПВХ оболочкой и изоляцией на
процессы диффузии и испарения пластификатора
значительное влияние оказывает наличие брони.
Исходя из этого, нами была предложена модифи-
кация конструкции кабелей, имеющих защитный
покров типа БбШв [6].
Установлено, что отсутствие сплошного металли-
ческого барьера в конструкции кабеля позволяет
процессам диффузии протекать более равновес-
ным образом, то есть не создается условий для
возникновения градиентного распределения кон-
центрации пластификатора по толщине оболоч-
ки. Исходя из результатов наблюдений, в случае
бронированных кабелей мы предлагаем для обе-
спечения процесса диффузии пластификатора и
паров воды, близкого к равновесному, использо-
вать в качестве брони стальные перфорированные
ленты.
Такая модификация защитного покрова позво-
ляет производить «дышащие» бронированные
кабели и избежать образования конденсата. На-
личие перфорации не приводит к существенному
ухудшению защитных свойств покрова, но может
заметно уменьшить вес бронированного кабеля.
Другими словами, наличие перфорации в стальных
лентах брони не приводит к ухудшению механиче-
ских характеристик кабельного изделия, кабель
сохраняет способность выдерживать требуемые
механические нагрузки на сжатие и растяжение.
В то же время наличие перфорации облегчает
процесс взаимной диффузии паров пластификато-
ра между изоляцией и оболочкой, что исключает
возможность возникновения избыточных пар-
циальных давлений паров в области брони. Как
следствие, исключается образование конденсата,
старение оболочки будет происходить медлен-
нее, как в случае кабеля без брони, что обеспечит
более длительный срок службы бронированных
кабелей.
С технологической точки зрения, использование
перфорированных стальных лент в конструкции
бронированных кабелей не требует существенных
затрат при их производстве и не может привести
к серьезному увеличению себестоимости кабеля.
Внедрение модифицированной конструкции за-
щитного покрова не требует изменения техноло-
гической цепочки производства. Оно может быть
осуществлено без дополнительного переоборудо-
вания на любом предприятии, производящем ка-
бели с защитным покровом типа БбШв. Увеличение
расходов возможно лишь на заказ перфорирован-
ных стальных лент с определенным типом перфо-
рации. Эти затраты невелики, а при промышленном
производстве будут только уменьшаться. В резуль-
тате себестоимость кабеля с перфорированной
броней не может быть ощутимо выше себестоимо-
сти аналогичного кабеля с традиционной броней.
По сравнению с традиционными бронированными
кабелями предлагаемая нами конструкция кабеля
представляется более предпочтительной, так как
при почти одинаковой стоимости обладает более
длительным сроком службы. Это преимущество
оценят и потребители, и производители кабель-
ных изделий.
Продолжение этой работы планируется в на-
правлении исследования свойств и совместимо-
сти материалов, с целью оптимизации технологии
и конструкции кабельных изделий. Мы пригла-
шаем к сотрудничеству как предприятия кабель-
ной отрасли, так и предприятия, производящие
полимерные материалы для производства ка-
белей. Такое сотрудничество было бы наиболее
перспективным, плодотворным и взаимовыгод-
ным.
В.С. Ким
— к.ф.- м.н., доцент кафедры ЭИКТ ТПУ
О.А. Анисимова
— аспирант кафедры ЭИКТ, ТПУ
В.М. Аникеенко
— к.т.н., доцент кафедры ЭИКТ ТПУ
Литература
1. Коврига В.В. Поливинилхлорид — ясная экологи-
ческая перспектива // Пластические массы. №7. 2007.
С. 52 — 55.
2. Аникеенко В.М., Анисимова О.А., Ким В.С. О влиянии
стальной брони на старение ПВХ изоляции кабелей //
Кабель-news. 2008. №11. С. 60 — 66.
3. Исследование влияния стальной брони кабе-
ля на изменение механических свойств ПВХ пласти-
ката при тепловом старении / Ким В.С., Анисимова
О.А., Аникеенко В.М., Анненков Ю.М.// Изв. ТПУ, 2009.
Т. 314. №4. С. 98 — 102.
4. Фатоев И.И., Мавланов Б.А., Муродова И.Н. Структу-
ра и свойства пластифицированного поливинилхлори-
да // Пластические массы. 2007. №11. С. 15 — 17.
5. Мамбиш С.Е. Карбоматные наполнители фирмы
OMYA в поливинилхлориде. Ч. 2. Карбонаты в пластифи-
цированном поливинилхлориде // Пластические массы.
2008. №2. С. 5 — 10.
6. Заявка на полезную модель №2009112584/22
(017187).
Оригинал статьи: Новая конструкция защитного покрова типа БбШв для повышения ресурса бронированных кабелей
Поливинилхлоридный пластикат (ПВХ) является высокотехнологичным материалом, обладающим набором ценных эксплуатационных свойств, и будет использоваться в промышленности еще в течение долгого времени. Он широко применяется при производстве силовых и контрольных кабелей для присоединения электротехнических устройств и аппаратов к электрическим сетям переменным напряжением 660, 1000, 3000 В. Область применения этих кабелей чрезвычайно широка. При этом требования, предъявляемые к эксплуатационным свойствам кабелей, постоянно возрастают. Задача увеличения срока службы таких кабелей важна как с точки зрения улучшения их эксплуатационных свойств, так и для повышения надежности работы электротехнического оборудования во всех отраслях промышленности. Решение этой задачи возможно либо путем улучшения свойств ПВХ пластиката, либо путем модернизации конструкции кабеля.