Термопластичный полиуретан в конструкциях проводов и кабелей

Page 1
background image

Page 2
background image

44

«КАБЕЛЬ-news», № 1, 2012, www.kabel-news.ru

Производство

ÌÀÒÅÐÈÀËÛ

Т

ермопластичный полиуретан (ТПУ) является 
полимерным эластомером, относящимся к 
широкому классу полимерных материалов. 
Жёсткий полиуретан и различные виды гиб-

кого вспененного полиуретана были разработаны 
в конце 30-х годов и с коммерческой точки зрения 
являются доминирующими продуктами на рынке ма-
териалов. ТПУ был разработан в компании Lubrizol 
(в то время BFGoodrich), и под маркой Estane® его 
различные виды были запатентованы и начали при-
меняться с 1959 г.

Современные марки ТПУ существенно отлича-

ются от более ранних полиуретановых материалов 
тем, что они являются по сути термопластичными, 
а не термореактивными. Хотя они изготавливаются 
из сырья тех же классов, степень их кристаллиза-
ции невелика, и они плавятся при температурах, ти-
пичных для многих термопластических материалов. 
Следовательно, они растворимы во многих раство-
рителях и могут быть расплавлены и далее перера-
ботаны с использованием стандартного литьевого 
или экструзионного оборудования. 

 

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ТПУ

Существует два основных класса ТПУ: на основе 

простого и сложного полиэфиров. Для ТПУ на осно-
ве простого полиэфира характерны отличные низко-
температурные свойства, устойчивость к гидролизу, 
ультрафиолету, а также к микробному воздействию. 

ТПУ на основе сложного полиэфира являются мас-
лостойкими, устойчивыми к химическому воздей-
ствию и износу. Твёрдость материалов находится 
в диапазоне от 65 А по Шору до 85 D. На данный 
момент более 90% марок ТПУ, используемых в ка-
честве материала оболочек проводов и кабелей, на 
основе простого полиэфира.

ТПУ В КОНСТРУКЦИЯХ ПРОВОДОВ И КАБЕЛЕЙ

Оценки характеристик ТПУ в производстве про-

водов и кабелей были сделаны в начале 60-х годов. 
Выбор в пользу ТПУ основывался на необходимости 
улучшения одного или нескольких параметров ко-
нечного изделия (табл. 1).

Основной функцией оболочки в конструкциях 

проводов и кабелей является защита первичной изо-
ляции от вредного воздействия окружающей среды, 
будь то негативное влияние атмосферных условий, 
гидролиз или механические нагрузки. Почти во всех 
современных случаях ТПУ применяется в качестве 
внешней защитной оболочки, редко этот материал 
используется как первичный электрический изоля-
тор.

Компания Lubrizol Advanced Materials разрабо-

тала широкий ряд полиэфирных термопластичных 
материалов под торговой маркой Estane

®

, оптимизи-

рованных специально для производства проводов и 
кабелей. К характерным особенностям этих матери-
алов относятся высокая прочность и эластичность.

Термопластичный 
полиуретан в конструкциях 
проводов и кабелей

Используемые в кабельной промышленности с начала 60-х годов прошлого 
столетия различные виды термопластичных полиуретанов обладают лучши-
ми характеристиками по сравнению с ПВХ или резиной. 

Таблица 1. Сравнение ТПУ с другими пластиками и резинами

Материал

Твёрдость по 

Шору, А

Растягивающие 

нагрузки, МПа 

Прочность на 

разрыв, МПа

Удлинение, %

ТПУ Estane®

80—95

21—55

2,0—5,5

500—800

ПЭНП

90—95

7—17

0,3—1,4

100—600

Пластифицированный ПВХ

60—95

7—24

0,7—2,8

200—400

Натуральный каучук 

30—95

7—28

0,7—2,8

100—800

Нитриловая резина

40—95

7—28

0,7—28

100—700


Page 3
background image

45

«КАБЕЛЬ-news», № 1, 2012, www.kabel-news.ru

Производство

ÌÀÒÅÐÈÀËÛ

Для изготовления оболочек обычно исполь-

зуются ТПУ с твёрдостью по Шору А

 

в диапа-

зоне от 80 до 90. Существуют также и более 
твёрдые марки, они используются в кабелях, 
к которым прикладывается динамическая на-
грузка. 

Оболочки, изготовленные из ТПУ Estane

®

могут обеспечить требуемую по условиям экс-
плуатации кабелей долговременную защиту. 
Оболочка из ТПУ позволяет выдерживать са-
мые жёсткие условия эксплуатации кабеля: 
динамические перегибы при низких темпера-
турах, воздействие морской воды, постоянное 
трение, контакт с агрессивными химикатами, 
гидролиз и т.д. Во всех этих случаях ТПУ зна-
чительно превосходят по свойствам обычные 
резиновые компаунды (рис.). Превосходное со-
противление истиранию обусловливает существен-
ное преимущество ТПУ Estane

®

 над полиолефинами 

и ПВХ.

На оболочки проводов и кабелей, сделанных из 

ТПУ, вредное воздействие оказывают солнечный 
свет и другие источники ультрафиолетового излу-
чения. Однако в большую часть марок на стадии 
производства добавляется ультрафиолетовый ста-
билизатор, который препятствует изменению ха-
рактеристик материала. Кроме того, во многие пиг-
ментированные маточные смеси, используемые для 
окраски оболочек, в ходе процесса экструзии могут 
быть введены дополнительные стабилизаторы, опти-
мизированные по составу в соответствии с конкрет-
ным цветом оболочки. Оболочки проводов и кабе-
лей чёрного цвета, изготовленные из ТПУ, обладают 
очень хорошей устойчи-
востью к воздействию 
ультрафиолетового излу-
чения, поскольку углерод 
сам является прекрас-
ным поглотителем УФ-
излучения. 

Для оболочек прово-

дов и кабелей, рассчитан-
ных на долговременную 
эксплуатацию и высо-
кую износоустойчивость, 
материалы ТПУ Estane

®

 

обеспечивают превос-
ходную защиту от физи-
ческих повреждений. Эти 
марки ТПУ достаточно 
прочны для большинства 
видов жёстких условий 
эксплуатации. Замена 
оболочки провода или 
кабеля, повреждённой в 
результате воздействий 

жёстких внешних условий, является дорогостоящей 
операцией. ТПУ Estane

®

 — один из наилучших эла-

стомеров с точки зрения прочности на разрыв. Он 
лучше ПЭНП или пластифицированного ПВХ и обла-
дает высоким сопротивлением надрезу, что важно 
во многих практических условиях работы.

НЕ РАСПРОСТРАНЯЮЩИЕ ГОРЕНИЕ МАРКИ 

ТПУ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ 

ПРОВОДОВ И КАБЕЛЕЙ

Стандартные марки ТПУ сами по себе не являют-

ся огнестойкими. Они легко загораются при воздей-
ствии пламени, подобно другим полимерам, осно-
вой которых являются углерод, водород, кислород и 
азот. Первые не распространяющие горение марки 

Рисунок. Сравнение абразивного износа ТПУ и пластмасс

*

А

бразивный износ по Т

эберу, потери веса в мг

*

 

Абразивный износ по Тэберу, потери веса – мг/1000 циклов, валик из углеродистой 
стали, нагрузка 1000 г, 5000 циклов.

ТПУ

ПЭ

ПТ

ФЭ

Нитрил

Нейлон

АВС

Ка

учук

Неопрен


Page 4
background image

46

«КАБЕЛЬ-news», № 1, 2012, www.kabel-news.ru

ТПУ в компании Lubrizol были созданы в середине 
70-х годов. В основе решений лежала галогеновая 
технология. Продолжение разработок нг-полимеров 
привело к созданию большого набора материалов, в 
том числе и не содержащих галоген. Значение кис-
лородного индекса для этих материалов может быть 
от 24 до 37. Так, кабели с оболочкой из нг-ТПУ прош-
ли испытания по МЭК 60332 (1 и 2) и МЭК 60332-3 
(A-D), и их твёрдость лежит в пределах от 80 до 95А 
(табл. 2). 

Оболочки проводов и кабелей, изготовлен-

ные из нг-ТПУ Estane

®

, обладают теми же физико-

механическими свойствами, что и стандартные мар-
ки. К ним относятся: высокие прочность на разрыв 
и сопротивление истиранию, а также хорошая гиб-
кость при низких температурах.

ПЕРЕРАБОТКА ТПУ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ 

ОБОЛОЧЕК ПРОВОДОВ И КАБЕЛЕЙ

Компаунды Estane

®

 являются полностью проре-

агировавшими материалами и в упакованном виде 
практически не содержат влаги. Однако все поли-
уретаны являются гигроскопичными и будут впиты-
вать влагу из атмосферы. Следовательно, их необ-
ходимо сушить до или во время процесса экструзии. 

 Оболочки, экструдированные из стандартных 

полиэфирных ТПУ, обладают блестящей поверхно-
стью. Для уменьшения степени блеска необходимо 
изменить температурный режим процесса, а для 
уменьшения клейкости горячих оболочек из ТПУ — 
использовать принудительное охлаждение, такое, 
как водная ванна. Всем кабелям и проводам из ма-
териала Estane

®

 придаются антиадгезионные свой-

ства для того, чтобы практически исключить их 
прилипание друг к другу и облегчить условия раз-
мотки. Большинство экструдированных оболочек 

нг-кабелей имеет матовый вид, который может ме-
няться при варьировании условий переработки ма-
териала.

Большая часть марок нг-ТПУ перерабатывается 

на одношнековых экструзионных линиях. 

На каждом заводе компании Lubrizol имеются вы-

сококвалифицированный производственный персо-
нал и лаборатория, обеспечивающая непрерывный 
мониторинг производственного процесса и контроль 
конечной продукции. Оценка качества производит-
ся с использованием стандартных методов тестиро-
вания. Кроме того, в компании Lubrizol есть служба 
технической поддержки, сосредоточенная целиком 
на оказании всесторонней помощи клиентам. Техни-
ческие отделы созданы в различных регионах мира 
для своевременного оказания необходимой помощи 
заказчикам. 

Компания Lubrizol примет участие в выставке 

Cabex 2012 с 13 по 16 марта в Сокольниках, где тех-
нические и коммерческие менеджеры будут рады 
ответить на все ваши вопросы. 

Российское представительство компании 

Lubrizol Advanced Materials:

Россия, 115114, Москва, ул. Дербеневская, 1

Бизнес-парк «Дербеневский», строение 6

Тел.: +7 (495) 585-12-72

Факс: +7 (495) 585-12-74

Email: Moscow@lubrizol.com 

Таблица 2. Не распространяющие горение марки ТПУ

Продукт/свойства

58370

58202

ZHF80AT3 ZHF85AT5

ZHF90AT0 ZHF92AT3  ZHF95AT3 

Твёрдость по Шору, 
А

83

88

82

84

90

92

96

Удельный вес, г/см

3

1,18

1,24

1,12

1,15

1,24

1,22

1,24

Предел прочности 
на разрыв, МПа

38

33

46

54

30

20

15

Удлинение при 
разрыве, %

660

585

600

555

520

530

400

Стойкость к износу, 
мм

3

105

150

38

47

38

98

142

Вертикальное 
горение

V2

V0

V2

V2

V2

V0

V0

КИ, %

25

30

25

24

25

33

37

Особенности

Галогенсодержащий

Не содержит галоген

Производство

ÌÀÒÅÐÈÀËÛ


Читать онлайн

Используемые в кабельной промышленности с начала 60-х годов прошлого столетия различные виды термопластичных полиуретанов обладают лучшими характеристиками по сравнению с ПВХ или резиной.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 4(73), июль-август 2022

Технологический суверенитет в российской энергетике: энергоэффективные трансформаторы с сердечниками из аморфной стали

Энергоснабжение / Энергоэффективность Оборудование Экология
ООО «НПК «АВТОПРИБОР»
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 4(73), июль-август 2022

Разработка методики точной оценки фактической загрузки трансформаторов 6(10)–0,4 кВ с помощью данных от интеллектуальных систем учета электрической энергии

Энергоснабжение / Энергоэффективность Оборудование
Мусаев Т.А. Хабибуллин М.Н. Шагеев С.Р. Федоров О.В.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 4(73), июль-август 2022

О ремонтах оборудования распределительных устройств 220‑500 кВ узловых подстанций и их схемах

Управление производственными активами / Техническое обслуживание и ремонты / Подготовка к ОЗП Оборудование
Гринев Н.В.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»