RU2161833C1

RU2161833C1 - Process of manufacture of wire

Info

Publication number: RU2161833C1
Application number: RU99123681A
Authority: RU
Inventors: В.В. Смильгевич; А.Е. Буренков; Б.Л. Мерзляков; М.Т. Деменев; В.К. Ермаков; С.Д. Холодный; Г.Г. Свалов; Ю.В. Образцов
Priority date: 1999-11-12
Filing date: 1999-11-12
Publication date: 2001-01-10

Abstract

FIELD: electrical engineering, manufacture of insulated wires. SUBSTANCE: given process includes application of polyethylene insulation on to current-conducting conductor by extrusion followed by cooling in water having temperature 5-15 C below the lower boundary of phase transition of polyethylene from viscous-flow to amorphous-crystalline state under pressure of 0.3-1.2 MPa till temperature of current-conducting conductor corresponds to lower boundary of specified phase transition and then by cooling in room- temperature water. EFFECT: manufacture of wires with monolithic insulation and high operational characteristics. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в кабельной промышленности при изготовлении изолированных проводов. The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in the cable industry in the manufacture of insulated wires.

Известен способ изготовления провода путем наложения на жилу резиновой или пластмассовой изоляции, ее вулканизации в среде теплоносителя под давлением 0,3-2 МПа с последующим охлаждением: сначала при повышенном давлении, а затем атмосферном (см. С.Д. Холодный. Технологическая термообработка изоляции кабелей и проводов. М., Издательство МЭИ, 1994, с. 67). A known method of manufacturing a wire by applying rubber or plastic insulation to a core, vulcanizing it in a coolant under a pressure of 0.3-2 MPa, followed by cooling: first at elevated pressure, and then atmospheric (see SD Cold. Technological heat treatment of insulation cables and wires. M., Publishing House MPEI, 1994, S. 67).

Однако этот способ используется только в случае использования для изоляции вулканизуемого полимерного материала в целях снижения порообразования в нем газообразными продуктами разложения вулканизующих агентов. However, this method is used only if vulcanizable polymer material is used to isolate in order to reduce pore formation in it of gaseous decomposition products of vulcanizing agents.

Наиболее близким из числа известных к предлагаемому по технической сущности является способ изготовления провода, заключающийся в том, что на токопроводящую жилу методом экструзии осуществляют наложение изоляции из термопластичного полиэтилена, после чего провод охлаждают в водяной ванне, в первой секции которой вода имеет температуру 80 - 95^oC, во второй - 60^oC и в третьей - 15 - 20^oC (см. Кабели и провода. т.3, М., -Л-д, изд. "Энергия", 1964, с. 90-95).The closest known method to the proposed one in terms of technical nature is the method of manufacturing the wire, which consists in applying extrusion of thermoplastic polyethylene insulation to a conductive core by extrusion, after which the wire is cooled in a water bath, in the first section of which the water has a temperature of 80 - 95 ^o C, in the second - 60 ^o C and in the third - 15 - 20 ^o C (see Cables and wires. vol. 3, M., -L-d, ed. Energia, 1964, pp. 90-95 )

Данный способ имеет ряд недостатков, заключающихся в следующем. This method has several disadvantages, which are as follows.

При охлаждении термопластичный полиэтилен переходит из вязкотекучего в аморфно-кристаллическое состояние. В области этого перехода происходит значительное уменьшение его объема (сжатие) и резкое увеличение модуля упругости. В процессе охлаждения в аморфно-кристаллическое состояние сначала переходит внешний слой полимерной изоляции с образованием твердой трубки. При дальнейшем охлаждении материал внутри образовавшейся твердой трубки сжимается, что приводит к возникновению в нем пор, а также появляется зазор между изоляцией и жилой, что в конечном результате отрицательно сказывается на эксплуатационных характеристиках получаемого провода, вследствие его некачественной изоляции. Этот способ позволяет получить провод с небольшой толщиной изоляции, удовлетворяющий соотношению d₂/d₁<2, где d₁ - диаметр жилы, d₂ - диаметр по внешней поверхности полиэтиленовой изоляции. При необходимости большей толщины необходимо нанесение изоляции в несколько проходов.When cooling, thermoplastic polyethylene passes from a viscous flowing to an amorphous-crystalline state. A significant decrease in its volume (compression) and a sharp increase in the elastic modulus occur in the region of this transition. During cooling, the outer layer of polymer insulation first passes into an amorphous-crystalline state with the formation of a solid tube. With further cooling, the material inside the formed solid tube is compressed, which leads to the appearance of pores in it, and also a gap appears between the insulation and the core, which ultimately affects the performance of the resulting wire due to poor-quality insulation. This method allows to obtain a wire with a small insulation thickness, satisfying the ratio d ₂ / d ₁ <2, where d ₁ is the diameter of the core, d ₂ is the diameter along the outer surface of the polyethylene insulation. If more thickness is needed, it is necessary to apply insulation in several passes.

Поставленная задача заключалась в разработке технологии изготовления провода с изоляцией из термопластичного полиэтилена, обеспечивающей монолитность изоляции и высокие эксплуатационные характеристики провода, с одновременным увеличением толщины изоляции за один технологический цикл. The task was to develop a technology for the manufacture of wire with insulation made of thermoplastic polyethylene, which ensures the integrity of the insulation and high performance characteristics of the wire, while increasing the thickness of the insulation in one technological cycle.

Согласно изобретению в способе изготовления провода, включающем наложение на токопроводящую жилу методом экструзии изоляции из термопластичного полиэтилена с последующим охлаждением в водяной ванне, охлаждение проводят в воде, находящейся под давлением 0,3 - 1,2 МПа и имеющей температуру на 5 - 15^oC меньше нижней границы фазового перехода полиэтилена из вязкотекучего в аморфно-кристаллическое состояние до достижения температуры жилы, соответствующей нижней границы указанного фазового перехода, а затем в воде при комнатной температуре.According to the invention, in a method of manufacturing a wire, comprising applying an extrusion of thermoplastic polyethylene insulation to a conductive core by cooling in a water bath, the cooling is carried out in water under a pressure of 0.3-1.2 MPa and having a temperature of 5-15 ^° C less than the lower boundary of the phase transition of polyethylene from a viscous fluid to an amorphous crystalline state until the core temperature reaches the corresponding lower boundary of the specified phase transition, and then in water at room temperature.

В качестве материала изоляции провода в предлагаемом способе используют промышленные марки полиэтилена: полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), получаемый полимеризацией этилена при высоком давлении, и полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), получаемый полимеризацией этилена при низком давлении. As the insulation material of the wire in the proposed method, industrial brands of polyethylene are used: low density polyethylene (LDPE), obtained by high pressure polymerization of ethylene, and high density polyethylene (HDPE), obtained by low pressure polymerization of ethylene.

Область фазового перехода полиэтилена из вязкотекучего в аморфно-кристаллическое состояние находится в интервалах температур для ПЭНП - 100 - 115^oC, а для ПЭВП - 125 145^oC. В области этого перехода происходит значительное уменьшение объема полиэтилена (сжатие) и резкое увеличение модуля упругости, максимальное значение сжатия наблюдается при температурах 103 - 105^oC для ПЭНП и 130 - 135^oC для ПЭВП.The phase transition region of polyethylene from a viscous flowing to an amorphous crystalline state is in the temperature ranges for LDPE - 100 - 115 ^o C, and for HDPE - 125 145 ^o C. In the region of this transition, a significant decrease in the volume of polyethylene (compression) and a sharp increase in the elastic modulus , the maximum value of compression is observed at temperatures of 103 - 105 ^o C for LDPE and 130 - 135 ^o C for HDPE.

Изобретение иллюстрируется, но не ограничивается следующим примером. The invention is illustrated, but not limited to the following example.

Пример
Изготавливают изолированный провод для кабеля марки КПБП 3х16 с диаметром жилы d₁ = 4,54 мм и наружным диаметром по изоляции d₂ = 10,54 мм. Для изоляции используют ПЭВП марки 271-70 К.Example
An insulated wire is made for a cable of the KPBP 3x16 brand with a core diameter of d ₁ = 4.54 mm and an outer diameter of insulation of d ₂ = 10.54 mm. For insulation use HDPE brand 271-70 K.

Провод выходит из экструдера при 250^oC и поступает в трубу с водой, находящейся под давлением 0,3 - 1,2 МПа. Повышенное давление позволяет поднять температуру охлаждающей воды в первой секции охлаждения до 120 - 150^oC. Время охлаждения подбирают таким образом, чтобы температура жилы стала соответствующей нижней границе фазового перехода ПЭВП, т.е. 125^oC.The wire exits the extruder at 250 ^o C and enters the pipe with water under a pressure of 0.3 - 1.2 MPa. The increased pressure allows you to raise the temperature of the cooling water in the first cooling section to 120 - 150 ^o C. The cooling time is selected so that the core temperature becomes the corresponding lower boundary of the HDPE phase transition, i.e. 125 ^o C.

При повышенном давлении внешний слой в виде затвердевшей трубки сжимается, что препятствует появлению пор внутри изоляции, раковин около жилы и отслоению изоляции от жилы. После этого провод охлаждают в воде при комнатной температуре. With increased pressure, the outer layer in the form of a hardened tube is compressed, which prevents the appearance of pores inside the insulation, shells near the core and delamination of the insulation from the core. After that, the wire is cooled in water at room temperature.

Параллельно изготавливают аналогичный провод по известной технологии за два технологических цикла с толщиной изоляции в каждом 1,5 мм, для чего выходящий из экструдера провод поступает в водяную ванну, имеющую температуру воды в первой секции 85^oC, во второй -60^oC, в третьей - 20^oC.In parallel, a similar wire is made by known technology in two technological cycles with an insulation thickness of 1.5 mm in each, for which the wire leaving the extruder enters the water bath having a water temperature in the first section of 85 ^o C, in the second -60 ^o C, the third - 20 ^o C.

Полученные образцы проводов подвергают испытаниям, результаты которых приведены в таблице. The resulting wire samples are subjected to tests, the results of which are shown in the table.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить провод с толщиной изоляции до 3 мм за одну операцию без дефектов изоляции, способной работать при высоком напряжении. Thus, the proposed method allows to obtain a wire with an insulation thickness of up to 3 mm in one operation without insulation defects, capable of operating at high voltage.

Claims

A method of manufacturing a wire, including applying an extrusion method of insulation from polyethylene to a conductive core, followed by cooling in water, characterized in that the cooling is performed in water under a pressure of 0.3 - 1.2 MPa and having a temperature of 5 - 15 ^o C less the lower boundary of the phase transition of polyethylene from a viscous flowing to an amorphous-crystalline state until the temperature of the conductive core reaches the corresponding lower boundary of the specified phase transition, and then in water at room temperature.