חוטים וכבלים עם בידוד גומי: סוגים, יתרונות וחסרונות, חומרים, טכנולוגיית ייצור

חוטים וכבלים מבודדים מגומי משמשים לחיבור פנטוגרפים ולהפצת חשמל ברשתות זרם חשמלי משניות, וכן נמצאים בשימוש נרחב בתעשייה, בחקלאות, בתחבורה, בבנייה ובחיי היומיום.

סוגי כבלים וחוטים עם בידוד גומי

ניתן לחלק כבלים, חוטים וכבלים עם בידוד גומי לקבוצות הבאות:

• כבלי התקנה, חוטים וכבלים;
• כבלי חשמל;
• כבלי בקרה;
• כבלים וחוטים גמישים לצינורות;
• כבלים וחוטים ימיים;
• כבלי גוף;
• חוטים למלאי מתגלגל חשמלי;
• חוטי מטוסים, מכוניות וטרקטורים.

השימוש בבידוד גומי או פלסטיק נגרם לא כל כך מהרצון להשיג כבל גמיש, שכן הוא נעשה כדי להקל ולפשט את מסופי הכבלים.

השימוש במעטפת עופרת אינו מאפשר להשתמש בגמישות המוגברת של שכבת הבידוד של הכבל, ולכן במקרים בהם יש צורך בכבל בעל גמישות מוגברת, לא עופרת, אלא מעילי צינור העשויים מגומי מגופר או פלסטיק. בשימוש.

החוזק הדיאלקטרי הממוצע הגבוה של בידוד הגומי ברוב המקרים לא ניתן לניצול עקב הימצאות מקומות חלשים בשכבת הבידוד, דבר המחייב הגדלת עובי שכבת הבידוד בהשוואה למשל לבידוד נייר ספוג ומביא לעלייה בעובי של שכבת הבידוד. צריכה מופרזת של ציפויי חומרי הגנה.כדי להגדיל את קוטר הכבל.

השלב הראשוני של הייצור הוא מתיחה של חוטים מרובי ליבות לחוטים, כבלים וחוטים מחוטי נחושת משומרים ולא משוחים.

טכנולוגיה לייצור חוטים וכבלים עם בידוד גומי

פעולות התהליך העיקריות כוללות ייצור גומי ופלסטיק ויישומם על ליבה או חוט ייצור הגומי כולל גומי פלסטי והכנסת חומרי מילוי (גיר, טלק), מרככים, משפרים וחומרי גיפור.

תרכובת הגומי מיושמת על הליבה על ידי לחיצה חמה על מכונות תולעים או כבישה קרה על גלילים מיוחדים. עובי בידוד הגומי תלוי בגודל החתך של החוט ובמתח הנקוב של החוט או הכבל, בעוד שעובי מעיל הצינור נקבע לפי קוטר הכבל.

עובי הנדן יכול להשתנות בין 1 ל-8 מ"מ עבור צינורות גומי ומ-2 עד 4 מ"מ עבור מעילי PVC ויניל.

בידוד הגומי, לאחר הנחתו על הליבה בשיטה קרה או חמה, מגופר על מנת להעניק לשכבת הבידוד את התכונות הפיזיקליות הדרושות: חוזק מכני וגמישות. עטיפות פלסטיק אינן דורשות גיפור.

על גבי שכבת בידוד הגומי של החוטים, מונחת צמה של חוט כותנה, שניתן להספוג ביטומן או בהרכב אחר או לכסות בשכבה של ניטרו-לק (חוטי מטוסים ורכבים).

שאר הפעולות הטכנולוגיות, כמו פיתול לכבל והנחת כיסויי הגנה, מתבצעות באותו אופן כמו עבור האחרות. מוצרי כבלים.

יתרונות וחסרונות של בידוד גומי

המאפיינים החשמליים והמכאניים הגבוהים של בידוד הגומי אפשרו לממש מספר מבני תיל וכבלים הפועלים בתנאי עבודה קשים במיוחד (חיתוך, כריתת עצים, מחפרים וכו').

מגוון רחב של ערכי התנגדות (מ-1013 עד 1017 omcm) ושונות ניכרת קבוע דיאלקטרי בהתאם להרכב הגומי ולטכנולוגיה של ייצורו, מספקים אפשרות לייצור בידוד של חוטים וכבלים מסוגים שונים.

לצד התכונות החיוביות של בידוד גומי, יש גם שליליות, שהאופייניות בהן הן הבאות:

• נוכחות של בועות אוויר וסרטים בשכבת הבידוד;
• חוסר יציבות של גומי מגופר נגד אוזון;
• השפעת הכוחות והלחצים המכניים על החוזק הדיאלקטרי של הבידוד;
• הפחתת המאפיינים המכניים והחשמליים של גומי בעת חימום;
• הטרוגניות של המאקרו (נוכחות של גרגירים של חומרי מילוי, זיהומים וכו ');
• חדירות לחות וספיגת לחות ניכרת;
• עמידות נמוכה להשפעות של מוצרי נפט ושמנים מינרליים;
• אובדן תכונות מכניות בהתאם למשך החימום בנוכחות חמצן אטמוספרי (הזדקנות תרמית).

חומרי בידוד גומי ומאפיינים טכנולוגיים

גומי מגופר על גומי טבעי וסינטטי משמש לייצור מוצרי כבלים מסוגים שונים ובכך ממלא תפקיד משמעותי בייצור הכבלים.

הקשיים הגדולים ביותר נתקלים בשימוש בבידוד גומי לייצור חוטי וכבלים AC במתח גבוה, למשל לכבלי חשמל 6 ו-10 קילוואט המספקים חשמל למחפרים נעים, מחפרות, מכונות כבול, טרקטורים חשמליים וכו'.

התנגדות האוזון הבלתי מספקת של הגומי מובילה להרס מהיר ולירידה חדה בחיי השירות של כבל כזה. במקרים אלו נעשה שימוש בגומי מיוחד עמיד לאוזון שפחות רגיש לפעולת האוזון והקליפה לכה כציפוי מגן.

פותחו מתכוני גומי עמידים בשמן ובנזין המאפשרים ייצור של בידוד גומי לגופי כבלים הפועלים בבארות נפט בטמפרטורות גבוהות בתנאים קשים במיוחד. חוטי הצתה במתח גבוה פועלים בחוזק שדה חשמלי גבוה ובטווח טמפרטורות רחב מ-50 עד +150 מעלות צלזיוס.

הרכב בידוד הגומי כולל את החומרים הבסיסיים הבאים:

• גומי - טבעי (NK) או סינתטי (SK);
• חומרי מילוי - גיר, קאולין, טלק וכו'.
• חומרי ריכוך - חומצה סטארית, פרפין, ג'לי נפט, ביטומן וכו'.
• חיזוקים משפרים את התכונות המכניות של תרכובות גומי (פחמן שחור).

כמות הגומי בתרכובות גומי המשמשות לייצור חוטים וכבלים משתנה (לפי משקל) בטווח שבין 25 ל-60%, והכמות הכוללת של כל חומרי המילוי - בין 70 ל-35% / כ-2% נופלים על מרככים ו כ-1.5% עבור מגפרים (גופרית).

כיום, גומי נמצא בשימוש נרחב לבידוד חוטים וכבלים, שהגיפור שלהם מתבצע עקב הגופרית המשתחררת במהלך הגיפור במהלך פירוק תרכובות גופרית מסוימות, למשל, דיסולפיד של טטרה-מתילתיוראם (תיוראם). לצמיגים "נטולי גופרית" כאלה יש עמידות חום מוגברת ולכן חיי שירות ארוכים. התכונות המכניות של גומי זה נמוכות במעט מאלו של גומי מגופר בגופרית.

יש לציין במיוחד כי לגומיות נטולות גופרית או כשמם כן הן עמידות בחום אין השפעה הרסנית על מוליכי הנחושת של חוט או כבל, ולכן אין צורך בפח של החוט והמוליכים. להיכנס לייצור של חוטים וכבלים מבודדים גומי.

יחד עם הגומיות, כאמור, נעשה שימוש נרחב בחומרים תרמופלסטיים סינתטיים, הנקראים גם אלסטומרים.

ביניהם, קודם כל, יש לכלול בה תערובת פלסטיק נפוצה מאוד משרף PVC, הנמצאת בשימוש נרחב בתעשיית הכבלים, בעיקר לייצור חוטי מתח נמוך וציפויי הגנה (צינורות) לכבלים.

שרף PVC מתקבל על ידי פילמור של ויניל כלוריד. הגמיש מתקבל על ידי ערבוב שרף מחולק דק עם פלסטיקאים, מייצב וחומרי מילוי.

פחמן שחור לבן, קאולין משמשים לרוב כחומרי מילוי, וטריקריסיל פוספט, דיבוטיד פתלט וכו' משמשים כחומרי פלסטיק.בנוסף ל-PVC, משתמשים גם בקופולימרים של ויניל כלוריד, למשל עם ויניל אצטט.

החסרונות העיקריים של בידוד PVC:

• תכונות חשמליות לא מספיקות (התנגדות בידוד לא מספקת וערך גדול של הטנגנס של זווית ההפסד הדיאלקטרי), אשר מוסבר על ידי נוכחות של פלסטיייזרים, כמו גם הקלות של חיסול יון Cl בשרף PVC;
• עמידות בפני כפור לא מספקת.

עם בחירה מתאימה של פלסטיזרים, ניתן להשיג מאפיינים חשמליים משביעי רצון.

התכונות החיוביות של PVC כוללות:

• עמידות גבוהה בפני הזדקנות בחום;
• עמידות בפני ההשפעות של שמנים וחומרי סיכה כלשהם;
• עמידות בפני שחיקה גבוהה;
• עמיד במים;
• עמידות למספר ממסים, חומצות ובסיסים, למעט חומצה גופרתית 93% וחומצה קרחונית; בנזן מושפע לרעה מממיסים, אשר מקטין את חוזק המתיחה של תרכובת הפלסטיק החשופה לפעולת בנזן במשך 12 ימים ביותר מפי 7, ואת עמידות הנפח הספציפי פי 2-2.5;
• אי דליקות.

פוליאתילן נמצא בשימוש נרחב לייצור בידוד איכותי של חוטים וכבלים... זהו חומר רך יחסית (כשהוא מחומם ל-70 מעלות צלזיוס, צפיפותו יורדת באופן אחיד), בעל עמידות טובה לכפור ועמידות לאוזון, והוא בשימוש נרחב לבידוד כאנרגיה (כבלים מבודדים XLPE) וחוטים וכבלים בתדירות גבוהה.

איכות התרכובת הפלסטית נקבעת לא רק על פי תכונות הפולימר הבסיסי, אלא במידה רבה על ידי בחירה ואיכות נכונה של חומרי מילוי ופלסטיקאים.בחירת חומרי המילוי והפלסטיקאים מהווה אתגר מרכזי עבור יצרנים המעוניינים להשיג את התכונות הנדרשות.

כל המשימות הקשות ביותר במונחים טכניים וכלכליים, למשל, השגת גומי עמיד לאוזון וכו', נפתרות על ידי בחירת החומר הפלסטי או הסינטטי הבסיסי בעל התכונות הנדרשות.

עם מצב הכימיה הנוכחי, ניתן לצפות להופעה של מספר חומרים סינתטיים בעתיד הקרוב, שהשימוש בהם יאפשר לפתור לחלוטין את הבעיות שעדיין לא נפתרו בבידוד של חוטים וכבלים.