К экструзионным оболочкам для проводов относят полимерные покрытия, получаемые методом экструзии. В настоящее время возрастает интерес к ТПЭ (термопластичные эластомеры). Ежегодный прирост потребления таких материалов составляет 10-15%, в 2008 году общий объем потребления таких материалов составил 400-500 тыс. тонн в странах Западной и Восточной Европы.

К экструзионным оболочкам для проводов относят полимерные покрытия, получаемые методом экструзии. Это технологический процесс формирования изделия методом продавливания необходимого материала, обладающего высокой вязкостью, через отверстие, форма которого повторяет поперечное сечение готового продукта (от лат. extrusio – выталкивание). К слову, данный процесс широко применяется не только в химической промышленности для получения труб, листов, плёнок, оболочек электропроводов и т.п., но и в пищевой промышленности для производства детского питания, рыбных и мясных продуктов, сухих хлопьев, кормов для животных и др.

Таким образом, очевидно, что важнейшими составляющими процесса получения качественных оболочек для электропроводов являются экструзионное оборудование (экструдеры), используемое для нанесения полимерного материала на проводник, а также состав и технические характеристики применяемого для производства материала.

В зависимости от температурного режима проведения процесса формирования изделий различают:

• холодную экструзию (исключительно механическое воздействие на материал, температура 20 – 60°С),

• теплую экструзию (помимо механического осуществляется тепловое воздействие на обрабатываемый материал, обычно, в интервале температур 60 – 105°С, в результате чего изделие приобретает дополнительную влажность, пористость и пластичность, а также характеризуется небольшой плотностью),

• горячую экструзию (формирование продукта осуществляется под действием высоких температур и давлении, результатом данного процесса могут быть глубокие изменения химического состава исходного сырья).

Впервые экструдеры были разработаны в XIX веке для создания оболочки для проводов, а в начале XX-го началось их серийное производство в Германии, Великобритании и США. Современные экструдеры по виду основного рабочего элемента подразделяют на одночервячные, многочервячные, дисковые и поршневые (плунжерные). Кроме того, экструдеры могут иметь параллельные или конические конфигурации шнеков с сонаправленным или противонаправленным их вращением.

Для изготовления изоляционных оболочек для электрических проводов в химической промышленности используют метод горячей экструзии с использованием червячного экструдера. В результате вращения шнека (скорость вращения от 0,5 до 7 м/мин) и перемещения исходного материала вдоль гильзы достигается его разогрев (в том числе и за счет подвода теплоты из вне, выше 120°С), гомогенизация и пластификация (рабочее давление составляет 15-50 МН/м²). Производительность современных экструзионных установок достигает 3,5 т/ч.

На рынке представлен достаточно широкий ассортимент оборудования, необходимого для нанесения изоляции методом экструзии на металлический кабель. Например, ООО «ТП-Волжский берег» (г. Энгельс) производит экструдеры по индивидуальному заказу на базе различных шнековых пар с обогревом и охлаждением, формирующие головки с цилиндрической или конусной основой, предназначенные для изготовления проводов с сечением от 0,35 до 120 мм². Кроме того, компанией выпускаются сопутствующие устройства, необходимые для организации полноценного производства силовых кабелей.

Также линии для нанесения изоляционной оболочки на провода с сечением 1 – 140 мм2 различной производительности (18–1300 кг/ч) предлагаются китайской компанией ICO SHING CORP. Наиболее современное оборудование представлено фирмами WEBER и MEILLEFER (Германия). С использованием экструдера фирмы MEILLEFER и головки экструдера фирмы UNITEK (Австрия) ЗАО «Адваком» (г. Дубна) выпускает медный кабель под торговой маркой EXALAN UTP 4x2x0,55 (Категории 5 е), на который получен сертификат соответствия ГОСТ-Р.

Для получения качественных оболочек для электропроводов в настоящее время широко используются следующие полимерные материалы и смеси, приготовленные на их основе: термопластичный полиуретан (ПТУ), поливинилхлорид (ПВХ), полиамид (ПА), полипропилен (ПП), термопластичные эластомеры (ТПЭ) и другие термопласты.

Большое распространение получил ПВХ, синтетический полярный полимер. Это есть  результат полимеризации винилхлорида суспензионным (ГОСТ 14332-78) или эмульсионным (ГОСТ 14039-78) способом. Готовый ПВХ представляет собой белый сыпучий капиллярно-пористый порошок (размер частиц 100-200 мкм), инертный ко многим агрессивным средам и растворителям.

Маркировка ПВХ включает следующие характеристики материала (например, ПВХ-А(П)-BBCD E, сорт высший ГОСТ 14039-78):

• А – способ полимеризации (Е или С);
• П (может отсутствовать) – образующий пасты;
• BB – нижний предел величины константы Фикентчера К (характеристика молекулярной массы);

o 0 – не нормируется,
o 1 – 0,30÷0,40,
o 2 – 0,35÷0,45,
o 3 – 0,40÷0,50,
o 4 – 0,40÷0,65,
o 5 – 0,45÷0,55,
o 6 – 0,50÷0,60,
o 7 – 0,55÷0,65,
o 8 – 0,60÷0,70,
o 9 – более 0,65;

• D – показатель остатка после просева на сите № 0063 (%):

o 0 – не нормируется;
o 1 – ≤1,
o 2 – 1÷10,
o 3 – 5÷20,
o 4 – 10÷50,
o 5 – 30÷70,
o 6 – 50÷90,
o 7 – 70÷100,
o 8 – 80÷100,
o 9 – 90÷100;

• E – возможное применение ПВХ (М – переработка в пластифицированные изделия, Ж – переработка в жесткие изделия, С – переработка в пасты со средней вязкостью, У – универсальный).

Одним из крупнейших производителей ПВХ в России является ОАО «Саянскхимпласт» (до 40%), выпускающий ПВХ по ГОСТ 14332-78 марок ПВХ-С-7059 М, ПВХ-С-7058 М, ПВХ-С-7056 М и по ТУ 2212-012-46696320-2005 марок СИ-64, СИ-67 СИ-70.
Смешением ПВХ с различными пластификаторами (эфиры фталевой, фосфорной, адипиновой кислот, хлорированные парафины и др., до 30% массы) добиваются получения пластиката (ГОСТ 5960-72). Он применяется для изготовления изоляционных оболочек для электропроводов. В зависимости от используемых пластификаторов и их количества конечный продукт приобретает эксплуатационные характеристики, необходимые в данном конкретном случае (плотность, прочность при растяжении, удельная теплоемкость, диэлектрическая проницаемость, морозостойкость и т.п.). Следует отметить, что общим недостатком всех пластикатов является их склонность к миграции и выпотеванию, а также возможность их экстрагирования жидкими средами, что ведет к потере эластичности и ухудшению морозостойкости.

С помощью смешения ПВХ с другими полимерами или сополимерами (полиэтиленами, каучуками и др.) можно получить материал с измененными эксплуатационными характеристиками. Например, ФГУП «НИИ полимеров» (г. Дзержинск) предлагает широкий выбор различных по составу пластикатов на основе ПВХ, обладающих отличающимися свойствами (И40-13А, ИМ-30-9, ИМ-20-7, ОМ-40, ОМ-25), предназначенных для производства внешних и внутренних оболочек для электропроводов. НИИ осуществляет выпуск пластикатов с пониженной горючестью и высокой стойкостью к грибковым поражениям, рассчитанных на работу в интервале температур от -40 до +70°С.

В настоящее время все больше возрастает интерес к ТПЭ (термопластичные эластомеры). Ежегодный прирост потребления таких материалов составляет 10-15%, в 2008 году общий объем потребления таких материалов составил 400-500 тыс. тонн в странах Западной и Восточной Европы. ТПЭ подразделяют на блоксополимерные (полиуретановые, полиамидные, сополимерные стирольные и полиэфирные) и полимерные (олефиновые, динамически вулканизованные, виниловые). В настоящее время за рубежом выпускается большое количество разнообразных по составу и свойствам материалов. В России продукция из ПТЭ в промышленном масштабе производится с 1999 года на ОАО «Уфаоргсинтез». На данный момент ведущими производителями материалов на основе ПТЭ являются ЗАО «Объединенная компания Полипластик-Технопол» (Москва), ЗАО «Кварт» (г. Казань) и ЗАО «Научно-производственная компания «Полимер-Компаунд» (г. Томск).

- Основным преимуществом ТПЭ на основе полипропилена по сравнению с композициями на основе ПВХ, является возможность эксплуатации изделий до 130 градусов(на основе же ПВХ всего до 70 градусов), - говорит Евгений Соломонович Арцис, руководитель отдела маркетинга группы компаний «Полипластик».

Отечественные разработки активно применяются для изготовления экструзионных оболочек кабелей. Например, разработанный совместно с ЗАО НПК «Полимер-Компаунд» и ЗАО «АМЕРиКо» (г. Уфа) новый полимерный материал на основе винилового ТПЭ с повышенной стойкостью к нефтепродуктам (ТПВЭ Тамерлен и ТЭП-PVC 02-01K) успешно прошел технологические испытания и был рекомендован к применению в качестве защитной оболочки кабелей. В настоящее время более 500 км кабелей с таким покрытием приняты в эксплуатацию компаниями «ТНК-BP», «Сибнефть» и «Роснефть».

Денис Гудков
www.EquipNet.ru