1. Общие сведения
При изготовлении оптических кабелей (ОК) помимо ОВ используются следующие основные материалы:
- краски ("чернила") для окраски ОВ;
- заполнители (гидрофобные компаунды, порошки, водоблокирующие нити и ленты) для защиты ОК от распространения влаги;
- полибутилентерефталат, поликарбонат, полиамид для изготовления оптических модулей;
- полиэтилентерефталатные ленты для скрепления элементов сердечника ОК;
- полиэтиленовые композиции для изготовления корделей;
- стеклопластиковые стержни, арамидные нити, стальная проволока для силовых элементов;
- алюминиевая и стальная лента для изготовления комбинированных оболочек ОК;
- полиэтиленовые композиции, поливинилхлоридные пластикаты, полиуретаны, полиамиды для изготовления наружных оболочек ОК.
Таблица 1 - Характеристики материалов, используемых для изготовлении оптических кабелей.
| Материал | Модуль Юнга, Н/мм2 | Плотность, г/см3 | Коэффициент термического расширения, 1/°К |
|---|---|---|---|
| Кварцевое стекло | 72500 | 2,20 | 5,5·10-7 |
| Полибутилентерефталат | 1600 | 1,31 | 1,5·10-4 |
| Полиамид | 1700 | 1,06 | 7,8·10-5 |
| Поликарбонат | 2300 | 1,20 | 6,5·10-5 |
| Арамидное волокно | 100000 | 1,45 | -2·10-6 |
| Стеклопластик | 5000... 6000 | 2Д | 6,6·10-6 |
| Сталь | 200 000 | 7,8 | 1,3·10-5 |
| ПЭНП | 200... 300 | 0,92 | 1,3·10-5 |
| ПЭСП | 400... 700 | 0,93 | (1...2,5) 10-4 |
| ПЭВП | 1000 | 0,95 | (1...2,5)·10-4 |
| ПВХ пластикат | 60 | 1,3 | 1,5·10-4 |
В качестве материалов для изготовления оптических модулей используются в основном полибутилентерефталат, поликарбонат и полиамид, имеющие механические характеристики, обеспечивающие защиту ОВ, размещаемых внутри оптических модулей, от внешних воздействий.
Кордели (конструктивные элементы заполнения сердечника ОК повинной скрутки, используемые в качестве элементов заполнения сердечника) изготавливаются в виде сплошных стержней диаметром, аналогичным диаметру оптических модулей, из полиэтиленовых композиций. В ряде случаев взамен корделей используют оптические модули с гидрофобным заполнителем, не содержащие ОВ.
В настоящей главе приведены лишь основные сведения по материалам для изготовления ОК. В частности, не приводятся характеристики скрепляющих и кодирующих лавсановых нитей, "чернил" ультрафиолетового отверждения для окраски ОВ и т.д.
Приводимые технические характеристики являются усреднёнными и не содержат ссылок на методы их определения.
При изготовлении ОК могут быть использованы равноценные материалы и изделия различных производителей, что предусматривается техническими условиями на производство конкретного типа ОК.
2. Краски ("чернила") для оптических волокон
Используются, в основном, "чернила" ультрафиолетового отверждения, наносимые на ОВ для их цветового кодирования. "Чернила" обеспечивают стойкость цветовой окраски в течение всего срока службы ОК, не оказывают влияния на характеристики передачи ОВ, стойки к химическим материалам, применяемым в конструкциях ОК. "Чернила" прозрачны для оптического излучения, что обеспечивает возможность использования системы юстировки LID в автоматических аппаратах для сварки ОВ и возможность подключения к ОВ оптических телефонов для организации служебной связи по ОВ в процессе строительства и эксплуатации.
Учитывая, что в оптическом модуле размещается, как правило, до 12 ОВ, для их окраски используются "чернила" преимущественно следующих цветов: голубой, оранжевый, зеленый, коричневый, серый, белый, красный, черный, желтый, фиолетовый, розовый, бирюзовый.
При размещении в оптическом модуле ОК от 14 до 36 ОВ окраска ОВ производится, как правило, теми же цветами, однако с нанесением на ОВ с номерами от 13 до 24 дополнительной сплошной цветовой полоски, а на ОВ с номерами от 25 до 36 с нанесением дополнительной штриховой цветовой полоски.
Таблица 2 - Основные характеристики "чернил"
| Параметр | Единица измерения | Значение |
|---|---|---|
| Прочность на растяжение | мПа | 25...30 |
| Удлинение (эластичность) | % | 2...4 |
| Модуль упругости при 2,5% эластичности | мПа | 1450...1650 |
| Испаряемость | % | 1 |
| Температура вспышки | °С | >93 |
| Вязкость при 25 °С | мПа-с | 1700...2500 |
3. Гидрофобные заполнители
В качестве гидрофобных заполнителей преимущественно применяют гидрофобные гелеоб-разные компаунды. Заполнители на основе порошкообразных материалов, нити и ленты (выполняются, в основном, на основе распушенной целлюлозы, разбухающей при контакте с водой и образующей "пробку" для дальнейшего ее распространения) применяют значительно реже.
Гидрофобные компаунды, используемые в качестве заполнителей оптических модулей, помимо задачи защиты ОВ от воздействия влаги выполняют также функцию амортизатора для ОВ при механических воздействиях на ОК, а также функцию смазки, уменьшающей трение между ОВ и стенкой оптического модуля.
Гидрофобные заполнители отличаются диапазоном рабочих температур и назначением: внутримодульные заполнители, применяемые для заполнения модулей с ОВ, и межмодульные заполнители, применяемые для заполнения свободного пространства в сердечниках ОК и в бронепокровах, выполняемых из стальных проволок или стеклопластиковых стержней.
Внутримодульные заполнители характеризуются значительно более высокими предъявляемыми к ним требованиями и имеют меньшую вязкость по сравнению с межмодульными заполнителями.
Гидрофобные заполнители марки TFC фирмы MWO GmbH. Гидрофобные заполнители марки TFC - сверхчистые, тиксотропные продукты с низкой вязкостью и высокой прозрачностью. Они изготавливаются двух типов: ТFС 1529 и TFC 1129 (табл. 3).
Заполнители TFC совместимы с материалами, используемыми в ОК.
Заполнитель типа TFC 1529 - нестекающий компаунд, имеет стабильные характеристики до -40°С. Свободен от силиконовых масел.
Заполнитель типа TFC 1129 - нестекающий компаунд со стабильными характеристиками до -60°С. Свободен от силиконовых масел.
Таблица 3 - Основные технические характеристики заполнителей марок ТFС 1529 и ТFС 1129
| Параметр | Единица измерения | TFC 1529 | TFC 1129 |
|---|---|---|---|
| Вязкость при 25 °С | мПа-с | 7000... 8000 | 6200... 6800 |
Конусная пенетрация при: - 40 | мм/ 10 | 300...400 200...260 | 300...400 250...320 |
| Маслоотделение, 24 ч при 80 °С | % | Нет | Нет |
| Летучесть, 24 ч при 80 °С | % | <0,2 | <0,2 |
| Плотность, при 25 °С | г/см3 | 0,83 | 0,82 |
| Температура вспышки | °С | >220 | >230 |
Гидрофобные заполнители фирмы Henkel KGaA. Гидрофобные заполнители марок Macroplast CF 250, 300 и 320 используются для заполнения модулей с ОВ. Заполнители этих марок могут вводиться в ОК при нормальной температуре, каплепадение отсутствует при температуре до 100 °С. Заполнители не оказывают воздействия на ОВ, совместимы с полимерными материалами ОК, остаются вязкими при температуре до -80 °С, не содержат силикона и неорганических заполнителей.
Гидрофобный заполнитель марки Macroplast CF 290 (табл. 4) предназначен для заполнения межмодульного пространства и защищает элементы ОК от воздействия влаги. Изготавливается на основе углеводородов и синтетических полимеров. Цвет заполнителя янтарный.
Таблица 4- Основные технические характеристики заполнителя Macroplast CF 290
Параметр | Единица измерения | Значение |
Конусная пенетрация при: + 22°С -10 °С -20 °С | мм/ 10 | 240 215 175 |
Маслоотделение, 24 ч при 150 °С | % | 5 |
Плотность при 20 °С | г/см3 | - 0,88 |
Температура вспышки | °С | >230 |
Гидрофобные заполнители фирмы BPLC (Франция). Гидрофобные нетоксичные заполнители Naptel предназначены для внутримодульного (Naptel 308) и междумодульного (Naptel 851, 842, 827, 867) заполнения ОК. Производятся на основе полиизобутилена с добавлением воска (табл. 5, 6). Изготавливаются в виде гомогенного вязкого геля белого цвета.
Таблица 5- Основные технические характеристики гидрофобного заполнителя Naptel 308
| Параметр | Единица измерения | Значение |
|---|---|---|
| Температура каплепадения | °С | >250 |
Вязкость при 20 °С 2 об/мин 5 об/мин 10 об/мин | 0,1 Па-с | 150000 70000...90000 40000... 54000 |
| Плотность при 20 °С | г/см3 | 0,89...0,90 |
| Температура вспышки | °С | >200 |
| Диэлектрические потери при 20 °С, 50 Гц, 5000 В/см | — | < 10-4 |
| Электрическое сопротивление при 20 °С (от 50 Гц до 1 МГц) | Ом-см | >1016 |
| Относительная диэлектрическая проницаемость при 20 °С | — | <3 |
Таблица 6 - Основные технические характеристики гидрофобных заполнителей Naptel851,842, 827, 867
| Параметр | Единица измерения | 851 | 842 | 827 | 867 |
|---|---|---|---|---|---|
| Температура каплепадения | °С | 90 | 80 | 70 | 90 |
| Вязкость при 120 °С | сСт | 75...90 | 175...225 | 175...100 | 100...150 |
| Температура вспышки | °С | 175 | 230 | 200 | 220 |
| Диэлектрические потери при 23 °С | — | 10-4 | 10-4 | 10-4 | 10-4 |
| Электрическое сопротивление при 23 °С | Ом-см | 1016 | 1016 | 1016 | 1016 |
| Относительная диэлектрическая проницаемость при 23 °С | — | 2,3 | 2,3 | 2,3 | 2,3 |
Водоблокирующие тиксотропные компаунды фирмы ВР GSP (Великобритания). Водо-блокирующие тиксотропные компаунды Optiflll 5300, 5270 предназначены для внутримодуль-ного, а компаунд Optiflll 5209 и компаунды Insojell - для межмодульного заполнения ОК. Рабочий диапазон температур от -60 до +150 °С. Компаунды Optiflll изготавливаются в виде геля из синтетических материалов и/или на основе минеральных масел с инертными заполнителями (табл. 7).
Таблица 7-Основные технические характеристики компаундов Optifill 5300, 5270, 5209
| Параметр | Единица измерения | 5300 | 5270 | 5209 |
|---|---|---|---|---|
| Плотность при 20 °С | г/см3 | 0,85 | 0,85 | 0,90 |
| Температура вспышки | °С | — | 230 | 230 |
| Вязкость при 20 °С | мПа-с | 9000..11000 | 9000..11000 | 20000...24000 |
| Критический предел текучести при 20 °С | 35 | 25 | — |
Компаунды Insojell 4822 и 5724 применяются для межмодульного заполнения сердечников ОК и изготавливаются на основе минерального масла и воска (табл. 8).
Таблица 8 - Технические характеристики компаундов Insojell
| Параметр | Единица измерения | 4822 | 5724 |
|---|---|---|---|
| Температура каплепадения | °С | более 73 | 100 |
| Конусная пенетрация при 25 °С | 0,10мм | более 73 | 160 |
| Конусная пенетрация при 10 °С | 0,10мм | >30 | — |
| Кинематическая вязкость при 100 °С | сСт | 13...20 | — |
| Температура вспышки | °С | >230 | >230 |
| Удельное объёмное сопротивление при 100 °С | Ом-см | >1012 | >1012 |
| Удельное объёмное сопротивление при 23 °С | Ом-см | >1015 | 1015 |
| Относительная диэлектрическая проницаемость при 23 °С | — | <2,3 | <2,3 |
Водоблокирующие ленты и нити компании Geca-Topes (Нидерланды). Используются для получения так называемого "сухого водозащищённого кабеля". Обычно для этого две водоблокирующие нити располагают вокруг центрального силового элемента; одну водо-блокирующую ленту вокруг сердечника; слой из водоблокирующей пряжи используют в качестве упрочняющего силового элемента.
Основные технические характеристики водоблокирующих нитей и лент компании Geca-Topes приведены в таблице 9, 10.
Таблица 9 - Основные технические характеристики водоблокирующих нитей марки GTB
| Параметр | Единица измерения | GTB50 | GTB 100 | GTB 150 | GTB10 | GTB20 | GTB35 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Удельный вес | г/100 м | 20 | 10 | 6,7 | 100 | 50 | 25 |
| Прочность на разрыв | Н | 20 | 9 | 7 | 56 | 36 | 28 |
| Относительное удлинение | % | 11 | 11 | 11 | 8 | 10 | 10 |
| Скорость водопоглощения | мг/мин | 15 | 15 | 15 | 32 | 40 | 28 |
| Кратковременная термостойкость | °С | 230 | 230 | 230 | 230 | 230 | 230 |
| Длительная рабочая температура | °С | 150 | 150 | 150 | 150 | 150 | 150 |
Таблица 10 - Основные технические характеристики водоблокирующих лент GFS FreeSwell
| Параметр | Единица измерения | 1110 | 1120 | ИЗО | 1140 | GTI TopSweU 1240 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Масса на длину площади | г/м2 | 50 | 56 | 68 | 87 | 117 |
| Толщина | мм | 0,17 | 0,20 | 0,23 | 0,25 | 0,34 |
| Прочность на разрыв | Н/см | 25 | 25 | 25 | 25 | 35 |
| Относительное удлинение | % | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 |
| Скорость водопоглощения | мг/мин | 2,5 | 4 | 7 | 10 | 10 |
| Высота набухания | мг/3 мин | 4 | 6 | 10 | 15 | 15 |
| Кратковременная термостойкость | °С | 200 | 200 | 200 | 200 | 230 |
| Длительная рабочая температура | °С | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 |
Водоблокирующие ленты фирмы Lantor (Нидерланды). Лента типа ЗЕ5410 с максимальной температурой эксплуатации 90°С используется в ОК с "сухим" сердечником, ее размещают в зазорах между конструктивными элементами сердечника, а также в зазорах защитных покровов. Основные технические характеристики водоблокирующей ленты типа ЗЕ5410 приведены в таблице 11.
Таблица 11 - Водоблокирующая лента типа ЗЕ5410
| Параметр | Единица измерения | Значение |
|---|---|---|
| Толщина | мм | 0,25 |
| Масса на единицу площади | г/м2 | 60 |
| Прочность на разрыв | Н/см | 40 |
| Относительное удлинение | % | 14 |
| Скорость набухания | мм/мин | 7 |
| Высота набухания | мм | 8 |
4. Материалы для скрепления элементов сердечника ОК
Основным материалом для скрепления элементов сердечника ОК повивной скрутки является полиэтилентерефталатная лента, обеспечивающая фиксацию элементов конструкции сердечника до наложения полимерной оболочки и предотвращающая вытекание из сердечника гидрофобного заполнителя.
Плёнка полиэтилентерефталатная марки ПЭТ-Э производится Владимирским химическим заводом, изготавливается в соответствии с ГОСТ 24234-80 и предназначается для скрепления конструктивных элементов ОК (табл. 12). Она может эксплуатироваться при температуре от -65°С до +155°С.
Таблица 12 -Основные технические характеристики плёнки марки ПЭТ-Э
Параметр | Единица измерения | Значение для плёнки толщиной, мкм | ||||||||||
12 | 20 | 25 | 35 | 50 | 70 | 100 | 125 | 175 | 190 | 250 | ||
Плотность | г/см3 | 1,390... 1,400 | ||||||||||
Предел прочности, не менее | МПа | 172 | 172 | 172 | 177 | 177 | 177 | 177 | 177 | 177 | 157 | 157 |
Относительное удлинение при разрыве, не менее | % | 70 | 70 | 70 | 70 | 80 | 80 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
Удельное объёмное электрическое сопротивление, не менее | Ом-м | 1014 | ||||||||||
Электрическая прочность при 23°С, 50 Гц, не менее | кВ/м | 220 | 220 | 220 | 170 | 170 | 140 | 140 | 120 | 90 | 90 | 80 |
5. Материалы для силовых элементов ОК
В качестве центрального силового элемента ОК повивной скрутки используют стеклопла-стиковый стержень, а также стальную проволоку или трос с полимерным покрытием. Для изготовления ОК, предназначенных для прокладки в грунт, в качестве центрального силового элемента преимущественно используется стеклопластиковый стержень, с целью повышения стойкости ОК к внешним электромагнитным воздействиям.
Стальная проволока используется в бронепокровах ОК, прокладываемых в грунт (в том числе в скальный грунт и грунт, подверженный мерзлотным явлениям). Применение ее обеспечивает более высокую стойкость ОК к растягивающим и раздавливающим усилиям при меньших габаритах и стоимости ОК по сравнению с ОК, выполненным на основе диэлектрических силовых элементов, а также упрощает трассопоисковые работы.
Стеклопластиковые стержни и арамидные нити (наиболее широко известные торговые марки арамидных нитей - "кевлар" и "тварон") применяют, в основном, в качестве силовых элементов диэлектрических ОК, предназначенных для подвески на опорах ЛЭП, опорах контактной сети и автоблокировки электрифицированных железных дорог, а также для ОК, предназначенных для прокладки в условиях сильных электромагнитных воздействий.
Материалы Twaron изготавливаются фирмой Acordis Twaron Products (Нидерланды) (табл. 13). В практике производства ОК используются:
- арамидные волокна Twaron 2200 и Twaron 1055;
- во деблокирующие арамидные нити Twaron 1052 (покрытые суперабсорбирующими полимерами), применяют для размещения рядом с ОВ;
- рипкорд Twaron 1005 и Twaron 1006, размещают под наружной полимерной оболочкой ОК для облегчения ее разделки;
- композит арамидных нитей и эпоксидной смолы (стеклопластиковый стержень) размещают в центре ОК модульной конструкции;
- арамидные ленты, используются для наружной обмотки подвесных ОК с целью защиты их от повреждения выстрелами из охотничьего оружия.
Таблица 13 - Основные технические характеристики арамидных волокон Twaron
| Параметр | Единица измерения | 2200 | 1055 |
|---|---|---|---|
| Плотность | г/см3 | 1.45 | 1.45 |
| Разрывное усилие | МПа | 2900 | 2900 |
| Удлинение при разрыве | % | 2.7 | 2.5 |
| Модуль упругости | ГПа | 115 | 125 |
Полистал-композиты производства фирмы Poliystal Composites GmbH (ФРГ) обладают хорошими прочностными характеристиками и гибкостью, диэлектрическими свойствами, низкой плотностью и оптимальным коэффициентом теплового расширения. В качестве основы композиционных силовых элементов используются, в основном, стекловолокно или арамидные волокна, а в качестве связующих материалов смолы, термопластичные материалы и др. В зависимости от материала основы и связующего материала различают полистал-композиты трёх типов: Р, Е и А (табл. 14). Материалом основы для типов Р и Е служит стекловолокно, а для типа А - арамидные волокна.
Таблица 14 - Основные технические характеристики полистал-композитов
| Параметр | Единица измерения | Р | Е | А |
|---|---|---|---|---|
| Плотность | г/см3 | 2.1 | 2.1 | 1.45 |
| Содержание стекловолокна (армидного волокна) | % | 80 | 83 | 70 |
| Удлинение при разрыве | % | >2.8 | >2.8 | 2.2 |
| Модуль упругости | Н/мм2 | >50000 | 60000 | >75000 |
| Предел прочности при растяжении | Н/мм2 | >1500 | 1700 | >2000 |
| Коэффициент теплового расширения | 1/°С | 6,6·10-6 | 4,4·10-6 | 2,0·10-6 |
Полистал-композиты выпускаются в виде круглого прутка диаметром от 0,5 до 16 мм, разрывная прочность составляет соответственно от 300 до 285600 Н.
Стальная оцинкованная проволока круглого сечения используется для бронирования ОК и изготавливается в соответствии с требованиями ГОСТ 1526-81. "Проволока стальная оцинкованная для бронирования электрических проводов и кабелей. Технические условия".
Проволока выпускается 20 типоразмеров: диаметром 0,30; 0,40; 0,50; 0,60; 0,80; 1,00; 1,20; 1,40; 1,60; 1,80; 2,00; 2,20; 2,40; 2,50; 2,60; 2,80; 3,00; 4.00; 5,00; 6,00мм.
Цинковое покрытие по проволоке должно быть сплошным, без пропусков, трещин. Оно не должно растрескиваться и отслаиваться при спиральной навивке проволоки на цилиндрический сердечник. При диаметре проволоки от 0,30 до 0,50 мм отношение диаметра сердечника к диаметру проволоки равно 4, а для проволоки диаметром от 0,50 до 6,00 мм отношение равно 6.
Проволока поставляется в мотках из одного отрезка или на катушках. Масса проволоки в мотках в зависимости от её диаметра составляет от 1,5 до 40 кг, а на катушках от 1,5 до 100 кг. Обычно проволока покрывается консервационным маслом, но по требованию потребителя она может быть поставлена без консервационного покрытия.
С целью защиты проволоки от повреждений при хранении и транспортировке она должна быть упакована в соответствии с требованиями ГОСТ 1526-81.
6. Материалы для комбинированных оболочек
(алюминиевая и стальная ленты с полимерным покрытием)
Используются для изготовления алюмополиэтиленовых (АЛПЭТ) и сталеполиэтиленовых (СТАЛПЭТ) оболочек ОК, обеспечивающих защиту кабеля от поперечной диффузии влаги через полимерные оболочки. Применяются при изготовлении ОК, предназначенных для эксплуатации в воде (прокладываемые в затапливаемой водой кабельной канализации, болотах, через водные преграды и т.п.). Наличие у ОК комбинированной оболочки упрощает также проведение трассопоисковых работ, а применение оболочки "сталь-полиэтилен" обеспечивает повышение стойкости ОК к воздействию грызунов.
Стальные ленты с двухсторонним полимерным покрытием фирмы Dow Chemical. Предназначены для изготовления сталепоэлителеновых оболочек ОК, обеспечивающих защиту от механических воздействий, грызунов, а также поперечной диффузии влаги. Поставляются ленты трех типов: Zetabon S 252, S 262 и S 2102 (табл. 15).
Таблица 15 - Общие технические характеристики стальных лент Zetabon
| Параметр | Единица измерения | S252 | S262 | S2102 |
|---|---|---|---|---|
| Толщина ленты | мм | 0,115±0,012 | 0,155±0,015 | 0,251±0,023 |
| Толщина полимерного покрытия | мм | 0,058+0,013 | 0,058+0,013 | 0,058+0,013 |
| Площадь поверхности на 1 кг веса | м2/кг | 0,989 | 0,754 | 0,479 |
Стальная лента изготавливается из низкоуглеродистой стали и имеет хромовое покрытие, которое наносится электролитическим путём. На ленту с обеих сторон наносится полимерное покрытие. Лента Zetabon накладывается на сердечник ОК продольно с перекрытием непосредственно перед нанесением (экструзией) наружной полимерной оболочки. В процессе нанесения наружной оболочки полимерное покрытие стальной ленты расплавляется, образуя надёжное сцепление между стальной лентой и наружной полимерной оболочкой, а также герметизирует продольный шов в области перекрытия ленты Zetabon.
Таблица 16 - Основные технические характеристики ленты Dozakl
| Параметр | Единица измерения | Значение |
|---|---|---|
| Толщина алюминиевой ленты | мм | 0,10...0,15 |
| Толщина полиэтиленового покрытия | мм | 0,045... 0,050 |
| Разрывное усилие | МПа | 50 |
| Относительное удлинение | % | <22 |
Клеи-расплавы. Используются в конструкции ОК для склеивания арамидных нитей с внешней полиэтиленовой оболочкой, для склеивания алюминиевой или стальной ленты с полимерным покрытием. Для склеивания или герметизации арамидных волокон или алюминиевой ленты с полиэтиленом используются клеи-расплавы Macromelt 6735 или Macro-melt ТРХ 20-315. Лента из гофрированной стали с полиэтиленом высокой плотности склеивается клеем-расплавом Macromelt Q 3265 (табл. 17).
Таблица 17 - Основные технические характеристики клеев-расплавов марки Macromelt
| Параметр | Единица измерения | Q3265 | 6735 | ТРХ 20-315 |
|---|---|---|---|---|
| Состав | Термо-пластические сополимеры | Полиамид | Полиамид | |
| Цвет | Желтоватый | Янтарный | Янтарный | |
| Температура размягчения | °С | 105+7 | 100+5 | 100+5 |
| Вязкость при температуре: 160 °С | мПа-с | 500011200 | — | 48000+12000 |
| 170 °С | мПа-с | 3500+500 | 1950014500 | — |
| 180 °С | мПа-с | 3000+550 | 1350013000 | 2200015000 |
| 190 °С | мПа-с | 21001450 | 9500+2000 | — |
| 200 °С | мПа-с | 17001400 | 6500+1500 | 11000+3000 |
| 210 °С | мПа-с | — | 4500+1000 | — |
Прочность на отслаивание при склеивании: ПЭ/ПЭ 60 °С | Н/см | 22 58 - - | - - - - | - - 200 100 |
| °С | 65+5 | 80+5 | 85+5 | |
| °С | — | -30+5 | -30+5 |
7. Материалы для изготовления оболочек ОК
Таблица 18 - Сравнительные характеристики полимерных материалов
| Характеристика | ПЭНП | ПЭВП | ПВХ | ПА | ПУ |
|---|---|---|---|---|---|
| Стойкость к окислению | +++ | +++ | +++ | +++ | +++ |
| Стойкость к высоким температурам | ++ | +++ | ++/+++ | +++ | ++ |
| Стойкость к нефтепродуктам | ++/+++ | ++/+++ | + | +++ | ++ |
| Гибкость при низких температурах | +++ | +++ | -/+ | ++ | ++ |
| Стойкость к атмосферным воздействиям | +++ | +++ | ++/+++ | +++ | ++ |
| Стойкость к воздействию озона | +++ | +++ | +++ | +++ | +++ |
| Абразивная стойкость | ++ | +++ | +/++ | ++++ | ++++ |
| Электрические характеристики | +++ | +++ | +/++ | - | - |
| Стойкость к горению | - | - | +++ | - | - |
| Стойкость к воздействию радиации | ++/+++ | ++/+++ | + | +/++ | ++ |
| Водопоглощение | +++ | +++ | +/++ | -/+ | -/++ |
| Стойкость к воздействию кислот | ++/+++ | +++ | ++/+++ | -/+ | + |
| Стойкость к воздействию щелочей | ++/+++ | +++ | ++/+++ | -/+ | + |
| Стойкость к воздействию бензина, керосина и др. алифатических гидрокарбонатов | ++/+++ | ++/+++ | - | +++ | + |
| Стойкость к воздействию растворителей | ++ | ++ | -/+ | +++ | -/++ |
| Примечание. ПЭНП — полиэтилен низкой плотности, ПЭВП — полиэтилен высокой плотности, ПВХ — поливинилхлоридный пластикат, ПА — полиамид, ПУ — полиуретан. - низкая, + средняя. ++ хорошая, +++ высокая, ++++ превосходная. Приведенные оценки полимеров основаны на усредненных данных материалов общего применения. Характеристики могут быть иными при применении специальных композиций полимеров. |
Полиэтилен, широко используемый для изготовления оболочек ОК материал, получается в результате полимеризации этилена. В зависимости от способа полимеризации имеет несколько отличающиеся между собой следующие характеристики:
- полиэтилен низкой плотности ПЭНП (в отечественной литературе преимущественно именуется полиэтилен высокого давления по способу полимеризации - при давлении до 1500 кгс/см2) характеризуется высокими электрическими свойствами;
- полиэтилен высокой плотности ПЭВП (в отечественной литературе преимущественно именуется полиэтилен низкого давления по способу полимеризации - при давлении до 150 кгс/см2, в присутствии металлоорганических катализаторов) характеризуется высокими механическими свойствами и более худшими, по сравнению с ПЭНП, элек трическими свойствами;
- полиэтилен средней плотности ПЭСП обладает промежуточными характеристиками по сравнению с ПЭНП и ПЭВП.
Для изготовления оболочек ОК применяют полиэтиленовые композиции, в которые вводят различные компоненты, способствующие повышению стойкости материала к старению, к солнечной радиации и др. В частности, повышение стойкости полиэтилена к солнечной радиации чаще всего обеспечивается за счет введения газовой сажи в объеме около 3 %, в связи с чем наружные полиэтиленовые оболочки ОК имеют преимущественно черный цвет. Одним из недостатков полиэтилена является его горючесть, поэтому ОК с полиэтиленовыми оболочками используются только для наружной прокладки. Применять их для кабелей, прокладываемых внутри зданий, в коллекторах и туннелях, нельзя по соображениям пожаробезопасности. Разрывная прочность полиэтилена составляет 10...12 МПа, относительное удлинение при разрыве 400...500 %, температура плавления 110...130 °С.
Полиэтиленовые композиции, обладающие стойкостью к распространению горения, получают преимущественно за счет введения в них достаточно большого объема (до 50 %) три-гидрооксида алюминия А1(ОН)3. При воздействии температуры более 200 °С тригидрооксид алюминия разлагается на негорючую окись алюминия А12О3 и воду (в виде водяных паров), благодаря чему температура падает, а концентрация горючих паров и кислорода уменьшается. ОК с такими оболочками относятся к категории кабелей с оболочками, не распространяющими горение, и предназначены для прокладки в туннелях, коллекторах и внутри зданий.
Поливинилхлоридный пластикат применяется преимущественно для изготовления оболочек станционных ОК, так как обеспечивает нераспространение горения и позволяет изготавливать оболочки ОК высокой гибкости. К недостаткам материала относится возможность миграции пластификаторов в другие элементы конструкции, выделение дыма и хлора при воздействии пламени, с образованием удушающих газов и паров соляной кислоты из-за взаимодействия выделяющегося при горении хлора с влагой воздуха. Как правило, рабочий диапазон температур ОК с оболочками из ПВХ пластиката составляет -10...+70 °С. При более низких температурах жесткость материала резко увеличивается, при более высоких также происходит увеличение жесткости за счет улетучивания пластификаторов из материала.
Полиамид (широко применяемые его торговые названия - капрон, нейлон) применяют как дополнительное покрытие наружной оболочки ОК с целью повышения стойкости к абразивному воздействию, к химическим веществам, а также воздействию грызунов и термитов. Оболочки из полиамида остаются гибкими при температурах -40...+90°С, размягчение их происходит при температуре более +150°С.
Полиуретаны наиболее дорогостоящие полимеры и поэтому наименее широко применяются при изготовлении оболочек ОК. Они характеризуются превосходными механическими характеристиками (разрывная прочность 30...55 МПа, относительное удлинение при разрыве 400...700 %), высокой абразивной стойкостью, высокой гибкостью, стойкостью к химическим материалам, к окислению. Основная область применения - военно-полевые кабели и кабели для подвижных соединений машин и механизмов.
Таблица 19 - Марки полиэтиленов
| Назначение | ГОСТ, фирма-изготовитель | Марка полиэтилена |
|---|---|---|
| Для оболочек ОК | ГОСТ 16336-77 | 102-10К, 153-10К, 178-10К |
| Для оболочек внутриобъектовых ОК (композиции, не поддерживающие горение) | Фирма Borealis | НЕ 6067, НЕ 6062, ME 605 |
| Для изоляции жил | Тоже | FR4810 |
| Для оболочек диэлектрических ОК, подвешиваемых на опорах ЛЭП (композиции, стойкие к электрокоррозии) | Тоже | ME 6080, ME 6081 |
Таблица 20 - Основные технические характеристики полиэтиленов по ГОСТ 16336-77
| Параметр | Единица измерения | 102-10К | 153-10К | 178-10К |
|---|---|---|---|---|
| Плотность | г/см3 | |||
| Показатель текучести расплава | г/ 10 мин | 0,24... ,36 | 0,21... 0,39 | 1,05. ..1,95 |
| Предел текучести при растяжении | МПа | >11,3 | >11,3 | >9,3 |
| Предел прочности | МПа | >14,7 | >13,7 | >11,7 |
| Относительное удлинение при разрыве | % | >600 | >600 | >600 |
| Стойкость к растрескиванию | ч | >500 | >500 | >2,5 |
| Стойкость к термоокислительному старению | ч | >8 | >8 | >8 |
| Стойкость к фотоокислительному старению | ч | 500 | 500 | 500 |
Таблица 21 - Основные технические характеристики полиэтиленов фирмы Borealis
| Параметр | Единица измерения | НЕ60670 | НЕ6062 | МЕ6052 | FR4810 | МЕ6080 | МЕ6081 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Плотность | г/м3 | 0,954 | 0,954 | 0,954 | 1,270 | 1,100 | 1,100 |
| Показатель текучести расплава | г/ 10 мин | 1,7 | 0,5 | 0,7 | 0,1 | 0,2 | 0,4 |
| Предел прочности | МПа | 20 | 25 | 25 | 200 | 20 | 200 |
| Относительное удлинение при разрыве | % | 800 | 700 | 700 | 500 | 400 | 500 |
| Стойкость к растрескиванию | ч | 1000 | 2000 | 2000 | 1000 | 1000 | 2000 |
| Температура хрупкости | °С | -76 | -76 | -76 | -35 | -50 | -80 |
| Модуль упругости на изгиб | МПа | 850 | 850 | 600 | — | 850 | — |
| Удельное объёмное сопротивление | Ом-см | 1016 | 1016 | 1016 | 5х1016 | — | — |