Полимеры — важнейший материал в кабельной промышленности

Чтобы защитить кабельные изделия, в 18 в. использовали обыкновенную бумагу: из нее выполняли обмотку телеграфных проводов. Чуть позже, в 1894 г., производство обогатилось бумагой с масляной пропиткой: именно из нее делали изоляцию для электрокабелей. В 19 в., когда в Европе начали строить первые подземные коммуникации, наступила эра природного каучука, слой которого предохранял электромеханические изделия от проникновения влаги. Затем люди начали осваивать технологию вулканизации резины. Ну а защитные оболочки на основе полиэтиленовых композиций стали известны только в 1950-х гг.

Усредненный тип электрического кабеля - это проводник из меди или алюминия, поверх которого располагается слой диэлектрика-изоляции, сверху систему укрывает защитная оболочка, стойкая к воздействиям среды.

Если устройство рассчитано на работу под напряжением до 25 кВ, то для создания изоляционного и защитного слоя традиционно применяют разные виды резины, изготовленной на основе каучука (изопренового, натурального или бутадиен-стирольного). Сегодня на территории нашей страны функционирует порядка 200 предприятий, которые выпускают именно такую продукцию. Самыми резиноемкими среди подобных изделий признаны следующие виды кабеля: шахтные кабели, шланговые, судовые.

Когда на арену вышли полимеры, ситуация стала меняться в их пользу. Такой материал, как известно, состоит из насыщенных макромолекул углеводорода, а значит, обладает высокой стойкостью к температурным перепадам, количеству озона, уровню влажности. Востребованными остается и известная с 1960-х гг. группа этилен-пропилен-диеновых каучуков. Из всех изоляционных эластомеров, применяемых в кабельной индустрии, они являются самыми популярными, так как обладают высокой эластичностью, стойкостью к атмосферным явлениям, повышенному содержанию озона в воздухе и т. д. Могут быть использованы в кабельных системах, работающих при 138 кВ и выше. Для изготовления оболочек часто используют также полярные каучуки — материалы, особенно стойкие к нефте- и химическим воздействиям и способные, таким образом, работать в агрессивных средах. На сегодняшний день из полимеров наибольшей востребованностью пользуются полиолефины (в РФ и СНГ лидирующие позиции занимают поливинилхлоридные пластикаты; далее идут компаунды полиэтиленовые; завершают почетную «тройку» сшиваемые композиции).

Изоляция на основе полиолефинов

Такая изоляция поддерживает идеальные диэлектрические свойства, выдерживает температуры в широком диапазоне, обладает повышенной стойкостью к воздействию тепла и химикатов, мало весит и является очень прочной. Такие полиэтилены заняли основную позицию на рынке материалов, используемых в электротехнике, вытеснив на периферию каучуки и пропитанную бумагу.

Что касается сшитых полиэтиленов, то сегодня выпускаются несколько видов, каждый из которых отличается по способу сшивки: радиационно-сшитый, пероксидно-сшитый, силанольно-сшитый. Последний тип сшивки, набирающий популярность, основывается на химическом взаимодействии, в которое вступают силаносодержащие органофункциональные группы, присоединяемые к макромолекулам полиэтилена, причем эта связь более стабильна, чем в двух прочих случаях. Данная технология способствует повышению стойкости к нагреву, улучшает физические и механические свойства изоляции, не наносит вреда экологии, требует гораздо меньших вложений, нежели другие выше названные технологии. На основе материалов, получаемых этим способом, конструируются в последствие силовые кабели (на низкое и среднее напряжение), а также судовые и нераспространяющие горение. Если же речь идет о таких видах кабеля, как водопогружной, нефтепогружной, сейсмический, геофизический, то для них используют блоксополимерные композиции определенных марок.

Наполненные и модифицированные пропиленовые полимеры в настоящее время являются для кабельного рынка базовыми материалами: они широко востребованы электротехнической промышленностью, автомобилестроением, строительством.

ПВХ-пластикаты и кабельная промышленность

В России выпускается сейчас больше 140 тыс. тонн ПВХ-пластиката, который давно стал основным материалом для построения кабелей различного типа (работающих под напряжением до 6кВ, в температурном интервале от -40⁰С до +100⁰С). Если напряжение возрастает, то ПВХ-изоляции быстро теряет свойства диаэлектрика.

Самым важным для европейских и отечественных производителей такого материала на сегодняшний день является вопрос экологичности. Нормы ЕС 2002/95, в частности, запрещают использовать токсичные вещества в пластикатах ПВХ. Полимеры должны быть негорючими и безгалогенными. Это позволяет применять их там, где возникает риск пожароопасных ситуаций (эвакуация персонала не должна проходить в клубах ядовитого дыма, выделяемого, например, свинцом или кадмием). Таким строгим требованиям уже соответствуют кабели, маркируемые как нг-FRLS и нг-LS, примером может служить кабель ВВГнг-LS

ТПЭ, их особенности и применение

Производство термопластичных эластомеров было поставлено на поток только в 1980-х гг., основой для них стали полиуретаны, сополиэфиры, полиолефины. Для создания телекоммуникационного кабеля, а также автопровода, оптоволоконного, контрольного, сварочного, вагонного и многих других видов электромеханических изделий чаще всего используют сантопрены или тефаблоки, являющиеся бюджетными марками ТПЭ.

Успешно дебютировав на арене материалов для кабельной отрасли, ТПЭ продолжают занимать важные позиции на рынке. Только к 2008 году европейские государства потребили порядка 500 тонн данного материала. Все материалы ТПЭ делятся на две большие группы: полимерные смеси и реакторные смеси. Внутри групп выделяются подвиды, описание которых мы не будем здесь приводить. Скажем только, что сейчас в мире выпускается больше чем 700 марок ТПЭ (то есть более 50 разновидностей)! Каждая марка имеет ряд уникальных свойств, имеющих огромное значение в процессе эксплуатации. В России рынок промышленных ТПЭ переживает этап своего начального развития.