антикоррозийный компаунд для защитного покрова электрического кабеля

Формула изобретения

Антикоррозионный компаунд для защитного покрова электрического кабеля на основе масложирового гудрона, образующегося при щелочной рафинации хлопковых соапстоков - госсиполовой смолы, содержащий модифицирующие добавки буру, борную кислоту, PbO, Pb ₃O₄ и выбранные из группы мочевина, меламин, дициандиамид, и наполнитель, выбранный из группы мел, тальк, каолин, известняк, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Госсиполовая смола	90
Бура	1-2
Борная кислота	0,5-2
PbO	0,25-1
Pb3O 4	0,25-1
Мочевина, или меламин, или дициандиамид	0,5-1
Мел, или тальк, или каолин, или известняк	3-5

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области производства антикоррозионных компаундов, предназначенных для нанесения защитных антикоррозионных покрытий при изготовлении кабелей.

Известны антикоррозионные компаунды, в состав которых входят нефтяные битумы (патент Японии № 52-18915 от 25.05.77) или смеси битума и различных термопластичных полимеров - полиэтилен или полипропилен (патент США № 371716 от 20.02.73 и патент Великобритании №2324878 от 25.07.03), окисленные нефтяные гудроны (масса кабельная специальная - МБК.ТУ-38 101640-76), различные нефтяные компаунды (кн. Главков. Электроизоляционные лаки и компаунды. М.: Энергия, 1973).

Известно также применение вторичного отхода масложировой промышленности - госсиполовой смолы - масложирового гудрона для стабилизации поливинилхлорида в смеси с мочевиной и содой (авт. свид. СССР № 512218, 1974), меламином или дициандиамидом (авт. свид. 553263, 1977), РbО или Рb₃O₄ (авт. свид. 609306, 1976), бурой или борной кислотой (авт. свид. 666833, 1977).

Известна также масса кабельная специальная МБК (ТУ-38.101640-76 Министерство нефтеперерабатывающей промышленности), предназначенная для нанесения защитных антикоррозионных покрытий при изготовлении кабелей. Кабельная масса специальная МБК вырабатывается путем окисления остатков прямой перегонки нефти - нефтяных гудронов и в настоящее время используется кабельными заводами СНГ при наложении элементов защитного покрова силовых кабелей (ОСТ 160 686.133-74) Кабели силовые, наложение элементов защитного покрова).

Из перечня аналогов следует, что для получения антикоррозионных компаундов используют нефтяные гудроны или окисленные нефтяные битумы с различными модифицирующими добавками.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является лак (SU 198489 А1 от 28.06.1977) на основе госсиполовой смолы, обладающий адгезионными и антикоррозионными свойствами.

Известные компаунды имеют следующие недостатки:

а) термопластичность - при высокой температуре эксплуатации и хранения кабеля компаунд может высечь, однако применение компаундов с температурой плавления более 125°С представляет трудности, так как при этом снижается пропитывающая способность и повышается хрупкость композиции;

б) высокая температура (150-180°) в процессе пропитки битумным компаундом вызывает преждевременное старение некоторых изоляционных материалов, а также ухудшает условия труда рабочих вследствие большого выделения вредных газов и возможного загорания битума.

Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение температуры размягчения антикоррозионных компаундов при переработке и уменьшение теплового удара на изоляцию кабеля в процессе нанесения защитного покрова.

В результате использования предлагаемого изобретения повышается пропитывающая способность и снижается хрупкость композиции, а также не происходит преждевременное старение некоторых изоляционных материалов, и улучшаются условия труда рабочих при производстве.

Технический результат достигается тем, что предложен антикоррозионный компаунд для защитного покрова электрического кабеля на основе масложирового гудрона, образующегося при щелочной рафинации хлопковых соапстоков - госсиполовой смолы, содержащий модифицирующие добавки: буру, борную кислоту, РbО, Рb₃O ₄ и выбранные из группы: мочевина, меламин, дициандиамид, и наполнитель, выбранный из группы: мел, тальк, каолин, известняк, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

госсиполовая смола	90
бура	1-2
борная кислота	0,5-2
РbО	0,25-1
Рb3O 4	0,25-1
Мочевина или меламин, или дициандиамид	0,5-1
Мел или тальк, или каолин, или известняк	5-3.

В качестве антикоррозионного компаунда предлагается использовать композицию, состоящую из масложирового гудрона, образующегося при щелочной рафинации хлопковых соапстоков, так называемую госсиполовую смолу с различными модифицирующими добавками: мочевина, меламин, дициандиамид, РbО, Рb ₃O₄, борная кислота, бура, наполнители - мел, известняк, каолин, тальк.

Как известно, масложировой гудрон - госсиполовая смола содержит 40-60% продуктов поляризации и других превращений госсипола и 60-40% продуктов осмоления жирных кислот и их производных. Госсиполовая смола представляет собой смесь триглицеридов, жирных кислот, красящих веществ, неомылеваемых веществ, продуктов полимеризации и других соединений.

По качественным показателям госсиполовая смола должна соответствовать нижеприведенным требованиям.

Внешний вид - однородная вязкотекучая масса от темно-коричневого до черного цвета, кислотное число мг КОН - 70-100, растворимость в ацетоне, % - не менее 80%, содержание золы, % - не менее 1%, условная вязкость по ВЗ-4 при 20°С, в пределах 100-120, плотность при 20°С, г/см ³ - 0.90-0,94, молекулярная масса - 2500, содержание влаги в летучих веществах в %, не более 4,0.

При совмещении госсиполовой смолы с вышеперечисленными добавками при температуре 100°С наблюдается отверждение ее за счет протекания структурообразования между гидроксильными группами смолы и модифицирующим веществом, а также образование свинцовых мыл с производными жирных кислот. С мочевиной, меламином или дициандиамидом госсиполовая смола также отвердевает за счет протекания химического взаимодействия и образования соединения типа госсипол - мочевина. За счет протекания этих сложных процессов температура плавления госсиполовой смолы повышается от 20 до 70-90°С и полученная композиция по температуре плавления отвечает требованиям ГОСТа 7006-79, п.29 - "Кабели. Защитные покровы". Битум или негорючий состав согласно этого ГОСТа, во всех защитных покрытиях не должен вытекать при температуре от +50° до +70°С в зависимости от вида кабеля. Температуры размягчения госсполовой смолы, совмещенной с различными количествами буры или борной кислоты, приведены в таблице.

Из данных таблицы следует, что температура размягчения госсиполовой смолы повышается с увеличением количества буры или борной кислоты.

Таблица
Составляющие по массе
Госсиполовая смола	Борная кислота	Бура	Температура размягчения по ГОСТ 2400-51 в °С (по методу кольца)
100	0,5	-	35
100	1,0	-	48
100	2,0	-	89
100	-	2,0	41
100	-	3,0	60
100		4,0	75

Пример. Антикоррозионный компаунд (битумный компаунд) на основе масложирового гудрона для изготовления защитного покрова электрического кабеля.

Наложение покровов со стальной ленточной броней производится на специальных бронировочных машинах типа МБА-40, МБА-90 и т.д. Схематично бронировочная машина состоит из следующих последовательных узлов: отдающего устройства, ванны для наложения битумного компаунда, бумагообмотчиков, ванны для наложения битумного компаунда, бронеобмотчиков, ванны для наложения битумного компаунда, джутообмотчиков, ванны для наложения мелового покрытия, тягового и приемного устройство. При этом в зависимости от типа наружного покрова Б, Бг, Би и т.д. при его наложении на кабель в бронемашине работает соответственное число ванн с битумным компаундом.

Ванны для наложения битумного компаунда на движущийся кабель оборудованы регулируемым паровым или масляным, или электрическим обогревом, механизмом перемешивания и подачи битума на кабель. В эти ванны вместо битумного компаунда или вязкого подклеивающего состава на основе окисленного гудрона загружают масложировой гудрон - госсиполовую смолу и модифицирующие добавки в следующих количествах: в мас.ч.

Госсиполовая смола	90
Бура	2
Борная кислота	2
РbO	1
Рb3O4	1

Мочевина или меламин, или дициандиамид 1.

Наполнители: мел или тальк, или каолин, или известняк 3.

Модифицирующие добавки отверждают госсиполовую смолу за счет протекания химического взаимодействия. Например, бура или борная кислота образуют борные эфиры за счет гидроксильных групп госсиполовой смолы. Также при взаимодействии буры с госсиполовой смолой в водной среде образуются 4 молекулы борной кислоты. Как известно, борная кислота является катализатором отверждения фенольных смол. Госсиполовая смола также является полифенольным соединением. С участием РbО или Рb₃O ₄ идет процесс образования стеаратов свинца и свинцового производного госсиполовой смолы за счет функциональных групп. Аминосоединения образуют соединения типа мочевина - госсипол. Наполнители также способствуют отверждению госсиполовой смолы за счет образования кальциевых, магниевых соединений госсиполовой смолы.

Температура в ваннах для наложения антикоррозионного компаунда при использовании предложенной композиции поддерживается в пределах 100-110°С. При этой температуре композиция госсиполовой смолы находится в текучем состоянии и обеспечивает сплошной слой по периметру и равный по длине кабеля. Полученные кабельные изделия на заводских условиях производственного объединения "Средазкабель" соответствовали требованиям ГОСТ-7006-79 (Кабели. Защитные покровы) и не вытекали при +50°С.

Таким образом, при применении предложенной композиции температуру битумной ванны можно снизить от 180°С (по существующей технологии) до 110°С, а за счет протекания структурообразования и химической реакции между добавками и госсиполовой смолой температура плавления композиции повышается до 80-90°С, что удовлетворяет требованиям ГОСТа на защитные покровы (+50 или 70°С в зависимости от типа кабеля). Кроме того, снижение температуры битумной ванны улучшает условия труда рабочих за счет меньшей загазованности. Масложировой гудрон - госсиполовую смолу можно доставлять в битумные ванны по существующим на кабельных заводах линиям из центрального сборника, тогда как в случае отсутствия массы кабельной специальной битум поступает в отверженном виде в бумажных мешках и подача его связана с тяжелым трудом измельчения и ручной подачей в битумные ванны. Также расширяется ассортимент компаундов для выпуска кабелей и их сырьевая база. Как известно, госсиполовая смола вырабатывается до 10000 тонн в год масложировыми комбинатами, перерабатывающими хлопковые семена, 100 долларов США. В настоящее время госсиполовая смола имеет ограниченное применение только для производства асфальта и стержневых крепителей в линейном производстве.

Стоимость 1 тонны предложенного антикоррозионного покрытия определяется из суммы стоимостей 900 кг госсиполовой смолы (22,5 долл.), 10 кг буры, 5 кг борной кислоты, 2,5 кг РbО, 2,5 кг Рb ₃O₄, 5 кг мочевины и 75 кг указанных наполнителей и составляет 33 долл. Стоимостью 1 тонны массы кабельной МБК - 65 долл. США. Экономический эффект от применения 1 тонны предложенного антикоррозионного компаунда, без учета эффективности от улучшения условий труда рабочих, расширения сырьевой базы и ассортимента защитных покровов, составляет: 65-33=32 долл. США.