Wydajność materiałów izolacyjnych bezpośrednio wpływa na jakość, wydajność przetwarzania i zakres zastosowań przewodów i kabli. Wydajność materiałów izolacyjnych bezpośrednio wpływa na jakość, wydajność przetwarzania i zakres zastosowań przewodów i kabli.
1. Przewody i kable z polichlorku winylu PVC
Polichlorek winylu (zwany dalejPCV) materiały izolacyjne to mieszanki, w których do proszku PVC dodawane są stabilizatory, plastyfikatory, środki zmniejszające palność, środki smarujące i inne dodatki. Zgodnie z różnymi zastosowaniami i charakterystycznymi wymaganiami przewodów i kabli, formuła jest odpowiednio dostosowywana. Po dziesięcioleciach produkcji i stosowania, technologia wytwarzania i przetwarzania PVC stała się obecnie bardzo dojrzała. Materiał izolacyjny PVC ma bardzo szerokie zastosowanie w dziedzinie przewodów i kabli i ma własne wyraźne cechy:
A. Technologia produkcji jest dojrzała, łatwa do formowania i przetwarzania. W porównaniu z innymi rodzajami materiałów izolacyjnych kabli, nie tylko ma niski koszt, ale także może skutecznie kontrolować różnicę kolorów, połysk, drukowanie, wydajność przetwarzania, miękkość i twardość powierzchni przewodu, przyczepność przewodnika, a także właściwości mechaniczne i fizyczne oraz właściwości elektryczne samego przewodu.
B. Posiada doskonałe właściwości ognioodporne, dzięki czemu przewody izolowane PVC z łatwością spełniają wymagania dotyczące stopnia ognioodporności określone w różnych normach.
C. Pod względem odporności na temperaturę, poprzez optymalizację i udoskonalanie formuł materiałowych, obecnie powszechnie stosowane rodzaje izolacji PVC obejmują głównie następujące trzy kategorie:
Jeśli chodzi o napięcie znamionowe, jest ono na ogół stosowane w napięciach znamionowych 1000 V prądu przemiennego i niższych. Może być szeroko stosowane w takich gałęziach przemysłu, jak sprzęt gospodarstwa domowego, przyrządy pomiarowe i mierniki, oświetlenie oraz komunikacja sieciowa.
PVC ma także pewne wady, które ograniczają jego zastosowanie:
A. Ze względu na wysoką zawartość chloru, podczas spalania wydziela dużą ilość gęstego dymu, który może powodować uduszenie, wpływać na widoczność i wytwarzać pewne substancje rakotwórcze i gaz HCl, powodując poważne szkody dla środowiska. Wraz z rozwojem technologii produkcji materiałów izolacyjnych o niskiej emisji dymu i bezhalogenowych, stopniowa wymiana izolacji PVC stała się nieuniknionym trendem w rozwoju kabli.
B. Zwykła izolacja PVC ma słabą odporność na kwasy i zasady, olej opałowy i rozpuszczalniki organiczne. Zgodnie z zasadą chemiczną „podobne rozpuszcza się w podobnym”, przewody PVC są bardzo podatne na uszkodzenia i pęknięcia w określonym środowisku. Jednak dzięki doskonałej wydajności przetwarzania i niskim kosztom. Kable PVC są nadal szeroko stosowane w urządzeniach gospodarstwa domowego, oprawach oświetleniowych, sprzęcie mechanicznym, instrumentach i miernikach, komunikacji sieciowej, okablowaniu budynków i innych dziedzinach.
2. Przewody i kable z polietylenu usieciowanego
Usieciowany PE (zwany dalejXLPE) jest rodzajem polietylenu, który może przekształcić się z liniowej struktury molekularnej w trójwymiarową strukturę trójwymiarową w określonych warunkach pod wpływem promieni wysokoenergetycznych lub środków sieciujących. Jednocześnie przekształca się z termoplastycznego w nierozpuszczalny plastik termoutwardzalny.
Obecnie w zastosowaniu izolacji przewodów i kabli stosuje się trzy główne metody sieciowania:
A. Sieciowanie nadtlenkowe: Najpierw stosuje się żywicę polietylenową w połączeniu z odpowiednimi środkami sieciującymi i przeciwutleniaczami, a następnie dodaje się inne składniki w razie potrzeby, aby wytworzyć cząsteczki mieszanki polietylenowej sieciowalnej. Podczas procesu wytłaczania sieciowanie zachodzi poprzez rury sieciujące gorącą parą.
B. Sieciowanie silanowe (sieciowanie ciepłą wodą): Jest to również metoda sieciowania chemicznego. Jej głównym mechanizmem jest sieciowanie organosiloksanów i polietylenu w określonych warunkach,
Stopień usieciowania może zazwyczaj wynosić około 60%.
C. Sieciowanie radiacyjne: Wykorzystuje promienie wysokoenergetyczne, takie jak promienie R, promienie alfa i promienie elektronowe, aby aktywować atomy węgla w makrocząsteczkach polietylenu i powodować sieciowanie. Promienie wysokoenergetyczne powszechnie stosowane w przewodach i kablach to promienie elektronowe generowane przez akceleratory elektronów. Ponieważ sieciowanie to opiera się na energii fizycznej, należy ono do sieciowania fizycznego.
Powyższe trzy różne metody sieciowania mają różne cechy i zastosowania:
W porównaniu z polietylenem termoplastycznym (PVC) izolacja XLPE ma następujące zalety:
A. Zwiększono odporność na odkształcenia cieplne, ulepszono właściwości mechaniczne w wysokich temperaturach, a także poprawiono odporność na pękanie naprężeniowe i starzenie cieplne.
B. Ma zwiększoną stabilność chemiczną i odporność na rozpuszczalniki, zmniejszony przepływ na zimno i zasadniczo utrzymuje oryginalne parametry elektryczne. Długotrwała temperatura robocza może osiągnąć 125℃ i 150℃. Izolowany przewód i kabel z usieciowanego polietylenu poprawia również odporność na zwarcia, a jego krótkotrwała odporność na temperaturę może osiągnąć Przy 250℃, dla przewodów i kabli o tej samej grubości, nośność prądu usieciowanego polietylenu jest znacznie większa.
C. Posiada doskonałe właściwości mechaniczne, wodoodporne i odporne na promieniowanie, dlatego jest szeroko stosowany w różnych dziedzinach. Takich jak: wewnętrzne przewody połączeniowe do urządzeń elektrycznych, przewody silnikowe, przewody oświetleniowe, przewody sterujące sygnałami niskiego napięcia do samochodów, przewody lokomotyw, przewody i kable do metra, kable ochrony środowiska do kopalni, kable morskie, kable do układania elektrowni jądrowych, przewody wysokiego napięcia do telewizji, przewody wysokiego napięcia do odpalania promieni X-RAY oraz przewody i kable do przesyłu energii itp.
Przewody i kable izolowane XLPE mają znaczące zalety, ale mają też pewne wady, które ograniczają ich zastosowanie:
A. Słaba odporność na ciepło. Podczas przetwarzania i używania przewodów poza ich znamionową temperaturą, przewody łatwo się przyklejają. W poważnych przypadkach może to prowadzić do uszkodzenia izolacji i zwarć.
B. Słaba odporność na przewodzenie ciepła. W temperaturach przekraczających 200℃ izolacja przewodów staje się niezwykle miękka. Poddana działaniu zewnętrznej siły ściskającej lub zderzenia, jest podatna na przecięcie przewodów i zwarcie.
C. Trudno jest kontrolować różnicę kolorów między partiami. Podczas przetwarzania mogą wystąpić problemy takie jak zarysowania, wybielanie i odklejanie się nadrukowanych znaków.
D. Izolacja XLPE o klasie odporności temperaturowej 150℃ jest całkowicie wolna od halogenów i może przejść test spalania VW-1 zgodnie z normami UL1581, zachowując jednocześnie doskonałe właściwości mechaniczne i elektryczne. Jednak nadal istnieją pewne wąskie gardła w technologii produkcji, a koszty są wysokie.
3. Przewody i kable z gumy silikonowej
Cząsteczki polimerowe gumy silikonowej to struktury łańcuchowe utworzone przez wiązania SI-O (krzem-tlen). Wiązanie SI-O wynosi 443,5 KJ/MOL, co jest znacznie więcej niż energia wiązania CC (355 KJ/MOL). Większość przewodów i kabli z gumy silikonowej jest produkowana poprzez wytłaczanie na zimno i procesy wulkanizacji w wysokiej temperaturze. Spośród różnych przewodów i kabli z gumy syntetycznej, ze względu na swoją unikalną strukturę molekularną, guma silikonowa ma lepsze parametry w porównaniu z innymi zwykłymi gumami.
A. Jest niezwykle miękki, ma dobrą elastyczność, jest bezwonny i nietoksyczny, nie boi się wysokich temperatur i wytrzymuje silne zimno. Zakres temperatur roboczych wynosi od -90 do 300℃. Kauczuk silikonowy ma znacznie lepszą odporność na ciepło niż zwykła guma. Może być stosowany w sposób ciągły w temperaturze 200℃ i przez pewien czas w temperaturze 350℃.
B. Doskonała odporność na warunki atmosferyczne. Nawet po długotrwałym narażeniu na promienie ultrafioletowe i inne warunki klimatyczne, jego właściwości fizyczne uległy jedynie niewielkim zmianom.
C. Kauczuk silikonowy ma bardzo wysoką rezystywność, która pozostaje stabilna w szerokim zakresie temperatur i częstotliwości.
Tymczasem guma silikonowa ma doskonałą odporność na wyładowania koronowe wysokiego napięcia i wyładowania łukowe. Izolowane przewody i kable z gumy silikonowej mają powyższą serię zalet i są szeroko stosowane w przewodach urządzeń wysokiego napięcia do telewizorów, przewodach odpornych na wysoką temperaturę do kuchenek mikrofalowych, przewodach do kuchenek indukcyjnych, przewodach do dzbanków do kawy, przewodach do lamp, urządzeniach UV, lampach halogenowych, wewnętrznych przewodach połączeniowych do piekarników i wentylatorów, szczególnie w dziedzinie małych urządzeń gospodarstwa domowego.
Jednakże niektóre z jego własnych niedociągnięć również ograniczają jego szersze zastosowanie. Na przykład:
A. Słaba odporność na rozdarcie. Podczas przetwarzania lub użytkowania jest podatny na uszkodzenia spowodowane ściskaniem, zarysowywaniem i szlifowaniem przez siły zewnętrzne, co może spowodować zwarcie. Obecnym środkiem ochronnym jest dodanie warstwy włókna szklanego lub wysokotemperaturowego włókna poliestrowego oplecionego na zewnątrz izolacji silikonowej. Jednak podczas przetwarzania nadal konieczne jest unikanie obrażeń spowodowanych ściskaniem przez siły zewnętrzne w jak największym stopniu.
B. Obecnie stosowanym głównie w formowaniu wulkanizacyjnym środkiem wulkanizacyjnym jest podwójny, dwa, cztery. Ten środek wulkanizacyjny zawiera chlor. Środki wulkanizacyjne całkowicie wolne od halogenów (takie jak wulkanizacja platyną) mają surowe wymagania dotyczące temperatury środowiska produkcyjnego i są kosztowne. Dlatego podczas przetwarzania wiązek przewodów należy zwrócić uwagę na następujące kwestie: ciśnienie koła dociskowego nie powinno być zbyt wysokie. Najlepiej jest używać materiału gumowego, aby zapobiec pękaniu podczas procesu produkcyjnego, co może prowadzić do słabej odporności na ciśnienie.
4. Przewód z usieciowanego kauczuku etylenowo-propylenowo-dieno-monomerowego (EPDM) (XLEPDM)
Guma EPDM (etylenowo-propylenowo-dienowy monomer usieciowany) jest terpolimerem etylenu, propylenu i niesprzężonego dienu, który jest usieciowany za pomocą metod chemicznych lub napromieniowania. Izolowany przewód z gumy EPDM usieciowanej łączy zalety zarówno izolowanego przewodu z poliolefiny, jak i zwykłego izolowanego przewodu z gumy:
A. Miękkie, elastyczne, sprężyste, nieprzywierające w wysokich temperaturach, odporne na długotrwałe starzenie i odporne na trudne warunki atmosferyczne (od -60 do 125℃).
B. Odporność na ozon, odporność na promieniowanie UV, odporność izolacji elektrycznej i odporność na korozję chemiczną.
C. Odporność na oleje i rozpuszczalniki jest porównywalna z izolacją z gumy chloroprenowej ogólnego przeznaczenia. Jest ona przetwarzana przez zwykły sprzęt do wytłaczania na gorąco, a następnie stosuje się sieciowanie radiacyjne, które jest proste w obróbce i tanie. Przewody izolowane z gumy etylenowo-propylenowo-dienowej (EPDM) mają wyżej wymienione liczne zalety i są szeroko stosowane w takich dziedzinach, jak przewody sprężarek chłodniczych, wodoodporne przewody silników, przewody transformatorów, kable mobilne w kopalniach, wiertnictwie, samochodach, urządzeniach medycznych, statkach i ogólnym okablowaniu wewnętrznym urządzeń elektrycznych.
Głównymi wadami przewodów XLEPDM są:
A. Podobnie jak przewody XLPE i PVC, ma stosunkowo słabą odporność na rozdarcie.
B. Słaba przyczepność i samoprzylepność wpływają na późniejszą przetwarzalność.
5. Przewody i kable fluoroplastyczne
W porównaniu ze zwykłymi kablami polietylenowymi i polichlorkiem winylu, kable fluoroplastyczne charakteryzują się następującymi, wyróżniającymi je cechami:
A. Odporne na wysokie temperatury fluoroplastiki mają niezwykłą stabilność termiczną, co umożliwia kablom fluoroplastikowym dostosowanie się do środowisk o wysokiej temperaturze od 150 do 250 stopni Celsjusza. W warunkach przewodników o tym samym przekroju poprzecznym kable fluoroplastikowe mogą przenosić większy dopuszczalny prąd, co znacznie rozszerza zakres zastosowań tego typu izolowanego przewodu. Ze względu na tę wyjątkową właściwość kable fluoroplastikowe są często stosowane do okablowania wewnętrznego i przewodów w samolotach, statkach, piecach wysokotemperaturowych i sprzęcie elektronicznym.
B. Dobra ognioodporność: Fluoroplasty mają wysoki indeks tlenowy, a podczas spalania zasięg rozprzestrzeniania się płomienia jest niewielki, co powoduje mniej dymu. Wykonany z niego drut nadaje się do narzędzi i miejsc o ścisłych wymaganiach dotyczących ognioodporności. Na przykład: sieci komputerowe, metro, pojazdy, wysokie budynki i inne miejsca publiczne itp. Gdy wybuchnie pożar, ludzie mogą mieć trochę czasu na ewakuację bez powalenia przez gęsty dym, zyskując w ten sposób cenny czas na ratunek.
C. Doskonałe parametry elektryczne: W porównaniu z polietylenem, fluoroplastiki mają niższą stałą dielektryczną. Dlatego w porównaniu z kablami koncentrycznymi o podobnej strukturze, kable fluoroplastikowe mają mniejsze tłumienie i są bardziej odpowiednie do transmisji sygnałów o wysokiej częstotliwości. Obecnie coraz częstsze stosowanie kabli stało się trendem. Tymczasem, ze względu na odporność fluoroplastików na wysoką temperaturę, są one powszechnie stosowane jako wewnętrzne okablowanie urządzeń transmisyjnych i komunikacyjnych, zworki między bezprzewodowymi podajnikami i nadajnikami transmisyjnymi oraz kable wideo i audio. Ponadto kable fluoroplastikowe mają dobrą wytrzymałość dielektryczną i rezystancję izolacji, dzięki czemu nadają się do stosowania jako kable sterujące do ważnych instrumentów i mierników.
D. Doskonałe właściwości mechaniczne i chemiczne: Fluoroplasty mają wysoką energię wiązania chemicznego, wysoką stabilność, są niemal niewrażliwe na zmiany temperatury i posiadają doskonałą odporność na starzenie się pod wpływem warunków atmosferycznych oraz wytrzymałość mechaniczną. Nie są podatne na działanie różnych kwasów, zasad i rozpuszczalników organicznych. Dlatego nadają się do środowisk o znacznych zmianach klimatu i warunkach korozyjnych, takich jak petrochemia, rafinacja ropy naftowej i kontrola urządzeń do odwiertów naftowych.
E. Ułatwia połączenia spawalnicze W urządzeniach elektronicznych wiele połączeń wykonuje się poprzez spawanie. Ze względu na niską temperaturę topnienia tworzyw sztucznych, mają one tendencję do łatwego topienia się w wysokich temperaturach, co wymaga biegłych umiejętności spawalniczych. Ponadto niektóre punkty spawania wymagają określonego czasu spawania, co jest również powodem popularności kabli fluoroplastycznych. Takich jak wewnętrzne okablowanie sprzętu komunikacyjnego i urządzeń elektronicznych.
Oczywiście, tworzywa fluorowe mają nadal pewne wady, które ograniczają ich zastosowanie:
A. Cena surowców jest wysoka. Obecnie krajowa produkcja nadal opiera się głównie na imporcie (Daikin z Japonii i DuPont ze Stanów Zjednoczonych). Chociaż krajowe fluoroplastiki rozwijają się szybko w ostatnich latach, odmiany produkcyjne są nadal pojedyncze. W porównaniu z materiałami importowanymi nadal istnieje pewna luka w stabilności termicznej i innych kompleksowych właściwościach materiałów.
B. W porównaniu z innymi materiałami izolacyjnymi proces produkcji jest trudniejszy, wydajność produkcji jest niska, nadrukowane znaki są podatne na odpadanie, a straty są duże, co sprawia, że koszty produkcji są stosunkowo wysokie.
Podsumowując, stosowanie wszystkich wyżej wymienionych rodzajów materiałów izolacyjnych, zwłaszcza wysokotemperaturowych specjalnych materiałów izolacyjnych o odporności temperaturowej powyżej 105℃, jest nadal w okresie przejściowym w Chinach. Niezależnie od tego, czy chodzi o produkcję przewodów, czy przetwarzanie wiązek przewodów, istnieje nie tylko dojrzały proces, ale także proces racjonalnego zrozumienia zalet i wad tego typu przewodów.
Czas publikacji: 27-05-2025