Materiały poliolefinowe, znane ze swoich doskonałych właściwości elektrycznych, przetwarzalności i przyjazności dla środowiska, stały się jednymi z najszerzej stosowanych materiałów izolacyjnych i osłonowych w przemyśle przewodów i kabli.
Poliolefiny to polimery o dużej masie cząsteczkowej, syntetyzowane z monomerów olefinowych, takich jak etylen, propylen i buten. Znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle kablowym, opakowaniowym, budowlanym, motoryzacyjnym i medycznym.
W produkcji kabli materiały poliolefinowe charakteryzują się niską stałą dielektryczną, doskonałą izolacją i wyjątkową odpornością chemiczną, gwarantując długotrwałą stabilność i bezpieczeństwo. Ich bezhalogenowość i możliwość recyklingu wpisują się również w nowoczesne trendy w zakresie ekologicznej i zrównoważonej produkcji.
I. Klasyfikacja według typu monomeru
1. Polietylen (PE)
Polietylen (PE) to żywica termoplastyczna polimeryzowana z monomerów etylenu i jest jednym z najpowszechniej stosowanych tworzyw sztucznych na świecie. Ze względu na gęstość i strukturę cząsteczkową dzieli się go na LDPE, HDPE, LLDPE i XLPE.
(1)Polietylen o niskiej gęstości (LDPE)
Struktura: Wytwarzany w procesie wysokociśnieniowej polimeryzacji rodnikowej; zawiera wiele rozgałęzionych łańcuchów, o krystaliczności 55–65% i gęstości 0,91–0,93 g/cm³.
Właściwości: Miękki, przezroczysty i odporny na uderzenia, ale o umiarkowanej odporności na ciepło (do około 80 °C).
Zastosowania: Materiał powszechnie stosowany jako osłona kabli komunikacyjnych i sygnałowych, zapewniający równowagę między elastycznością a izolacją.
(2) Polietylen o wysokiej gęstości (HDPE)
Struktura: Polimeryzacja w warunkach niskiego ciśnienia przy użyciu katalizatorów Zieglera-Natty; ma niewiele rozgałęzień lub nie ma ich wcale, wysoką krystaliczność (80–95%) i gęstość 0,94–0,96 g/cm³.
Właściwości: Wysoka wytrzymałość i sztywność, doskonała stabilność chemiczna, ale nieznacznie zmniejszona wytrzymałość w niskich temperaturach.
Zastosowania: Szeroko stosowane do warstw izolacyjnych, przewodów telekomunikacyjnych i osłon kabli światłowodowych, zapewniające doskonałą ochronę przed warunkami atmosferycznymi i uszkodzeniami mechanicznymi, szczególnie w instalacjach zewnętrznych lub podziemnych.
(3) Liniowy polietylen o niskiej gęstości (LLDPE)
Struktura: Kopolimer etylenu i α-olefiny, z krótkimi rozgałęzieniami łańcucha; gęstość 0,915–0,925 g/cm³.
Właściwości: Łączy w sobie elastyczność i wytrzymałość z doskonałą odpornością na przebicie.
Zastosowania: Nadaje się do materiałów osłonowych i izolacyjnych w kablach niskiego i średniego napięcia oraz kablach sterowniczych, zwiększając odporność na uderzenia i zginanie.
(4)Polietylen usieciowany (XLPE)
Struktura: Trójwymiarowa sieć utworzona poprzez chemiczne lub fizyczne usieciowanie (za pomocą silanu, nadtlenku lub wiązki elektronów).
Właściwości: Wyjątkowa odporność termiczna, wytrzymałość mechaniczna, izolacja elektryczna i odporność na warunki atmosferyczne.
Zastosowania: Szerokie zastosowanie w kablach energetycznych średniego i wysokiego napięcia, nowych kablach energetycznych i wiązkach przewodów samochodowych — podstawowy materiał izolacyjny w nowoczesnej produkcji kabli.
2. Polipropylen (PP)
Polipropylen (PP) polimeryzowany z propylenu ma gęstość 0,89–0,92 g/cm³, temperaturę topnienia 164–176 °C i zakres temperatur roboczych od –30 °C do 140 °C.
Właściwości: lekkość, wysoka wytrzymałość mechaniczna, doskonała odporność chemiczna i znakomita izolacja elektryczna.
Zastosowania: Stosowany głównie jako bezhalogenowy materiał izolacyjny w kablach. Wraz z rosnącym naciskiem na ochronę środowiska, usieciowany polipropylen (XLPP) i modyfikowany kopolimer PP coraz częściej zastępują tradycyjny polietylen w systemach kabli wysokotemperaturowych i wysokonapięciowych, takich jak kable kolejowe, wiatrowe i kable pojazdów elektrycznych.
3. Polibutylen (PB)
Polibutylen obejmuje poli(1-buten) (PB-1) i poliizobutylen (PIB).
Właściwości: Doskonała odporność na ciepło, stabilność chemiczna i odporność na pełzanie.
Zastosowania: PB-1 jest stosowany w rurach, foliach i opakowaniach, natomiast PIB jest szeroko stosowany w produkcji kabli jako żel blokujący wodę, uszczelniacz i masa wypełniająca ze względu na nieprzepuszczalność gazów i obojętność chemiczną — powszechnie stosowany w kablach światłowodowych do uszczelniania i ochrony przed wilgocią.
II. Inne powszechnie stosowane materiały poliolefinowe
(1) Kopolimer etylenu i octanu winylu (EVA)
EVA to połączenie etylenu i octanu winylu, charakteryzujące się elastycznością i odpornością na niskie temperatury (zachowuje elastyczność w temperaturze –50 °C).
Właściwości: Miękkie, odporne na uderzenia, nietoksyczne i odporne na starzenie.
Zastosowania: W kablach EVA jest często stosowana jako modyfikator elastyczności lub żywica nośnikowa w formulacjach LSZH (Low Smoke Zero Halogen), poprawiając stabilność przetwarzania i elastyczność przyjaznych dla środowiska materiałów izolacyjnych i osłonowych.
(2) Polietylen o ultra wysokiej masie cząsteczkowej (UHMWPE)
UHMWPE to tworzywo sztuczne najwyższej klasy o masie cząsteczkowej przekraczającej 1,5 miliona.
Właściwości: Najwyższa odporność na zużycie wśród tworzyw sztucznych, pięciokrotnie większa odporność na uderzenia niż ABS, doskonała odporność chemiczna i niska absorpcja wilgoci.
Zastosowania: Stosowane w kablach optycznych i kablach specjalnych jako osłony lub powłoki o wysokiej odporności na zużycie elementów narażonych na rozciąganie, zwiększające odporność na uszkodzenia mechaniczne i ścieranie.
III. Wnioski
Materiały poliolefinowe są bezhalogenowe, niskodymne i nietoksyczne podczas spalania. Zapewniają doskonałą stabilność elektryczną, mechaniczną i procesową, a ich właściwości można dodatkowo poprawić poprzez technologie szczepienia, mieszania i sieciowania.
Dzięki połączeniu bezpieczeństwa, przyjazności dla środowiska i niezawodności, materiały poliolefinowe stały się podstawowym materiałem w nowoczesnym przemyśle przewodów i kabli. Patrząc w przyszłość, wraz z rozwojem takich sektorów jak nowe pojazdy energetyczne, fotowoltaika i komunikacja danych, innowacje w zastosowaniach poliolefin będą napędzać wysoką wydajność i zrównoważony rozwój branży kablowej.
Czas publikacji: 17-10-2025