(1)Materiał izolacyjny z usieciowanego polietylenu o niskiej emisji dymu i zerowej zawartości halogenu (XLPE):
Materiał izolacyjny XLPE powstaje w wyniku łączenia polietylenu (PE) i octanu winylu etylenowego (EVA) jako matrycy bazowej, wraz z różnymi dodatkami, takimi jak bezhalogenowe środki zmniejszające palność, środki smarne, przeciwutleniacze itp., poprzez proces łączenia i peletyzacji. Po przetworzeniu przez napromieniowanie PE przekształca się z liniowej struktury molekularnej w strukturę trójwymiarową, zmieniając się z materiału termoplastycznego w nierozpuszczalny plastik termoutwardzalny.
Kable izolacyjne XLPE mają szereg zalet w porównaniu ze zwykłym termoplastycznym PE:
1. Poprawiona odporność na odkształcenia termiczne, ulepszone właściwości mechaniczne w wysokich temperaturach, poprawiona odporność na pękanie naprężeniowe i starzenie termiczne.
2. Zwiększona stabilność chemiczna i odporność na rozpuszczalniki, zmniejszony przepływ na zimno i zachowane właściwości elektryczne. Długotrwałe temperatury robocze mogą osiągnąć 125°C do 150°C. Po procesie sieciowania temperaturę zwarcia PE można zwiększyć do 250°C, co pozwala na znacznie wyższą nośność prądu dla kabli o tej samej grubości.
3. Kable izolowane XLPE charakteryzują się również doskonałymi właściwościami mechanicznymi, wodoodpornością i odpornością na promieniowanie, dzięki czemu nadają się do różnych zastosowań, takich jak wewnętrzne okablowanie urządzeń elektrycznych, przewody silnikowe, przewody oświetleniowe, przewody sterowania sygnałami niskiego napięcia w samochodach, przewody lokomotyw, kable metra, przyjazne dla środowiska kable górnicze, kable okrętowe, kable klasy 1E do elektrowni jądrowych, kable pomp zanurzeniowych i kable przesyłowe.
Aktualne kierunki rozwoju materiałów izolacyjnych XLPE obejmują materiały izolacyjne z polietylenu usieciowanego radiacyjnie na kable energetyczne, materiały izolacyjne z polietylenu usieciowanego radiacyjnie na przewody powietrzne oraz materiały osłonowe z poliolefiny trudnopalnej usieciowanej radiacyjnie na przewody.
(2)Materiał izolacyjny z usieciowanego polipropylenu (XL-PP):
Polipropylen (PP), jako powszechnie stosowany plastik, ma takie cechy jak lekkość, obfite źródła surowców, opłacalność, doskonała odporność na korozję chemiczną, łatwość formowania i możliwość recyklingu. Ma jednak ograniczenia, takie jak niska wytrzymałość, słaba odporność na ciepło, znaczne odkształcenie skurczowe, słaba odporność na pełzanie, kruchość w niskich temperaturach i słaba odporność na starzenie cieplne i tlenowe. Ograniczenia te ograniczyły jego zastosowanie w zastosowaniach kablowych. Naukowcy pracowali nad modyfikacją materiałów polipropylenowych w celu poprawy ich ogólnej wydajności, a napromieniowany usieciowany modyfikowany polipropylen (XL-PP) skutecznie przezwyciężył te ograniczenia.
Przewody izolowane XL-PP mogą spełniać testy płomienia UL VW-1 i normy UL dotyczące przewodów 150°C. W praktycznych zastosowaniach kablowych EVA jest często mieszana z PE, PVC, PP i innymi materiałami w celu dostosowania wydajności warstwy izolacyjnej kabla.
Jedną z wad napromieniowanego usieciowanego PP jest to, że obejmuje ona reakcję konkurencyjną między tworzeniem nienasyconych grup końcowych poprzez reakcje degradacji i reakcje sieciowania między stymulowanymi cząsteczkami i dużymi cząsteczkowymi wolnymi rodnikami. Badania wykazały, że stosunek degradacji do reakcji sieciowania w sieciowaniu napromieniowanym PP wynosi około 0,8 przy użyciu napromieniowania promieniami gamma. Aby osiągnąć efektywne reakcje sieciowania w PP, należy dodać promotory sieciowania do sieciowania napromieniowanego. Ponadto efektywna grubość sieciowania jest ograniczona przez zdolność penetracji wiązek elektronów podczas napromieniowania. Napromieniowanie prowadzi do produkcji gazu i spieniania, co jest korzystne w przypadku sieciowania cienkich produktów, ale ogranicza stosowanie grubościennych kabli.
(3) Materiał izolacyjny z usieciowanego kopolimeru octanu winylu i etylenu (XL-EVA):
Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na bezpieczeństwo kabli, rozwój bezhalogenowych, trudnopalnych usieciowanych kabli szybko się rozwija. W porównaniu do PE, EVA, która wprowadza monomery octanu winylu do łańcucha cząsteczkowego, ma niższą krystaliczność, co skutkuje lepszą elastycznością, odpornością na uderzenia, kompatybilnością wypełniaczy i właściwościami uszczelniania cieplnego. Ogólnie rzecz biorąc, właściwości żywicy EVA zależą od zawartości monomerów octanu winylu w łańcuchu cząsteczkowym. Wyższa zawartość octanu winylu prowadzi do zwiększonej przejrzystości, elastyczności i wytrzymałości. Żywica EVA ma doskonałą kompatybilność wypełniaczy i zdolność do usieciowania, co sprawia, że jest coraz bardziej popularna w bezhalogenowych, trudnopalnych, usieciowanych kablach.
Żywica EVA o zawartości octanu winylu wynoszącej około 12% do 24% jest powszechnie stosowana w izolacji przewodów i kabli. W rzeczywistych zastosowaniach kablowych EVA jest często mieszana z PE, PVC, PP i innymi materiałami w celu dostosowania wydajności warstwy izolacji kablowej. Składniki EVA mogą promować usieciowanie, poprawiając wydajność kabla po usieciowaniu.
(4) Materiał izolacyjny z usieciowanego monomeru etylenowo-propylenowo-dienowego (XL-EPDM):
XL-EPDM to terpolimer składający się z etylenu, propylenu i niesprzężonych monomerów dienowych, usieciowanych poprzez napromieniowanie. Kable XL-EPDM łączą zalety kabli izolowanych poliolefiną i zwykłych kabli izolowanych gumą:
1. Elastyczność, wytrzymałość, brak przyczepności w wysokich temperaturach, długotrwała odporność na starzenie i odporność na trudne warunki klimatyczne (od -60°C do 125°C).
2. Odporność na ozon, odporność na promieniowanie UV, wydajność izolacji elektrycznej i odporność na korozję chemiczną.
3. Odporność na oleje i rozpuszczalniki porównywalna z izolacją z gumy chloroprenowej ogólnego przeznaczenia. Może być produkowana przy użyciu typowego sprzętu do obróbki metodą wytłaczania na gorąco, co czyni ją opłacalną.
Kable izolowane XL-EPDM mają szeroki zakres zastosowań, w tym m.in.: w kablach energetycznych niskiego napięcia, kablach okrętowych, przewodach zapłonowych samochodów, przewodach sterujących sprężarkami chłodniczymi, przewodach górniczych, sprzęcie wiertniczym i urządzeniach medycznych.
Do głównych wad kabli XL-EPDM zalicza się słabą odporność na rozdarcie oraz słabe właściwości klejące i samoprzylepne, co może mieć wpływ na późniejszą obróbkę.
(5) Materiał izolacyjny z gumy silikonowej
Guma silikonowa charakteryzuje się elastycznością i doskonałą odpornością na ozon, wyładowania koronowe i płomienie, co czyni ją idealnym materiałem do izolacji elektrycznej. Jej główne zastosowanie w przemyśle elektrycznym to przewody i kable. Przewody i kable z gumy silikonowej są szczególnie dobrze przystosowane do stosowania w środowiskach o wysokiej temperaturze i wymagających warunkach, ze znacznie dłuższą żywotnością w porównaniu ze standardowymi kablami. Typowe zastosowania obejmują silniki wysokotemperaturowe, transformatory, generatory, sprzęt elektroniczny i elektryczny, przewody zapłonowe w pojazdach transportowych oraz morskie przewody zasilające i sterujące.
Obecnie kable izolowane gumą silikonową są zazwyczaj usieciowane przy użyciu ciśnienia atmosferycznego z gorącym powietrzem lub pary wysokociśnieniowej. Trwają również badania nad wykorzystaniem napromieniowania wiązką elektronów do usieciowania gumy silikonowej, chociaż nie stało się to jeszcze powszechne w branży kablowej. Dzięki ostatnim postępom w technologii usieciowania napromieniowaniem oferuje ona tańszą, bardziej wydajną i przyjazną dla środowiska alternatywę dla materiałów izolacyjnych z gumy silikonowej. Poprzez napromieniowanie wiązką elektronów lub inne źródła promieniowania można osiągnąć wydajne usieciowanie izolacji z gumy silikonowej, umożliwiając jednocześnie kontrolę nad głębokością i stopniem usieciowania w celu spełnienia określonych wymagań aplikacji.
Stąd zastosowanie technologii sieciowania radiacyjnego dla materiałów izolacyjnych z gumy silikonowej jest bardzo obiecujące w branży przewodów i kabli. Oczekuje się, że technologia ta obniży koszty produkcji, poprawi wydajność produkcji i przyczyni się do zmniejszenia negatywnego wpływu na środowisko. Przyszłe prace badawczo-rozwojowe mogą jeszcze bardziej zwiększyć wykorzystanie technologii sieciowania radiacyjnego dla materiałów izolacyjnych z gumy silikonowej, czyniąc je szerzej stosowalnymi do produkcji wysokotemperaturowych, wysokowydajnych przewodów i kabli w branży elektrycznej. Zapewni to bardziej niezawodne i trwałe rozwiązania dla różnych obszarów zastosowań.
Czas publikacji: 28-09-2023