Przewody i kable, pełniące funkcję nośników rdzeniowych do przesyłu energii i komunikacji informacji, charakteryzują się parametrami bezpośrednio zależnymi od procesów izolacji i pokrycia. Wraz ze zróżnicowaniem wymagań współczesnego przemysłu w zakresie parametrów kabli, cztery główne procesy – wytłaczanie, owijanie wzdłużne, owijanie spiralne i powlekanie zanurzeniowe – wykazują unikalne zalety w różnych scenariuszach. Niniejszy artykuł omawia dobór materiałów, przebieg procesu oraz scenariusze zastosowań każdego procesu, dostarczając teoretycznych podstaw do projektowania i doboru kabli.
1 Proces wytłaczania
1.1 Systemy materiałowe
W procesie wytłaczania wykorzystuje się przede wszystkim materiały polimerowe termoplastyczne i termoutwardzalne:
① Polichlorek winylu (PCW): Tani, łatwy w obróbce, odpowiedni do konwencjonalnych kabli niskonapięciowych (np. kabli zgodnych ze standardem UL 1061), ale o słabej odporności na ciepło (temperatura długotrwałego użytkowania ≤70°C).
②Polietylen usieciowany (XLPE):Dzięki sieciowaniu nadtlenkowemu lub radiacyjnemu znamionowa temperatura wzrasta do 90°C (norma IEC 60502), co jest stosowane w przypadku kabli energetycznych średniego i wysokiego napięcia.
③ Termoplastyczny poliuretan (TPU): odporność na ścieranie spełnia normę ISO 4649 klasy A, stosowany w kablach łańcuchowych robotów.
④ Fluoroplasty (np. FEP): odporność na wysokie temperatury (200°C) i korozję chemiczną, spełniające wymagania normy MIL-W-22759 dla kabli lotniczych.
1.2 Charakterystyka procesu
Wykorzystuje wytłaczarkę ślimakową w celu uzyskania ciągłej powłoki:
① Kontrola temperatury: XLPE wymaga trzyetapowej kontroli temperatury (strefa zasilania 120°C → strefa kompresji 150°C → strefa homogenizacji 180°C).
② Kontrola grubości: Mimośrodowość musi wynosić ≤5% (zgodnie ze specyfikacją GB/T 2951.11).
③ Metoda chłodzenia: chłodzenie gradientowe w zbiorniku z wodą w celu zapobiegania pęknięciom naprężeniowym spowodowanym krystalizacją.
1.3 Scenariusze zastosowań
① Przesył energii elektrycznej: kable izolowane XLPE o napięciu 35 kV i niższym (GB/T 12706).
② Wiązki przewodów samochodowych: Izolacja z cienkościennego PVC (grubość 0,13 mm zgodna z normą ISO 6722).
③ Kable specjalne: kable koncentryczne izolowane PTFE (ASTM D3307).
2 Proces owijania wzdłużnego
2.1 Wybór materiałów
① Paski metalowe: 0,15 mmtaśma stalowa ocynkowana(wymagania GB/T 2952), taśma aluminiowa powlekana tworzywem sztucznym (struktura Al/PET/Al).
② Materiały blokujące wodę: Taśma blokująca wodę pokryta klejem topliwym (stopień pęcznienia ≥500%).
③ Materiały spawalnicze: Drut spawalniczy aluminiowy ER5356 do spawania łukiem argonowym (norma AWS A5.10).
2.2 Kluczowe technologie
Proces owijania wzdłużnego obejmuje trzy podstawowe kroki:
① Formowanie pasów: Gięcie płaskich pasów w kształt litery U → kształt litery O poprzez wieloetapowe walcowanie.
② Spawanie ciągłe: spawanie indukcyjne o wysokiej częstotliwości (częstotliwość 400 kHz, prędkość 20 m/min).
③ Kontrola online: Tester iskier (napięcie testowe 9 kV/mm).
2.3 Typowe zastosowania
① Kable podmorskie: dwuwarstwowe owinięcie wzdłużne taśmą stalową (wytrzymałość mechaniczna zgodna z normą IEC 60840 ≥400 N/mm²).
② Kable górnicze: Osłona aluminiowa falista (wytrzymałość na ściskanie MT 818.14 ≥20 MPa).
③ Kable komunikacyjne: Ekran podłużny z kompozytu aluminiowo-plastikowego (tłumienie transmisji ≤0,1 dB/m przy 1 GHz).
3 Proces owijania śrubowego
3.1 Kombinacje materiałów
① Taśma mikowa: zawartość muskowitu ≥95% (GB/T 5019.6), temperatura odporności ogniowej 1000°C/90 min.
② Taśma półprzewodnikowa: Zawartość sadzy 30%–40% (rezystywność objętościowa 10²–10³ Ω·cm).
③ Taśmy kompozytowe: folia poliestrowa + tkanina włókninowa (grubość 0,05 mm ±0,005 mm).
3.2 Parametry procesu
① Kąt opasania: 25°～55° (mniejszy kąt zapewnia lepszą odporność na zginanie).
② Współczynnik nakładania się: 50%–70% (kable ognioodporne wymagają 100% nakładania się).
③ Kontrola naprężenia: 0,5–2 N/mm² (sterowanie w pętli zamkniętej silnikiem serwo).
3.3 Innowacyjne zastosowania
① Kable do elektrowni jądrowych: owinięcie taśmą mikową trójwarstwową (zgodne z normą IEEE 383, test LOCA).
② Kable nadprzewodzące: Taśma półprzewodząca blokująca wodę (krytyczny współczynnik retencji prądu ≥98%).
③ Kable wysokiej częstotliwości: owinięcie folią PTFE (stała dielektryczna 2,1 przy 1MHz).
Proces powlekania zanurzeniowego 4
4.1 Systemy powłokowe
① Powłoki asfaltowe: Penetracja 60–80 (0,1 mm) w temp. 25°C (GB/T 4507).
② Poliuretan: System dwuskładnikowy (NCO∶OH = 1,1∶1), przyczepność ≥3B (ASTM D3359).
③ Powłoki nano: żywica epoksydowa modyfikowana SiO₂ (test w mgle solnej >1000 godz.).
4.2 Ulepszenia procesów
① Impregnacja próżniowa: Ciśnienie 0,08 MPa utrzymywane przez 30 min (stopień wypełnienia porów >95%).
② Utwardzanie promieniowaniem UV: długość fali 365 nm, intensywność 800 mJ/cm².
③ Suszenie gradientowe: 40°C × 2 godz. → 80°C × 4 godz. → 120°C × 1 godz.
4.3 Zastosowania specjalne
① Przewody napowietrzne: Powłoka antykorozyjna modyfikowana grafenem (gęstość osadu soli zmniejszona o 70%).
② Kable okrętowe: Samoregenerująca się powłoka polimocznikowa (czas gojenia pęknięć <24 godz.).
③ Kable podziemne: powłoka półprzewodnikowa (rezystancja uziemienia ≤5 Ω·km).
5. Wnioski
Wraz z rozwojem nowych materiałów i inteligentnego sprzętu, procesy powlekania ewoluują w kierunku kompozytyzacji i digitalizacji. Na przykład, połączona technologia wytłaczania i owijania wzdłużnego umożliwia zintegrowaną produkcję trójwarstwowej koekstruzji z powłoką aluminiową, a kable komunikacyjne 5G wykorzystują izolację kompozytową z nanopowłoką i owijaniem. Przyszłe innowacje procesowe muszą znaleźć optymalną równowagę między kontrolą kosztów a poprawą wydajności, napędzając rozwój wysokiej jakości branży kablowej.
Czas publikacji: 31-12-2025