A besugárzásos térhálósítási eljárással előállított vezetékek és kábelek hőállósággal, kopásállósággal, korrózióállósággal, nagy szakítószilárdsággal és vasállósággal rendelkeznek. Más térhálósító feldolgozási módszerekkel összehasonlítva jobb szigetelési teljesítményt nyújtanak, és nem rontják le őket a reagálatlan katalizátorok, ami javíthatja az elektromos teljesítményt, a hőöregedési ellenállást és az anyagstabilitást. A sugárzásos térhálósítás ideális folyamat és gyártási módszer különféle rugalmas vezetékekhez, elektromos berendezések kábeleihez, magas hőmérsékletnek és -égésgátló vezetékekhez és kábelekhez.
A legtöbb kábel szigetelőanyagának nemcsak nagy szigetelési ellenállással, feszültségszilárdsággal vagy alacsony dielektromos veszteséggel kell rendelkeznie, hanem jó fizikai és mechanikai tulajdonságokkal is kell rendelkeznie, mint például szakítószilárdság, hajlítási ellenállás, rezgésállóság, torziós ellenállás stb. EPDM gumi.
1, Halogén tartalmú szigetelőanyag
(1) Polivinil-klorid (PVC) szigetelőanyag
A PVC szigetelőanyag lágyítók, stabilizátorok, égésgátlók, kenőanyagok és egyéb adalékok keveréke, amelyeket a PVC porhoz adnak különböző képlet szerint. Több évtizedes gyártás és használat után a PVC gyártás, a formulák beállítása és a feldolgozási technológia nagyon kiforrotttá vált a kábelek különböző alkalmazási területeire és jellemző követelményeire. Kiváló feldolgozási teljesítményének és alacsony költségének köszönhetően a PVC szigetelésű kábeleket széles körben használják háztartási készülékekben, mechanikus berendezésekben, hálózati kommunikációban, épületek huzalozásában és más területeken, és jelentős teljesítményjellemzőkkel rendelkeznek:
1. Érett gyártási technológia, könnyen formálható és feldolgozható. Más típusú kábelszigetelő anyagokkal összehasonlítva nemcsak olcsó, hanem hatékonyan szabályozhatja a felület színkülönbségét, az optikai tompaságot, a nyomtatást, a feldolgozási hatékonyságot, a lágyságot és keménységet, a vezetők tapadását, magának a vezetéknek a mechanikai és fizikai tulajdonságait, valamint az elektromos tulajdonságokat.
2. Kiváló égésgátló tulajdonságokkal rendelkezik, így a PVC szigetelésű vezetékek könnyen teljesíthetik a különböző szabványokban meghatározott égésgátló szinteket.
3. A névleges feszültség tekintetében általában 1000 V AC és az alatti feszültségszintekhez használják.
A PVC-nek van néhány eredendő hátránya is, amelyek korlátozzák a használatát, elsősorban a következőkben nyilvánulnak meg:
A magas klórtartalom miatt az égés során nagy mennyiségű sűrű füst szabadul fel, amely fulladást okozhat, befolyásolhatja a látásélességet, valamint egyes rákkeltő anyagokat és HC1-gázt termel, ami komoly veszélyt jelent a környezetre. A füstmentes és halogénmentes szigetelőanyagok gyártási technológiájának fejlődésével a hagyományos PVC szigetelés fokozatos felváltása elkerülhetetlen irányzattá vált a kábelfejlesztésben.
2. A közönséges PVC szigetelés gyenge savval és lúggal, hővel és olajjal, valamint szerves oldószerekkel szemben ellenálló. A hasonló oldhatóság kémiai elve szerint a PVC huzal hajlamos a károsodásra és a repedésre az adott környezetben.
Ezt általában az anyagképlet optimalizálásával és javításával, besugárzással{0}}kereszkötésekkel, valamint a közönséges hőre lágyuló PVC-t oldhatatlan, hőre keményedő műanyaggá alakításával érik el, ami stabilabbá teszi molekulaszerkezetét és javítja a szigetelés mechanikai szilárdságát. A zárlati hőmérséklet -akár 250 fokkal is növelhető.
Ha a PVC-t besugározzák, akkor lebomlik, ha a besugárzási dózis túl magas. A tiszta PVC-molekulák sugárzásos térhálósodáson mennek keresztül, de a dehidroklórozás, a kötésszakadási reakciók és az elszíneződés miatt nehéz értékes anyagokhoz jutni. A többfunkciós telítetlen monomereket tartalmazó szenzibilizátorok hozzáadása csökkentheti a PVC molekulaláncok kötésszakadását és elszíneződését, jelentősen hozzájárulva a térhálósított hálózatok kialakulásához.
Többfunkciós monomerek, például TMPTM és TMPTA jelenlétében a PVC teljesítménye nagymértékben javult a 10 kGy-nál kisebb dózisú besugárzás után, és felhasználható szigetelőanyagként és különféle csőszerelvényekként (például 105 fokos hőállóságú égésgátló kábelek elkészítéséhez). Ugyanazon sugárdózis mellett a szenzibilizálóval ellátott rendszer géltartalma 5%-10%-kal magasabb, mint az érzékenyítő nélküli rendszer géltartalma; Az azonos géltartalom elérése érdekében a szenzibilizáló rendszerhez kis sugárdózis szükséges. Szenzibilizátor hozzáadása több mint 50%-kal csökkentheti a sugárdózist, miközben növeli a géltartalmat. A sugárdózis csökkentésével elkerülhetők a túl magas dózisú anyaghőmérséklet-emelkedés okozta hibák. A PVC szigetelőanyagok fejlesztési iránya jelenleg elsősorban a rugalmas térhálósított- PVC kábelanyagokat, az átlátszó kábelanyagokat és az ólommentes PVC-kábelanyagokat foglalja magában.
(2) Fluoroplasztikus
A fluoroplast sorozatú szigetelőanyagok széles körben használatosak a kábelek területén, és kiemelkedő teljesítményt nyújtanak különböző szempontok szerint, mint például a PTFE, ETFE, PVDF stb. Ezek közül a PTFE 200 fokos környezetben is hosszú ideig működik. Könnyű súlya, kiváló korrózióállósága és mechanikai tulajdonságai, valamint kiemelkedő dielektromos tulajdonságai és kopásállósága széles körben alkalmazzák a légi közlekedésben és az űrkutatásban.
A legtöbb fluorműanyag, különösen a PTFE, általában sugárzással lebomló anyagnak minősül. A PTFE különböző körülmények között megrepedhet, és PTFE mikroport termelhet. Vákuumban vagy inert atmoszférában végzett besugárzással 330-340 fokos hőmérsékleten, amely magasabb, mint a PTFE olvadáspontja, a PTFE térhálósítása érhető el. A térhálósított PTFE anyagok sugárzásállósága és kopásállósága nagymértékben javul, ami pontosan kompenzálja a nem térhálósított PTFE anyagok hibáit. Mivel azonban a PTFE csak olvadt állapotban tud térhálósítani, a térhálósított PTFE kábelekben való alkalmazása korlátozott.
Más fluoroplasztikus fajták közül az ETFE és a PVDF jó sugárzásállósággal rendelkezik, de használati hőmérsékletük alacsonyabb, mint a PTFB-é. Besugárzásos térhálósítás után a használati hőmérséklete növelhető. Az elektronsugaras keresztkötést követően az ETFE huzalok hőmérsékleti szintje 150 fokról 200 fokra emelhető, miközben a többi kiváló tulajdonság változatlan marad. Az XL-ETFE szigetelésű vezetékek a két leggyakrabban használt vezetéktípus egyike manapság a repülésben.
Az XL-ETFE szigetelt huzal speciális térhálósítható ETFE szigetelőanyagból készül, amelyet huzallá extrudálnak és elektronsugaras besugárzással térhálósítanak. Az ETFE molekulák etilén szerkezeti egységeket tartalmaznak, így besugárzás hatására hajlamosak a térhálósodásra. A térhálósodás mértéke azonban nem elegendő, és speciális térhálósító érzékenyítőket kell hozzáadni a térhálósodás elősegítésére. Ezenkívül az ETFE besugárzásos térhálósítási folyamatát befolyásolja az oxigénatmoszféra, és a térhálósodás mértéke instabil. A besugárzásos térhálósítás inert gázatmoszférában, magasabb hőmérsékleten előnyös a huzal térhálósításának stabilitása szempontjából.
A hagyományos PE és PVC kábelekhez képest a fluoroplast kábelek a következő kiemelkedő előnyökkel rendelkeznek:
1. Magas hőmérséklet-állóság
A fluoroplasztok rendkívüli hőstabilitással rendelkeznek, és a fluoroplast kábelek alkalmazkodnak a 150 és 250 fok közötti magas hőmérsékletű környezethez. Más szavakkal, azonos keresztmetszeti -vezeték-feltételek mellett a fluoroplasztikus kábelek nagyobb megengedett áramot tudnak továbbítani, ami nagymértékben javítja az ilyen típusú szigetelt vezetékek felhasználási tartományát. Egyedülálló teljesítményének köszönhetően a fluoroplast kábelek belső vezetékekhez, ólomvezetékekhez stb. használhatók repülőgépekben, hajókban, magas hőmérsékletű kemencékben és elektronikus eszközökben.
2. Jó égésgátlás
A fluoroplasztoknak magas az oxigénindexük, és általában nehezen égnek el, égés közben a láng diffúziója kicsi. A belőle készült huzal olyan szerszámokra és helyekre alkalmas, ahol szigorú égésgátlási követelmények érvényesülnek. Például nyilvános helyek, mint például számítógépes hálózatok, metrók, járművek, repülőgépek stb. Ha tűz keletkezik, az embereknek van egy bizonyos ideje a biztonságos evakuálásra és a személyzet elsősegélynyújtására.
3. Kiváló elektromos teljesítmény
A PE-hez képest a fluoroplasztoknak alacsonyabb a dielektromos állandója. Ezért a hasonló felépítésű koaxiális kábelekhez képest a fluoroplast kábelek csillapítása kisebb, és alkalmasabbak a nagy-frekvenciás jelátvitelre. A kábelhasználat egyre gyakoribbá vált napjainkban, és a fluoroplasztok magas hőmérséklet-állósága miatt gyakran használják átviteli kommunikációs berendezések belső huzalozásaként, vezeték nélküli átviteli adagolók és adók közötti áthidalóként, valamint video- és audiokábelekként. Ezenkívül a fluoroplast kábelek jó dielektromos szilárdsággal és szigetelési ellenállással rendelkeznek, így alkalmasak fontos műszerek vezérlőkábeleiként való használatra.
4. Kiváló mechanikai és kémiai tulajdonságok
A fluorműanyagok nagy kémiai kötési energiával, nagy stabilitással rendelkeznek, és szinte nem befolyásolják a hőmérsékletváltozások. Kiváló időjárásállósággal és mechanikai szilárdsággal rendelkeznek; És nem befolyásolják a különféle savak, bázisok és szerves oldószerek. Ezért alkalmas jelentős éghajlatváltozással és korrozív tulajdonságokkal rendelkező környezetekben, például petrolkémiákban, finomítókban és olajkutak műszeres vezérlésében.
5. Elősegíti a hegesztést és a vezetékek összekötését
Az elektronikus műszerekben sok csatlakozás hegesztési módszerekkel történik. Az általános műanyagok alacsony olvadási hőmérséklete miatt hajlamosak a magas hőmérsékleten történő megolvadásra, ami szakképzett hegesztési technikát igényel. Egyes hegesztési pontok bizonyos hegesztési időt igényelnek, és ez is az oka annak, hogy a fluoroplast kábelek népszerűek, mint például a kommunikációs berendezések és elektronikus műszerek belső huzalozása.
A fluoroplasztoknak van néhány hátránya is, amelyek korlátozzák felhasználásukat:
1. A fluorműanyagok alapanyagárai drágák, jelenleg a hazai termelés elsősorban importra támaszkodik (a japán Daikin és az amerikai DuPont). Bár a hazai fluoroplaszt gyártó ipar gyorsan fejlődött az elmúlt években, a termelési fajták viszonylag egyediek, és az anyagok még mindig bizonyos hézagot mutatnak a hőstabilitásban és egyéb átfogó tulajdonságokban az importált anyagokhoz képest.
2. Más szigetelőanyagokkal összehasonlítva a gyártási folyamat nehezebb, a gyártási hatékonyság alacsony, a nyomtatás könnyen leesik, és a fogyasztás nagy, ami magasabb gyártási költséget jelent.
3. A PTFE fluoroplasztok gyenge sugárzásállósággal rendelkeznek. Például szobahőmérsékleten vagy levegő jelenlétében, amikor a besugárzási dózis elér több Mrad-ot, a gyorsító elektronsugaras besugárzás a PTFE-molekulák szén főláncának megszakadását okozhatja, ami a PTPE megrepedéséhez és a PTFE gyors lebomlásához vezethet.
2, halogén-mentes szigetelőanyag
(1) Térhálósított, füstmentes halogén{1}} polietilén (XLPE) szigetelőanyag
Mátrixként polietilént (PE) és etilén-vinil-acetátot (EVA) használnak, és különféle adalékanyagokat, például halogén{0}}mentes égésgátlókat, kenőanyagokat, antioxidánsokat stb. adnak hozzá gumikeverékkel és granulálással, hogy polietilén szigetelőanyagot állítsanak elő. A besugárzási feldolgozás után a polietilén lineáris molekulaszerkezetből háromdimenziós tömegszerkezetté alakulhat át. Egyidejűleg átalakul hőre lágyuló műanyagból oldhatatlan hőre keményedő műanyaggá. A hagyományos hőre lágyuló polietilénnel összehasonlítva az XLPE szigetelésű kábelek a következő előnyökkel rendelkeznek:
1. Jobb hődeformációs ellenállás, jobb mechanikai tulajdonságok magas hőmérsékleten, valamint jobb ellenállás a környezeti feszültségrepedésekkel és hőöregedéssel szemben.
2. Fokozott kémiai stabilitás és oldószerállóság, csökkentett hidegáramlás, és alapvetően megőrizte az eredeti elektromos teljesítményt. A hosszú távú üzemi hőmérséklet elérheti a 125 fokot és a 150 fokot. A keresztkötések feldolgozása után a polietilén rövidzárási hőmérséklete 250 fokra növelhető. Az azonos vastagságú kábelek esetén a térhálósított polietilén áramterhelhetősége jelentősen megnő.
Az XLPE szigetelésű kábelek kiváló mechanikai, vízálló és sugárzásállósági tulajdonságokkal rendelkeznek, így széles körben alkalmazzák őket különböző területeken. Például az olyan iparágakban, mint az elektromos belső csatlakozóvezetékek, a motorvezetékek, a világítási vezetékek, az autóipari alacsony-feszültségű jelvezérlő vezetékek, a mozdonyvezetékek, a metrókábelek, a bányászati környezetvédelmi kábelek, a tengeri kábelek, az atomerőművek 1E fokozatú kábelei, a búvárszivattyú-kábelek és az erőátviteli kábelek.
Az XLPE szigetelőanyagok fejlesztési iránya jelenleg elsősorban a besugárzott térhálósított-polietilén tápkábel-szigetelő anyagokat, a besugárzott térhálósított polietilén felső szigetelőanyagokat és a besugárzott térhálósított-égésgátló-poliolefin köpenyanyagokat foglalja magában.
(2) Térhálósított polipropilén (XL-PP) szigetelőanyag
A polipropilén (PP), mint univerzális műanyag, könnyű súly, bőséges nyersanyagforrás, kiváló költséghatékonyság,{0}}kiváló vegyi korrózióállóság, könnyű formázás és újrahasznosíthatóság jellemzői. Azonban az olyan hibák miatt, mint például az alacsony szilárdság, a rossz hőállóság, a nagy zsugorodási deformáció, a rossz kúszásállóság, az alacsony hőmérsékletű ridegség, valamint a gyenge hő- és oxigén-öregedésállóság, a kábelek alkalmazása erősen korlátozott. A kutatók elkötelezték magukat a polipropilén anyagok módosítása mellett, hogy javítsák átfogó teljesítményüket, és a módosított polipropilén (XL-PP) besugárzással térhálósító módszere hatékonyan megoldotta ezeket a problémákat. Vannak kutatási eredmények, amelyek azt mutatják, hogy az XL-PP szigetelésű vezetékek megfelelnek az UL VW-1 égési teszt és az UL minősítésű 150 fokos vezetékek szabványos követelményeinek. Ugyanakkor mechanikai tulajdonságaik, mint például a szakítószilárdság és az UL átvágási teszt névleges hőmérsékleten, jobbak, mint a térhálósított polipropilén szigetelés.
A polipropilén besugárzásos térhálósítási módosítás hátránya, hogy a PP besugárzásos térhálósítás során telítetlen végcsoportokat képező repedési reakció, valamint a stimulált molekulák és a nagy molekulájú szabad gyökök között kompetitív reakció lép fel. Alacsony sugárdózis esetén a repedés, a dózis növelésekor a térhálósodás dominál. Számos tanulmány kimutatta, hogy a PP sugárzásos térhálósítás során a térhálósítás hatékonysága nagyon alacsony a lebomlás és a térhálósodás egyidejű előfordulása miatt. Az izotaktikus PP lebomlási és térhálósodási reakciójának aránya y-sugarakkal történő besugárzás után 0,8. A PP hatékony térhálósító reakciójának elérése érdekében térhálósítást gyorsítókat kell hozzáadni a besugárzásos térhálósításhoz. Ugyanakkor az effektív térhálósodási vastagságot korlátozza az elektronnyaláb áthatolási képessége, és a besugárzás során a visszamaradó töltések a gázképződés miatt habosodnak, ami csak a vékony termékek térhálósodását könnyíti meg és korlátozza a vastag falú kábeleken való alkalmazásukat.
(3) Térhálósított etilén-vinil-acetát kopolimer (XL-EVA) szigetelőanyag
A kábelbiztonság iránti növekvő kereslet következtében gyorsan fejlődtek a halogén{0}}lángmentes-keresztkötéses-kábelek. A polietilénnel összehasonlítva az EVA csökkenti a kristályosságot, javítja a rugalmasságot, az ütésállóságot, a töltőanyag-kompatibilitást és a hőszigetelési teljesítményt azáltal, hogy vinil-acetát monomert visz be a molekulaláncába. Általánosságban elmondható, hogy az EVA gyanta teljesítménye főként a molekulalánc vinil-acetát-tartalmától függ. A különböző alkalmazási igények kielégítésére állítható összetételi aránynak köszönhetően minél magasabb a vinil-acetát tartalma, annál nagyobb lesz az átlátszósága, lágysága és szívóssága. Az EVA gyantának jó a töltőanyag-tartalma és térhálósíthatósága, ezért egyre gyakrabban használják halogén-lángmentes-égésgátló térhálósítású kábelekben. Ezenkívül az EVA gyantát egyes speciális kábelek köpenyeinek készítésére is használják. A vezetékekben és kábelekben használt EVA-gyanta vinil-acetát-tartalma általában 12-24%. A gyakorlati kábelalkalmazásokban az EVA-t gyakran keverik és dolgozzák fel PE-vel, PVC-vel, PP-vel stb., hogy beállítsák a kábel szigetelőrétegének teljesítményét. A kevert anyagban az EVA komponens elősegítheti a térhálósodást, ami javítja a kábel teljesítményét a térhálósítás után.
(4) Térhálósított etilén-propilén-dienkaucsuk (XL-EPDM) szigetelőanyag
Az XL-EPDM etilén, propilén és nem konjugált dién háromkomponensű kopolimerje, amelyet besugárzásos térhálósítással nyernek. Az XL-EPDM huzal egyesíti a poliolefin szigetelésű huzal és a közönséges gumiszigetelésű huzal előnyeit:
1. Puha, rugalmas, rugalmas, nem tapadó magas hőmérsékleten, hosszú távú öregedésálló, és ellenáll a zord időjárási viszonyoknak (-60-125 fok).
2. Ózonállóság, UV-állóság, elektromos szigetelési ellenállás és kémiai korrózióállóság.
3. Az olaj- és oldószerállósági teljesítmény összehasonlítható az általános-célú kloroprén gumi szigetelésével. Előállítása és gyártása közönséges melegextrudálásos feldolgozóberendezésekkel, sugárzási térhálósítással, könnyen feldolgozható és költséghatékony{3}} történhet.
Az XL-EPDM szigetelésű vezetékeket széles körben használják erősáramú és 35 kV alatti tengeri kábelek szigetelésére. Ezeket most ez az anyag váltotta fel, és olyan területeken alkalmazták őket, mint például a hűtőkompresszorok vezetékei, az autóipar, a vízálló motorvezetékek, a transzformátorvezetékek, a mobilkábelek bányászata, a fúrás és az orvosi berendezések.
Az XL-EPDM-kábel fő hátrányai a következők:
1. Rossz szakítóállóság.
2. Rossz tapadás és öntapadó képesség, ami befolyásolja a későbbi feldolgozást.
(5) Szilikongumi szigetelőanyag
A szilikongumi rugalmas, ellenáll az ózonnak, a koronának és a lángoknak, és jó szigetelőképességgel rendelkezik. Fő alkalmazása az elektromos iparban a vezetékek és kábelek. A szilikongumi vezetékek és kábelek különösen alkalmasak magas hőmérsékleten és zord környezetben való használatra, élettartamuk pedig sokkal hosszabb, mint a hagyományos kábeleké. Az univerzális szilikongumi szigetelésű kábelek jelenleg használhatók magas hőmérsékletű motorokban, transzformátorokban, generátorokban, elektronikus és elektromos berendezésekben, szállítójárművek motorjaihoz való gyújtáskábelekben, tengeri táp- és vezérlőkábelekben.
Jelenleg a keresztkötésű kábelekben használt szilikongumi szigetelésű vezetékek általában légköri forró levegővel vagy nagy Vannak tanulmányok a szilikongumi elektronsugaras besugárzásos keresztkötéséről is, de a kábeliparban még nem alkalmazták széles körben. Az utóbbi években a besugárzásos térhálósítási technológia fejlődésével a besugárzásos térhálósítás költsége alacsonyabb, és a térhálósítás hatékonysága magasabb; Környezetvédelmi szempontból pótolhatatlan előnyei vannak. Ezért a szilikongumi szigetelőanyagok besugárzásos térhálósítási technológiájának alkalmazása a jövőben a szilikongumi huzalok térhálósításának kutatási iránya.
