Анализа предности и мана уобичајених материјала за изолацију жица и каблова

Технолошка штампа

Анализа предности и мана уобичајених материјала за изолацију жица и каблова

Перформансе изолационих материјала директно утичу на квалитет, ефикасност обраде и обим примене жица и каблова. Перформансе изолационих материјала директно утичу на квалитет, ефикасност обраде и обим примене жица и каблова.

1. ПВЦ жице и каблови од поливинилхлорида

Поливинилхлорид (у даљем текстуПВЦ) изолациони материјали су смеше у којима се ПВЦ праху додају стабилизатори, пластификатори, средства за успоравање горења, мазива и други адитиви. У складу са различитим применама и карактеристичним захтевима жица и каблова, формула се прилагођава сходно томе. Након деценија производње и примене, технологија производње и обраде ПВЦ-а је сада постала веома зрела. ПВЦ изолациони материјал има веома широку примену у области жица и каблова и има своје посебне карактеристике:

A. Технологија производње је зрела, лака за обликовање и обраду. У поређењу са другим врстама материјала за изолацију каблова, не само да има ниску цену, већ може ефикасно контролисати и разлику у боји, сјај, штампу, ефикасност обраде, мекоћу и тврдоћу површине жице, пријањање проводника, као и механичка и физичка својства и електрична својства саме жице.

Б. Има одличне перформансе успоравања пламена, тако да жице изоловане ПВЦ-ом могу лако да испуне степене успоравања пламена прописане различитим стандардима.

C. Што се тиче отпорности на температуру, кроз оптимизацију и побољшање формула материјала, тренутно уобичајено коришћене врсте ПВЦ изолације углавном укључују следеће три категорије:

један

Што се тиче називног напона, генерално се користи у нивоима напона од 1000V AC и ниже, и може се широко примењивати у индустријама као што су кућни апарати, инструменти и бројила, расвета и мрежна комуникација.

ПВЦ такође има неке недостатке који ограничавају његову примену:

A. Због високог садржаја хлора, при сагоревању ће емитовати велику количину густог дима, што може изазвати гушење, утицати на видљивост и произвести неке канцерогене материје и HCl гас, што узрокује озбиљну штету по животну средину. Са развојем технологије производње изолационих материјала са ниским садржајем дима и нултим садржајем халогена, постепена замена PVC изолације постала је неизбежан тренд у развоју каблова.

Б. Обична ПВЦ изолација има слабу отпорност на киселине и алкалије, топлотно уље и органске раствараче. Према хемијском принципу да се слично раствара у сличном, ПВЦ жице су веома склоне оштећењима и пуцању у поменутом специфичном окружењу. Међутим, захваљујући одличним перформансама обраде и ниској цени, ПВЦ каблови се и даље широко користе у кућним апаратима, расветним телима, машинској опреми, инструментима и мерачима, мрежној комуникацији, ожичењу у зградама и другим областима.

2. Жице и каблови од умреженог полиетилена

Умрежени ПЕ (у даљем текстуXLPE) је врста полиетилена која се под одређеним условима под дејством високоенергетских зрака или средстава за умрежавање може трансформисати из линеарне молекуларне структуре у тродимензионалну тродимензионалну структуру. Истовремено, трансформише се из термопластичне у нерастворљиву термореактивну пластику.

Тренутно, у примени изолације жица и каблова, постоје углавном три методе умрежавања:

А. Умрежавање пероксидом: Оно подразумева прво коришћење полиетиленске смоле у ​​комбинацији са одговарајућим средствима за умрежавање и антиоксидансима, а затим додавање других компоненти по потреби да би се произвеле честице полиетиленске смеше које се могу умрежити. Током процеса екструзије, умрежавање се одвија кроз цеви за умрежавање врућом паром.

Б. Умрежавање силана (умрежавање топлом водом): Ово је такође метода хемијског умрежавања. Његов главни механизам је умрежавање органосилоксана и полиетилена под одређеним условима,
и степен умрежавања генерално може достићи око 60%.

Ц. Умрежавање зрачењем: Користи високоенергетске зраке као што су R-зраци, алфа зраци и електронски зраци да би активирао атоме угљеника у макромолекулима полиетилена и изазвао умрежавање. Високоенергетски зраци који се обично користе у жицама и кабловима су електронски зраци које генеришу акцелератори електрона. Пошто се ово умрежавање ослања на физичку енергију, оно спада у физичко умрежавање.

Горе наведене три различите методе умрежавања имају различите карактеристике и примене:

два

У поређењу са термопластичним полиетиленом (PVC), XLPE изолација има следеће предности:

A. Побољшала је отпорност на топлотну деформацију, побољшала механичка својства на високим температурама и побољшала отпорност на пуцање услед напрезања у околини и топлотно старење.

Б. Има побољшану хемијску стабилност и отпорност на раствараче, смањено течење на хладноћу и у основи задржава оригиналне електричне перформансе. Дугорочна радна температура може достићи 125℃ и 150℃. Жица и кабл изоловани умреженим полиетиленом такође побољшавају отпорност на кратки спој, а њихова краткорочна температурна отпорност може достићи 250℃, за жице и каблове исте дебљине, носивост струје умреженог полиетилена је много већа.

C. Има одлична механичка, водоотпорна и отпорна на зрачење својства, тако да се широко користи у разним областима. Као што су: унутрашње спојне жице за електричне уређаје, каблови за моторе, каблови за осветљење, нисконапонске сигналне контролне жице за аутомобиле, жице за локомотиве, жице и каблови за метро, ​​каблови за заштиту животне средине за руднике, поморски каблови, каблови за полагање нуклеарне енергије, високонапонске жице за ТВ, високонапонске жице за рендгенско снимање и жице и каблови за пренос електричне енергије итд.

Жице и каблови изоловани XLPE-ом имају значајне предности, али имају и неке инхерентне недостатке који ограничавају њихову примену:

A. Слабе перформансе адхезије отпорне на топлоту. Приликом обраде и коришћења жица изнад њихове номиналне температуре, лако је да се жице залепе једна за другу. У тешким случајевима, то може довести до оштећења изолације и кратких спојева.

Б. Слаба отпорност на проводљивост топлоте. На температурама преко 200℃, изолација жица постаје изузетно мекана. Када је изложена спољашњој сили, стискању или судару, склона је пресецању жица и кратком споју.

C. Тешко је контролисати разлику у боји између серија. Проблеми попут огреботина, избељивања и љуштења одштампаних знакова склони су појави током обраде.

D. XLPE изолација са температурном отпорношћу од 150℃ је потпуно без халогена и може да прође VW-1 тест сагоревања у складу са UL1581 стандардима, уз одржавање одличних механичких и електричних својстава. Међутим, и даље постоје одређена уска грла у технологији производње, а трошкови су високи.

3. Жице и каблови од силиконске гуме

Молекули полимера силиконске гуме су ланчане структуре формиране SI-O (силицијум-кисеоник) везама. SI-O веза је 443,5 KJ/MOL, што је много више од енергије CC везе (355 KJ/MOL). Већина жица и каблова од силиконске гуме производи се хладном екструзијом и процесима вулканизације на високим температурама. Међу разним синтетичким гуменим жицама и кабловима, због своје јединствене молекуларне структуре, силиконска гума има супериорне перформансе у поређењу са другим обичним гумама.

A. Изузетно је мекан, има добру еластичност, без мириса је и нетоксичан, не плаши се високих температура и може да издржи јаке хладноће. Радни температурни опсег је од -90 до 300℃. Силиконска гума има много бољу отпорност на топлоту од обичне гуме. Може се користити континуирано на 200℃ и током одређеног временског периода на 350℃.

Б. Одлична отпорност на временске услове. Чак и након дуготрајног излагања ултраљубичастим зрацима и другим климатским условима, његова физичка својства су претрпела само мање промене.

C. Силиконска гума има веома високу отпорност и њена отпорност остаје стабилна у широком опсегу температура и фреквенција.

У међувремену, силиконска гума има одличну отпорност на високонапонско коронско пражњење и лучно пражњење. Жице и каблови изоловани силиконском гумом имају горе наведене предности и широко се користе у жицама високонапонских уређаја за телевизоре, жицама отпорним на високе температуре за микроталасне пећнице, жицама за индукционе шпорете, жицама за кафу, кабловима за лампе, УВ опрему, халогене лампе, жицама за унутрашње повезивање рерни и вентилатора, посебно у области малих кућних апарата.

Међутим, неки од његових недостатака такође ограничавају његову ширу примену. На пример:

А. Слаба отпорност на кидање. Током обраде или употребе, склона је оштећењима услед спољашњег стискања, гребања и брушења, што може изазвати кратак спој. Тренутна заштитна мера је додавање слоја стаклених влакана или високотемпературних полиестерских влакана уплетених споља на силиконску изолацију. Међутим, током обраде, и даље је неопходно што више избегавати повреде изазване спољашњим стискањем.

Б. Вулканизационо средство које се тренутно углавном користи у вулканизационом калуповању је двоструко, двоструко, четвороструко. Ово вулканизационо средство садржи хлор. Потпуно безхалогени вулканизациони агенси (као што је платинаста вулканизација) имају строге захтеве за температуру производне средине и скупи су. Стога, приликом обраде кабловских снопова, треба напоменути следеће: притисак притиска точка не сме бити превисок. Најбоље је користити гумени материјал како би се спречило ломљење током производног процеса, што може довести до лоше отпорности на притисак.

4. Жица од умрежене етилен пропилен диен мономера (EPDM) гуме (XLEPDM)

Умрежена етилен пропилен диен мономерна (ЕПДМ) гума је терполимер етилена, пропилена и некоњугованог диена, који је умрежен хемијским или зрачним методама. Умрежена ЕПДМ гумена изолована жица комбинује предности и полиолефинске изолиране жице и обичне гумене изолиране жице:

А. Мекан, флексибилан, еластичан, нелепљив на високим температурама, отпоран на дуготрајно старење и отпоран на тешке временске услове (-60 до 125℃).

Б. Отпорност на озон, отпорност на УВ зрачење, отпорност на електричну изолацију и отпорност на хемијску корозију.

C. Отпорност на уље и раствараче је упоредива са отпорношћу опште хлоропренске гумене изолације. Обрађује се обичном опремом за врућу екструзију и примењује се умрежавање зрачењем, што је једноставно за обраду и јефтино. Жице изоловане умреженим етилен пропилен диен мономером (EPDM) гумом имају горе поменуте бројне предности и широко се користе у областима као што су каблови расхладних компресора, водоотпорни каблови мотора, каблови трансформатора, мобилни каблови у рудницима, бушењу, аутомобилима, медицинским уређајима, бродовима и општем унутрашњем ожичењу електричних уређаја.

Главни недостаци XLEPDM жица су:

A. Као и XLPE и PVC жице, има релативно слабу отпорност на кидање.

Б. Слаба адхезија и самолепљивост утичу на накнадну обраду.

5. Флуоропластичне жице и каблови

У поређењу са уобичајеним кабловима од полиетилена и поливинилхлорида, флуоропластични каблови имају следеће истакнуте карактеристике:

A. Флуопластика отпорна на високе температуре има изузетну термичку стабилност, што омогућава флуоропластичним кабловима да се прилагоде окружењима са високим температурама у распону од 150 до 250 степени Целзијуса. Под условом проводника са истом површином попречног пресека, флуоропластични каблови могу да преносе већу дозвољену струју, чиме се значајно проширује опсег примене ове врсте изоловане жице. Због овог јединственог својства, флуоропластични каблови се често користе за унутрашње ожичење и оловне жице у авионима, бродовима, пећима на високим температурама и електронској опреми.

Б. Добра отпорност на пламен: Флуоропластика има висок индекс кисеоника, а приликом горења, домет ширења пламена је мали, стварајући мање дима. Жица направљена од ње је погодна за алате и места са строгим захтевима за отпорност на пламен. На пример: рачунарске мреже, метро, ​​возила, високе зграде и друга јавна места итд. Када избије пожар, људи могу имати времена да се евакуишу, а да их не обори густ дим, чиме се добија драгоцено време за спасавање.

Ц. Одличне електричне перформансе: У поређењу са полиетиленом, флуоропластични каблови имају нижу диелектричну константу. Стога, у поређењу са коаксијалним кабловима сличних структура, флуоропластични каблови имају мање слабљење и погоднији су за пренос високофреквентних сигнала. Данас је све већа учесталост употребе каблова постала тренд. У међувремену, због отпорности флуоропластичних каблова на високе температуре, они се често користе као унутрашње ожичење за опрему за пренос и комуникацију, скакачи између бежичних преносних фидера и предајника, као и видео и аудио каблови. Поред тога, флуоропластични каблови имају добру диелектричну чврстоћу и отпорност изолације, што их чини погодним за употребу као контролни каблови за важне инструменте и бројила.

Д. Савршена механичка и хемијска својства: Флуоропластика има високу енергију хемијске везе, високу стабилност, готово да није подложна променама температуре и поседује одличну отпорност на старење услед временских услова и механичку чврстоћу. Такође, није подложна утицају разних киселина, алкалија и органских растварача. Стога је погодна за окружења са значајним климатским променама и корозивним условима, као што су петрохемикалије, рафинирање нафте и контрола инструмената за нафтне бушотине.

Е. Олакшава заваривање спојева Код електронских инструмената, многи спојеви се праве заваривањем. Због ниске тачке топљења општих пластика, оне се лако топе на високим температурама, што захтева вештине заваривања. Штавише, неким тачкама заваривања је потребно одређено време заваривања, што је такође разлог зашто су флуоропластични каблови популарни. Као што су унутрашње ожичење комуникационе опреме и електронских инструмената.

три

Наравно, флуоропластика и даље има неке недостатке који ограничавају њихову употребу:

A. Цена сировина је висока. Тренутно, домаћа производња се и даље углавном ослања на увоз (Daikin из Јапана и DuPont из Сједињених Држава). Иако се домаћа флуоропластика брзо развијала последњих година, производне врсте су и даље јединствене. У поређењу са увозним материјалима, и даље постоји одређена разлика у термичкој стабилности и другим свеобухватним својствима материјала.

Б. У поређењу са другим изолационим материјалима, производни процес је тежи, ефикасност производње је ниска, штампани знакови су склони отпадању, а губитак је велики, што чини трошкове производње релативно високим.

Закључно, примена свих горе поменутих врста изолационих материјала, посебно високотемпературних специјалних изолационих материјала са отпорношћу на температуру преко 105℃, још увек је у прелазном периоду у Кини. Било да је у питању производња жице или прерада кабловских снопова, не постоји само зрео процес, већ и процес рационалног разумевања предности и мана ове врсте жице.


Време објаве: 27. мај 2025.