Zmogljivost izolacijskih materialov neposredno vpliva na kakovost, učinkovitost obdelave in področje uporabe žic in kablov. Zmogljivost izolacijskih materialov neposredno vpliva na kakovost, učinkovitost obdelave in področje uporabe žic in kablov.
1.PVC polivinilkloridne žice in kabli
Polivinilklorid (v nadaljevanjuPVC) izolacijski materiali so mešanice, v katerih so PVC prahu dodani stabilizatorji, mehčala, zaviralci gorenja, maziva in drugi dodatki. Glede na različne uporabe in karakteristične zahteve žic in kablov se formula ustrezno prilagodi. Po desetletjih proizvodnje in uporabe je tehnologija izdelave in predelave PVC postala zelo zrela. PVC izolacijski material ima zelo široko uporabo na področju žic in kablov ter ima svoje posebne značilnosti:
A. Proizvodna tehnologija je zrela, enostavna za oblikovanje in obdelavo. V primerjavi z drugimi vrstami izolacijskih materialov za kable ni le nizka, temveč lahko tudi učinkovito nadzoruje razliko v barvi, sijaj, tiskanje, učinkovitost obdelave, mehkobo in trdoto površine žice, oprijem prevodnika ter mehanske in fizikalne lastnosti ter električne lastnosti same žice.
B. Ima odlično negorljivo delovanje, zato lahko PVC izolirane žice zlahka izpolnjujejo stopnje negorljivosti, ki jih določajo različni standardi.
C. Kar zadeva temperaturno odpornost, se z optimizacijo in izboljšanjem materialnih formul trenutno pogosto uporabljana PVC izolacija razvršča predvsem v naslednje tri kategorije:
Kar zadeva nazivno napetost, se običajno uporablja pri napetostnih nivojih, nazivnih 1000 V AC in manj, in se lahko široko uporablja v panogah, kot so gospodinjski aparati, instrumenti in merilniki, razsvetljava in omrežna komunikacija.
PVC ima tudi nekaj pomanjkljivosti, ki omejujejo njegovo uporabo:
A. Zaradi visoke vsebnosti klora bo pri gorenju oddajal veliko količino gostega dima, ki lahko povzroči zadušitev, vpliva na vidljivost in proizvaja nekatere rakotvorne snovi in plin HCl, kar resno škoduje okolju. Z razvojem tehnologije izdelave izolacijskih materialov z nizkim dimom in nič halogena je postopna zamenjava PVC izolacije postala neizogiben trend pri razvoju kablov.
B. Navadna PVC izolacija je slabo odporna na kisline in alkalije, toplotno olje in organska topila. V skladu s kemijskim načelom, da se enako raztaplja v podobnem, so PVC žice v omenjenem specifičnem okolju zelo nagnjene k poškodbam in razpokam. Vendar pa se PVC kabli zaradi odlične zmogljivosti obdelave in nizkih stroškov še vedno pogosto uporabljajo v gospodinjskih aparatih, svetilih, strojni opremi, instrumentih in števcih, omrežni komunikaciji, ožičenju stavb in drugih področjih.
2. Žice in kabli iz zamreženega polietilena
Zamreženi PE (v nadaljevanjuXLPE) je vrsta polietilena, ki se lahko pod določenimi pogoji pod vplivom visokoenergijskih žarkov ali zamreževalnih sredstev preoblikuje iz linearne molekularne strukture v tridimenzionalno tridimenzionalno strukturo. Hkrati se preoblikuje iz termoplastične v netopno termoreaktivno plastiko.
Trenutno se pri uporabi izolacije žic in kablov uporabljajo predvsem tri metode zamreženja:
A. Peroksidno zamreženje: Pri tem se najprej uporabi polietilenska smola v kombinaciji z ustreznimi zamreževalnimi sredstvi in antioksidanti, nato pa se po potrebi dodajo druge komponente za proizvodnjo zamreženih delcev polietilenske mešanice. Med postopkom ekstrudiranja se zamreženje izvaja s pomočjo cevi za zamreženje z vročo paro.
B. Zamreženje s silanom (zamreženje s toplo vodo): Tudi to je metoda kemičnega zamreženja. Njen glavni mehanizem je zamreženje organosiloksana in polietilena pod določenimi pogoji,
in stopnja zamreženja lahko običajno doseže približno 60 %.
C. Obsevalno zamreženje: Uporablja visokoenergijske žarke, kot so R-žarki, alfa žarki in elektronski žarki, za aktiviranje ogljikovih atomov v makromolekulah polietilena in povzročanje zamreženja. Visokoenergijski žarki, ki se običajno uporabljajo v žicah in kablih, so elektronski žarki, ki jih ustvarjajo elektronski pospeševalniki. Ker to zamreženje temelji na fizični energiji, spada med fizikalne zamreženja.
Zgornje tri različne metode zamreženja imajo različne značilnosti in uporabo:
V primerjavi s termoplastičnim polietilenom (PVC) ima izolacija XLPE naslednje prednosti:
A. Izboljšala je odpornost proti toplotni deformaciji, izboljšala mehanske lastnosti pri visokih temperaturah in izboljšala odpornost proti razpokam zaradi okoljske napetosti in toplotnemu staranju.
B. Ima izboljšano kemijsko stabilnost in odpornost na topila, zmanjšan hladni tok in v bistvu ohranja prvotne električne lastnosti. Dolgoročna delovna temperatura lahko doseže 125 ℃ in 150 ℃. Žica in kabel, izoliran iz zamreženega polietilena, ima tudi izboljšano odpornost proti kratkemu stiku, njegova kratkotrajna temperaturna odpornost pa lahko doseže 250 ℃. Pri žicah in kablih enake debeline je nosilnost toka zamreženega polietilena veliko večja.
C. Ima odlične mehanske, vodoodporne in sevalno odporne lastnosti, zato se pogosto uporablja na različnih področjih. Na primer: notranje priključne žice za električne naprave, motorni vodniki, vodniki za razsvetljavo, nizkonapetostne signalne krmilne žice za avtomobile, žice za lokomotive, žice in kabli za podzemne železnice, okoljski kabli za rudnike, pomorski kabli, kabli za polaganje jedrskih elektrarn, visokonapetostne žice za televizijo, visokonapetostne žice za rentgensko sevanje ter žice in kabli za prenos električne energije itd.
Žice in kabli, izolirani z XLPE, imajo pomembne prednosti, vendar imajo tudi nekatere pomanjkljivosti, ki omejujejo njihovo uporabo:
A. Slaba toplotno odporna adhezija. Pri obdelavi in uporabi žic pri temperaturi, ki presega njihovo nazivno temperaturo, se žice zlahka zlepijo druga z drugo. V hujših primerih lahko to povzroči poškodbo izolacije in kratke stike.
B. Slaba toplotna prevodnost. Pri temperaturah nad 200 ℃ postane izolacija žic izjemno mehka. Pri zunanji stiskanju ali trčenju lahko pride do prereza žic in kratkega stika.
C. Težko je nadzorovati barvno razliko med serijami. Med obdelavo se lahko pojavijo težave, kot so praske, beljenje in luščenje natisnjenih znakov.
D. Izolacija XLPE s temperaturno odpornostjo 150 ℃ je popolnoma brez halogenov in lahko opravi test zgorevanja VW-1 v skladu s standardom UL1581, hkrati pa ohranja odlične mehanske in električne lastnosti. Vendar pa v proizvodni tehnologiji še vedno obstajajo določena ozka grla in stroški so visoki.
3. Žice in kabli iz silikonske gume
Polimerne molekule silikonske gume so verižne strukture, ki jih tvorijo vezi SI-O (silicij-kisik). Energija vezi SI-O je 443,5 kJ/mol, kar je veliko več kot energija vezi CC (355 kJ/mol). Večina žic in kablov iz silikonske gume se proizvaja s hladnim ekstrudiranjem in visokotemperaturno vulkanizacijo. Med različnimi sintetičnimi gumijastimi žicami in kabli ima silikonska guma zaradi svoje edinstvene molekularne strukture boljše lastnosti kot druge navadne gume.
A. Je izjemno mehak, ima dobro elastičnost, je brez vonja in nestrupen, se ne boji visokih temperatur in lahko prenese hud mraz. Delovno temperaturno območje je od -90 do 300 ℃. Silikonska guma ima veliko boljšo toplotno odpornost kot navadna guma. Uporablja se lahko neprekinjeno pri 200 ℃ in nekaj časa pri 350 ℃.
B. Odlična vremenska odpornost. Tudi po dolgotrajni izpostavljenosti ultravijoličnim žarkom in drugim podnebnim razmeram so se njegove fizikalne lastnosti le nekoliko spremenile.
C. Silikonska guma ima zelo visoko upornost in njena upornost ostaja stabilna v širokem temperaturnem in frekvenčnem območju.
Medtem ima silikonska guma odlično odpornost na visokonapetostno koronsko razelektritev in obločno razelektritev. Žice in kabli, izolirani s silikonsko gumo, imajo zgoraj omenjeno vrsto prednosti in se pogosto uporabljajo v visokonapetostnih napravah za televizorje, visokotemperaturnih žicah za mikrovalovne pečice, žicah za indukcijske kuhalnike, žicah za kavne lončke, kablih za svetilke, UV opremo, halogenske žarnice, notranjih priključnih žicah za pečice in ventilatorje, zlasti na področju malih gospodinjskih aparatov.
Vendar pa nekatere njegove pomanjkljivosti omejujejo tudi njegovo širšo uporabo. Na primer:
A. Slaba odpornost proti trganju. Med obdelavo ali uporabo je nagnjen k poškodbam zaradi stiskanja, praskanja in brušenja zaradi zunanjih sil, kar lahko povzroči kratek stik. Trenutni zaščitni ukrep je dodajanje plasti steklenih vlaken ali visokotemperaturnih poliestrskih vlaken, pletenih zunaj silikonske izolacije. Vendar pa je med obdelavo še vedno treba čim bolj preprečiti poškodbe zaradi stiskanja zaradi zunanjih sil.
B. Vulkanizacijski agent, ki se trenutno uporablja predvsem pri vulkaniziranju, je dvojni, dvo-, štirislojni. Ta vulkanizacijski agent vsebuje klor. Vulkanizacijski agenti brez halogenov (kot je platinasti vulkanizacijski agent) imajo stroge zahteve glede temperature proizvodnega okolja in so dragi. Zato je treba pri obdelavi kabelskih snopov upoštevati naslednje: tlak tlačnega kolesa ne sme biti previsok. Najbolje je uporabiti gumijast material, da se prepreči lomljenje med proizvodnim procesom, kar lahko povzroči slabo tlačno odpornost.
4. Žica iz zamrežene etilen propilen dien monomera (EPDM) kavčuka (XLEPDM)
Zamrežena etilen propilen dienska monomerna (EPDM) guma je terpolimer etilena, propilena in nekonjugiranega diena, ki je zamrežen s kemičnimi ali obsevalnimi metodami. Zamrežena EPDM gumijasta izolirana žica združuje prednosti tako poliolefinske izolirane žice kot navadne gumijaste izolirane žice:
A. Mehka, prožna, elastična, nelepljiva pri visokih temperaturah, dolgotrajna odpornost proti staranju in odporna na ostre vremenske razmere (-60 do 125 ℃).
B. Odpornost na ozon, odpornost na UV žarke, odpornost na električno izolacijo in odpornost proti kemični koroziji.
C. Odpornost na olje in topila je primerljiva z odpornostjo na splošno izolacijo iz kloroprenskega kavčuka. Obdeluje se z običajno opremo za vroče ekstrudiranje in se uporablja zamreženje z obsevanjem, kar je enostavno za obdelavo in poceni. Zamrežene žice, izolirane z etilen propilen dienskim monomerom (EPDM), imajo številne prednosti in se pogosto uporabljajo na področjih, kot so kabli hladilnih kompresorjev, vodoodporni kabli motorjev, kabli transformatorjev, mobilni kabli v rudnikih, vrtanju, avtomobilih, medicinskih pripomočkih, ladjah in splošni notranji napeljavi električnih naprav.
Glavne pomanjkljivosti žic XLEPDM so:
A. Tako kot žice XLPE in PVC ima relativno slabo odpornost proti trganju.
B. Slaba adhezija in samolepilnost vplivata na nadaljnjo obdelavo.
5. Fluoroplastične žice in kabli
V primerjavi z običajnimi kabli iz polietilena in polivinilklorida imajo fluoroplastični kabli naslednje pomembne lastnosti:
A. Fluoroplasti, odporni na visoke temperature, imajo izjemno toplotno stabilnost, kar omogoča, da se fluoroplastični kabli prilagodijo visokotemperaturnim okoljem od 150 do 250 stopinj Celzija. Pri prevodnikih z enakim prečnim prerezom lahko fluoroplastični kabli prenašajo večji dovoljeni tok, s čimer se močno razširi področje uporabe te vrste izolirane žice. Zaradi te edinstvene lastnosti se fluoroplastični kabli pogosto uporabljajo za notranje ožičenje in priključne žice v letalih, ladjah, visokotemperaturnih pečeh in elektronski opremi.
B. Dobra odpornost proti gorenju: Fluoroplasti imajo visok kisikov indeks, zato je pri gorenju območje širjenja plamena majhno, kar ustvarja manj dima. Žica, izdelana iz njih, je primerna za orodja in mesta s strogimi zahtevami glede odpornosti proti gorenju. Na primer: računalniška omrežja, podzemne železnice, vozila, visoke stavbe in drugi javni prostori itd. Ko izbruhne požar, imajo ljudje nekaj časa za evakuacijo, ne da bi jih podrl gost dim, s čimer pridobijo dragoceni čas za reševanje.
C. Odlične električne lastnosti: V primerjavi s polietilenom imajo fluoroplasti nižjo dielektrično konstanto. Zato imajo fluoroplasti v primerjavi s koaksialnimi kabli podobne strukture manjše slabljenje in so bolj primerni za prenos visokofrekvenčnih signalov. Dandanes je vse večja pogostost uporabe kablov postala trend. Zaradi visoke temperaturne odpornosti fluoroplastov se ti pogosto uporabljajo kot notranje ožičenje za prenosno in komunikacijsko opremo, mostički med brezžičnimi prenosnimi napajalniki in oddajniki ter kot video in avdio kabli. Poleg tega imajo fluoroplastiki dobro dielektrično trdnost in izolacijsko upornost, zaradi česar so primerni za uporabo kot krmilni kabli za pomembne instrumente in merilnike.
D. Odlične mehanske in kemijske lastnosti: Fluoroplasti imajo visoko energijo kemijskih vezi, visoko stabilnost, skoraj niso odporni na temperaturne spremembe in imajo odlično odpornost proti vremenskim vplivom, staranju in mehansko trdnost. Prav tako niso pod vplivom različnih kislin, alkalij in organskih topil. Zato so primerni za okolja z znatnimi podnebnimi spremembami in korozivnimi pogoji, kot so petrokemikalije, rafiniranje nafte in nadzor instrumentov za naftne vrtine.
E. Olajša varjenje. Pri elektronskih instrumentih se veliko povezav izvede z varjenjem. Zaradi nizkega tališča splošnih plastik se te pri visokih temperaturah zlahka stopijo, kar zahteva strokovno varjenje. Poleg tega nekatere varilne točke zahtevajo določen čas varjenja, kar je tudi razlog, zakaj so fluoroplastični kabli priljubljeni. Na primer notranje ožičenje komunikacijske opreme in elektronskih instrumentov.
Seveda imajo fluoroplasti še vedno nekaj pomanjkljivosti, ki omejujejo njihovo uporabo:
A. Cena surovin je visoka. Trenutno domača proizvodnja še vedno v glavnem temelji na uvozu (japonski Daikin in ameriški DuPont). Čeprav se je domača fluoroplastika v zadnjih letih hitro razvijala, je proizvodnja še vedno omejena. V primerjavi z uvoženimi materiali še vedno obstaja določena razlika v toplotni stabilnosti in drugih celovitih lastnostih materialov.
B. V primerjavi z drugimi izolacijskimi materiali je proizvodni proces težji, učinkovitost proizvodnje je nizka, natisnjeni znaki so nagnjeni k odpadanju in izgube so velike, zaradi česar so proizvodni stroški relativno visoki.
Skratka, uporaba vseh zgoraj omenjenih vrst izolacijskih materialov, zlasti visokotemperaturnih specialnih izolacijskih materialov s temperaturno odpornostjo nad 105 ℃, je na Kitajskem še vedno v prehodnem obdobju. Ne glede na to, ali gre za proizvodnjo žice ali predelavo kabelskih snopov, ni le zrelega procesa, temveč tudi proces racionalnega razumevanja prednosti in slabosti te vrste žice.
Čas objave: 27. maj 2025