(1)Zamreženi izolacijski material iz polietilena (XLPE) z nizkim deležem dima in nič halogenov:
Izolacijski material XLPE se proizvaja z mešanjem polietilena (PE) in etilenvinil acetata (EVA) kot osnovne matrice, skupaj z različnimi dodatki, kot so zaviralci gorenja brez halogenov, maziva, antioksidanti itd., s postopkom mešanja in peletiranja. Po obdelavi z obsevanjem se PE iz linearne molekularne strukture pretvori v tridimenzionalno strukturo, iz termoplastičnega materiala pa v netopno termoreaktivno plastiko.
Izolacijski kabli iz XLPE imajo v primerjavi z navadnim termoplastičnim PE več prednosti:
1. Izboljšana odpornost proti toplotnim deformacijam, izboljšane mehanske lastnosti pri visokih temperaturah in izboljšana odpornost proti razpokam zaradi okoljskih napetosti in toplotnemu staranju.
2. Izboljšana kemijska stabilnost in odpornost na topila, zmanjšan hladni tok in ohranjene električne lastnosti. Dolgoročne obratovalne temperature lahko dosežejo od 125 °C do 150 °C. Po obdelavi zamreženja se lahko temperatura kratkega stika PE poveča na 250 °C, kar omogoča bistveno večjo nosilnost toka za kable enake debeline.
3. Kabli, izolirani z XLPE, kažejo tudi odlične mehanske, vodoodporne in sevalno odporne lastnosti, zaradi česar so primerni za različne aplikacije, kot so notranje ožičenje v električnih napravah, motorni kabli, kabli za razsvetljavo, avtomobilske nizkonapetostne signalne krmilne žice, žice za lokomotive, kabli za podzemno železnico, okolju prijazni rudarski kabli, ladijski kabli, kabli razreda 1E za jedrske elektrarne, kabli za potopne črpalke in kabli za prenos energije.
Trenutne smeri razvoja izolacijskih materialov iz XLPE vključujejo obsevano zamrežene PE izolacijske materiale za napajalne kable, obsevano zamrežene PE izolacijske materiale za zračne izolacije in obsevano zamrežene negorljive poliolefinske plaščne materiale.
(2)Izolacijski material iz zamreženega polipropilena (XL-PP):
Polipropilen (PP) kot običajna plastika ima značilnosti, kot so majhna teža, bogati viri surovin, stroškovna učinkovitost, odlična kemična odpornost proti koroziji, enostavnost oblikovanja in recikliranje. Vendar pa ima omejitve, kot so nizka trdnost, slaba toplotna odpornost, znatna deformacija zaradi krčenja, slaba odpornost proti lezenju, krhkost pri nizkih temperaturah ter slaba odpornost na vročino in staranje zaradi kisika. Te omejitve so omejile njegovo uporabo v kabelskih aplikacijah. Raziskovalci so si prizadevali za modificiranje polipropilenskih materialov, da bi izboljšali njihovo splošno zmogljivost, in z obsevanjem zamreženi modificirani polipropilen (XL-PP) je te omejitve učinkovito premagal.
Žice z izolacijo XL-PP lahko izpolnjujejo preizkuse plamena UL VW-1 in standarde UL za žice pri 150 °C. V praktični kabelski uporabi se EVA pogosto meša s PE, PVC, PP in drugimi materiali za prilagoditev učinkovitosti izolacijske plasti kabla.
Ena od slabosti obsevanega zamreženega PP je, da vključuje konkurenčno reakcijo med nastajanjem nenasičenih končnih skupin z reakcijami razgradnje in reakcijami zamreženja med stimuliranimi molekulami in prostimi radikali velikih molekul. Študije so pokazale, da je razmerje med reakcijami razgradnje in zamreženja pri zamreženju PP z obsevanjem približno 0,8 pri uporabi obsevanja z gama žarki. Za doseganje učinkovitih reakcij zamreženja v PP je treba za zamreženje z obsevanjem dodati promotorje zamreženja. Poleg tega je učinkovita debelina zamreženja omejena s sposobnostjo prodiranja elektronskih žarkov med obsevanjem. Obsevanje vodi do nastajanja plina in penjenja, kar je ugodno za zamreženje tankih izdelkov, vendar omejuje uporabo debelostenskih kablov.
(3) Izolacijski material iz zamreženega kopolimera etilen-vinil acetata (XL-EVA):
Z naraščajočim povpraševanjem po varnosti kablov se je hitro povečal razvoj zamreženih kablov brez halogenov, ki zavirajo gorenje. V primerjavi s PE ima EVA, ki v molekularno verigo vnaša monomere vinil acetata, nižjo kristaliničnost, kar ima za posledico izboljšano prožnost, odpornost proti udarcem, združljivost s polnili in lastnosti toplotnega tesnjenja. Na splošno so lastnosti smole EVA odvisne od vsebnosti monomerov vinil acetata v molekularni verigi. Višja vsebnost vinil acetata vodi do večje prosojnosti, prožnosti in žilavosti. Smola EVA ima odlično združljivost s polnili in zamreženost, zaradi česar je vse bolj priljubljena v zamreženih kablih brez halogenov, ki zavirajo gorenje.
EVA smola z vsebnostjo vinil acetata od približno 12 % do 24 % se pogosto uporablja v izolaciji žic in kablov. V dejanski kabelski uporabi se EVA pogosto meša s PE, PVC, PP in drugimi materiali za prilagoditev delovanja izolacijske plasti kabla. Komponente EVA lahko spodbujajo zamreženje in izboljšajo delovanje kabla po zamreženju.
(4) Izolacijski material iz zamreženega etilen-propilen-dienskega monomera (XL-EPDM):
XL-EPDM je terpolimer, sestavljen iz etilena, propilena in nekonjugiranih dienskih monomerov, zamreženih z obsevanjem. Kabli XL-EPDM združujejo prednosti kablov, izoliranih s poliolefinom, in običajnih kablov, izoliranih z gumo:
1. Fleksibilnost, odpornost, neoprijemljivost pri visokih temperaturah, dolgotrajna odpornost proti staranju in odpornost na ostre podnebne razmere (od -60 °C do 125 °C).
2. Odpornost na ozon, odpornost na UV žarke, električna izolacija in odpornost na kemično korozijo.
3. Odpornost na olje in topila, primerljiva z izolacijo iz kloroprenskega kavčuka za splošno uporabo. Izdeluje se lahko z uporabo običajne opreme za vroče ekstrudiranje, zaradi česar je stroškovno učinkovita.
Kabli z XL-EPDM izolacijo imajo široko paleto uporabe, vključno z nizkonapetostnimi napajalnimi kabli, ladijskimi kabli, avtomobilskimi kabli za vžig, krmilnimi kabli za hladilne kompresorje, mobilnimi kabli za rudarstvo, vrtalno opremo in medicinskimi pripomočki.
Glavne pomanjkljivosti kablov XL-EPDM vključujejo slabo odpornost proti trganju ter šibke lepilne in samolepilne lastnosti, kar lahko vpliva na nadaljnjo obdelavo.
(5) Izolacijski material iz silikonske gume
Silikonska guma ima prožnost in odlično odpornost na ozon, koronsko razelektritev in plamene, zaradi česar je idealen material za električno izolacijo. V elektroindustriji se primarno uporablja za žice in kable. Žice in kabli iz silikonske gume so še posebej primerni za uporabo v visokotemperaturnih in zahtevnih okoljih, saj imajo bistveno daljšo življenjsko dobo v primerjavi s standardnimi kabli. Pogoste uporabe vključujejo visokotemperaturne motorje, transformatorje, generatorje, elektronsko in električno opremo, kable za vžig v transportnih vozilih ter ladijske energetske in krmilne kable.
Trenutno so kabli, izolirani s silikonsko gumo, običajno zamreženi z uporabo atmosferskega tlaka z vročim zrakom ali visokotlačno paro. Prav tako potekajo raziskave o uporabi obsevanja z elektronskim žarkom za zamreženje silikonske gume, čeprav ta metoda v kabelski industriji še ni postala razširjena. Z nedavnim napredkom tehnologije zamreženja z obsevanjem ta ponuja cenejšo, učinkovitejšo in okolju prijaznejšo alternativo za izolacijske materiale iz silikonske gume. Z obsevanjem z elektronskim žarkom ali drugimi viri sevanja je mogoče doseči učinkovito zamreženje izolacije iz silikonske gume, hkrati pa omogočiti nadzor nad globino in stopnjo zamreženja, da se izpolnijo specifične zahteve uporabe.
Zato je uporaba tehnologije zamreženja z obsevanjem za izolacijske materiale iz silikonske gume zelo obetavna v industriji žic in kablov. Pričakuje se, da bo ta tehnologija zmanjšala proizvodne stroške, izboljšala učinkovitost proizvodnje in prispevala k zmanjšanju negativnih vplivov na okolje. Prihodnja raziskovalna in razvojna prizadevanja lahko še dodatno spodbudijo uporabo tehnologije zamreženja z obsevanjem za izolacijske materiale iz silikonske gume, zaradi česar bodo bolj uporabni za proizvodnjo visokotemperaturnih, visokozmogljivih žic in kablov v elektroindustriji. To bo zagotovilo zanesljivejše in trajnejše rešitve za različna področja uporabe.
Čas objave: 28. september 2023