Performanse izolacijskih materijala izravno utječu na kvalitetu, učinkovitost obrade i područje primjene žica i kabela. Performanse izolacijskih materijala izravno utječu na kvalitetu, učinkovitost obrade i područje primjene žica i kabela.
1.PVC polivinilkloridne žice i kabeli
Polivinilklorid (u daljnjem tekstuPVC) izolacijski materijali su smjese u kojima se PVC prahu dodaju stabilizatori, plastifikatori, usporivači gorenja, maziva i drugi aditivi. Prema različitim primjenama i karakterističnim zahtjevima žica i kabela, formula se prilagođava u skladu s tim. Nakon desetljeća proizvodnje i primjene, tehnologija proizvodnje i obrade PVC-a sada je postala vrlo zrela. PVC izolacijski materijal ima vrlo široku primjenu u području žica i kabela i ima svoje vlastite karakteristike:
A. Tehnologija proizvodnje je zrela, jednostavna za oblikovanje i obradu. U usporedbi s drugim vrstama materijala za izolaciju kabela, ne samo da ima nisku cijenu, već i može učinkovito kontrolirati razliku u boji, sjaj, tisak, učinkovitost obrade, mekoću i tvrdoću površine žice, prianjanje vodiča, kao i mehanička i fizikalna svojstva te električna svojstva same žice.
B. Ima izvrsna svojstva usporavanja plamena, tako da PVC izolirane žice mogu lako zadovoljiti stupnjeve usporavanja plamena propisane raznim standardima.
C. Što se tiče otpornosti na temperaturu, optimizacijom i poboljšanjem formula materijala, trenutno uobičajeno korištene vrste PVC izolacije uglavnom uključuju sljedeće tri kategorije:
Što se tiče nazivnog napona, općenito se koristi u naponskim razinama nazivnog napona od 1000 V AC i niže, te se može široko primjenjivati u industrijama kao što su kućanski aparati, instrumenti i brojila, rasvjeta i mrežna komunikacija.
PVC također ima neke inherentne nedostatke koji ograničavaju njegovu primjenu:
A. Zbog visokog sadržaja klora, prilikom gorenja će ispuštati veliku količinu gustog dima, što može uzrokovati gušenje, utjecati na vidljivost i proizvesti neke kancerogene tvari i plin HCl, uzrokujući ozbiljnu štetu okolišu. Razvojem tehnologije proizvodnje izolacijskih materijala s niskim udjelom dima i nula halogena, postupna zamjena PVC izolacije postala je neizbježan trend u razvoju kabela.
B. Obična PVC izolacija ima slabu otpornost na kiseline i lužine, toplinsko ulje i organska otapala. Prema kemijskom principu da se slično otapa u sličnom, PVC žice su vrlo sklone oštećenjima i pucanju u spomenutom specifičnom okruženju. Međutim, zahvaljujući izvrsnim performansama obrade i niskoj cijeni, PVC kabeli se i dalje široko koriste u kućanskim aparatima, rasvjetnim tijelima, mehaničkoj opremi, instrumentima i mjeračima, mrežnoj komunikaciji, ožičenju zgrada i drugim područjima.
2. Žice i kabeli od umreženog polietilena
Umreženi PE (u daljnjem tekstuXLPE) je vrsta polietilena koja se pod određenim uvjetima, djelovanjem visokoenergetskih zraka ili sredstava za umrežavanje, može transformirati iz linearne molekularne strukture u trodimenzionalnu trodimenzionalnu strukturu. Istovremeno, transformira se iz termoplastične u netopljivu termoreaktivnu plastiku.
Trenutno se u primjeni izolacije žica i kabela uglavnom koriste tri metode umrežavanja:
A. Umrežavanje peroksidom: Uključuje prvo korištenje polietilenske smole u kombinaciji s odgovarajućim sredstvima za umrežavanje i antioksidansima, a zatim dodavanje drugih komponenti po potrebi za proizvodnju čestica polietilenske smjese koje se mogu umrežiti. Tijekom procesa ekstruzije, umrežavanje se događa putem cijevi za umrežavanje vrućom parom.
B. Umrežavanje silana (umrežavanje toplom vodom): Ovo je također metoda kemijskog umrežavanja. Njegov glavni mehanizam je umrežavanje organosiloksana i polietilena pod određenim uvjetima,
a stupanj umrežavanja općenito može doseći oko 60%.
C. Umrežavanje ozračivanjem: Koristi visokoenergetske zrake poput R-zraka, alfa-zraka i elektronskih zraka za aktiviranje atoma ugljika u makromolekulama polietilena i uzrokuje umrežavanje. Visokoenergetske zrake koje se obično koriste u žicama i kabelima su elektronske zrake generirane akceleratorima elektrona. Budući da se ovo umrežavanje oslanja na fizičku energiju, pripada fizičkom umrežavanju.
Gore navedene tri različite metode umrežavanja imaju različite karakteristike i primjene:
U usporedbi s termoplastičnim polietilenom (PVC), XLPE izolacija ima sljedeće prednosti:
A. Poboljšala je otpornost na toplinsku deformaciju, poboljšala mehanička svojstva na visokim temperaturama i poboljšala otpornost na pucanje uslijed naprezanja u okolišu i toplinsko starenje.
B. Ima poboljšanu kemijsku stabilnost i otpornost na otapala, smanjeno hladno tečenje i u osnovi zadržava izvorne električne performanse. Dugotrajna radna temperatura može doseći 125 ℃ i 150 ℃. Žica i kabel izolirani umreženim polietilenom također poboljšavaju otpornost na kratki spoj, a njihova kratkotrajna temperaturna otpornost može doseći 250 ℃, za žice i kabele iste debljine, nosivost struje umreženog polietilena je mnogo veća.
C. Ima izvrsna mehanička, vodootporna i otporna na zračenje svojstva, pa se široko koristi u raznim područjima. Kao što su: žice za unutarnje spajanje električnih uređaja, vodovi za motore, vodovi za rasvjetu, niskonaponske signalne upravljačke žice za automobile, žice za lokomotive, žice i kabeli za podzemne željeznice, kabeli za zaštitu okoliša za rudnike, brodski kabeli, kabeli za polaganje nuklearnih elektrana, visokonaponske žice za TV, visokonaponske žice za rendgensko snimanje te žice i kabeli za prijenos energije itd.
Žice i kabeli izolirani XLPE-om imaju značajne prednosti, ali i neke inherentne nedostatke koji ograničavaju njihovu primjenu:
A. Slaba toplinska otpornost na lijepljenje. Prilikom obrade i korištenja žica iznad njihove nazivne temperature, žice se lako lijepe jedna za drugu. U težim slučajevima to može dovesti do oštećenja izolacije i kratkog spoja.
B. Slaba otpornost na provođenje topline. Na temperaturama iznad 200 ℃, izolacija žica postaje izuzetno mekana. Kada je izložena vanjskoj sili, stiskanju ili sudaru, sklona je prerezanju žica i kratkom spoju.
C. Teško je kontrolirati razliku u boji između serija. Tijekom obrade mogu se pojaviti problemi poput ogrebotina, izbjeljivanja i ljuštenja otisnutih znakova.
D. XLPE izolacija s temperaturnom otpornošću od 150 ℃ potpuno je bez halogena i može proći VW-1 test izgaranja u skladu sa standardima UL1581, uz održavanje izvrsnih mehaničkih i električnih svojstava. Međutim, još uvijek postoje određena uska grla u proizvodnoj tehnologiji, a cijena je visoka.
3. Žice i kabeli od silikonske gume
Polimerne molekule silikonske gume su lančane strukture formirane SI-O (silicij-kisik) vezama. SI-O veza je 443,5 KJ/MOL, što je mnogo više od energije CC veze (355 KJ/MOL). Većina silikonskih gumenih žica i kabela proizvodi se hladnim ekstruzijom i procesima vulkanizacije na visokim temperaturama. Među raznim sintetičkim gumenim žicama i kabelima, zbog svoje jedinstvene molekularne strukture, silikonska guma ima superiorne performanse u usporedbi s drugim običnim gumama.
A. Iznimno je mekan, ima dobru elastičnost, bez mirisa je i netoksičan, ne boji se visokih temperatura i može izdržati jaku hladnoću. Raspon radne temperature je od -90 do 300 ℃. Silikonska guma ima puno bolju otpornost na toplinu od obične gume. Može se koristiti kontinuirano na 200 ℃ i određeno vrijeme na 350 ℃.
B. Izvrsna otpornost na vremenske uvjete. Čak i nakon dugotrajnog izlaganja ultraljubičastim zrakama i drugim klimatskim uvjetima, njegova fizička svojstva su pretrpjela samo manje promjene.
C. Silikonska guma ima vrlo visoku otpornost i njezin otpor ostaje stabilan u širokom rasponu temperatura i frekvencija.
U međuvremenu, silikonska guma ima izvrsnu otpornost na visokonaponsko koronsko pražnjenje i lučno pražnjenje. Žice i kabeli izolirani silikonskom gumom imaju gore navedene prednosti i široko se koriste u žicama visokonaponskih uređaja za televizore, žicama otpornim na visoke temperature za mikrovalne pećnice, žicama za indukcijske štednjake, žicama za aparate za kavu, vodovima za lampe, UV opremu, halogene lampe, unutarnjim priključnim žicama za pećnice i ventilatore, posebno u području malih kućanskih aparata.
Međutim, neki od njegovih vlastitih nedostataka također ograničavaju njegovu širu primjenu. Na primjer:
A. Slaba otpornost na kidanje. Tijekom obrade ili upotrebe sklon je oštećenjima uslijed stiskanja, grebanja i brušenja uslijed vanjskog djelovanja sile, što može uzrokovati kratki spoj. Trenutna zaštitna mjera je dodavanje sloja staklenih vlakana ili visokotemperaturnih poliesterskih vlakana pletenih izvan silikonske izolacije. Međutim, tijekom obrade i dalje je potrebno što više izbjegavati ozljede uzrokovane stiskanjem uslijed vanjske sile.
B. Vulkanizirajuće sredstvo koje se trenutno uglavnom koristi u vulkanizacijskom oblikovanju je dvostruko, dva, četiri. Ovo vulkanizirajuće sredstvo sadrži klor. Potpuno bezhalogena vulkanizirajuća sredstva (poput platinaste vulkanizacije) imaju stroge zahtjeve za temperaturu proizvodne okoline i skupa su. Stoga, prilikom obrade kabelskih svežnjeva, treba uzeti u obzir sljedeće točke: tlak tlačnog kotača ne smije biti previsok. Najbolje je koristiti gumeni materijal kako bi se spriječilo lomljenje tijekom proizvodnog procesa, što može dovesti do slabe otpornosti na tlak.
4. Žica od umreženog etilen propilen dien monomera (EPDM) gume (XLEPDM)
Umrežena etilen propilen dien monomerna (EPDM) guma je terpolimer etilena, propilena i nekonjugiranog diena, koji je umrežen kemijskim ili zračenjem. Umrežena EPDM gumirana žica kombinira prednosti žice izolirane poliolefinom i obične gumene žice izolirane:
A. Mekano, fleksibilno, elastično, neljepljivo na visokim temperaturama, dugotrajna otpornost na starenje i otporno na teške vremenske uvjete (-60 do 125 ℃).
B. Otpornost na ozon, otpornost na UV zračenje, otpornost na električnu izolaciju i otpornost na kemijsku koroziju.
C. Otpornost na ulje i otapala usporediva je s otpornošću opće kloroprenske gumene izolacije. Obrađuje se običnom opremom za vruću ekstruziju i primjenjuje se umrežavanje zračenjem, što je jednostavno za obradu i niske cijene. Žice izolirane umreženom gumom od etilen propilen dien monomera (EPDM) imaju gore navedene brojne prednosti i široko se koriste u područjima kao što su vodovi rashladnih kompresora, vodootporni vodovi motora, vodovi transformatora, mobilni kabeli u rudnicima, bušenju, automobilima, medicinskim uređajima, brodovima i općenito unutarnje ožičenje električnih uređaja.
Glavni nedostaci XLEPDM žica su:
A. Poput XLPE i PVC žica, ima relativno slabu otpornost na kidanje.
B. Slaba adhezija i samoljepljivost utječu na naknadnu obradivost.
5. Fluoroplastične žice i kabeli
U usporedbi s uobičajenim polietilenskim i polivinilkloridnim kabelima, fluoroplastični kabeli imaju sljedeće istaknute karakteristike:
A. Fluoroplastika otporna na visoke temperature ima izvanrednu toplinsku stabilnost, što omogućuje fluoroplastičnim kabelima da se prilagode visokotemperaturnim okruženjima u rasponu od 150 do 250 stupnjeva Celzija. Pod uvjetima vodiča s istim poprečnim presjekom, fluoroplastični kabeli mogu prenositi veću dopuštenu struju, čime se uvelike proširuje raspon primjene ove vrste izolirane žice. Zbog ovog jedinstvenog svojstva, fluoroplastični kabeli se često koriste za unutarnje ožičenje i olovne žice u zrakoplovima, brodovima, visokotemperaturnim pećima i elektroničkoj opremi.
B. Dobra usporavanje plamena: Fluoroplastika ima visok indeks kisika, a pri gorenju, raspon širenja plamena je mali, stvarajući manje dima. Žica izrađena od nje prikladna je za alate i mjesta sa strogim zahtjevima za usporavanje plamena. Na primjer: računalne mreže, podzemne željeznice, vozila, visoke zgrade i druga javna mjesta itd. Nakon što izbije požar, ljudi mogu imati neko vrijeme za evakuaciju bez da ih obori gusti dim, čime se dobiva dragocjeno vrijeme spašavanja.
C. Izvrsne električne performanse: U usporedbi s polietilenom, fluoroplastika ima nižu dielektričnu konstantu. Stoga, u usporedbi s koaksijalnim kabelima sličnih struktura, fluoroplastika ima manje slabljenje i prikladnija je za prijenos visokofrekventnih signala. Danas je sve veća učestalost korištenja kabela postala trend. U međuvremenu, zbog otpornosti fluoroplastike na visoke temperature, obično se koristi kao unutarnje ožičenje za prijenosnu i komunikacijsku opremu, kratkospojnici između bežičnih prijenosnih vodova i odašiljača te video i audio kabeli. Osim toga, fluoroplastika ima dobru dielektričnu čvrstoću i otpor izolacije, što je čini prikladnom za upotrebu kao kontrolni kabeli za važne instrumente i mjerače.
D. Savršena mehanička i kemijska svojstva: Fluoroplasti imaju visoku energiju kemijske veze, visoku stabilnost, gotovo da nisu podložni promjenama temperature te posjeduju izvrsnu otpornost na starenje uslijed vremenskih uvjeta i mehaničku čvrstoću. Također, nisu podložni utjecaju raznih kiselina, lužina i organskih otapala. Stoga su prikladni za okruženja sa značajnim klimatskim promjenama i korozivnim uvjetima, kao što su petrokemikalije, rafiniranje nafte i kontrola instrumenata za naftne bušotine.
E. Olakšava zavarivanje spojeva U elektroničkim instrumentima mnogi spojevi se izvode zavarivanjem. Zbog niske točke taljenja općih plastika, one se lako tale na visokim temperaturama, što zahtijeva vješte vještine zavarivanja. Štoviše, neke točke zavarivanja zahtijevaju određeno vrijeme zavarivanja, što je ujedno i razlog zašto su fluoroplastični kabeli popularni. Kao što je unutarnje ožičenje komunikacijske opreme i elektroničkih instrumenata.
Naravno, fluoroplastika i dalje ima neke nedostatke koji ograničavaju njihovu upotrebu:
A. Cijena sirovina je visoka. Trenutno se domaća proizvodnja još uvijek uglavnom oslanja na uvoz (Daikin iz Japana i DuPont iz Sjedinjenih Država). Iako se domaća fluoroplastika brzo razvija posljednjih godina, proizvodne varijante su još uvijek jednokratne. U usporedbi s uvoznim materijalima, još uvijek postoji određeni jaz u toplinskoj stabilnosti i drugim sveobuhvatnim svojstvima materijala.
B. U usporedbi s drugim izolacijskim materijalima, proizvodni proces je teži, učinkovitost proizvodnje je niska, otisnuti znakovi su skloni otpadanju, a gubitak je velik, što troškove proizvodnje čini relativno visokim.
Zaključno, primjena svih gore navedenih vrsta izolacijskih materijala, posebno visokotemperaturnih specijalnih izolacijskih materijala s temperaturnom otpornošću većom od 105 ℃, još uvijek je u prijelaznom razdoblju u Kini. Bilo da se radi o proizvodnji žice ili obradi kabelskih snopova, ne postoji samo zreo proces, već i proces racionalnog razumijevanja prednosti i nedostataka ove vrste žice.
Vrijeme objave: 27. svibnja 2025.