(1)Izolačný materiál z polyetylénu (XLPE) s nízkym obsahom dymu a nulovým obsahom halogénov:
Izolačný materiál XLPE sa vyrába zmiešaním polyetylénu (PE) a etylénvinylacetátu (EVA) ako základnej matrice spolu s rôznymi prísadami, ako sú bezhalogénové spomaľovače horenia, mazivá, antioxidanty atď., prostredníctvom procesu zmiešavania a peletizácie. Po ožarovaní sa PE transformuje z lineárnej molekulárnej štruktúry na trojrozmernú štruktúru, čím sa mení z termoplastického materiálu na nerozpustný termosetový plast.
Izolačné káble s XLPE majú v porovnaní s bežným termoplastickým PE niekoľko výhod:
1. Zlepšená odolnosť voči tepelnej deformácii, zlepšené mechanické vlastnosti pri vysokých teplotách a zlepšená odolnosť voči praskaniu v dôsledku environmentálneho napätia a tepelnému starnutiu.
2. Zvýšená chemická stabilita a odolnosť voči rozpúšťadlám, znížený tok za studena a zachované elektrické vlastnosti. Dlhodobé prevádzkové teploty môžu dosiahnuť 125 °C až 150 °C. Po zosieťovaní je možné zvýšiť skratovú teplotu PE na 250 °C, čo umožňuje výrazne vyššiu prúdovú zaťažiteľnosť káblov rovnakej hrúbky.
3. Káble s XLPE izoláciou vykazujú tiež vynikajúce mechanické, vodotesné a radiačné vlastnosti, vďaka čomu sú vhodné pre rôzne aplikácie, ako sú vnútorné rozvody v elektrických spotrebičoch, vodiče pre motory, vodiče pre osvetlenie, vodiče pre riadenie automobilových signálov nízkeho napätia, vodiče pre lokomotívy, káble pre metro, ekologické banské káble, lodné káble, káble triedy 1E pre jadrové elektrárne, káble pre ponorné čerpadlá a káble pre prenos energie.
Súčasné smery vo vývoji izolačných materiálov z XLPE zahŕňajú izolačné materiály z ožiarením zosieťovaného PE pre silové káble, izolačné materiály zosieťovaného PE pre vzdušné izolácie a plášťové materiály zosieťovaného polyolefínu spomaľujúce horenie.
(2)Izolačný materiál zo zosieťovaného polypropylénu (XL-PP):
Polypropylén (PP) ako bežný plast má vlastnosti, ako je nízka hmotnosť, bohaté zdroje surovín, nákladová efektívnosť, vynikajúca chemická odolnosť voči korózii, ľahké tvarovanie a recyklovateľnosť. Má však obmedzenia, ako je nízka pevnosť, nízka tepelná odolnosť, výrazná deformácia zmršťovaním, nízka odolnosť voči tečeniu, krehkosť pri nízkych teplotách a nízka odolnosť voči starnutiu teplom a kyslíkom. Tieto obmedzenia obmedzujú jeho použitie v káblových aplikáciách. Výskumníci pracujú na modifikácii polypropylénových materiálov s cieľom zlepšiť ich celkový výkon a modifikovaný polypropylén zosieťovaný ožiarením (XL-PP) tieto obmedzenia účinne prekonal.
Izolované vodiče XL-PP spĺňajú normy UL VW-1 pre skúšky ohňom a normy UL pre vodiče s teplotou do 150 °C. V praktických káblových aplikáciách sa EVA často mieša s PE, PVC, PP a inými materiálmi, aby sa upravil výkon izolačnej vrstvy kábla.
Jednou z nevýhod ožarovaním zosieťovaného PP je, že zahŕňa konkurenčnú reakciu medzi tvorbou nenasýtených koncových skupín prostredníctvom degradačných reakcií a zosieťovacími reakciami medzi stimulovanými molekulami a voľnými radikálmi s veľkými molekulami. Štúdie ukázali, že pomer degradačných a zosieťovacích reakcií pri ožarovaní PP je približne 0,8 pri použití ožarovania gama žiarením. Na dosiahnutie účinných zosieťovacích reakcií v PP je potrebné pridať promótory zosieťovania. Okrem toho je účinná hrúbka zosieťovania obmedzená penetračnou schopnosťou elektrónových lúčov počas ožarovania. Ožarovanie vedie k tvorbe plynu a penenia, čo je výhodné pre zosieťovanie tenkých výrobkov, ale obmedzuje použitie hrubostenných káblov.
(3) Izolačný materiál zo zosieťovaného etylénvinylacetátového kopolyméru (XL-EVA):
S rastúcim dopytom po bezpečnosti káblov sa rýchlo rozvíja vývoj bezhalogénových zosieťovaných káblov so spomaľovačom horenia. V porovnaní s PE má EVA, ktorá do molekulárneho reťazca zavádza monoméry vinylacetátu, nižšiu kryštalinitu, čo vedie k zlepšenej flexibilite, odolnosti proti nárazu, kompatibilite s plnivom a vlastnostiam tepelného zvárania. Vo všeobecnosti vlastnosti živice EVA závisia od obsahu monomérov vinylacetátu v molekulárnom reťazci. Vyšší obsah vinylacetátu vedie k zvýšenej priehľadnosti, flexibilite a húževnatosti. Živica EVA má vynikajúcu kompatibilitu s plnivom a zosieťovateľnosť, vďaka čomu je čoraz obľúbenejšia v bezhalogénových zosieťovaných kábloch so spomaľovačom horenia.
EVA živica s obsahom vinylacetátu približne 12 % až 24 % sa bežne používa v izolácii vodičov a káblov. V skutočných káblových aplikáciách sa EVA často mieša s PE, PVC, PP a inými materiálmi, aby sa upravil výkon izolačnej vrstvy kábla. Zložky EVA môžu podporovať zosieťovanie a zlepšiť výkon kábla po zosieťovaní.
(4) Izolačný materiál zo zosieťovaného etylén-propylén-diénového monoméru (XL-EPDM):
XL-EPDM je terpolymér zložený z etylénu, propylénu a nekonjugovaných diénových monomérov, zosieťovaných ožiarením. Káble XL-EPDM kombinujú výhody káblov s polyolefínovou izoláciou a bežných káblov s gumovou izoláciou:
1. Flexibilita, odolnosť, nepriľnavosť pri vysokých teplotách, dlhodobá odolnosť voči starnutiu a odolnosť voči drsnému podnebiu (-60 °C až 125 °C).
2. Odolnosť voči ozónu, odolnosť voči UV žiareniu, elektroizolačné vlastnosti a odolnosť voči chemickej korózii.
3. Odolnosť voči olejom a rozpúšťadlám porovnateľná s univerzálnou chloroprénovou gumovou izoláciou. Možno ju vyrobiť pomocou bežných zariadení na spracovanie za tepla extrúziou, čo ju robí nákladovo efektívnou.
Káble s izoláciou XL-EPDM majú širokú škálu aplikácií vrátane, ale nie výlučne, nízkonapäťových silových káblov, lodných káblov, káblov zapaľovania automobilov, riadiacich káblov pre chladiace kompresory, mobilných káblov pre bane, vrtných zariadení a zdravotníckych pomôcok.
Medzi hlavné nevýhody káblov XL-EPDM patrí nízka odolnosť proti roztrhnutiu a slabé lepiace a samolepiace vlastnosti, čo môže ovplyvniť následné spracovanie.
(5) Silikónový kaučukový izolačný materiál
Silikónový kaučuk má flexibilitu a vynikajúcu odolnosť voči ozónu, korónovému výboju a plameňom, vďaka čomu je ideálnym materiálom na elektrickú izoláciu. Jeho primárne využitie v elektrotechnickom priemysle je na výrobu drôtov a káblov. Drôty a káble zo silikónového kaučuku sú obzvlášť vhodné na použitie vo vysokoteplotných a náročných prostrediach s výrazne dlhšou životnosťou v porovnaní so štandardnými káblami. Medzi bežné aplikácie patria vysokoteplotné motory, transformátory, generátory, elektronické a elektrické zariadenia, zapaľovacie káble v dopravných vozidlách a námorné silové a ovládacie káble.
V súčasnosti sa káble s izoláciou zo silikónového kaučuku typicky zosieťujú buď za atmosférického tlaku horúcim vzduchom, alebo vysokotlakovou parou. Prebieha aj výskum použitia ožiarenia elektrónovým lúčom na zosieťovanie silikónového kaučuku, hoci sa v káblovom priemysle zatiaľ nerozšírilo. Vďaka nedávnemu pokroku v technológii ožiarenia ponúka táto technológia lacnejšiu, efektívnejšiu a ekologickejšiu alternatívu k izolačným materiálom zo silikónového kaučuku. Prostredníctvom ožiarenia elektrónovým lúčom alebo iných zdrojov žiarenia je možné dosiahnuť efektívne zosieťovanie izolácie zo silikónového kaučuku a zároveň kontrolovať hĺbku a stupeň zosieťovania, aby sa splnili špecifické požiadavky aplikácie.
Preto je aplikácia technológie ožarovania pre izolačné materiály zo silikónového kaučuku významným prísľubom v priemysle výroby drôtov a káblov. Očakáva sa, že táto technológia zníži výrobné náklady, zlepší efektivitu výroby a prispeje k zníženiu nepriaznivých vplyvov na životné prostredie. Budúce úsilie vo výskume a vývoji môže ďalej podporiť používanie technológie ožarovania pre izolačné materiály zo silikónového kaučuku, čím sa stanú širšie použiteľnými na výrobu vysokoteplotných, vysokovýkonných drôtov a káblov v elektrotechnickom priemysle. To poskytne spoľahlivejšie a odolnejšie riešenia pre rôzne oblasti použitia.
Čas uverejnenia: 28. septembra 2023