(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 signálov nízkeho napätia v automobiloch, 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, vďaka čomu je nákladovo efektívna.
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