(1)Ізоляційний матеріал із зшитого поліетилену з низьким вмістом диму та нульовим вмістом галогенів (XLPE):
Ізоляційний матеріал XLPE виготовляється шляхом змішування поліетилену (PE) та етиленвінілацетату (EVA) як основної матриці, разом з різними добавками, такими як безгалогенні антипірени, мастила, антиоксиданти тощо, за допомогою процесу змішування та гранулювання. Після обробки опроміненням PE перетворюється з лінійної молекулярної структури на тривимірну, змінюючись з термопластичного матеріалу на нерозчинний термореактивний пластик.
Кабелі з ізоляцією XLPE мають кілька переваг порівняно зі звичайним термопластичним PE:
1. Покращена стійкість до термічної деформації, покращені механічні властивості за високих температур та покращена стійкість до розтріскування під впливом навколишнього середовища та термічного старіння.
2. Підвищена хімічна стабільність та стійкість до розчинників, знижена текучість при низьких температурах та збережені електричні властивості. Тривалі робочі температури можуть досягати від 125°C до 150°C. Після обробки зшивання температуру короткого замикання PE можна підвищити до 250°C, що дозволяє значно збільшити струмопровідну здатність кабелів такої ж товщини.
3. Кабелі з ізоляцією з зшитого поліетилену також демонструють чудові механічні, водонепроникні та радіаційно стійкі властивості, що робить їх придатними для різних застосувань, таких як внутрішня проводка в електроприладах, дроти для двигунів, дроти освітлення, низьковольтні дроти керування сигналами для автомобілів, дроти для локомотивів, кабелі метро, екологічно чисті кабелі для гірничої справи, суднові кабелі, кабелі класу 1E для атомних електростанцій, кабелі для занурювальних насосів та кабелі для передачі електроенергії.
Сучасні напрямки розробки ізоляційних матеріалів із зшитого поліетилену (XPE) включають ізоляційні матеріали із зшитого поліетилену (PE) для силових кабелів, ізоляційні матеріали із зшитого поліетилену для повітряних ізоляційних матеріалів та обшивальні матеріали із зшитого поліолефіну, що стійкі до опромінення.
(2)Ізоляційний матеріал із зшитого поліпропілену (XL-PP):
Поліпропілен (ПП), як поширений пластик, має такі характеристики, як легка вага, великі джерела сировини, економічна ефективність, чудова стійкість до хімічної корозії, легкість формування та переробка. Однак він має такі обмеження, як низька міцність, низька термостійкість, значна деформація при усадці, низька стійкість до повзучості, низькотемпературна крихкість та низька стійкість до теплового та кисневого старіння. Ці обмеження обмежують його використання в кабельних виробах. Дослідники працюють над модифікацією поліпропіленових матеріалів для покращення їхніх загальних характеристик, і опроміненим зшитим модифікованим поліпропіленом (XL-PP) вдалося ефективно подолати ці обмеження.
Ізольовані дроти XL-PP можуть відповідати вимогам випробувань на вогнестійкість UL VW-1 та стандартам UL для дротів, що витримують температуру 150°C. У практичному застосуванні кабелів EVA часто змішують з PE, PVC, PP та іншими матеріалами для регулювання характеристик ізоляційного шару кабелю.
Одним з недоліків опроміненням зшитого ПП є те, що він включає конкурентну реакцію між утворенням ненасичених кінцевих груп через реакції деградації та реакції зшивання між стимульованими молекулами та вільними радикалами великих молекул. Дослідження показали, що співвідношення реакцій деградації до реакцій зшивання при опроміненні ПП становить приблизно 0,8 при використанні гамма-опромінення. Для досягнення ефективних реакцій зшивання в ПП необхідно додавати промотори зшивання для опромінення. Крім того, ефективна товщина зшивання обмежена проникною здатністю електронних пучків під час опромінення. Опромінення призводить до утворення газу та піноутворення, що є перевагою для зшивання тонких виробів, але обмежує використання товстостінних кабелів.
(3) Ізоляційний матеріал із зшитого етиленвінілацетатного сополімеру (XL-EVA):
Зі зростанням попиту на безпеку кабелів, розробка безгалогенних вогнестійких зшитих кабелів швидко розвивається. Порівняно з PE, EVA, який вводить мономери вінілацетату в молекулярний ланцюг, має нижчу кристалічність, що призводить до покращеної гнучкості, ударостійкості, сумісності з наповнювачем та властивостей термозварювання. Як правило, властивості смоли EVA залежать від вмісту мономерів вінілацетату в молекулярному ланцюзі. Вищий вміст вінілацетату призводить до підвищеної прозорості, гнучкості та міцності. Смола EVA має чудову сумісність з наповнювачем та здатність до зшивання, що робить її дедалі популярнішою в безгалогенних вогнестійких зшитих кабелях.
ЕВА-смола з вмістом вінілацетату приблизно від 12% до 24% зазвичай використовується в ізоляції проводів та кабелів. У практичному застосуванні кабелів ЕВА часто змішується з ПЕ, ПВХ, ПП та іншими матеріалами для регулювання характеристик ізоляційного шару кабелю. Компоненти ЕВА можуть сприяти зшиванню, покращуючи характеристики кабелю після зшивання.
(4) Ізоляційний матеріал на основі зшитого етилен-пропілен-дієнового мономеру (XL-EPDM):
XL-EPDM – це терполімер, що складається з етилену, пропілену та неспряжених дієнових мономерів, зшитих опроміненням. Кабелі XL-EPDM поєднують переваги кабелів з поліолефіновою ізоляцією та звичайних кабелів з гумовою ізоляцією:
1. Гнучкість, пружність, неадгезія за високих температур, стійкість до тривалого старіння та стійкість до суворих кліматичних умов (від -60°C до 125°C).
2. Стійкість до озону, стійкість до ультрафіолетового випромінювання, електроізоляційні характеристики та стійкість до хімічної корозії.
3. Стійкість до олії та розчинників, порівнянна з ізоляцією з хлоропренового каучуку загального призначення. Може виготовлятися за допомогою звичайного обладнання для гарячої екструзії, що робить його економічно ефективним.
Кабелі з XL-EPDM-ізоляцією мають широкий спектр застосування, включаючи, але не обмежуючись, низьковольтні силові кабелі, суднові кабелі, кабелі запалювання автомобілів, кабелі керування для холодильних компресорів, мобільні кабелі для гірничодобувної промисловості, бурове обладнання та медичні прилади.
Основними недоліками кабелів XL-EPDM є низька стійкість до розриву та слабкі адгезійні та самоклеючі властивості, що може вплинути на подальшу обробку.
(5) Силіконовий гумовий ізоляційний матеріал
Силіконова гума має гнучкість і чудову стійкість до озону, коронного розряду та полум'я, що робить її ідеальним матеріалом для електроізоляції. Її основне застосування в електротехнічній промисловості — це дроти та кабелі. Силіконові дроти та кабелі особливо добре підходять для використання в умовах високих температур і складних умов, маючи значно довший термін служби порівняно зі стандартними кабелями. Загальні застосування включають високотемпературні двигуни, трансформатори, генератори, електронне та електричне обладнання, кабелі запалювання в транспортних засобах, а також морські силові та контрольні кабелі.
Наразі кабелі з силіконовою гумовою ізоляцією зазвичай зшиваються за допомогою атмосферного тиску гарячим повітрям або парою високого тиску. Також тривають дослідження використання електронно-променевого опромінення для зшивання силіконової гуми, хоча це ще не набуло поширення в кабельній промисловості. Завдяки останнім досягненням у технології опромінення, вона пропонує дешевшу, ефективнішу та екологічно чисту альтернативу ізоляційним матеріалам з силіконової гуми. За допомогою електронно-променевого опромінення або інших джерел випромінювання можна досягти ефективного зшивання силіконової гумової ізоляції, водночас контролюючи глибину та ступінь зшивання для задоволення конкретних вимог застосування.
Отже, застосування технології опромінення для ізоляційних матеріалів з силіконової гуми має значні перспективи в дротяній та кабельній промисловості. Очікується, що ця технологія знизить виробничі витрати, підвищить ефективність виробництва та сприятиме зменшенню негативного впливу на навколишнє середовище. Майбутні дослідницькі та розробницькі зусилля можуть ще більше стимулювати використання технології опромінення для ізоляційних матеріалів з силіконової гуми, що зробить їх більш широко застосовними для виробництва високотемпературних, високоефективних проводів та кабелів в електротехнічній промисловості. Це забезпечить більш надійні та довговічні рішення для різних галузей застосування.
Час публікації: 28 вересня 2023 р.