Žice in kabli, proizvedeni z metodo zamreženja z obsevanjem, imajo toplotno odpornost, odpornost proti obrabi, odpornost proti koroziji, visoko natezno trdnost in odpornost na železo. V primerjavi z drugimi metodami obdelave zamreženja imajo boljše izolacijske lastnosti in jih nereagirani katalizatorji ne bodo poslabšali, kar lahko izboljša električno zmogljivost, odpornost na toplotno staranje in stabilnost materiala. Radiacijsko zamreženje je idealen postopek in proizvodna metoda za različne gibljive žice, kable za električno opremo, visoko{2}}temperaturno odporne in ognjevarne-žice in kable.
Izolacijski material večine kablov ne sme imeti le visoke izolacijske upornosti, napetostne trdnosti ali nizke dielektrične izgube, temveč mora imeti tudi dobre fizikalne in mehanske lastnosti, kot so natezna trdnost, odpornost na upogibanje, odpornost na vibracije, odpornost na torzijo itd. Izolacijski materiali za obsevane navzkrižno povezane kable vključujejo predvsem polivinilklorid, fluoroplastiko, navzkrižno-polietilen, polipropilen in navzkrižno povezana EPDM guma.
1, Izolacijski material, ki vsebuje halogen
(1) Izolacijski material iz polivinilklorida (PVC).
PVC izolacijski material je mešanica mehčalcev, stabilizatorjev, zaviralcev gorenja, maziv in drugih dodatkov, dodanih PVC prahu po različnih formulah. Po desetletjih proizvodnje in uporabe so proizvodnja PVC, prilagajanje formule in tehnologija obdelave postali zelo zreli za različne aplikacije in značilne zahteve kablov. S svojo odlično zmogljivostjo obdelave in nizkimi stroški se kabli s PVC izolacijo pogosto uporabljajo v gospodinjskih aparatih, mehanski opremi, omrežni komunikaciji, ožičenju zgradb in drugih področjih ter imajo pomembne značilnosti delovanja:
1. Zrela tehnologija izdelave, enostavna za oblikovanje in obdelavo. V primerjavi z drugimi vrstami kabelskih izolacijskih materialov nima le nizkih stroškov, ampak lahko tudi učinkovito nadzoruje površinsko barvno razliko, optično motnost, tiskanje, učinkovitost obdelave, mehkobo in trdoto, oprijem prevodnikov, mehanske in fizikalne lastnosti same žice ter električne lastnosti.
2. Ima odlične lastnosti, ki zavirajo gorenje, tako da lahko PVC izolirane žice zlahka dosežejo stopnje zaviranja gorenja, določene v različnih standardih.
3. Kar zadeva nazivno napetost, se običajno uporablja za nivoje napetosti 1000 V AC in manj.
PVC ima tudi nekaj inherentnih pomanjkljivosti, ki omejujejo njegovo uporabo, predvsem pa se kažejo kot:
Zaradi visoke vsebnosti klora bo med zgorevanjem nastajala velika količina gostega dima, ki lahko povzroči zadušitev, vpliva na vidljivost in proizvaja nekatere rakotvorne snovi in plin HC1, ki resno ogroža okolje. Z razvojem proizvodne tehnologije za izolacijske materiale z malo dima in -brez halogenov je postopna zamenjava tradicionalne PVC izolacije postala neizogiben trend v razvoju kablov.
2. Navadna PVC izolacija je slabo odporna na kisline in alkalije, vročino in olje ter organska topila. Glede na kemijsko načelo podobne topnosti je PVC žica nagnjena k poškodbam in razpokam v določenem okolju.
Na splošno se to doseže z optimiziranjem in izboljšanjem formule materiala, navzkrižnim{0}}povezovanjem z obsevanjem in pretvorbo navadnega termoplastičnega PVC-ja v netopno termoreaktivno plastiko, zaradi česar je njegova molekularna struktura bolj stabilna in izboljšana njegova izolacijska mehanska trdnost. Temperatura kratkega stika se lahko poveča za do 250 stopinj.
Ko se PVC obseva, se razgradi, ko je odmerek obsevanja previsok. Molekule čistega PVC so podvržene zamreženju zaradi sevanja, vendar je težko pridobiti dragocene materiale zaradi dehidrokloriranja, reakcij pretrganja vezi in razbarvanja. Dodajanje senzibilizatorjev z več-funkcionalnimi nenasičenimi monomeri lahko zmanjša pretrganje vezi in razbarvanje molekularnih verig PVC, kar pomembno prispeva k nastanku zamreženih mrež.
V prisotnosti večnamenskih monomerov, kot sta TMPTM in TMPTA, se je učinkovitost PVC-ja močno izboljšala po obsevanju pri odmerku, nižjem od 10 kGy, in ga je mogoče uporabiti kot izolacijski material in različne cevne priključke (kot je priprava ognjevarnega kabla s toplotno odpornostjo 105 stopinj). Pri enakem odmerku sevanja je vsebnost gela v sistemu s senzibilizatorjem za 5 % ~ 10 % večja kot v sistemu brez senzibilizatorja; Da bi dosegli enako vsebnost gela, sistem, ki doda senzibilizator, zahteva majhno dozo sevanja. Dodatek senzibilizatorja lahko zmanjša dozo sevanja za več kot 50 %, hkrati pa poveča vsebnost gela. Zmanjšanje doze sevanja lahko prepreči napake, ki nastanejo zaradi dviga temperature materiala, ko je doza previsoka. Trenutno usmeritev razvoja izolacijskih materialov iz PVC vključuje predvsem fleksibilne navzkrižno povezane kabelske materiale iz PVC, prozorne materiale za kable in materiale za kable iz PVC brez svinca.
(2) Fluoroplastika
Izolacijski materiali iz serije fluoroplastov se pogosto uporabljajo na področju kablov, z izjemno zmogljivostjo v različnih vidikih, kot so PTFE, ETFE, PVDF itd. Med njimi lahko PTFE dolgo časa deluje v okolju 200 stopinj. Njegova lahka teža, odlična odpornost proti koroziji in mehanske lastnosti, kot tudi izjemne dielektrične lastnosti in odpornost proti obrabi, omogočajo njegovo široko uporabo v letalstvu in vesolju.
Večina fluoroplastov, zlasti PTFE, na splošno velja za materiale, ki so razgradljivi zaradi sevanja. PTFE lahko podvrže razpokam in ustvari mikro prah PTFE pod različnimi pogoji. Pod vakuumom ali obsevanjem v inertni atmosferi pri temperaturi 330 stopinj ~ 340 stopinj, kar je višje od tališča PTFE, je mogoče doseči zamreženje PTFE. Odpornost proti sevanju in odpornost proti obrabi zamreženih PTFE materialov sta močno izboljšani, kar natančno kompenzira napake nezamreženih PTFE materialov. Zaradi dejstva, da se PTFE lahko zamreži le v staljenem stanju, je uporaba zamreženega PTFE v kablih omejena.
Med drugimi vrstami fluoroplastike imata ETFE in PVDF dobro odpornost proti sevanju, vendar je njuna temperatura uporabe nižja od temperature PTFB. Po zamreževanju z obsevanjem se lahko temperatura uporabe poveča. Po navzkrižnem -povezovanju z elektronskim žarkom se lahko temperatura žic ETFE dvigne s 150 stopinj na 200 stopinj, medtem ko ostale odlične lastnosti ostanejo nespremenjene. Žice z izolacijo XL-ETFE so danes ena od dveh najpogosteje uporabljenih vrst žic v letalstvu.
XL-ETFE izolirana žica je izdelana iz posebnega zamrežljivega ETFE izolacijskega materiala, ki je ekstrudiran v žico in zamrežen z obsevanjem z elektronskim žarkom. Molekule ETFE vsebujejo etilenske strukturne enote, zato so pod obsevanjem nagnjene k zamreženju. Vendar pa stopnja zamreženja ni zadostna, zato je treba dodati posebne senzibilizatorje zamreženja, da se pospeši zamreženje. Poleg tega na proces zamreževanja z obsevanjem ETFE vpliva atmosfera kisika in stopnja zamreženja je nestabilna. Uporaba zamreževanja z obsevanjem v atmosferi inertnega plina pri višjih temperaturah je koristna za stabilnost zamreževanja žice.
V primerjavi z običajnimi PE in PVC kabli imajo fluoroplastični kabli naslednje izjemne prednosti:
1. Visoka temperaturna odpornost
Fluoroplastika ima izjemno toplotno stabilnost in kabli iz fluoroplastike se lahko prilagodijo visokotemperaturnim okoljem od 150 do 250 stopinj. Z drugimi besedami, pod enakimi-pogoji preseka prevodnika lahko kabli iz fluoroplastike prenašajo večje dovoljene tokove, kar močno izboljša obseg uporabe te vrste izolirane žice. Zaradi svoje edinstvene zmogljivosti se kabli iz fluoroplastike lahko uporabljajo za notranje ožičenje, vodilne žice itd. v letalih, ladjah, visoko{6}}temperaturnih pečeh in elektronskih napravah.
2. Dobra zaviranje gorenja
Fluoroplastika ima visok kisikov indeks in je na splošno težko gorljiva, z majhnim obsegom širjenja plamena med zgorevanjem. Žica iz nje je primerna za orodja in kraje s strogimi zahtevami glede negorljivosti. Na primer javna mesta, kot so računalniška omrežja, podzemne železnice, vozila, letala itd. Ko pride do požara, imajo lahko ljudje določen čas, da se varno evakuirajo in zagotovijo prvo pomoč osebju.
3. Odlična električna zmogljivost
V primerjavi s PE ima fluoroplastika nižjo dielektrično konstanto. Zato imajo kabli iz fluoroplastike v primerjavi s koaksialnimi kabli s podobno strukturo manjše dušenje in so primernejši za visoko{1}}frekvenčni prenos signala. Vse pogostejša uporaba kablov je dandanes postala trend in zaradi visoke temperaturne odpornosti fluoroplastike se običajno uporabljajo kot notranje ožičenje za prenosno komunikacijsko opremo, mostički med brezžičnimi prenosnimi napajalniki in oddajniki ter video in avdio kabli. Poleg tega imajo fluoroplastični kabli dobro dielektrično trdnost in izolacijsko odpornost, zaradi česar so primerni za uporabo kot krmilni kabli za pomembne instrumente.
4. Odlične mehanske in kemične lastnosti
Fluoroplastika ima visoko energijo kemijske vezi, visoko stabilnost in skoraj ne vpliva na temperaturne spremembe. Imajo odlično odpornost proti staranju in mehansko trdnost; In nanj ne vplivajo različne kisline, baze in organska topila. Zato je primeren za okolja z znatnimi podnebnimi spremembami in korozivnimi lastnostmi, kot so petrokemične industrije, rafinerije in nadzor instrumentov za naftne vrtine.
5. Ugodno za varjenje in povezovanje žic
V elektronskih instrumentih se številne povezave izvajajo z varjenjem. Zaradi nizke temperature taljenja splošne plastike je nagnjena k taljenju pri visokih temperaturah, kar zahteva kvalificirane varilne tehnike. Nekatera varilna mesta zahtevajo določen čas varjenja, kar je postalo tudi razlog, zakaj so kabli iz fluoroplastike priljubljeni, na primer notranje ožičenje komunikacijske opreme in elektronskih instrumentov.
Fluoroplastika ima tudi nekaj pomanjkljivosti, ki omejujejo njihovo uporabo:
1. Cene surovin za fluoroplastiko so drage in trenutno domača proizvodnja temelji predvsem na uvozu (Daikin iz Japonske in DuPont iz Združenih držav). Čeprav se je domača industrija proizvodnje fluoroplastov v zadnjih letih hitro razvila, so proizvodne sorte razmeroma enojne, materiali pa imajo še vedno določeno vrzel v toplotni stabilnosti in drugih celovitih lastnostih v primerjavi z uvoženimi materiali.
2. V primerjavi z drugimi izolacijskimi materiali je proizvodni proces težji, proizvodna učinkovitost je nizka, tisk zlahka odpade, poraba pa je velika, zaradi česar so njegovi proizvodni stroški višji.
3. PTFE fluoroplastika ima slabo odpornost proti sevanju. Na primer, pri sobni temperaturi ali v prisotnosti zraka, ko doza obsevanja doseže nekaj Mrad, lahko obsevanje pospeševalnika z elektronskim žarkom povzroči prekinitev glavne verige ogljika molekul PTFE, kar vodi do razpokanja PTPE in hitre razgradnje PTFE.
2, izolacijski material brez-halogenov
(1) Izolacijski material iz navzkrižno povezanega polietilena (XLPE) brez -dimljenja
Polietilen (PE) in etilen vinil acetat (EVA) se uporabljata kot matrica, različni dodatki, kot so zaviralci gorenja -brez halogenov, maziva, antioksidanti itd., pa se dodajajo z mešanjem gume in granulacijo, da se proizvede polietilenski izolacijski material. Po obdelavi z obsevanjem se lahko polietilen spremeni iz linearne molekularne strukture v tri-dimenzionalno masivno strukturo. Hkrati prehaja iz termoplasta v netopno termoreaktivno plastiko. V primerjavi z navadnim termoplastičnim polietilenom imajo kabli z izolacijo iz XLPE naslednje prednosti:
1. Izboljšana odpornost na toplotno deformacijo, izboljšane mehanske lastnosti pri visokih temperaturah in izboljšana odpornost na razpoke zaradi obremenitve v okolju in toplotno staranje.
2. Izboljšana kemična stabilnost in odpornost na topila, zmanjšan hladni pretok in v bistvu ohranjena prvotna električna zmogljivost. Dolgotrajna-delovna temperatura lahko doseže 125 stopinj in 150 stopinj. Po obdelavi navzkrižnega-povezovanja se lahko temperatura-kratkega stika polietilena poveča na 250 stopinj. Za kable enake debeline se tokovna nosilnost premreženega polietilena bistveno poveča.
Kabli z izolacijo iz XLPE imajo odlične mehanske, vodoodporne lastnosti in lastnosti odpornosti proti sevanju, zaradi česar se pogosto uporabljajo na različnih področjih. Na primer v panogah, kot so električni notranji povezovalni vodi, vodi za motorje, vodi za razsvetljavo, nizko{1}}napetostni signalni vodi za avtomobile, žice za lokomotive, kabli podzemne železnice, kabli za zaščito okolja v rudarstvu, pomorski kabli, kabli razreda 1E za jedrske elektrarne, kabli za potopne črpalke in kabli za prenos električne energije.
Trenutno razvojna smer izolacijskih materialov iz XLPE v glavnem vključuje obsevane navzkrižno povezane polietilenske izolacijske materiale za napajalne kable, obsevane navzkrižno povezane polietilenske izolacijske materiale nad glavo in obsevane navzkrižno-povezane ognjevarne-poliolefinske ovojne materiale.
(2) Izolacijski material iz premreženega polipropilena (XL-PP).
Polipropilen (PP) kot univerzalna plastika ima nizko težo, obilo virov surovin, vrhunsko stroškovno-učinkovitost, odlično odpornost proti kemični koroziji, enostavno oblikovanje in možnost recikliranja. Vendar pa je zaradi napak, kot so nizka trdnost, slaba toplotna odpornost, velika deformacija zaradi krčenja, slaba odpornost proti lezenju, krhkost pri nizki temperaturi in slaba odpornost na vročino in kisik, uporaba kablov močno omejena. Raziskovalci so bili predani modificiranju polipropilenskih materialov, da bi izboljšali njihovo celovito učinkovitost, in modificiran polipropilen (XL-PP), ki je zamrežen z obsevanjem, je te težave učinkovito premagal. Obstajajo rezultati raziskav, ki kažejo, da lahko žice z izolacijo XL-PP izpolnjujejo standardne zahteve preskusa zgorevanja UL VW-1 in žice z oznako UL za 150 stopinj. Hkrati so njihove mehanske lastnosti, kot sta natezna trdnost in UL preskus prereza pri nazivni temperaturi, boljše od izolacije iz zamreženega polipropilena.
Pomanjkljivost modifikacije zamreževanja z obsevanjem polipropilena je, da pride do reakcije razpokanja, ki tvori nenasičene končne skupine, in konkurenčne reakcije med stimuliranimi molekulami in velikimi molekulskimi prostimi radikali med zamreževanjem z obsevanjem PP. Pri majhni dozi sevanja prevladuje razpokanje, pri povečani dozi pa zamreženje. Številne študije so pokazale, da je med zamreževanjem s sevanjem PP učinkovitost zamreženja zelo nizka zaradi hkratnega pojava razgradnje in zamreženja. Razmerje med razgradnjo in reakcijo zamreženja izotaktičnega PP po obsevanju z Y-žarki je 0,8. Da bi dosegli učinkovito reakcijo zamreženja PP, je treba dodati pospeševalce zamreženja za zamreževanje z obsevanjem. Hkrati je efektivna debelina zamreženja omejena z zmožnostjo prodora elektronskega žarka, preostali naboji med obsevanjem pa se penijo zaradi nastajanja plina, kar le olajša zamreženje tankih izdelkov in omejuje njihovo uporabo na debelostenskih kablih.
(3) Izolacijski material zamreženega kopolimera etilen vinil acetata (XL-EVA)
Z vse večjim povpraševanjem po varnosti kablov so se hitro razvili-brezhalogenski ognjevarni-navzkrižno-povezani kabli. V primerjavi s polietilenom EVA zmanjša kristaliničnost, izboljša prožnost, odpornost na udarce, združljivost polnila in učinkovitost toplotnega tesnjenja z uvedbo monomera vinil acetata v njegovo molekularno verigo. Na splošno je učinkovitost EVA smole v glavnem odvisna od vsebnosti vinil acetata v molekularni verigi. Zaradi nastavljivega razmerja sestave, ki ustreza različnim potrebam uporabe, višja kot je vsebnost vinil acetata, večja bo njegova prosojnost, mehkoba in žilavost. EVA smola ima dobro vsebnost polnila in sposobnost zamreženja, zato se vse pogosteje uporablja v-neognjevarnih-nehalogenskih-navzkrižno povezanih kablih. Poleg tega se EVA smola uporablja tudi za izdelavo plaščev za nekatere posebne kable. EVA smola, ki se uporablja v žicah in kablih, ima običajno vsebnost vinil acetata od 12 % do 24 %. V praktičnih kabelskih aplikacijah se EVA pogosto zmeša in obdeluje s PE, PVC, PP itd., da se prilagodi zmogljivost izolacijske plasti kabla. V mešanem materialu lahko komponenta EVA spodbuja zamreženje, kar izboljša delovanje kabla po zamreženju.
(4) Izolacijski material s premreženim etilen propilen dienskim kavčukom (XL-EPDM)
XL-EPDM je ternarni kopolimer etilena, propilena in nekonjugiranega diena, pridobljen z zamreževanjem z obsevanjem. Žica XL-EPDM združuje prednosti žice, izolirane s poliolefinom, in navadne žice, izolirane z gumo:
1. Mehko, prožno, elastično, nelepljivo pri visokih temperaturah, dolgoročna-odpornost na staranje in odpornost na težke vremenske razmere (-60 stopinj ~125 stopinj).
2. Odpornost na ozon, UV odpornost, odpornost na električno izolacijo in odpornost proti kemični koroziji.
3. Odpornost na olje in topila je primerljiva z izolacijo iz-kloroprenske gume za splošno uporabo. Lahko se proizvede in izdela z običajno opremo za obdelavo z vročim iztiskanjem z uporabo radiacijskega zamreženja, ki je enostaven za obdelavo in stroškovno-učinkovit.
Žice z izolacijo XL-EPDM se pogosto uporabljajo za izolacijo napajalnih kablov in pomorskih kablov pod 35 kV. Zdaj jih je nadomestil ta material in se uporabljajo na področjih, kot so kabli za hladilne kompresorje, avtomobilizem, nepremočljivi kabli motorjev, transformatorski kabli, rudarski mobilni kabli, vrtanje in medicinska oprema.
Glavne slabosti kabla XL-EPDM so:
1. Slaba odpornost na trganje.
2. Slaba oprijemljivost in samolepilnost, kar vpliva na kasnejšo obdelavo.
(5) Izolacijski material iz silikonske gume
Silikonska guma je prožna, odporna proti ozonu, koroni in plamenom ter ima dobre izolacijske lastnosti. Njegova glavna uporaba v elektroindustriji je za žice in kable. Žice in kabli iz silikonske gume so še posebej primerni za uporabo pri visokih temperaturah in težkih okoljih, njihova življenjska doba pa je veliko daljša od običajnih kablov. Univerzalni kabli, izolirani s silikonsko gumo, se trenutno lahko uporabljajo v visoko{3}}temperaturnih motorjih, transformatorjih, generatorjih, elektronski in električni opremi, vžigalnih kablih za motorje transportnih vozil, ladijskih napajalnih in krmilnih kablih.
Trenutno so žice, izolirane s silikonsko gumo, ki se uporabljajo v navzkrižno-povezanih kablih, na splošno navzkrižno-povezane z atmosferskim vročim zrakom ali-visokotlačno paro. Obstajajo tudi študije o navzkrižnem-povezovanju silikonske gume z obsevanjem z elektronskim žarkom, vendar še ni bilo široko uporabljeno v kabelski industriji. Z razvojem tehnologije zamreževanja z obsevanjem v zadnjih letih so stroški zamreževanja z obsevanjem nižji in učinkovitost zamreženja višja; Z okoljskega vidika ima nenadomestljive prednosti. Zato je uporaba tehnologije zamreženja z obsevanjem za izolacijske materiale iz silikonske gume usmeritev raziskav za zamreženje žic iz silikonske gume v prihodnosti.
