Performanse izolacijskih materijala direktno utiču na kvalitet, efikasnost obrade i oblast primjene žica i kablova. Performanse izolacijskih materijala direktno utiču na kvalitet, efikasnost obrade i oblast primjene žica i kablova.
1.PVC polivinilhloridne žice i kablovi
Polivinil hlorid (u daljnjem tekstuPVC) izolacijski materijali su smjese u kojima se PVC prahu dodaju stabilizatori, plastifikatori, usporivači gorenja, maziva i drugi aditivi. U skladu s različitim primjenama i karakterističnim zahtjevima žica i kablova, formula se prilagođava u skladu s tim. Nakon decenija proizvodnje i primjene, tehnologija proizvodnje i prerade PVC-a sada je postala vrlo zrela. PVC izolacijski materijal ima vrlo široku primjenu u oblasti žica i kablova i ima svoje posebne karakteristike:
A. Tehnologija proizvodnje je zrela, jednostavna za oblikovanje i obradu. U poređenju s drugim vrstama materijala za izolaciju kablova, ne samo da ima nisku cijenu, već može i efikasno kontrolisati razliku u boji, sjaj, štampanje, efikasnost obrade, mekoću i tvrdoću površine žice, prianjanje provodnika, kao i mehanička i fizička svojstva i električna svojstva same žice.
B. Ima odlične performanse usporavanja plamena, tako da PVC izolirane žice mogu lako ispuniti stepene usporavanja plamena propisane raznim standardima.
C. Što se tiče otpornosti na temperaturu, kroz optimizaciju i poboljšanje formula materijala, trenutno najčešće korištene vrste PVC izolacije uglavnom uključuju sljedeće tri kategorije:
Što se tiče nazivnog napona, obično se koristi u naponskim nivoima od 1000 V AC i nižim, te se može široko primjenjivati u industrijama kao što su kućanski aparati, instrumenti i mjerači, rasvjeta i mrežna komunikacija.
PVC također ima neke inherentne nedostatke koji ograničavaju njegovu primjenu:
A. Zbog visokog sadržaja hlora, prilikom gorenja će ispuštati veliku količinu gustog dima, što može izazvati gušenje, uticati na vidljivost i proizvesti neke kancerogene materije i HCl gas, uzrokujući ozbiljnu štetu po okolinu. Razvojem tehnologije proizvodnje izolacijskih materijala sa niskim sadržajem dima i nula halogena, postepena zamjena PVC izolacije postala je neizbježan trend u razvoju kablova.
B. Obična PVC izolacija ima slabu otpornost na kiseline i alkalije, ulje za zagrijavanje i organske rastvarače. Prema hemijskom principu da se slično rastvara u sličnom, PVC žice su vrlo sklone oštećenjima i pucanju u navedenom specifičnom okruženju. Međutim, zahvaljujući odličnim performansama obrade i niskoj cijeni, PVC kablovi se i dalje široko koriste u kućanskim aparatima, rasvjetnim tijelima, mehaničkoj opremi, instrumentima i mjeračima, mrežnoj komunikaciji, ožičenju zgrada i drugim oblastima.
2. Žice i kablovi od umreženog polietilena
Umreženi PE (u daljnjem tekstuXLPE) je vrsta polietilena koji se pod određenim uslovima, pod djelovanjem visokoenergetskih zraka ili sredstava za umrežavanje, može transformisati iz linearne molekularne strukture u trodimenzionalnu strukturu. Istovremeno, transformiše se iz termoplastične u nerastvorljivu termoreaktivnu plastiku.
Trenutno, u primjeni izolacije žica i kablova, postoje uglavnom tri metode umrežavanja:
A. Umrežavanje peroksidom: Prvo se koristi polietilenska smola u kombinaciji s odgovarajućim sredstvima za umrežavanje i antioksidansima, a zatim se po potrebi dodaju druge komponente kako bi se dobile čestice polietilenske smjese koje se mogu umrežiti. Tokom procesa ekstruzije, umrežavanje se odvija putem cijevi za umrežavanje vrućom parom.
B. Umrežavanje silana (umrežavanje toplom vodom): Ovo je također metoda hemijskog umrežavanja. Njegov glavni mehanizam je umrežavanje organosiloksana i polietilena pod određenim uvjetima,
a stepen umrežavanja može uglavnom doseći oko 60%.
C. Umrežavanje zračenjem: Koristi visokoenergetske zrake poput R-zraka, alfa zraka i elektronskih zraka za aktiviranje atoma ugljika u makromolekulama polietilena i izazivanje umrežavanja. Visokoenergetski zraci koji se obično koriste u žicama i kablovima su elektronski zraci generirani akceleratorima elektrona. Budući da se ovo umrežavanje oslanja na fizičku energiju, ono pripada fizičkom umrežavanju.
Gore navedene tri različite metode umrežavanja imaju različite karakteristike i primjene:
U poređenju sa termoplastičnim polietilenom (PVC), XLPE izolacija ima sljedeće prednosti:
A. Poboljšala je otpornost na toplotnu deformaciju, poboljšala mehanička svojstva na visokim temperaturama i poboljšala otpornost na pucanje usljed naprezanja u okolini i toplotno starenje.
B. Ima poboljšanu hemijsku stabilnost i otpornost na rastvarače, smanjeno hladne tečenje i u osnovi zadržava originalne 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 i 250℃, za žice i kablove iste debljine, nosivost struje umreženog polietilena je mnogo veća.
C. Ima odlična mehanička, vodootporna i otporna na zračenje svojstva, tako da se široko koristi u raznim oblastima. Kao što su: žice za unutrašnje spajanje električnih uređaja, kablovi za motore, kablovi za rasvjetu, niskonaponske signalne kontrolne žice za automobile, žice za lokomotive, žice i kablovi za podzemne željeznice, kablovi za zaštitu okoliša za rudnike, brodski kablovi, kablovi za polaganje nuklearnih elektrana, visokonaponske žice za TV, visokonaponske žice za rendgensko snimanje i žice i kablovi za prijenos energije itd.
Žice i kablovi izolovani XLPE-om imaju značajne prednosti, ali i neke inherentne nedostatke koji ograničavaju njihovu primjenu:
A. Slaba otpornost na toplinu i prianjanje. 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 kratkih spojeva.
B. Slaba otpornost na provodljivost toplote. Na temperaturama iznad 200℃, izolacija žica postaje izuzetno mekana. Kada je izložena vanjskom pritisku, stiskanju ili sudaru, sklona je presijecanju žica i kratkom spoju.
C. Teško je kontrolisati razliku u boji između serija. Problemi poput ogrebotina, izbjeljivanja i ljuštenja otisnutih znakova skloni su pojavi tokom obrade.
D. XLPE izolacija sa temperaturnom otpornošću od 150℃ je potpuno bez halogena i može proći VW-1 test sagorijevanja u skladu sa UL1581 standardima, uz održavanje izvrsnih mehaničkih i električnih svojstava. Međutim, i dalje postoje određena uska grla u tehnologiji proizvodnje, a cijena je visoka.
3. Žice i kablovi od silikonske gume
Polimerne molekule silikonske gume su lančane strukture formirane SI-O (silicijum-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 kablova proizvodi se hladnim ekstruzijom i procesima vulkanizacije na visokim temperaturama. Među raznim sintetičkim gumenim žicama i kablovima, zbog svoje jedinstvene molekularne strukture, silikonska guma ima superiorne performanse u poređenju s drugim običnim gumama.
A. Izuzetno je mekan, ima dobru elastičnost, bez mirisa je i netoksičan, ne boji se visokih temperatura i može izdržati jaku hladnoću. Radni temperaturni raspon je od -90 do 300℃. Silikonska guma ima mnogo bolju otpornost na toplinu od obične gume. Može se koristiti kontinuirano na 200℃ i određeno vrijeme na 350℃.
B. Odlična otpornost na vremenske uvjete. Čak i nakon dugotrajnog izlaganja ultraljubičastim zracima i drugim klimatskim uvjetima, njegova fizička svojstva su pretrpjela samo manje promjene.
C. Silikonska guma ima vrlo visoku otpornost i njen otpor ostaje stabilan u širokom rasponu temperatura i frekvencija.
U međuvremenu, silikonska guma ima odličnu otpornost na visokonaponsko koronsko pražnjenje i lučno pražnjenje. Žice i kablovi izolovani silikonskom gumom imaju gore navedeni niz 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 kafu, kablovima za lampe, UV opremu, halogene lampe, kablovima za unutrašnje povezivanje za pećnice i ventilatore, posebno u oblasti malih kućanskih aparata.
Međutim, neki od njegovih vlastitih nedostataka također ograničavaju njegovu širu primjenu. Na primjer:
A. Slaba otpornost na kidanje. Tokom obrade ili upotrebe, sklon je oštećenjima usljed stiskanja, grebanja i brušenja usljed 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, tokom obrade, i dalje je potrebno što više izbjegavati povrede uzrokovane stiskanjem usljed vanjske sile.
B. Vulkanizirajuće sredstvo koje se trenutno uglavnom koristi u vulkanizacijskom livenju je dvostruko, dva, četiri. Ovo vulkanizirajuće sredstvo sadrži hlor. Potpuno bezhalogena vulkanizirajuća sredstva (kao što je platinasta vulkanizacija) imaju stroge zahtjeve za temperaturu proizvodne okoline i skupa su. Stoga, prilikom obrade kablovskih svežnjeva, treba uzeti u obzir sljedeće: pritisak pritisnog točka ne smije biti previsok. Najbolje je koristiti gumeni materijal kako bi se spriječilo pucanje tokom proizvodnog procesa, što može dovesti do slabe otpornosti na pritisak.
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 hemijskim ili zračenjem. Umrežena EPDM guma izolirana žica kombinira prednosti i poliolefinom izolirane žice i obične gumene izolirane žice:
A. Mekano, fleksibilno, elastično, neljepljivo na visokim temperaturama, dugotrajno otporno na starenje i otporno na teške vremenske uslove (-60 do 125℃).
B. Otpornost na ozon, otpornost na UV zračenje, otpornost na električnu izolaciju i otpornost na hemijsku koroziju.
C. Otpornost na ulje i rastvarače je uporediva sa otpornošću izolacije od hloroprenske gume opšte namjene. Obrađuje se običnom opremom za vruću ekstruziju, a primjenjuje se iradijacijsko umrežavanje, što je jednostavno za obradu i niske cijene. Žice izolovane umreženom gumom od etilen propilen dien monomera (EPDM) imaju gore navedene brojne prednosti i široko se koriste u oblastima kao što su kablovi za rashladne kompresore, vodootporni kablovi za motore, kablovi za transformatore, mobilni kablovi u rudnicima, bušenju, automobilima, medicinskim uređajima, brodovima i opštem unutrašnjem ožičenju električnih uređaja.
Glavni nedostaci XLEPDM žica su:
A. Kao i XLPE i PVC žice, ima relativno slabu otpornost na kidanje.
B. Slaba adhezija i samoljepljivost utiču na kasniju obradivost.
5. Fluoroplastične žice i kablovi
U poređenju sa uobičajenim kablovima od polietilena i polivinilhlorida, fluoroplastični kablovi imaju sljedeće istaknute karakteristike:
A. Fluoroplastika otporna na visoke temperature ima izvanrednu termičku stabilnost, što omogućava fluoroplastičnim kablovima da se prilagode visokotemperaturnim okruženjima u rasponu od 150 do 250 stepeni Celzijusa. Pod uslovom da su provodnici istog poprečnog presjeka, fluoroplastični kablovi mogu prenositi veću dozvoljenu struju, čime se značajno proširuje opseg primjene ove vrste izolovane žice. Zbog ovog jedinstvenog svojstva, fluoroplastični kablovi se često koriste za unutrašnje ožičenje i olovne žice u avionima, brodovima, visokotemperaturnim pećima i elektronskoj opremi.
B. Dobra otpornost na plamen: Fluoroplastika ima visok indeks kisika, a prilikom gorenja, domet širenja plamena je mali, stvarajući manje dima. Žica napravljena od nje pogodna je za alate i mjesta sa strogim zahtjevima za otpornost na plamen. Na primjer: računarske 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 dobija dragocjeno vrijeme za spašavanje.
C. Odlične električne performanse: U poređenju sa polietilenom, fluoroplastika ima nižu dielektričnu konstantu. Stoga, u poređenju sa koaksijalnim kablovima slične strukture, fluoroplastika kablovi imaju manje slabljenje i pogodniji su za prenos visokofrekventnih signala. Danas je sve veća učestalost korištenja kablova postala trend. U međuvremenu, zbog otpornosti fluoroplastike na visoke temperature, oni se obično koriste kao unutrašnje ožičenje za opremu za prenos i komunikaciju, kratkospojnici između bežičnih prenosnih vodova i predajnika, te video i audio kablovi. Osim toga, fluoroplastika kablovi imaju dobru dielektričnu čvrstoću i otpornost izolacije, što ih čini pogodnim za upotrebu kao kontrolni kablovi za važne instrumente i mjerače.
D. Savršena mehanička i hemijska svojstva: Fluoroplastika ima visoku energiju hemijske veze, visoku stabilnost, gotovo da nije podložna promjenama temperature i posjeduje odličnu otpornost na starenje usljed vremenskih uslova i mehaničku čvrstoću. Također, nije podložna uticaju raznih kiselina, alkalija i organskih rastvarača. Stoga je pogodna za okruženja sa značajnim klimatskim promjenama i korozivnim uslovima, kao što su petrohemikalije, rafiniranje nafte i kontrola instrumenata za naftne bušotine.
E. Olakšava zavarivanje. Kod elektronskih instrumenata, mnogi spojevi se izvode zavarivanjem. Zbog niske tačke topljenja opštih plastika, one se lako tope na visokim temperaturama, što zahtijeva stručne vještine zavarivanja. Štaviše, neke tačke zavarivanja zahtijevaju određeno vrijeme zavarivanja, što je ujedno i razlog zašto su fluoroplastični kablovi popularni. Kao što je unutrašnje ožičenje komunikacijske opreme i elektronskih instrumenata.
Naravno, fluoroplastika i dalje ima neke nedostatke koji ograničavaju njihovu upotrebu:
A. Cijena sirovina je visoka. Trenutno se domaća proizvodnja i dalje uglavnom oslanja na uvoz (Daikin iz Japana i DuPont iz Sjedinjenih Američkih Država). Iako se domaća fluoroplastika brzo razvija posljednjih godina, proizvodne varijante su i dalje uskogrudne. U poređenju sa uvoznim materijalima, i dalje postoji određeni jaz u termičkoj stabilnosti i drugim sveobuhvatnim svojstvima materijala.
B. U poređenju s drugim izolacijskim materijalima, proizvodni proces je teži, efikasnost proizvodnje je niska, otisnuti znakovi su skloni otpadanju, a gubici su veliki, što troškove proizvodnje čini relativno visokim.
Zaključno, primjena svih gore navedenih vrsta izolacijskih materijala, posebno visokotemperaturnih specijalnih izolacijskih materijala s temperaturnom otpornošću preko 105 ℃, u Kini je još uvijek u prelaznom periodu. Bilo da se radi o proizvodnji žice ili obradi kablovskih snopova, ne postoji samo zreo proces, već i proces racionalnog razumijevanja prednosti i nedostataka ove vrste žice.
Vrijeme objave: 27. maj 2025.