Žice i kabeli proizvedeni metodom umrežavanja zračenjem imaju otpornost na toplinu, habanje, koroziju, visoku vlačnu čvrstoću i otpornost na željezo. U usporedbi s drugim metodama obrade umrežavanja, imaju bolju izolacijsku izvedbu i neće biti degradirani neizreagiranim katalizatorima, što može poboljšati električnu izvedbu, toplinsku otpornost na starenje i stabilnost materijala. Radijacijsko umrežavanje idealan je proces i proizvodna metoda za razne savitljive žice, kabele za električnu opremu, žice i kabele otporne na visoke-temperature i-vatre.
Izolacijski materijal većine kabela ne samo da mora imati visoku otpornost na izolaciju, naponsku čvrstoću ili male dielektrične gubitke, već mora imati i dobra fizikalna i mehanička svojstva, kao što su vlačna čvrstoća, otpornost na savijanje, otpornost na vibracije, otpornost na torziju, itd. Izolacijski materijali za ozračene križno povezane kabele uglavnom uključuju polivinil klorid, fluoroplastiku, unakrsno-polietilen, polipropilen i umrežena EPDM guma.
1, Izolacijski materijal koji sadrži halogen
(1) Izolacijski materijal od polivinil klorida (PVC).
PVC izolacijski materijal je mješavina plastifikatora, stabilizatora, usporivača plamena, maziva i drugih aditiva koji se dodaju PVC prahu prema različitim formulama. Nakon desetljeća proizvodnje i upotrebe, proizvodnja PVC-a, prilagodba formule i tehnologija obrade postali su vrlo zreli za različite primjene i karakteristične zahtjeve kabela. Sa svojim izvrsnim performansama obrade i niskom cijenom, kabeli izolirani PVC-om naširoko se koriste u kućanskim aparatima, mehaničkoj opremi, mrežnoj komunikaciji, ožičenju zgrada i drugim poljima, te imaju značajne karakteristike performansi:
1. Zrela tehnologija proizvodnje, jednostavna za oblikovanje i obradu. U usporedbi s drugim vrstama materijala za izolaciju kabela, ne samo da ima nisku cijenu, već također može učinkovito kontrolirati razliku u boji površine, optičku tupost, tiskanje, učinkovitost obrade, mekoću i tvrdoću, prianjanje vodiča, mehanička i fizikalna svojstva same žice i električna svojstva.
2. Ima izvrsna svojstva usporavanja plamena, tako da PVC izolirane žice mogu lako zadovoljiti razine usporavanja plamena navedene u različitim standardima.
3. Što se tiče nazivnog napona, općenito se koristi za naponske razine od 1000 V AC i niže.
PVC također ima neke inherentne nedostatke koji ograničavaju njegovu upotrebu, a koji se uglavnom očituju kao:
Zbog visokog udjela klora, tijekom izgaranja emitirat će se velika količina gustog dima koji može uzrokovati gušenje, utjecati na vidljivost te proizvesti neke kancerogene tvari i plin HC1, što predstavlja ozbiljnu prijetnju okolišu. S razvojem tehnologije proizvodnje izolacijskih materijala s malo dima i bez-halogena, postupna zamjena tradicionalne PVC izolacije postala je neizbježan trend u razvoju kabela.
2. Obična PVC izolacija ima slabu otpornost na kiseline i lužine, toplinu i ulje te organska otapala. Prema kemijskom principu slične topljivosti, PVC žica je sklona oštećenjima i pucanju u specifičnom okruženju.
Općenito, to se postiže optimizacijom i poboljšanjem formule materijala, unakrsno-povezivanjem zračenjem i pretvaranjem običnog termoplastičnog PVC-a u netopljivu termoreaktivnu plastiku, čineći njegovu molekularnu strukturu stabilnijom i poboljšavajući njegovu mehaničku čvrstoću izolacije. Temperatura kratkog-spojnika može se povećati do 250 stupnjeva.
Kada se PVC zrači, on će se razgraditi kada je doza zračenja prevelika. Molekule čistog PVC-a prolaze kroz umrežavanje zračenjem, ali je teško dobiti vrijedne materijale zbog dehidrokloriranja, reakcija kidanja veze i obezbojenja. Dodavanje senzibilizatora s više-funkcionalnim nezasićenim monomerima može smanjiti kidanje veze i promjenu boje PVC molekularnih lanaca, dajući značajan doprinos stvaranju umreženih mreža.
U prisutnosti višenamjenskih monomera kao što su TMPTM i TMPTA, performanse PVC-a uvelike su poboljšane nakon zračenja pri dozi nižoj od 10 kGy, a može se koristiti kao izolacijski materijal i razne cijevne spojnice (kao što je priprema kabela otpornog na plamen s otpornošću na toplinu od 105 stupnjeva). Pri istoj dozi zračenja, sadržaj gela u sustavu sa senzibilizatorom je 5%~10% veći nego u sustavu bez senzibilizatora; Kako bi se postigao isti sadržaj gela, sustav koji dodaje senzibilizator zahtijeva malu dozu zračenja. Dodatak senzibilizatora može smanjiti dozu zračenja za više od 50% uz istovremeno povećanje sadržaja gela. Smanjenjem doze zračenja mogu se izbjeći nedostaci uzrokovani porastom temperature materijala kada je doza previsoka. Trenutačno smjer razvoja PVC izolacijskih materijala uglavnom uključuje fleksibilne umrežene PVC kabelske materijale, prozirne kabelske materijale i PVC kabelske materijale bez olova.
(2) Fluoroplastika
Fluoroplastični izolacijski materijali naširoko se koriste u području kabela, s izvanrednim performansama u različitim aspektima kao što su PTFE, ETFE, PVDF, itd. Među njima, PTFE može raditi u okruženju od 200 stupnjeva dugo vremena. Njegova lagana, izvrsna otpornost na koroziju i mehanička svojstva, kao i izvanredna dielektrična svojstva i otpornost na habanje, čine ga širokom uporabom u zrakoplovstvu i zrakoplovstvu.
Većina fluoroplastike, posebice PTFE, općenito se smatraju materijalima razgradljivim zračenjem. PTFE se može podvrgnuti pucanju i stvarati PTFE mikro prah pod različitim uvjetima. Pod vakuumom ili inertnom atmosferom zračenja na temperaturi od 330 stupnjeva ~340 stupnjeva, što je više od tališta PTFE-a, može se postići umrežavanje PTFE-a. Otpornost na zračenje i otpornost na habanje umreženih PTFE materijala znatno su poboljšani, što precizno nadoknađuje nedostatke neumreženih PTFE materijala. Međutim, zbog činjenice da se PTFE može umrežiti samo u rastaljenom stanju, primjena umreženog PTFE u kabelima je ograničena.
Među ostalim varijantama fluoroplastike, ETFE i PVDF imaju dobru otpornost na zračenje, ali njihova je temperatura uporabe niža od temperature PTFB-a. Nakon umrežavanja zračenjem, temperatura uporabe se može povećati. Nakon unakrsnog povezivanja-elektronskog snopa, razina temperature ETFE žica može se podići sa 150 stupnjeva na 200 stupnjeva, dok ostale izvrsne karakteristike ostaju nepromijenjene. XL-ETFE izolirane žice jedna su od dvije najčešće korištene vrste žica u današnjem zrakoplovstvu.
XL-ETFE izolirana žica izrađena je od posebnog umreživog ETFE izolacijskog materijala, koji je ekstrudiran u žicu i umrežen zračenjem elektronskim snopom. ETFE molekule sadrže etilenske strukturne jedinice, tako da imaju tendenciju umrežavanja pod zračenjem. Međutim, stupanj umrežavanja nije dovoljan i potrebno je dodati posebne senzibilizatore umrežavanja kako bi se pospješilo umreživanje. Osim toga, na proces umrežavanja zračenjem ETFE-a utječe atmosfera kisika i stupanj umrežavanja je nestabilan. Korištenje umrežavanja zračenjem u atmosferi inertnog plina na višim temperaturama je korisno za stabilnost umrežavanja žice.
U usporedbi s uobičajenim PE i PVC kabelima, fluoroplastični kabeli imaju sljedeće izvanredne prednosti:
1. Otpornost na visoke temperature
Fluoroplastika ima izvanrednu toplinsku stabilnost, a fluoroplastični kabeli mogu se prilagoditi okruženjima visoke temperature u rasponu od 150 stupnjeva do 250 stupnjeva. Drugim riječima, pod istim-uvjetima presjeka vodiča, fluoroplastični kabeli mogu prenositi veće dopuštene struje, uvelike poboljšavajući raspon upotrebe ove vrste izolirane žice. Zbog svojih jedinstvenih performansi, fluoroplastični kabeli mogu se koristiti za unutarnje ožičenje, olovne žice itd. u zrakoplovima, brodovima, visoko{6}}temperaturnim pećima i elektroničkim uređajima.
2. Dobra otpornost na plamen
Fluoroplastika ima visok indeks kisika i općenito je teško gorljiva, s malim rasponom širenja plamena tijekom izgaranja. Žica izrađena od njega prikladna je za alate i mjesta sa strogim zahtjevima za otpornost na plamen. Na primjer, javna mjesta kao što su računalne mreže, podzemne željeznice, vozila, zrakoplovi itd. Nakon što dođe do požara, ljudi mogu imati određeno vrijeme da se sigurno evakuiraju i pruže prvu pomoć osoblju.
3. Izvrsne električne performanse
U usporedbi s PE, fluoroplastika ima nižu dielektričnu konstantu. Stoga, u usporedbi s koaksijalnim kabelima slične strukture, fluoroplastični kabeli imaju manje prigušenja i prikladniji su za visoko-prijenos signala. Sve veća upotreba kabela postala je trend današnjice, a zbog otpornosti na visoke temperature fluoroplastike se obično koriste kao unutarnje ožičenje za prijenosnu komunikacijsku opremu, premosnice između bežičnih prijenosnih izvora i odašiljača te video i audio kabele. Osim toga, fluoroplastični kabeli imaju dobru dielektričnu čvrstoću i otpornost na izolaciju, što ih čini prikladnima za korištenje kao kontrolni kabeli za važne instrumente.
4. Izvrsna mehanička i kemijska svojstva
Fluoroplastika ima visoku energiju kemijske veze, visoku stabilnost i gotovo ne utječe na temperaturne promjene. Imaju izvrsnu otpornost na starenje i mehaničku čvrstoću; I ne podliježe utjecaju raznih kiselina, baza i organskih otapala. Stoga je prikladan za okruženja sa značajnim klimatskim promjenama i korozivnim svojstvima, kao što su petrokemija, rafinerije i kontrola instrumenata za naftne bušotine.
5. Pogodan za zavarivanje i spajanje žica
U elektroničkim instrumentima mnoge se veze izvode metodama zavarivanja. Zbog niske temperature taljenja opće plastike, sklone su topljenju na visokim temperaturama, što zahtijeva vješte tehnike zavarivanja. Neke točke zavarivanja zahtijevaju određeno vrijeme zavarivanja, što je također postalo razlog zašto su fluoroplastični kabeli popularni, kao što je unutarnje ožičenje komunikacijske opreme i elektroničkih instrumenata.
Fluoroplastika također ima neke nedostatke koji ograničavaju njihovu upotrebu:
1. Cijene sirovina fluoroplastike su skupe, a trenutno se domaća proizvodnja uglavnom oslanja na uvoz (Daikin iz Japana i DuPont iz Sjedinjenih Država). Iako se domaća industrija proizvodnje fluoroplastike brzo razvila posljednjih godina, proizvodne sorte su relativno pojedinačne, a materijali još uvijek imaju određeni jaz u toplinskoj stabilnosti i drugim sveobuhvatnim svojstvima u usporedbi s uvezenim materijalima.
2. U usporedbi s drugim izolacijskim materijalima, proces proizvodnje je teži, učinkovitost proizvodnje je niska, tisak je lako otpasti, a potrošnja je velika, što čini troškove proizvodnje višima.
3. PTFE fluoroplastika ima slabu otpornost na zračenje. Na primjer, na sobnoj temperaturi ili u prisutnosti zraka, kada doza zračenja dosegne nekoliko Mrad, zračenje elektronskim snopom akceleratora može uzrokovati prekid glavnog lanca ugljika PTFE molekula, što dovodi do pucanja PTPE-a i brze razgradnje PTFE-a.
2, izolacijski materijal bez-halogena
(1) Umreženi polietilenski (XLPE) izolacijski materijal bez -dimljenja
Polietilen (PE) i etilen vinil acetat (EVA) koriste se kao matrica, a različiti aditivi kao što su usporivači plamena -bez halogena, maziva, antioksidansi itd. dodaju se kroz mješavinu gume i granulaciju da bi se proizveo polietilenski izolacijski materijal. Nakon obrade zračenjem, polietilen se može transformirati iz linearne molekularne strukture u tro-dimenzionalnu masivnu strukturu. Istodobno se pretvara iz termoplastične u netopljivu termoreaktivnu plastiku. U usporedbi s običnim termoplastičnim polietilenom, XLPE izolirani kabeli imaju sljedeće prednosti:
1. Poboljšana otpornost na toplinsku deformaciju, poboljšana mehanička svojstva na visokim temperaturama i poboljšana otpornost na pucanje pod utjecajem okoliša i toplinsko starenje.
2. Povećana kemijska stabilnost i otpornost na otapala, smanjeni hladni protok i uglavnom zadržana izvorna električna izvedba. Dugotrajna-radna temperatura može doseći 125 stupnjeva i 150 stupnjeva. Nakon obrade unakrsnog -vezivanja, temperatura kratkog-spoja polietilena može se povećati na 250 stupnjeva. Za kabele iste debljine, nosivost struje umreženog polietilena je značajno povećana.
XLPE izolirani kabeli imaju izvrsna mehanička, vodootporna svojstva i svojstva otpornosti na zračenje, što ih čini širokom primjenom u raznim područjima. Na primjer, u industrijama kao što su interni električni spojni vodovi, vodovi za motore, vodovi za rasvjetu, vodovi za upravljanje nisko{1}}naponskim signalima za automobile, žice za lokomotive, kabeli podzemne željeznice, rudarski kabeli za zaštitu okoliša, pomorski kabeli, kabeli razreda 1E za nuklearne elektrane, kabeli potopnih pumpi i kabeli za prijenos električne energije.
Trenutačno smjer razvoja XLPE izolacijskih materijala uglavnom uključuje ozračene unakrsno{0}}polietilenske izolacijske materijale za kabele za napajanje, ozračene unakrsno-polietilenske izolacijske materijale za stropove i ozračene unakrsno-povezane poliolefinske materijale za usporavanje plamena-.
(2) Izolacijski materijal od umreženog polipropilena (XL-PP).
Polipropilen (PP), kao univerzalna plastika, ima karakteristike male težine, bogate izvore sirovina, vrhunsku isplativost, izvrsnu otpornost na kemijsku koroziju, jednostavno oblikovanje i mogućnost recikliranja. Međutim, zbog nedostataka kao što su niska čvrstoća, slaba otpornost na toplinu, velika deformacija skupljanja, slaba otpornost na puzanje, lomljivost pri niskim temperaturama i slaba otpornost na starenje na toplinu i kisik, primjena kabela je uvelike ograničena. Istraživači su se posvetili modificiranju polipropilenskih materijala kako bi poboljšali njihovu sveobuhvatnu izvedbu, a modificirani polipropilen (XL-PP) koji je umrežen zračenjem učinkovito je prevladao te probleme. Postoje rezultati istraživanja koji pokazuju da XL-PP izolirane žice mogu zadovoljiti standardne zahtjeve UL VW-1 testa izgaranja i UL ocijenjene žice od 150 stupnjeva. U isto vrijeme, njihova mehanička svojstva kao što su vlačna čvrstoća i UL test probijanja na nazivnoj temperaturi su bolja od izolacije od umreženog polipropilena.
Nedostatak modifikacije umrežavanja zračenjem polipropilena je u tome što postoji reakcija pucanja koja stvara nezasićene krajnje skupine i kompetitivna reakcija između stimuliranih molekula i velikih molekularnih slobodnih radikala tijekom umrežavanja zračenjem PP. Pukotine dominiraju kada je doza zračenja niska, a umrežavanje dominira kada se doza poveća. Višestruke studije su pokazale da je tijekom umrežavanja radijacijskim PP, učinkovitost umrežavanja vrlo niska zbog istodobne pojave razgradnje i umrežavanja. Omjer razgradnje i reakcije umrežavanja izotaktičkog PP-a nakon ozračivanja y-zrakama je 0,8. Kako bi se postigla učinkovita reakcija umrežavanja PP-a, potrebno je dodati ubrzivače umrežavanja za umrežavanje zračenjem. U isto vrijeme, efektivna debljina umrežavanja ograničena je sposobnošću prodiranja elektronske zrake, a zaostali naboji tijekom zračenja se pjene zbog stvaranja plina, što samo olakšava umrežavanje tankih proizvoda i ograničava njihovu upotrebu na kabelima s debelim stijenkama.
(3) Izolacijski materijal umreženog kopolimera etilen vinil acetata (XL-EVA)
Uz sve veću potražnju za sigurnošću kabela, brzo su se razvili-nezapaljivi-ukršteni-kabeli bez halogena. U usporedbi s polietilenom, EVA smanjuje kristalnost, poboljšava fleksibilnost, otpornost na udarce, kompatibilnost punila i učinkovitost toplinskog brtvljenja uvođenjem monomera vinil acetata u njegov molekularni lanac. Općenito govoreći, učinkovitost EVA smole uglavnom ovisi o sadržaju vinil acetata u molekularnom lancu. Zbog podesivog omjera sastava kako bi se zadovoljile različite potrebe primjene, što je veći sadržaj vinil acetata, veća će biti njegova prozirnost, mekoća i žilavost. EVA smola ima dobru inkluzivnost punila i sposobnost umrežavanja, pa se sve više koristi u-nezapaljivim-bez halogenih-poprečno povezanim kabelima. Osim toga, EVA smola se također koristi za izradu plašta za neke posebne kabele. EVA smola koja se koristi u žicama i kabelima općenito ima sadržaj vinil acetata od 12% do 24%. U praktičnim primjenama kabela, EVA se često miješa i obrađuje s PE, PVC, PP itd. kako bi se prilagodila izvedba izolacijskog sloja kabela. U miješanom materijalu EVA komponenta može pospješiti umrežavanje, što poboljšava izvedbu kabela nakon umrežavanja.
(4) Izolacijski materijal od umrežene etilen propilen dien gume (XL-EPDM)
XL-EPDM je trojni kopolimer etilena, propilena i nekonjugiranog diena, dobiven umrežavanjem zračenjem. XL-EPDM žica kombinira prednosti žice izolirane poliolefinom i obične žice izolirane gumom:
1. Mekana, fleksibilna, elastična, neljepljiva na visokim temperaturama, dugoročna-otpornost na starenje i otpornost na teške vremenske uvjete (-60 stupnjeva ~125 stupnjeva).
2. Otpornost na ozon, UV otpornost, otpornost na električnu izolaciju i otpornost na kemijsku koroziju.
3. Performanse otpornosti na ulja i otapala usporedive su s onima kod-izolacije od kloroprenske gume opće namjene. Može se proizvesti i proizvesti pomoću obične opreme za preradu vruće ekstruzije, uz korištenje radijacijskog umrežavanja, što je jednostavno za obradu i isplativo.
XL-EPDM izolirane žice naširoko se koriste u izolaciji energetskih i pomorskih kabela ispod 35 kV. Sada su zamijenjeni ovim materijalom i primijenjeni su u područjima kao što su vodovi rashladnih kompresora, automobilska industrija, vodootporni vodovi motora, vodovi transformatora, rudarski mobilni kabeli, bušenje i medicinska oprema.
Glavni nedostaci XL-EPDM kabela su:
1. Loša otpornost na trganje.
2. Slabo prianjanje i samoljepljivost, što utječe na naknadnu obradu.
(5) Izolacijski materijal od silikonske gume
Silikonska guma ima fleksibilnost, otpornost na ozon, koronu i plamen te dobru izolacijsku učinkovitost. Njegova glavna primjena u elektroindustriji je za žice i kabele. Žice i kabeli od silikonske gume posebno su prikladni za korištenje na visokim temperaturama i teškim okruženjima, a životni vijek im je mnogo dulji od običnih kabela. Univerzalni kabeli izolirani silikonskom gumom trenutno se mogu koristiti u visoko{3}}temperaturnim motorima, transformatorima, generatorima, elektroničkoj i električnoj opremi, kabelima za paljenje za motore transportnih vozila, brodskim energetskim i upravljačkim kabelima.
Trenutno su žice izolirane silikonskom gumom koje se koriste u-poprečno povezanim kabelima općenito poprečno-povezane atmosferskim vrućim zrakom ili visokotlačnom-parom. Postoje i studije o unakrsnom -vezivanju silikonske gume zračenjem elektronskim snopom, ali ono još nije naširoko korišteno u industriji kabela. S razvojem tehnologije umrežavanja zračenjem posljednjih godina, cijena umrežavanja zračenjem je niža, a učinkovitost umrežavanja veća; S ekološkog aspekta ima nezamjenjive prednosti. Stoga je primjena tehnologije umrežavanja zračenjem za izolacijske materijale od silikonske gume smjer istraživanja za umrežavanje žica od silikonske gume u budućnosti.
