Производителността на изолационните материали влияе пряко върху качеството, ефективността на обработката и обхвата на приложение на проводниците и кабелите. Производителността на изолационните материали влияе пряко върху качеството, ефективността на обработката и обхвата на приложение на проводниците и кабелите.
1.PVC поливинилхлоридни проводници и кабели
Поливинилхлорид (наричан по-долуПВЦ) изолационните материали са смеси, в които към PVC прах се добавят стабилизатори, пластификатори, забавители на горенето, смазочни материали и други добавки. Формулата се коригира съответно в зависимост от различните приложения и характерните изисквания на проводниците и кабелите. След десетилетия производство и приложение, технологията за производство и обработка на PVC вече е много зряла. PVC изолационният материал има много широко приложение в областта на проводниците и кабелите и има свои отличителни характеристики:
A. Технологията на производство е зряла, лесна за формоване и обработка. В сравнение с други видове материали за изолация на кабели, тя не само има ниска цена, но и може ефективно да контролира разликата в цвета, блясъка, печата, ефективността на обработката, мекотата и твърдостта на повърхността на проводника, адхезията на проводника, както и механичните, физичните и електрическите свойства на самия проводник.
Б. Има отлични огнеупорни характеристики, така че PVC изолираните проводници могат лесно да отговарят на степените на огнеупорност, определени от различни стандарти.
C. По отношение на температурната устойчивост, чрез оптимизиране и подобряване на материалните формули, в момента често използваните видове PVC изолация включват главно следните три категории:
По отношение на номиналното напрежение, то обикновено се използва при нива на напрежение, оценени на 1000V AC и по-ниски, и може да се прилага широко в индустрии като домакински уреди, инструменти и измервателни уреди, осветление и мрежова комуникация.
PVC също има някои присъщи недостатъци, които ограничават приложението му:
A. Поради високото си съдържание на хлор, при горене отделя голямо количество гъст дим, който може да причини задушаване, да повлияе на видимостта и да произведе някои канцерогени и HCl газ, причинявайки сериозни вреди на околната среда. С развитието на технологията за производство на изолационни материали с ниско съдържание на дим и нула халогени, постепенната замяна на PVC изолацията се превърна в неизбежна тенденция в разработването на кабели.
Б. Обикновената PVC изолация има слаба устойчивост на киселини и основи, топлинно масло и органични разтворители. Според химичния принцип „подобното се разтваря в подобно“, PVC проводниците са силно податливи на повреди и напукване в посочената специфична среда. Въпреки това, благодарение на отличните си технологични характеристики и ниската си цена, PVC кабелите все още се използват широко в домакински уреди, осветителни тела, механично оборудване, инструменти и измервателни уреди, мрежова комуникация, окабеляване на сгради и други области.
2. Проводници и кабели от омрежен полиетилен
Омрежен PE (наричан по-долуXLPE) е вид полиетилен, който може да се трансформира от линейна молекулярна структура в триизмерна триизмерна структура при определени условия под действието на високоенергийни лъчи или омрежващи агенти. В същото време той се трансформира от термопластичен в неразтворим термореактивен материал.
Понастоящем, при прилагането на изолация на проводници и кабели, има основно три метода за омрежване:
A. Пероксидно омрежване: То включва първо използване на полиетиленова смола в комбинация с подходящи омрежващи агенти и антиоксиданти, а след това добавяне на други компоненти, ако е необходимо, за да се получат омрежващи се частици от полиетиленова смес. По време на процеса на екструдиране омрежването се осъществява чрез тръби за омрежване с гореща пара.
Б. Омрежване със силан (омрежване в топла вода): Това също е метод за химическо омрежване. Основният му механизъм е омрежване на органосилоксан и полиетилен при специфични условия.
и степента на омрежване може обикновено да достигне около 60%.
C. Омрежване чрез облъчване: Използва високоенергийни лъчи, като R-лъчи, алфа лъчи и електронни лъчи, за да активира въглеродните атоми в полиетиленовите макромолекули и да предизвика омрежване. Високоенергийните лъчи, често използвани в проводници и кабели, са електронни лъчи, генерирани от електронни ускорители. Тъй като това омрежване зависи от физическа енергия, то принадлежи към категорията физическо омрежване.
Горните три различни метода за омрежване имат различни характеристики и приложения:
В сравнение с термопластичния полиетилен (PVC), XLPE изолацията има следните предимства:
A. Подобрил е устойчивостта на топлинна деформация, подобрил е механичните свойства при високи температури и е подобрил устойчивостта на напукване от напрежение в околната среда и топлинно стареене.
Б. Има подобрена химическа стабилност и устойчивост на разтворители, намалено студено течение и основно запазва оригиналните си електрически характеристики. Дългосрочната работна температура може да достигне 125℃ и 150℃. Изолираните от омрежен полиетилен проводници и кабели също подобряват устойчивостта на късо съединение и краткосрочната им температурна устойчивост може да достигне 250℃, като за проводници и кабели с еднаква дебелина токопроводимостта на омрежения полиетилен е много по-голяма.
C. Притежава отлични механични, водоустойчиви и радиационно устойчиви свойства, така че се използва широко в различни области. Като например: вътрешни свързващи проводници за електрически уреди, проводници за двигатели, проводници за осветление, нисковолтови сигнални контролни проводници за автомобили, проводници за локомотиви, проводници и кабели за метро, кабели за опазване на околната среда за мини, морски кабели, кабели за полагане на ядрени електроцентрали, високоволтови проводници за телевизия, високоволтови проводници за рентгеново облъчване, електропреносни проводници и кабели и др.
XLPE изолираните проводници и кабели имат значителни предимства, но също така имат някои присъщи недостатъци, които ограничават приложението им:
A. Слаба адхезия при топлоустойчивост. При обработка и използване на проводници над номиналната им температура е лесно те да се залепят един за друг. В тежки случаи това може да доведе до повреда на изолацията и късо съединение.
Б. Лоша топлопроводимост. При температури над 200℃ изолацията на проводниците става изключително мека. Когато са подложени на външна сила, притискане или удар, е възможно проводниците да се прережат и да се получи късо съединение.
C. Трудно е да се контролира разликата в цвета между партидите. По време на обработката са склонни да възникнат проблеми като драскотини, избелване и отлепване на отпечатаните символи.
D. XLPE изолацията с температурна устойчивост от 150℃ е напълно без халогени и може да премине теста за горене VW-1 в съответствие със стандартите UL1581, като същевременно запазва отлични механични и електрически свойства. Въпреки това, все още има някои пречки в производствената технология и цената е висока.
3. Силиконови гумени проводници и кабели
Полимерните молекули на силиконовия каучук са верижни структури, образувани от SI-O (силиций-кислород) връзки. SI-O връзката е 443,5 KJ/MOL, което е много по-високо от енергията на CC връзката (355 KJ/MOL). Повечето силиконови гумени проводници и кабели се произвеждат чрез студено екструдиране и вулканизация при висока температура. Сред различните синтетични гумени проводници и кабели, благодарение на уникалната си молекулярна структура, силиконовият каучук има превъзходни характеристики в сравнение с други обикновени гуми.
A. Изключително мек е, има добра еластичност, без мирис и нетоксичен, не се страхува от високи температури и може да издържи на силен студ. Работният температурен диапазон е от -90 до 300℃. Силиконовият каучук има много по-добра топлоустойчивост от обикновения каучук. Може да се използва непрекъснато при 200℃ и за определен период от време при 350℃.
Б. Отлична устойчивост на атмосферни влияния. Дори след дългосрочно излагане на ултравиолетови лъчи и други климатични условия, физическите му свойства са претърпели само незначителни промени.
C. Силиконовият каучук има много високо съпротивление и неговата устойчивост остава стабилна в широк диапазон от температури и честоти.
Междувременно, силиконовият каучук има отлична устойчивост на коронен разряд и дъгов разряд с високо напрежение. Проводниците и кабелите, изолирани от силиконов каучук, имат горепосочените предимства и се използват широко в проводници за високоволтови устройства за телевизори, устойчиви на висока температура проводници за микровълнови фурни, проводници за индукционни котлони, проводници за кафемашини, кабели за лампи, UV оборудване, халогенни лампи, вътрешни свързващи кабели за фурни и вентилатори, особено в областта на малките домакински уреди.
Някои от неговите недостатъци обаче ограничават по-широкото му приложение. Например:
A. Слаба устойчивост на разкъсване. По време на обработка или употреба е податлива на повреди поради външна сила на притискане, надраскване и триене, което може да причини късо съединение. Настоящата защитна мярка е добавянето на слой от стъклени влакна или високотемпературни полиестерни влакна, сплетени от външната страна на силиконовата изолация. Въпреки това, по време на обработката е необходимо да се избягват наранявания, причинени от външна сила на притискане, доколкото е възможно.
Б. Вулканизиращият агент, който понастоящем се използва главно при вулканизиращото формоване, е двоен, дву-четирислоен вулканизиращ агент. Този вулканизиращ агент съдържа хлор. Напълно безхалогенните вулканизиращи агенти (като платинен вулканизиращ агент) имат строги изисквания за температурата на производствената среда и са скъпи. Следователно, при обработката на кабелни снопове трябва да се имат предвид следните точки: налягането на притискащото колело не трябва да бъде твърде високо. Най-добре е да се използва гумен материал, за да се предотврати напукване по време на производствения процес, което може да доведе до ниска устойчивост на налягане.
4. Тел от омрежен етилен пропилен диен мономер (EPDM) каучук (XLEPDM)
Омреженият етилен пропилен диен мономер (EPDM) каучук е терполимер на етилен, пропилен и неконюгиран диен, който е омрежен чрез химични или облъчващи методи. Омреженият EPDM каучуков изолационен проводник съчетава предимствата както на полиолефиновия изолационен проводник, така и на обикновения каучуков изолационен проводник:
A. Мек, гъвкав, еластичен, незалепващ при високи температури, устойчив на дългосрочно стареене и устойчив на тежки метеорологични условия (-60 до 125℃).
Б. Устойчивост на озон, устойчивост на UV лъчи, устойчивост на електрическа изолация и устойчивост на химическа корозия.
C. Устойчивостта на масла и разтворители е сравнима с тази на хлоропреновата каучукова изолация с общо предназначение. Обработва се чрез обикновено оборудване за горещо екструдиране и се използва омрежване чрез облъчване, което е лесно за обработка и с ниска цена. Омрежените изолирани проводници с етилен пропилен диен мономер (EPDM) каучукови изолации имат гореспоменатите многобройни предимства и се използват широко в области като кабели за хладилни компресори, водоустойчиви кабели за двигатели, кабели за трансформатори, мобилни кабели в мини, сондажи, автомобили, медицински устройства, кораби и общо вътрешно окабеляване на електрически уреди.
Основните недостатъци на XLEPDM проводниците са:
A. Подобно на XLPE и PVC проводниците, той има относително ниска устойчивост на разкъсване.
Б. Лошата адхезия и самозалепваща способност влияят върху последващата обработваемост.
5. Флуоропластични проводници и кабели
В сравнение с обикновените полиетиленови и поливинилхлоридни кабели, флуоропластичните кабели имат следните отличителни характеристики:
A. Флуоропластите, устойчиви на високи температури, имат изключителна термична стабилност, което им позволява да се адаптират към високотемпературни среди, вариращи от 150 до 250 градуса по Целзий. При условия на проводници с еднаква площ на напречното сечение, флуоропластовите кабели могат да предават по-голям допустим ток, като по този начин значително разширяват обхвата на приложение на този тип изолирани проводници. Благодарение на това уникално свойство, флуоропластовите кабели често се използват за вътрешно окабеляване и проводници в самолети, кораби, високотемпературни пещи и електронно оборудване.
Б. Добра огнеупорност: Флуоропластите имат висок кислороден индекс и при горене обхватът на разпространение на пламъка е малък, което води до по-малко дим. Телта, изработена от тях, е подходяща за инструменти и места със строги изисквания за огнеупорност. Например: компютърни мрежи, метро, превозни средства, високи сгради и други обществени места и др. След като избухне пожар, хората имат известно време да се евакуират, без да бъдат повалени от гъст дим, като по този начин се печели ценно време за спасяване.
C. Отлични електрически характеристики: В сравнение с полиетилена, флуоропластите имат по-ниска диелектрична константа. Следователно, в сравнение с коаксиалните кабели с подобни структури, флуоропластите имат по-малко затихване и са по-подходящи за предаване на високочестотни сигнали. В днешно време нарастващата честота на използване на кабели се е превърнала в тенденция. Междувременно, поради устойчивостта на флуоропластите на високи температури, те често се използват като вътрешни кабели за предавателно и комуникационно оборудване, джъмпери между безжични предавателни фидери и предаватели, както и видео и аудио кабели. Освен това, флуоропластите имат добра диелектрична якост и изолационно съпротивление, което ги прави подходящи за използване като контролни кабели за важни инструменти и измервателни уреди.
D. Перфектни механични и химични свойства: Флуоропластите имат висока енергия на химичните връзки, висока стабилност, почти не се влияят от температурни промени и притежават отлична устойчивост на атмосферно стареене и механична якост. И не се влияят от различни киселини, основи и органични разтворители. Следователно, те са подходящи за среди със значителни климатични промени и корозивни условия, като нефтохимикали, рафиниране на нефт и контрол на инструменти за нефтени кладенци.
E. Улеснява заваръчните връзки. В електронните инструменти много връзки се правят чрез заваряване. Поради ниската точка на топене на пластмасите, те са склонни да се стопяват лесно при високи температури, което изисква професионални заваръчни умения. Освен това, някои точки на заваряване изискват определено време за заваряване, което е и причината флуоропластовите кабели да са популярни. Например, вътрешното окабеляване на комуникационно оборудване и електронни инструменти.
Разбира се, флуоропластите все още имат някои недостатъци, които ограничават употребата им:
A. Цената на суровините е висока. В момента местното производство все още разчита основно на внос (Daikin от Япония и DuPont от САЩ). Въпреки че местните флуоропласти се развиват бързо през последните години, производствените разновидности все още са еднотипни. В сравнение с вносните материали, все още има известна разлика в термичната стабилност и други комплексни свойства на материалите.
Б. В сравнение с други изолационни материали, производственият процес е по-труден, ефективността на производството е ниска, отпечатаните знаци са склонни да падат и загубата е голяма, което прави производствените разходи сравнително високи.
В заключение, приложението на всички гореспоменати видове изолационни материали, особено на специалните високотемпературни изолационни материали с температурна устойчивост над 105℃, все още е в преходен период в Китай. Независимо дали става въпрос за производство на проводници или обработка на кабелни снопове, има не само зрял процес, но и процес на рационално разбиране на предимствата и недостатъците на този вид проводници.
Време на публикуване: 27 май 2025 г.