Проводниците и кабелите, служещи като основни носители за пренос на енергия и информационна комуникация, имат характеристики, които пряко зависят от процесите на изолация и обвивка. С диверсификацията на съвременните индустриални изисквания за характеристики на кабелите, четири основни процеса - екструдиране, надлъжно опаковане, спирално опаковане и потапяне - демонстрират уникални предимства в различни сценарии. Тази статия разглежда избора на материали, технологичния процес и сценариите на приложение на всеки процес, предоставяйки теоретична основа за проектиране и избор на кабели.
1 Процес на екструдиране
1.1 Материални системи
Процесът на екструдиране използва предимно термопластични или термореактивни полимерни материали:
① Поливинилхлорид (PVC): Ниска цена, лесна обработка, подходящ за конвенционални кабели за ниско напрежение (напр. стандартни кабели UL 1061), но с лоша устойчивост на топлина (температура при продължителна употреба ≤70°C).
2Омрежен полиетилен (XLPE)Чрез омрежване с пероксид или облъчване, температурният рейтинг се повишава до 90°C (стандарт IEC 60502), използва се за силови кабели за средно и високо напрежение.
③ Термопластичен полиуретан (TPU): Устойчивостта на абразия отговаря на стандарта ISO 4649, клас A, използван за кабели за вериги за теглене на роботи.
④ Флуоропласти (напр. FEP): Устойчивост на високи температури (200°C) и химическа корозия, отговарящи на изискванията на MIL-W-22759 за аерокосмически кабели.
1.2 Характеристики на процеса
Използва шнеков екструдер за постигане на непрекъснато покритие:
① Контрол на температурата: XLPE изисква тристепенен контрол на температурата (зона на подаване 120°C → зона на компресия 150°C → зона на хомогенизиране 180°C).
② Контрол на дебелината: Ексцентричността трябва да бъде ≤5% (както е посочено в GB/T 2951.11).
③ Метод на охлаждане: Градиентно охлаждане във воден съд за предотвратяване на напукване от кристализация.
1.3 Сценарии на приложение
① Пренос на енергия: Кабели с XLPE изолация за напрежение 35 kV и по-ниско (GB/T 12706).
② Автомобилни кабелни снопове: Тънкостенна PVC изолация (стандарт ISO 6722 с дебелина 0,13 мм).
③ Специални кабели: Коаксиални кабели с PTFE изолация (ASTM D3307).
2 Процес на надлъжно опаковане
2.1 Избор на материал
① Метални ленти: 0,15 ммпоцинкована стоманена лента(изисквания GB/T 2952), алуминиева лента с пластмасово покритие (структура Al/PET/Al).
② Водоустойчиви материали: Водоустойчива лента с термотопящо се лепило (степен на набъбване ≥500%).
③ Заваръчни материали: Алуминиева заваръчна тел ER5356 за аргоно-дъгово заваряване (стандарт AWS A5.10).
2.2 Ключови технологии
Процесът на надлъжно опаковане включва три основни стъпки:
① Формоване на ленти: Огъване на плоски ленти в U-образна → O-образна форма чрез многоетапно валцоване.
② Непрекъснато заваряване: Високочестотно индукционно заваряване (честота 400 kHz, скорост 20 m/min).
③ Онлайн проверка: Тестер за искрово напрежение (изпитвателно напрежение 9 kV/mm).
2.3 Типични приложения
① Подводни кабели: Двуслойна стоманена лента, надлъжно обвита (стандартна механична якост по IEC 60840 ≥400 N/mm²).
② Минни кабели: Гофрирана алуминиева обвивка (якост на натиск MT 818.14 ≥20 MPa).
③ Комуникационни кабели: Алуминиево-пластмасов композитен надлъжно обвиващ екран (загуба при предаване ≤0,1 dB/m @1GHz).
3. Процес на спираловидно опаковане
3.1 Комбинации от материали
① Слюдена лента: Съдържание на мусковит ≥95% (GB/T 5019.6), температура на огнеустойчивост 1000°C/90 мин.
② Полупроводникова лента: Съдържание на въглероден черен 30%～40% (обемно съпротивление 10²～10³ Ω·cm).
③ Композитни ленти: Полиестерно фолио + нетъкан текстил (дебелина 0,05 мм ±0,005 мм).
3.2 Параметри на процеса
① Ъгъл на обвиване: 25°～55° (по-малкият ъгъл осигурява по-добра устойчивост на огъване).
② Коефициент на припокриване: 50%～70% (огнеустойчивите кабели изискват 100% припокриване).
③ Контрол на опъването: 0,5～2 N/mm² (управление със затворен контур от серво мотор).
3.3 Иновативни приложения
① Кабели за ядрена енергия: Трислойна обвивка със слюдена лента (квалифицирана по стандарт IEEE 383 LOCA тест).
② Свръхпроводящи кабели: Полупроводникова водоустойчива лента (критичен коефициент на задържане на ток ≥98%).
③ Високочестотни кабели: PTFE фолио (диелектрична константа 2,1 при 1 MHz).
4. Процес на потапяне
4.1 Системи за покритие
① Асфалтови покрития: Проникване 60～80 (0,1 мм) при 25°C (GB/T 4507).
② Полиуретан: Двукомпонентна система (NCO∶OH = 1,1∶1), адхезия ≥3B (ASTM D3359).
③ Нанопокрития: модифицирана епоксидна смола със SiO₂ (тест със солен спрей >1000 часа).
4.2 Подобрения в процеса
① Вакуумно импрегниране: Налягане 0,08 MPa, поддържано в продължение на 30 минути (степен на запълване на порите >95%).
② UV втвърдяване: Дължина на вълната 365 nm, интензитет 800 mJ/cm².
③ Градиентно сушене: 40°C × 2 часа → 80°C × 4 часа → 120°C × 1 час.
4.3 Специални приложения
① Въздушни проводници: Антикорозионно покритие, модифицирано с графен (плътността на солните отлагания е намалена със 70%).
② Корабен кабел: Самовъзстановяващо се полиуретаново покритие (време за заздравяване на пукнатини <24 часа).
③ Заровени кабели: Полупроводниково покритие (съпротивление на заземяване ≤5 Ω·km).
5 Заключение
С разработването на нови материали и интелигентно оборудване, процесите на покритие се развиват към композитизация и дигитализация. Например, комбинираната технология за екструдиране и надлъжно опаковане позволява интегрирано производство на трислойна коекструзия + алуминиева обвивка, а 5G комуникационните кабели използват нанопокритие + композитна изолация с опаковане. Бъдещите иновации в процесите трябва да намерят оптималния баланс между контрол на разходите и подобряване на производителността, което ще стимулира висококачественото развитие на кабелната индустрия.
Време на публикуване: 31 декември 2025 г.