Izolācijas materiālu veiktspēja tieši ietekmē vadu un kabeļu kvalitāti, apstrādes efektivitāti un pielietojuma jomu. Izolācijas materiālu veiktspēja tieši ietekmē vadu un kabeļu kvalitāti, apstrādes efektivitāti un pielietojuma jomu.
1.PVC polivinilhlorīda vadi un kabeļi
Polivinilhlorīds (turpmāk tekstā —PVC) izolācijas materiāli ir maisījumi, kuros PVC pulverim pievieno stabilizatorus, plastifikatorus, liesmas slāpētājus, smērvielas un citas piedevas. Atbilstoši vadu un kabeļu dažādajiem pielietojumiem un raksturīgajām prasībām formula tiek attiecīgi pielāgota. Pēc gadu desmitiem ilgas ražošanas un pielietošanas PVC ražošanas un apstrādes tehnoloģija tagad ir kļuvusi ļoti nobriedusi. PVC izolācijas materiālam ir ļoti plašs pielietojums vadu un kabeļu jomā, un tam ir savas atšķirīgas īpašības:
A. Ražošanas tehnoloģija ir nobriedusi, viegli veidojama un apstrādājama. Salīdzinot ar cita veida kabeļu izolācijas materiāliem, tai ir ne tikai zemas izmaksas, bet arī tā var efektīvi kontrolēt stieples virsmas krāsu atšķirību, spīdumu, drukāšanu, apstrādes efektivitāti, maigumu un cietību, vadītāja saķeri, kā arī paša stieples mehāniskās, fizikālās un elektriskās īpašības.
B. Tam ir lieliska liesmas slāpēšanas veiktspēja, tāpēc PVC izolētie vadi var viegli atbilst dažādu standartu noteiktajām liesmas slāpēšanas pakāpēm.
C. Runājot par temperatūras izturību, optimizējot un uzlabojot materiālu formulas, pašlaik visbiežāk izmantotie PVC izolācijas veidi galvenokārt ietver šādas trīs kategorijas:
Runājot par nominālo spriegumu, to parasti izmanto sprieguma līmeņos, kuru nominālā strāva ir 1000 V maiņstrāva un zemāka, un to var plaši pielietot tādās nozarēs kā sadzīves tehnika, instrumenti un skaitītāji, apgaismojums un tīkla komunikācija.
PVC ir arī daži trūkumi, kas ierobežo tā pielietojumu:
A. Augstā hlora satura dēļ degšanas laikā tas izdala lielu daudzumu biezu dūmu, kas var izraisīt nosmakšanu, ietekmēt redzamību un radīt dažus kancerogēnus un HCl gāzi, radot nopietnu kaitējumu videi. Attīstoties zemu dūmu bezhalogēna izolācijas materiālu ražošanas tehnoloģijai, pakāpeniska PVC izolācijas aizstāšana ir kļuvusi par neizbēgamu tendenci kabeļu attīstībā.
B. Parastajai PVC izolācijai ir slikta izturība pret skābēm un sārmiem, karsēšanas eļļu un organiskajiem šķīdinātājiem. Saskaņā ar ķīmisko principu, ka līdzīgs izšķīst līdzīgs, PVC vadi ir ļoti pakļauti bojājumiem un plaisāšanai minētajā konkrētajā vidē. Tomēr, pateicoties izcilai apstrādes veiktspējai un zemām izmaksām, PVC kabeļus joprojām plaši izmanto sadzīves tehnikā, apgaismes ķermeņos, mehāniskajās iekārtās, instrumentos un skaitītājos, tīkla komunikācijās, ēku elektroinstalācijā un citās jomās.
2. Šķērssaistītas polietilēna stieples un kabeļi
Šķērssaistīts PE (turpmāk tekstā —XLPE) ir polietilēna veids, kas noteiktos apstākļos augstas enerģijas staru vai šķērssaistīšanas līdzekļu iedarbībā var pārveidoties no lineāras molekulāras struktūras par trīsdimensiju trīsdimensiju struktūru. Vienlaikus tas pārveidojas no termoplastikas par nešķīstošu termoreaktīvu plastmasu.
Pašlaik vadu un kabeļu izolācijas pielietošanā galvenokārt ir trīs šķērssaistīšanas metodes:
A. Peroksīda šķērssavienošana: Vispirms polietilēna sveķus izmanto kombinācijā ar atbilstošiem šķērssavienošanas līdzekļiem un antioksidantiem, un pēc tam pievieno citus nepieciešamos komponentus, lai iegūtu šķērssavienojamas polietilēna maisījuma daļiņas. Ekstrūzijas procesā šķērssavienošana notiek, izmantojot karstā tvaika šķērssavienošanas caurules.
B. Silāna šķērssavienošana (silta ūdens šķērssavienošana): šī ir arī ķīmiskās šķērssavienošanas metode. Tās galvenais mehānisms ir organosiloksāna un polietilēna šķērssavienošana noteiktos apstākļos.
un šķērssaistīšanas pakāpe parasti var sasniegt aptuveni 60%.
C. Apstarošana ar šķērssavienošanu: tajā tiek izmantoti augstas enerģijas stari, piemēram, R stari, alfa stari un elektronu stari, lai aktivizētu oglekļa atomus polietilēna makromolekulās un izraisītu šķērssavienošanu. Vados un kabeļos parasti izmantotie augstas enerģijas stari ir elektronu stari, ko ģenerē elektronu paātrinātāji. Tā kā šī šķērssavienošana balstās uz fizikālo enerģiju, tā pieder pie fizikālās šķērssavienošanas.
Iepriekš minētajām trim dažādajām šķērssaistīšanas metodēm ir atšķirīgas īpašības un pielietojums:
Salīdzinot ar termoplastisko polietilēnu (PVC), XLPE izolācijai ir šādas priekšrocības:
A. Tas ir uzlabojis izturību pret karstuma deformāciju, uzlabojis mehāniskās īpašības augstās temperatūrās un uzlabojis izturību pret vides sprieguma plaisāšanu un karstuma novecošanos.
B. Tam ir uzlabota ķīmiskā stabilitāte un izturība pret šķīdinātājiem, samazināta aukstuma plūsma, un tas būtībā saglabā sākotnējo elektrisko veiktspēju. Ilgtermiņa darba temperatūra var sasniegt 125 ℃ un 150 ℃. Šķērssaistītā polietilēna izolētais vads un kabelis arī uzlabo īsslēguma izturību, un tā īslaicīgā temperatūras izturība var sasniegt 250 ℃. Vadiem un kabeļiem ar vienādu biezumu šķērssaistītā polietilēna strāvas nestspēja ir daudz lielāka.
C. Tam ir izcilas mehāniskās, ūdensizturīgās un radiācijas izturības īpašības, tāpēc to plaši izmanto dažādās jomās. Piemēram: elektrisko ierīču iekšējie savienojuma vadi, motoru vadi, apgaismojuma vadi, automašīnu zemsprieguma signālu vadības vadi, lokomotīvju vadi, metro vadi un kabeļi, raktuvju vides aizsardzības kabeļi, jūras kabeļi, kodolenerģijas kabeļu ierīkošanas kabeļi, augstsprieguma vadi televīzijai, augstsprieguma vadi rentgena starojuma iedarbināšanai, kā arī enerģijas pārvades vadi un kabeļi utt.
XLPE izolētiem vadiem un kabeļiem ir ievērojamas priekšrocības, taču tiem ir arī daži raksturīgi trūkumi, kas ierobežo to pielietojumu:
A. Slikta karstumizturīga saķere. Apstrādājot un lietojot vadus virs to nominālās temperatūras, tie viegli salipst viens ar otru. Smagos gadījumos tas var izraisīt izolācijas bojājumus un īssavienojumus.
B. Slikta siltumvadītspēja. Temperatūrā, kas pārsniedz 200 ℃, vadu izolācija kļūst ārkārtīgi mīksta. Pakļaujot to ārējam spēkam, kas saspiež vai saduras, pastāv risks, ka vadi tiks pārgriezti un radīsies īssavienojums.
C. Ir grūti kontrolēt krāsu atšķirības starp partijām. Apstrādes laikā var rasties tādas problēmas kā skrāpējumi, balināšana un drukāto rakstzīmju lobīšanās.
D. XLPE izolācija ar temperatūras izturības pakāpi 150 ℃ ir pilnībā bez halogēna un var izturēt VW-1 sadegšanas testu saskaņā ar UL1581 standartiem, vienlaikus saglabājot lieliskas mehāniskās un elektriskās īpašības. Tomēr ražošanas tehnoloģijā joprojām pastāv zināmi trūkumi un augstas izmaksas.
3. Silikona gumijas vadi un kabeļi
Silikona gumijas polimēru molekulas ir ķēdes struktūras, ko veido SI-O (silīcija-skābekļa) saites. SI-O saites enerģija ir 443,5 kJ/mol, kas ir daudz augstāka nekā CC saites enerģija (355 kJ/mol). Lielākā daļa silikona gumijas vadu un kabeļu tiek ražoti, izmantojot aukstās ekstrūzijas un augstas temperatūras vulkanizācijas procesus. Starp dažādiem sintētiskā kaučuka vadiem un kabeļiem, pateicoties unikālajai molekulārajai struktūrai, silikona gumijai ir pārākas īpašības salīdzinājumā ar citiem parastajiem kaučukiem.
A. Tas ir ārkārtīgi mīksts, tam ir laba elastība, tas ir bez smaržas un netoksisks, nebaidās no augstas temperatūras un var izturēt spēcīgu aukstumu. Darba temperatūras diapazons ir no -90 līdz 300 ℃. Silikona gumijai ir daudz labāka karstumizturība nekā parastajai gumijai. To var lietot nepārtraukti 200 ℃ temperatūrā un noteiktu laiku 350 ℃ temperatūrā.
B. Lieliska izturība pret laikapstākļiem. Pat pēc ilgstošas ultravioleto staru un citu klimatisko apstākļu iedarbības tā fizikālās īpašības ir mainījušās tikai nedaudz.
C. Silikona gumijai ir ļoti augsta pretestība, un tās pretestība saglabājas stabila plašā temperatūru un frekvenču diapazonā.
Tikmēr silikona gumijai ir lieliska izturība pret augstsprieguma koronas izlādi un loka izlādi. Ar silikona gumiju izolētiem vadiem un kabeļiem piemīt iepriekš minētās priekšrocības, un tos plaši izmanto augstsprieguma ierīču vados televizoriem, augstas temperatūras izturīgos vados mikroviļņu krāsnīm, indukcijas plītīm, kafijas kannām, lampu, UV iekārtu, halogēna lampu, iekšējo savienojumu vados krāsnīm un ventilatoriem, īpaši mazo sadzīves tehnikas ierīču jomā.
Tomēr daži no tā trūkumiem arī ierobežo tā plašāku piemērošanu. Piemēram:
A. Zema plīsuma izturība. Apstrādes vai lietošanas laikā tas ir pakļauts bojājumiem ārēja spēka saspiešanas, skrāpēšanas un slīpēšanas dēļ, kas var izraisīt īssavienojumu. Pašreizējais aizsardzības pasākums ir stikla šķiedras vai augstas temperatūras poliestera šķiedras pījuma slāņa pievienošana silikona izolācijas ārpusei. Tomēr apstrādes laikā joprojām ir jāizvairās no traumām, ko rada ārēja spēka saspiešana.
B. Vulkanizācijas formēšanā pašlaik galvenokārt izmanto divkāršu, divkāršu un četrkāršu vulkanizācijas līdzekli. Šis vulkanizācijas līdzeklis satur hloru. Pilnīgi halogēnu nesaturošiem vulkanizācijas līdzekļiem (piemēram, platīna vulkanizācijai) ir stingras prasības ražošanas vides temperatūrai un tie ir dārgi. Tāpēc, apstrādājot vadu instalācijas, jāņem vērā šādi punkti: spiediena riteņa spiediens nedrīkst būt pārāk augsts. Vislabāk ir izmantot gumijas materiālu, lai novērstu plaisāšanu ražošanas procesā, kas var izraisīt sliktu spiediena izturību.
4. Šķērsšūta etilēna propilēna diēna monomēra (EPDM) gumijas (XLEPDM) stieple
Šķērsšūtā etilēna propilēna diēna monomēra (EPDM) gumija ir etilēna, propilēna un nekonjugēta diēna terpolimērs, kas ir šķērsšūts ar ķīmiskām vai apstarošanas metodēm. Šķērsšūtā EPDM gumijas izolētā stieple apvieno gan poliolefīna izolētās stieples, gan parastās gumijas izolētās stieples priekšrocības:
A. Mīksts, elastīgs, elastīgs, nelīp augstās temperatūrās, ilgstoša izturība pret novecošanos un izturīga pret skarbajiem laikapstākļiem (no -60 līdz 125 ℃).
B. Ozona izturība, UV izturība, elektriskās izolācijas izturība un ķīmiskās korozijas izturība.
C. Eļļas un šķīdinātāju izturība ir salīdzināma ar vispārējas nozīmes hloroprēna gumijas izolācijas izturību. To apstrādā ar parastām karstās ekstrūzijas iekārtām, izmantojot apstarošanas šķērssaistīšanu, kas ir vienkārši apstrādājama un lēta. Šķērssaistītiem etilēnpropilēndiēna monomēra (EPDM) gumijas izolētiem vadiem ir iepriekš minētās daudzas priekšrocības, un tos plaši izmanto tādās jomās kā saldēšanas kompresoru vadi, ūdensnecaurlaidīgi motoru vadi, transformatoru vadi, mobilie kabeļi raktuvēs, urbšanā, automašīnās, medicīnas ierīcēs, kuģos un elektrisko ierīču vispārējā iekšējā elektroinstalācijā.
XLEPDM vadu galvenie trūkumi ir:
A. Tāpat kā XLPE un PVC vadiem, tam ir relatīvi slikta plīsuma izturība.
B. Slikta adhēzija un pašlīmējošā spēja ietekmē turpmāko apstrādājamību.
5. Fluoroplastiskie vadi un kabeļi
Salīdzinot ar parastajiem polietilēna un polivinilhlorīda kabeļiem, fluoroplastiskajiem kabeļiem ir šādas ievērojamas īpašības:
A. Augstas temperatūras izturīgām fluoroplastiskām vielām ir ārkārtēja termiskā stabilitāte, kas ļauj fluoroplastiskajiem kabeļiem pielāgoties augstas temperatūras videi no 150 līdz 250 grādiem pēc Celsija. Ar vienāda šķērsgriezuma laukuma vadītājiem fluoroplastiskie kabeļi var pārvadīt lielāku pieļaujamo strāvu, tādējādi ievērojami paplašinot šāda veida izolēto vadu pielietojuma jomu. Šīs unikālās īpašības dēļ fluoroplastiskos kabeļus bieži izmanto iekšējai elektroinstalācijai un svina vadiem lidmašīnās, kuģos, augstas temperatūras krāsnīs un elektroniskās iekārtās.
B. Laba liesmas slāpēšana: Fluoroplastmasai ir augsts skābekļa indekss, un degot liesmas izplatīšanās diapazons ir mazs, radot mazāk dūmu. No tās izgatavotā stieple ir piemērota instrumentiem un vietām ar stingrām liesmas slāpēšanas prasībām. Piemēram: datoru tīkliem, metro, transportlīdzekļiem, augstceltnēm un citām sabiedriskām vietām utt. Kad ugunsgrēks izceļas, cilvēkiem ir zināms laiks evakuēties, nekrītot biezos dūmos, tādējādi iegūstot vērtīgu glābšanas laiku.
C. Lieliska elektriskā veiktspēja: Salīdzinot ar polietilēnu, fluoroplastiem ir zemāka dielektriskā konstante. Tāpēc, salīdzinot ar līdzīgas struktūras koaksiālajiem kabeļiem, fluoroplastiskajiem kabeļiem ir mazāka vājināšanās un tie ir piemērotāki augstfrekvences signālu pārraidei. Mūsdienās kabeļu lietošanas biežuma pieaugums ir kļuvis par tendenci. Tikmēr, pateicoties fluoroplastu augstajai temperatūras izturībai, tos parasti izmanto kā iekšējo vadu pārraides un sakaru iekārtām, tiltslēgus starp bezvadu pārraides padeves ierīcēm un raidītājiem, kā arī video un audio kabeļus. Turklāt fluoroplastiskajiem kabeļiem ir laba dielektriskā izturība un izolācijas pretestība, padarot tos piemērotus izmantošanai kā vadības kabeļus svarīgiem instrumentiem un skaitītājiem.
D. Lieliskas mehāniskās un ķīmiskās īpašības: Fluoroplastmasai ir augsta ķīmiskās saites enerģija, augsta stabilitāte, tā praktiski neietekmē temperatūras izmaiņas, tai ir lieliska izturība pret laikapstākļiem un mehāniskā izturība. To neietekmē dažādas skābes, sārmi un organiskie šķīdinātāji. Tāpēc tā ir piemērota vidēm ar ievērojamām klimata izmaiņām un kodīgiem apstākļiem, piemēram, naftas ķīmijas, naftas pārstrādes un naftas urbumu instrumentu vadības jomā.
E. Atvieglo metināšanas savienojumus Elektroniskajos instrumentos daudzi savienojumi tiek veidoti, metinot. Zemās kušanas temperatūras dēļ vispārējām plastmasām ir tendence viegli kūst augstās temperatūrās, tāpēc ir nepieciešamas profesionālas metināšanas prasmes. Turklāt dažiem metināšanas punktiem ir nepieciešams noteikts metināšanas laiks, kas ir arī iemesls, kāpēc fluoroplastiskie kabeļi ir populāri, piemēram, sakaru iekārtu un elektronisko instrumentu iekšējā elektroinstalācijā.
Protams, fluoroplastiem joprojām ir daži trūkumi, kas ierobežo to izmantošanu:
A. Izejvielu cenas ir augstas. Pašlaik vietējā ražošana joprojām galvenokārt balstās uz importu (Japānas Daikin un Amerikas Savienoto Valstu DuPont). Lai gan pēdējos gados vietējā fluoroplastika ir strauji attīstījusies, ražošanas veidi joprojām ir vienoti. Salīdzinot ar importētajiem materiāliem, materiālu termiskajā stabilitātē un citās visaptverošās īpašībās joprojām pastāv zināma atšķirība.
B. Salīdzinot ar citiem izolācijas materiāliem, ražošanas process ir sarežģītāks, ražošanas efektivitāte ir zema, drukātās rakstzīmes ir pakļautas nokrišanai, un zudumi ir lieli, kas padara ražošanas izmaksas salīdzinoši augstas.
Noslēgumā jāsecina, ka visu iepriekš minēto izolācijas materiālu veidu, īpaši augstas temperatūras speciālo izolācijas materiālu ar temperatūras izturību virs 105 ℃, pielietošana Ķīnā joprojām atrodas pārejas periodā. Neatkarīgi no tā, vai tā ir vadu ražošana vai vadu instalāciju apstrāde, pastāv ne tikai nobriedis process, bet arī process, kurā racionāli tiek izprastas šāda veida vadu priekšrocības un trūkumi.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 27. maijs