Kas ir nehalogēnu izolācijas materiāli?

(1)Šķērssaistīts zema dūmu līmeņa bezhalogēna polietilēna (XLPE) izolācijas materiāls:
XLPE izolācijas materiāls tiek ražots, sajaucot polietilēnu (PE) un etilēnvinilacetātu (EVA) kā pamatmatricu kopā ar dažādām piedevām, piemēram, halogēnu nesaturošiem liesmas slāpētājiem, smērvielām, antioksidantiem utt., izmantojot maisīšanas un granulēšanas procesu. Pēc apstarošanas apstrādes PE no lineāras molekulārās struktūras pārvēršas trīsdimensiju struktūrā, mainoties no termoplastiska materiāla uz nešķīstošu termoreaktīvu plastmasu.

XLPE izolācijas kabeļiem ir vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar parasto termoplastisko PE:
1. Uzlabota izturība pret termisko deformāciju, uzlabotas mehāniskās īpašības augstās temperatūrās un uzlabota izturība pret vides sprieguma plaisāšanu un termisko novecošanos.
2. Uzlabota ķīmiskā stabilitāte un izturība pret šķīdinātājiem, samazināta aukstā plūsma un saglabātas elektriskās īpašības. Ilgtermiņa darba temperatūra var sasniegt no 125 °C līdz 150 °C. Pēc šķērssavienošanas apstrādes PE īsslēguma temperatūru var palielināt līdz 250 °C, kas nodrošina ievērojami lielāku strāvas caurlaidību tāda paša biezuma kabeļiem.
3. XLPE izolētiem kabeļiem piemīt arī lieliskas mehāniskās, ūdensnecaurlaidīgās un pret radiāciju izturīgās īpašības, padarot tos piemērotus dažādiem pielietojumiem, piemēram, elektroierīču iekšējai elektroinstalācijai, motoru vadiem, apgaismojuma vadiem, automobiļu zemsprieguma signālu vadības vadiem, lokomotīvju vadiem, metro kabeļiem, videi draudzīgiem kalnrūpniecības kabeļiem, kuģu kabeļiem, 1E klases kabeļiem atomelektrostacijām, iegremdējamo sūkņu kabeļiem un enerģijas pārvades kabeļiem.

Pašreizējie XLPE izolācijas materiālu attīstības virzieni ietver ar apstarošanu saistītus PE spēka kabeļu izolācijas materiālus, ar apstarošanu saistītus PE gaisa izolācijas materiālus un ar apstarošanu saistītus liesmu slāpējošus poliolefīna apvalka materiālus.

(2)Šķērssaistīta polipropilēna (XL-PP) izolācijas materiāls:
Polipropilēns (PP) kā izplatīta plastmasa ir raksturīga ar tādām īpašībām kā mazs svars, bagātīgi izejvielu avoti, rentabilitāte, lieliska ķīmiskā izturība pret koroziju, viegla formēšana un pārstrādājamība. Tomēr tam ir ierobežojumi, piemēram, zema izturība, slikta karstumizturība, ievērojama saraušanās deformācija, slikta šļūdes izturība, trauslums zemā temperatūrā un slikta izturība pret karstumu un skābekļa novecošanos. Šie ierobežojumi ir ierobežojuši tā izmantošanu kabeļu pielietojumos. Pētnieki ir strādājuši pie polipropilēna materiālu modifikācijas, lai uzlabotu to vispārējo veiktspēju, un ar apstarošanu šķērssaistīts modificēts polipropilēns (XL-PP) ir efektīvi pārvarējis šos ierobežojumus.

XL-PP izolētie vadi atbilst UL VW-1 liesmas testiem un UL novērtētiem 150°C vadu standartiem. Praktiskos kabeļu pielietojumos EVA bieži tiek sajaukts ar PE, PVC, PP un citiem materiāliem, lai pielāgotu kabeļu izolācijas slāņa veiktspēju.

Viens no ar apstarošanu šķērssaistīta PP trūkumiem ir tāds, ka tas ietver konkurējošu reakciju starp nepiesātinātu gala grupu veidošanos, izmantojot degradācijas reakcijas, un šķērssaistīšanas reakcijām starp stimulētām molekulām un lielmolekulāriem brīvajiem radikāļiem. Pētījumi ir parādījuši, ka, izmantojot gamma staru apstarošanu, PP apstarošanas šķērssaistīšanā degradācijas un šķērssaistīšanas reakciju attiecība ir aptuveni 0,8. Lai panāktu efektīvas šķērssaistīšanas reakcijas PP, apstarošanas šķērssaistīšanai jāpievieno šķērssaistīšanas veicinātāji. Turklāt efektīvo šķērssaistīšanas biezumu ierobežo elektronu staru iespiešanās spēja apstarošanas laikā. Apstarošana rada gāzes ražošanu un putošanu, kas ir izdevīgi plānu izstrādājumu šķērssaistīšanai, bet ierobežo biezsienu kabeļu izmantošanu.

(3) Šķērssaistīta etilēnvinilacetāta kopolimēra (XL-EVA) izolācijas materiāls:
Pieaugot pieprasījumam pēc kabeļu drošības, strauji pieaugusi halogēnu nesaturošu, liesmu slāpējošu, šķērssaistītu kabeļu izstrāde. Salīdzinot ar PE, EVA, kas molekulārajā ķēdē ievada vinilacetāta monomērus, ir zemāka kristalinitāte, kā rezultātā uzlabojas elastība, triecienizturība, pildvielu saderība un karstumizturības īpašības. Parasti EVA sveķu īpašības ir atkarīgas no vinilacetāta monomēru satura molekulārajā ķēdē. Lielāks vinilacetāta saturs palielina caurspīdīgumu, elastību un izturību. EVA sveķiem ir lieliska pildvielu saderība un šķērssaistītība, padarot tos arvien populārākus halogēnu nesaturošos, liesmu slāpējošos, šķērssaistītos kabeļos.

Vadu un kabeļu izolācijā parasti izmanto EVA sveķus ar vinilacetāta saturu aptuveni 12–24 %. Praktiskos kabeļu pielietojumos EVA bieži tiek sajaukts ar PE, PVC, PP un citiem materiāliem, lai pielāgotu kabeļu izolācijas slāņa veiktspēju. EVA komponenti var veicināt šķērssavienošanu, uzlabojot kabeļu veiktspēju pēc šķērssavienošanas.

(4) Šķērssaistīts etilēna-propilēna-diēna monomērs (XL-EPDM) Izolācijas materiāls:
XL-EPDM ir terpolimērs, kas sastāv no etilēna, propilēna un nekonjugēta diēna monomēra, kas savstarpēji savienots ar apstarošanu. XL-EPDM kabeļi apvieno poliolefīna izolētu kabeļu un parasto gumijas izolēto kabeļu priekšrocības:
1. Elastība, noturība, nelīp augstā temperatūrā, ilgstoša izturība pret novecošanos un izturība pret skarbu klimatu (no -60°C līdz 125°C).
2. Izturība pret ozonu, izturība pret UV starojumu, elektriskās izolācijas veiktspēja un izturība pret ķīmisko koroziju.
3. Izturība pret eļļu un šķīdinātājiem ir salīdzināma ar universālo hloroprēna gumijas izolāciju. To var ražot, izmantojot parastas karstās ekstrūzijas apstrādes iekārtas, kas padara to rentablu.

XL-EPDM izolētiem kabeļiem ir plašs pielietojumu klāsts, tostarp, bet ne tikai, zemsprieguma strāvas kabeļi, kuģu kabeļi, automobiļu aizdedzes kabeļi, saldēšanas kompresoru vadības kabeļi, kalnrūpniecības mobilie kabeļi, urbšanas iekārtas un medicīnas ierīces.

XL-EPDM kabeļu galvenie trūkumi ir slikta izturība pret plīsumiem un vājas līmes un pašlīmējošās īpašības, kas var ietekmēt turpmāko apstrādi.

(5) Silikona gumijas izolācijas materiāls

Silikona gumijai piemīt elastība un lieliska izturība pret ozonu, koronas izlādi un liesmām, padarot to par ideālu materiālu elektroizolācijai. Tās galvenais pielietojums elektrotehnikā ir vadi un kabeļi. Silikona gumijas vadi un kabeļi ir īpaši piemēroti lietošanai augstas temperatūras un prasīgās vidēs, un to kalpošanas laiks ir ievērojami ilgāks salīdzinājumā ar standarta kabeļiem. Izplatītākie pielietojumi ir augstas temperatūras motori, transformatori, ģeneratori, elektroniskās un elektriskās iekārtas, aizdedzes kabeļi transportlīdzekļos un jūras spēka un vadības kabeļi.

Pašlaik ar silikona gumiju izolēti kabeļi parasti tiek savienoti, izmantojot atmosfēras spiedienu ar karstu gaisu vai augstspiediena tvaiku. Notiek arī pētījumi par elektronu staru apstarošanas izmantošanu silikona gumijas savienošanai, lai gan tas vēl nav kļuvis izplatīts kabeļu nozarē. Pateicoties jaunākajiem sasniegumiem apstarošanas un savienošanas tehnoloģijā, tā piedāvā lētāku, efektīvāku un videi draudzīgāku alternatīvu silikona gumijas izolācijas materiāliem. Izmantojot elektronu staru apstarošanu vai citus starojuma avotus, var panākt efektīvu silikona gumijas izolācijas savienošanu, vienlaikus ļaujot kontrolēt savienošanas dziļumu un pakāpi, lai atbilstu konkrētām pielietojuma prasībām.

Tādēļ apstarošanas šķērssaistīšanas tehnoloģijas pielietošana silikona gumijas izolācijas materiāliem ir ļoti daudzsološa vadu un kabeļu nozarē. Paredzams, ka šī tehnoloģija samazinās ražošanas izmaksas, uzlabos ražošanas efektivitāti un veicinās nelabvēlīgas ietekmes uz vidi samazināšanu. Turpmākie pētniecības un attīstības centieni varētu vēl vairāk veicināt apstarošanas šķērssaistīšanas tehnoloģijas izmantošanu silikona gumijas izolācijas materiāliem, padarot tos plašāk piemērojamus augstas temperatūras, augstas veiktspējas vadu un kabeļu ražošanā elektrotehnikā. Tas nodrošinās uzticamākus un izturīgākus risinājumus dažādām pielietojuma jomām.