Eristysmateriaalien suorituskyky vaikuttaa suoraan johtojen ja kaapeleiden laatuun, prosessointitehokkuuteen ja käyttöalueeseen. Eristysmateriaalien suorituskyky vaikuttaa suoraan johtojen ja kaapeleiden laatuun, prosessointitehokkuuteen ja käyttöalueeseen.
1.PVC-polyvinyylikloridijohdot ja -kaapelit
Polyvinyylikloridi (jäljempänäPVC) eristemateriaalit ovat seoksia, joissa PVC-jauheeseen lisätään stabilointiaineita, pehmittimiä, palonestoaineita, voiteluaineita ja muita lisäaineita. Kaavaa säädetään vastaavasti johtojen ja kaapeleiden erilaisten sovellusten ja ominaisuusvaatimusten mukaan. Vuosikymmenten tuotannon ja käytön jälkeen PVC:n valmistus- ja jalostusteknologia on nyt erittäin kypsä. PVC-eristemateriaalilla on erittäin laaja käyttöalue johtojen ja kaapeleiden alalla, ja sillä on omat erityispiirteensä:
A. Valmistustekniikka on kypsää, helppo muotoilla ja käsitellä. Verrattuna muihin kaapelieristysmateriaaleihin se ei ole ainoastaan edullinen, vaan sillä voidaan tehokkaasti hallita langan pinnan värieroa, kiiltoa, painatusta, prosessointitehokkuutta, pehmeyttä ja kovuutta, johtimen tarttuvuutta sekä itse langan mekaanisia ja fysikaalisia ominaisuuksia sekä sähköisiä ominaisuuksia.
B. Sillä on erinomainen palonestokyky, joten PVC-eristetyt johdot täyttävät helposti eri standardien mukaiset palonestoaineluokat.
C. Lämpötilan kestävyyden osalta materiaalikaavojen optimoinnin ja parantamisen kautta tällä hetkellä yleisesti käytetyt PVC-eristystyypit sisältävät pääasiassa seuraavat kolme luokkaa:
Nimellisjännitteen osalta sitä käytetään yleensä 1000 V AC:n ja sitä alhaisemmilla jännitetasoilla, ja sitä voidaan soveltaa laajalti esimerkiksi kodinkoneissa, instrumenteissa ja mittareissa, valaistuksessa ja verkkoviestinnässä.
PVC:llä on myös joitakin luontaisia haittoja, jotka rajoittavat sen käyttöä:
A. Korkean klooripitoisuutensa vuoksi se tuottaa palaessaan paljon paksua savua, joka voi aiheuttaa tukehtumisen, vaikuttaa näkyvyyteen ja tuottaa joitakin syöpää aiheuttavia aineita ja HCl-kaasua, jotka aiheuttavat vakavaa haittaa ympäristölle. Vähäsavuisen ja halogeenittoman eristysmateriaalien valmistusteknologian kehittyessä PVC-eristyksen asteittainen korvaaminen on tullut väistämättömäksi trendiksi kaapelien kehityksessä.
B. Tavallinen PVC-eriste kestää huonosti happoja ja emäksiä, kuumennettavaa öljyä ja orgaanisia liuottimia. Kemiallisen periaatteen mukaan samanlainen liukenee samankaltaiseen mukaan PVC-johdot ovat erittäin alttiita vaurioille ja halkeilulle mainitussa tietyssä ympäristössä. Erinomaisen prosessointitehon ja alhaisen hinnan ansiosta PVC-kaapeleita käytetään kuitenkin edelleen laajalti kodinkoneissa, valaisimissa, mekaanisissa laitteissa, instrumenteissa ja mittareissa, verkkoviestinnässä, rakennusjohdotuksessa ja muilla aloilla.
2. Ristisilloitettu polyeteenilanka ja -kaapeli
Ristisilloitettu PE (jäljempänäXLPE) on polyeteenityyppi, joka voi tietyissä olosuhteissa muuttua lineaarisesta molekyylirakenteesta kolmiulotteiseksi rakenteeksi korkeaenergisten säteiden tai silloitteiden vaikutuksesta. Samalla se muuttuu kestomuovista liukenemattomaksi lämpökovettuvaksi muoviksi.
Tällä hetkellä lanka- ja kaapelieristyksen käytössä on pääasiassa kolme ristisilloitusmenetelmää:
A. Peroksidisilloitus: Siinä ensin käytetään polyeteenihartsia yhdessä sopivien silloittavien aineiden ja antioksidanttien kanssa ja sitten lisätään tarvittaessa muita komponentteja silloitettavien polyeteeniseoshiukkasten tuottamiseksi. Ekstruusioprosessissa silloitus tapahtuu kuuman höyryn silloittavien putkien avulla.
B. Silaanisilloitus (lämpimän veden silloitus): Tämäkin on kemiallinen silloitusmenetelmä. Sen pääasiallinen mekanismi on organosiloksaanin ja polyeteenin silloittaminen tietyissä olosuhteissa.
ja silloittumisaste voi yleensä olla noin 60 %.
C. Säteilytysristisilloitus: Siinä käytetään korkeaenergisiä säteitä, kuten R-säteitä, alfasäteitä ja elektronisäteitä, aktivoimaan polyeteenimakromolekyylien hiiliatomit ja aiheuttamaan ristisilloitus. Johdoissa ja kaapeleissa yleisesti käytetyt korkeaenergiset säteet ovat elektronikiihdyttimien tuottamia elektronisäteitä. Koska tämä ristisilloitus perustuu fyysiseen energiaan, se kuuluu fyysiseen ristisilloitumiseen.
Yllä mainituilla kolmella eri silloitusmenetelmällä on omat ominaisuutensa ja sovelluksensa:
Verrattuna termoplastiseen polyeteeniin (PVC), XLPE-eristeellä on seuraavat edut:
A. Se on parantanut lämmön muodonmuutoksen kestävyyttä, parantanut mekaanisia ominaisuuksia korkeissa lämpötiloissa ja parantanut kestävyyttä ympäristöjännityshalkeilulle ja lämmön vanhenemiselle.
B. Sillä on parannettu kemiallinen stabiilisuus ja liuottimien kestävyys, vähentynyt kylmävirtaus ja se on säilyttänyt periaatteessa alkuperäisen sähköisen suorituskyvyn. Pitkäaikainen käyttölämpötila voi nousta 125 ℃:een ja 150 ℃:een. Ristisilloitettu polyeteenillä eristetty johto ja kaapeli parantavat myös oikosulkukestävyyttä, ja sen lyhytaikainen lämpötilankesto voi nousta 250 ℃:een. Saman paksuisten johtojen ja kaapeleiden virrankestokyky on ristisilloitetulla polyeteenillä paljon suurempi.
C. Sillä on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, vedenpitävyys ja säteilynkestävyys, joten sitä käytetään laajalti eri aloilla. Kuten: sähkölaitteiden sisäiset liitäntäjohdot, moottorijohdot, valaisinjohdot, autojen pienjännitesignaalien ohjausjohdot, veturijohdot, metrojen johdot ja kaapelit, kaivosten ympäristönsuojelukaapelit, merikaapelit, ydinvoimaloiden kaapelit, televisioiden korkeajännitejohdot, röntgenlaitteiden korkeajännitejohdot sekä voimansiirtojohdot ja -kaapelit jne.
XLPE-eristetyillä johdoilla ja kaapeleilla on merkittäviä etuja, mutta niillä on myös joitakin luontaisia haittoja, jotka rajoittavat niiden käyttöä:
A. Huono lämmönkestävyys. Kun johtoja käsitellään ja käytetään niiden nimellislämpötilan ulkopuolella, johdot tarttuvat helposti toisiinsa. Vakavissa tapauksissa tämä voi johtaa eristysvaurioihin ja oikosulkuun.
B. Huono lämmönjohtavuus. Yli 200 ℃:n lämpötiloissa johtimien eristys pehmenee erittäin paljon. Ulkoisen puristuksen tai törmäyksen vaikutuksesta johtimet voivat katketa ja oikosulkea.
C. Erien välisten värierojen hallinta on vaikeaa. Käsittelyn aikana voi esiintyä ongelmia, kuten naarmuja, vaalenemista ja painettujen merkkien irtoamista.
D. XLPE-eriste, jonka lämpötilankestoluokka on 150 ℃, on täysin halogeeniton ja läpäisee VW-1-palamistestin UL1581-standardien mukaisesti säilyttäen samalla erinomaiset mekaaniset ja sähköiset ominaisuudet. Valmistustekniikassa on kuitenkin edelleen tiettyjä pullonkauloja ja kustannukset ovat korkeat.
3. Silikonikumijohdot ja -kaapelit
Silikonikumin polymeerimolekyylit ovat SI-O (pii-happi) -sidosten muodostamia ketjurakenteita. SI-O-sidoksen energia on 443,5 kJ/moolia, mikä on paljon korkeampi kuin CC-sidoksen energia (355 kJ/moolia). Useimmat silikonikumilangat ja -kaapelit valmistetaan kylmäekstruusiolla ja korkean lämpötilan vulkanointiprosesseilla. Erilaisten synteettisten kumien langoista ja kaapeleista silikonikumilla on ainutlaatuisen molekyylirakenteensa ansiosta ylivoimainen suorituskyky verrattuna muihin tavallisiin kumeihin.
A. Se on erittäin pehmeää, sillä on hyvä elastisuus, se on hajuton ja myrkytön, eikä se pelkää korkeita lämpötiloja ja kestää kovaa kylmyyttä. Käyttölämpötila-alue on -90 - 300 ℃. Silikonikumilla on paljon parempi lämmönkestävyys kuin tavallisella kumilla. Sitä voidaan käyttää jatkuvasti 200 ℃:ssa ja tietyn ajan 350 ℃:ssa.
B. Erinomainen säänkestävyys. Jopa pitkäaikaisen altistumisen jälkeen ultraviolettisäteille ja muille ilmastollisille olosuhteille sen fysikaaliset ominaisuudet ovat muuttuneet vain vähän.
C. Silikonikumilla on erittäin korkea resistiivisyys ja sen resistanssi pysyy vakaana laajalla lämpötila- ja taajuusalueella.
Silikonikumilla on erinomainen kestävyys korkeajännitteisiä koronapurkauksia ja valokaaripurkauksia vastaan. Silikonikumilla eristetyillä johdoilla ja kaapeleilla on edellä mainitut edut, ja niitä käytetään laajalti televisioiden korkeajännitelaitteiden johdoissa, mikroaaltouunien korkeita lämpötiloja kestävissä johdoissa, induktioliesien johdoissa, kahvinkeittimien johdoissa, lamppujen johdoissa, UV-laitteissa, halogeenilampuissa, uunien ja tuulettimien sisäisissä liitäntäjohdoissa, erityisesti pienten kodinkoneiden alalla.
Jotkin sen omat puutteet kuitenkin rajoittavat myös sen laajempaa soveltamista. Esimerkiksi:
A. Huono repäisylujuus. Käsittelyn tai käytön aikana se on altis vaurioille ulkoisen voiman puristuksen, naarmuuntumisen ja hionnan vuoksi, mikä voi aiheuttaa oikosulun. Nykyinen suojatoimenpide on lisätä lasikuitu- tai korkean lämpötilan polyesterikuitukerros punottuna silikonieristeen ulkopuolelle. Käsittelyn aikana on kuitenkin edelleen vältettävä ulkoisen voiman puristuksen aiheuttamia vammoja mahdollisimman paljon.
B. Vulkanointimuovauksessa käytetään tällä hetkellä pääasiassa kaksi-, kaksi- ja neljänkertaisia vulkanointiaineita. Nämä vulkanointiaineet sisältävät klooria. Täysin halogeenittomilla vulkanointiaineilla (kuten platinavulkanoinnilla) on tiukat vaatimukset tuotantoympäristön lämpötilalle ja ne ovat kalliita. Siksi johtosarjoja käsiteltäessä on otettava huomioon seuraavat seikat: painepyörän paineen ei tulisi olla liian korkea. On parasta käyttää kumia halkeamien estämiseksi tuotantoprosessin aikana, mikä voi johtaa huonoon paineenkestävyyteen.
4. Ristisilloitettu etyleenipropyleenidieenimonomeeri (EPDM) -kumi (XLEPDM) -lanka
Ristisilloitettu etyleenipropyleenidieenimonomeeri (EPDM) on etyleenin, propeenin ja konjugoimattoman dieenin terpolymeeri, joka on ristisilloitettu kemiallisilla tai säteilytysmenetelmillä. Ristisilloitettu EPDM-kumieristeinen lanka yhdistää sekä polyolefiinilla eristetyn langan että tavallisen kumieristeisen langan edut:
A. Pehmeä, joustava, elastinen, tarttumaton korkeissa lämpötiloissa, kestää pitkään ikääntymistä ja kestää ankaria sääolosuhteita (-60 - 125 ℃).
B. Otsoninkestävyys, UV-säteilyn kestävyys, sähköeristyksen kestävyys ja kemiallinen korroosionkestävyys.
C. Öljyn- ja liuottimienkestävyys on verrattavissa yleiskäyttöisen kloropreenikumieristeen kestävyyteen. Se käsitellään tavallisilla kuumapuristuslaitteilla ja käytetään säteilytysristisilloitusta, mikä on helppoa ja edullista. Ristisilloitettu etyleenipropeenidieenimonomeeri (EPDM) -kumieristetyillä johdoilla on edellä mainitut lukuisat edut, ja niitä käytetään laajalti esimerkiksi jäähdytyskompressorien johdoissa, vedenpitävissä moottorijohtimissa, muuntajien johdoissa, kaivoskaapeleissa, poraustyömailla, autoissa, lääkinnällisissä laitteissa, laivoissa ja sähkölaitteiden yleisissä sisäisissä johdotuksissa.
XLEPDM-johtojen tärkeimmät haitat ovat:
A. Kuten XLPE- ja PVC-johdot, sillä on suhteellisen huono repäisylujuus.
B. Huono tarttuvuus ja itseliimautuminen vaikuttavat myöhempään prosessoitavuuteen.
5. Fluoroplastiset johdot ja kaapelit
Verrattuna tavallisiin polyeteeni- ja polyvinyylikloridikaapeleihin, fluoroplastisilla kaapeleilla on seuraavat merkittävät ominaisuudet:
A. Korkean lämpötilan kestävillä fluoroplastisilla materiaaleilla on erinomainen lämmönkestävyys, minkä ansiosta fluoroplastiset kaapelit kestävät 150–250 celsiusasteen lämpötiloja. Saman poikkileikkauspinta-alan omaavien johtimien kanssa fluoroplastiset kaapelit voivat siirtää suuremman sallitun virran, mikä laajentaa huomattavasti tämän tyyppisten eristettyjen johtimien käyttöaluetta. Tämän ainutlaatuisen ominaisuuden ansiosta fluoroplastisia kaapeleita käytetään usein sisäisissä johdotuksissa ja johdinjohdoissa lentokoneissa, laivoissa, korkean lämpötilan uuneissa ja elektronisissa laitteissa.
B. Hyvä palonestokyky: Fluoroplastisilla materiaaleilla on korkea happi-indeksi, ja palaessaan liekin leviämisalue on pieni, mikä tuottaa vähemmän savua. Siitä valmistettu lanka sopii työkaluihin ja paikkoihin, joissa on tiukat palonestokykyvaatimukset. Esimerkiksi: tietokoneverkot, metrot, ajoneuvot, korkeat rakennukset ja muut julkiset paikat jne. Tulipalon syttyessä ihmisillä on aikaa evakuoitua ilman, että paksu savu kaataa heitä, mikä säästää arvokasta pelastusaikaa.
C. Erinomainen sähköinen suorituskyky: Fluoroplastisilla kaapeleilla on polyeteeniin verrattuna alhaisempi dielektrinen vakio. Siksi fluoroplastisilla kaapeleilla on pienempi vaimennus verrattuna samanlaisilla koaksiaalikaapeleilla, ja ne soveltuvat paremmin korkeataajuiseen signaalinsiirtoon. Nykyään kaapeleiden käytön lisääntyminen on trendi. Samaan aikaan fluoroplastisten kaapeleiden korkean lämpötilankestävyyden ansiosta niitä käytetään yleisesti siirto- ja tietoliikennelaitteiden sisäisinä johdotuksina, langattomien siirtolaitteiden ja lähettimien välisinä hyppyjohtimina sekä video- ja äänikaapeleina. Lisäksi fluoroplastisilla kaapeleilla on hyvä dielektrinen lujuus ja eristysvastus, joten ne soveltuvat käytettäväksi tärkeiden instrumenttien ja mittareiden ohjauskaapeleina.
D. Täydelliset mekaaniset ja kemialliset ominaisuudet: Fluoroplastisilla materiaaleilla on korkea kemiallinen sidosenergia, korkea stabiilius, ne eivät juurikaan vaikuta lämpötilan muutoksiin, ja niillä on erinomainen sään ja ikääntymisen kestävyys ja mekaaninen lujuus. Eivätkä erilaiset hapot, emäkset ja orgaaniset liuottimet vaikuta niihin. Siksi ne soveltuvat ympäristöihin, joissa on merkittäviä ilmastonmuutoksia ja syövyttäviä olosuhteita, kuten petrokemian teollisuudessa, öljynjalostuksessa ja öljykaivojen instrumentointilaitteissa.
E. Helpottaa hitsausliitäntöjä Elektronisissa laitteissa monet liitokset tehdään hitsaamalla. Yleisten muovien alhaisen sulamispisteen vuoksi ne sulavat helposti korkeissa lämpötiloissa, mikä vaatii hyviä hitsaustaitoja. Lisäksi jotkut hitsauskohdat vaativat tietyn hitsausajan, mikä on myös syy siihen, miksi fluoroplastiset kaapelit ovat suosittuja. Kuten tietoliikennelaitteiden ja elektronisten instrumenttien sisäisessä johdotuksessa.
Fluoroplasteilla on tietysti edelleen joitakin haittoja, jotka rajoittavat niiden käyttöä:
A. Raaka-aineiden hinta on korkea. Tällä hetkellä kotimainen tuotanto perustuu edelleen pääasiassa tuontiin (japanilainen Daikin ja yhdysvaltalainen DuPont). Vaikka kotimaiset fluoroplastit ovat kehittyneet nopeasti viime vuosina, tuotantomuodot ovat edelleen samankaltaisia. Tuontimateriaaleihin verrattuna materiaalien lämmönkestävyydessä ja muissa kokonaisominaisuuksissa on edelleen tietty ero.
B. Verrattuna muihin eristemateriaaleihin tuotantoprosessi on vaikeampi, tuotantotehokkuus on alhainen, painetut merkit ovat alttiita putoamiselle ja hävikki on suuri, mikä tekee tuotantokustannuksista suhteellisen korkeat.
Yhteenvetona voidaan todeta, että kaikkien edellä mainittujen eristemateriaalien, erityisesti yli 105 ℃:n lämpötilankestoltaan korkeiden lämpötilojen erikoiseristemateriaalien, käyttö on Kiinassa vielä siirtymävaiheessa. Olipa kyseessä sitten johtojen tuotanto tai johtosarjojen käsittely, on olemassa paitsi kypsä prosessi myös prosessi, jossa ymmärretään järkevästi tämän tyyppisten johtojen edut ja haitat.
Julkaisun aika: 27.5.2025