Johdot ja kaapelit, jotka toimivat voimansiirron ja tiedonsiirron ydinkantajina, omaavat suorituskykynsä, joka riippuu suoraan eristys- ja vaippausprosesseista. Nykyaikaisen teollisuuden kaapelien suorituskykyvaatimusten monipuolistuessa neljällä pääprosessilla – ekstruusio, pitkittäiskäärintä, kierteinen käärintä ja upotuspinnoitus – on ainutlaatuisia etuja eri tilanteissa. Tässä artikkelissa perehdytään kunkin prosessin materiaalivalintaan, prosessikulkuun ja sovellusskenaarioihin ja tarjotaan teoreettinen perusta kaapelien suunnittelulle ja valinnalle.
1 Ekstruusioprosessi
1.1 Materiaalijärjestelmät
Ekstruusioprosessissa käytetään pääasiassa termoplastisia tai kertamuovipolymeerimateriaaleja:
① Polyvinyylikloridi (PVC): Edullinen, helppo käsitellä, sopii perinteisille pienjännitekaapeleille (esim. UL 1061 -standardin mukaisille kaapeleille), mutta huono lämmönkestävyys (pitkäaikainen käyttölämpötila ≤70 °C).
②Ristisilloitettu polyeteeni (XLPE)Peroksidi- tai säteilysilloituksen kautta lämpötilaluokitus nousee 90 °C:seen (IEC 60502 -standardi), ja sitä käytetään keski- ja suurjännitekaapeleissa.
③ Termoplastinen polyuretaani (TPU): Kulutuksenkestävyys täyttää ISO 4649 -standardin luokan A, jota käytetään robottien vetoketjukaapeleissa.
4. Fluoroplastit (esim. FEP): Korkean lämpötilan kestävyys (200 °C) ja kemiallisen korroosion kestävyys, täyttävät ilmailu- ja avaruuskaapelien MIL-W-22759-vaatimukset.
1.2 Prosessin ominaisuudet
Käyttää ruuviekstruuderia jatkuvan pinnoituksen saavuttamiseksi:
① Lämpötilan säätö: XLPE vaatii kolmivaiheisen lämpötilan säädön (syöttöalue 120 °C → puristusalue 150 °C → homogenisointialue 180 °C).
② Paksuuden säätö: Epäkeskisyyden on oltava ≤5 % (kuten standardissa GB/T 2951.11 on määritelty).
③ Jäähdytysmenetelmä: Gradienttijäähdytys vesikaukalossa kiteytymisjännityshalkeilun estämiseksi.
1.3 Sovellusskenaariot
① Voimansiirto: 35 kV ja sitä korkeammat XLPE-eristeiset kaapelit (GB/T 12706).
② Autojen johtosarjat: Ohut PVC-eristys (ISO 6722 -standardin mukainen paksuus 0,13 mm).
③ Erikoiskaapelit: PTFE-eristetyt koaksiaalikaapelit (ASTM D3307).
2 Pituussuuntainen käärintäprosessi
2.1 Materiaalivalinta
① Metalliliuskat: 0,15 mmgalvanoitu teräsnauha(GB/T 2952 -vaatimukset), muovipinnoitettu alumiiniteippi (Al/PET/Al-rakenne).
② Vettähylkivät materiaalit: Kuumasulateliimalla päällystetty vettähylkivä teippi (turpoamisnopeus ≥500 %).
③ Hitsausmateriaalit: ER5356 alumiinihitsauslanka argonkaarihitsaukseen (AWS A5.10 -standardi).
2.2 Keskeiset teknologiat
Pituussuuntainen käärintäprosessi sisältää kolme keskeistä vaihetta:
① Nauhojen muovaus: Litteiden nauhojen taivuttaminen U-muotoon → O-muotoon monivaiheisella valssauksella.
② Jatkuva hitsaus: Korkeataajuinen induktiohitsaus (taajuus 400 kHz, nopeus 20 m/min).
③ Online-tarkastus: Kipinätesteri (testijännite 9 kV/mm).
2.3 Tyypillisiä sovelluksia
① Merenalaiset kaapelit: Kaksikerroksinen teräsnauha pitkittäiskääre (IEC 60840 -standardin mukainen mekaaninen lujuus ≥400 N/mm²).
② Kaivoskaapelit: Aaltopahvista valmistettu alumiinivaippa (MT 818.14, puristuslujuus ≥20 MPa).
③ Viestintäkaapelit: Alumiini-muovi-komposiitista valmistettu pitkittäismäinen suojavaippa (siirtohäviö ≤0,1 dB/m @1 GHz).
3 Kierteinen käärimisprosessi
3.1 Materiaaliyhdistelmät
① Kiilleteippi: Muskoviittipitoisuus ≥95 % (GB/T 5019.6), palonkestävyys 1000 °C/90 min.
② Puolijohtava teippi: Hiilimustan pitoisuus 30 % ~ 40 % (tilavuusresistiivisyys 10² ~ 10³ Ω·cm).
③ Komposiittiteipit: Polyesterikalvo + kuitukangas (paksuus 0,05 mm ±0,005 mm).
3.2 Prosessiparametrit
① Käärimiskulma: 25°～55° (pienempi kulma tarjoaa paremman taivutuskestävyyden).
② Päällekkäisyyssuhde: 50 %～70 % (palonkestävät kaapelit vaativat 100 %:n päällekkäisyyden).
③ Jännityssäätö: 0,5～2 N/mm² (servomoottorin suljetun silmukan säätö).
3.3 Innovatiiviset sovellukset
① Ydinvoimakaapelit: Kolmikerroksinen kiilleteippikääre (IEEE 383 -standardin LOCA-testihyväksytty).
② Suprajohtavat kaapelit: Puolijohtava vettähylkivä teippikääre (kriittisen virran pysyvyys ≥98 %).
③ Korkeataajuuskaapelit: PTFE-kalvokääre (dielektrisyysvakio 2,1 @ 1 MHz).
4 Upotuspinnoitusprosessi
4.1 Pinnoitusjärjestelmät
① Asfalttipinnoitteet: Tunkeuma 60～80 (0,1 mm) @25°C (GB/T 4507).
② Polyuretaani: Kaksikomponenttinen järjestelmä (NCO∶OH = 1,1∶1), tarttuvuus ≥3B (ASTM D3359).
③ Nanopinnoitteet: SiO₂-modifioitu epoksihartsi (suolasumutesti >1000 h).
4.2 Prosessien parannukset
① Tyhjiökyllästys: Paine 0,08 MPa ylläpidetään 30 minuutin ajan (huokosten täyttöaste >95 %).
② UV-kovetus: Aallonpituus 365 nm, intensiteetti 800 mJ/cm².
③ Gradienttikuivaus: 40 °C × 2 h → 80 °C × 4 h → 120 °C × 1 h.
4.3 Erikoissovellukset
① Ilmajohtimet: Grafeenimodifioitu korroosionestopinnoite (suolakerrostumien tiheys vähentynyt 70 %).
② Laivakaapelit: Itsekorjautuva polyureapinnoite (halkeamien paranemisaika <24 h).
③ Maanalaiset kaapelit: Puolijohtava pinnoite (maadoitusresistanssi ≤5 Ω·km).
5 Johtopäätös
Uusien materiaalien ja älykkäiden laitteiden kehityksen myötä pinnoitusprosessit kehittyvät kohti komposiittia ja digitalisaatiota. Esimerkiksi ekstruusio- ja pitkittäiskääretekniikka mahdollistaa kolmikerroksisen koekstruusion ja alumiinivaipan integroidun tuotannon, ja 5G-tietoliikennekaapeleissa käytetään nanopinnoitetta ja käärekomposiittieristystä. Tulevaisuuden prosessi-innovaatioiden on löydettävä optimaalinen tasapaino kustannusten hallinnan ja suorituskyvyn parantamisen välillä, mikä edistää kaapeliteollisuuden korkealaatuista kehitystä.
Julkaisuaika: 31.12.2025