Isolatsioonimaterjalide toimivus mõjutab otseselt juhtmete ja kaablite kvaliteeti, töötlemise efektiivsust ja rakendusala. Isolatsioonimaterjalide toimivus mõjutab otseselt juhtmete ja kaablite kvaliteeti, töötlemise efektiivsust ja rakendusala.
1.PVC polüvinüülkloriidist juhtmed ja kaablid
Polüvinüülkloriid (edaspidi nimetatudPVC) isoleermaterjalid on segud, milles PVC-pulbrile lisatakse stabilisaatoreid, plastifikaatoreid, leegiaeglusteid, määrdeaineid ja muid lisandeid. Vastavalt juhtmete ja kaablite erinevatele rakendustele ja iseloomulikele nõuetele kohandatakse valemit vastavalt. Pärast aastakümneid kestnud tootmist ja rakendamist on PVC tootmis- ja töötlemistehnoloogia muutunud väga küpseks. PVC-isolatsioonimaterjalil on juhtmete ja kaablite valdkonnas väga laialdased rakendused ning sellel on oma eripärad:
A. Tootmistehnoloogia on küps, seda on lihtne vormida ja töödelda. Võrreldes teist tüüpi kaabliisolatsioonimaterjalidega on sellel mitte ainult madal hind, vaid see võimaldab ka tõhusalt kontrollida traadi pinna värvierinevust, läiget, trükkimist, töötlemise efektiivsust, pehmust ja kõvadust, juhi haardumist ning traadi enda mehaanilisi ja füüsikalisi omadusi ning elektrilisi omadusi.
B. Sellel on suurepärane leegiaeglustav toime, seega PVC-isolatsiooniga juhtmed vastavad kergesti erinevate standarditega ette nähtud leegiaeglustavatele klassidele.
C. Temperatuurikindluse osas hõlmavad praegu levinud PVC-isolatsioonitüübid materjalivalemite optimeerimise ja täiustamise kaudu peamiselt järgmisi kolme kategooriat:
Nimipinge osas kasutatakse seda üldiselt pingetasemetel, mis on nimiväärtusega 1000 V vahelduvvoolu ja alla selle, ning seda saab laialdaselt rakendada sellistes tööstusharudes nagu kodumasinad, instrumendid ja arvestid, valgustus ja võrguside.
PVC-l on ka mõned puudused, mis piiravad selle kasutamist:
A. Kõrge kloorisisalduse tõttu eraldab see põlemisel suures koguses paksu suitsu, mis võib põhjustada lämbumist, mõjutada nähtavust ning toota kantserogeene ja HCl-gaasi, mis kahjustab tõsiselt keskkonda. Madala suitsusisaldusega halogeenivabade isolatsioonimaterjalide tootmistehnoloogia arenguga on PVC-isolatsiooni järkjärguline asendamine muutunud kaablite arendamise vältimatuks trendiks.
B. Tavalisel PVC-isolatsioonil on halb vastupidavus hapetele ja leelistele, kütteõlile ja orgaanilistele lahustitele. Keemilise põhimõtte kohaselt, et sarnane lahustub sarnases, on PVC-juhtmed nimetatud keskkonnas väga altid kahjustustele ja pragunemisele. Kuid tänu suurepärasele töötlemisvõimele ja madalale hinnale kasutatakse PVC-kaableid laialdaselt kodumasinates, valgustites, mehaanilistes seadmetes, instrumentides ja arvestites, võrgukommunikatsioonis, hoonete juhtmestikus ja muudes valdkondades.
2. Ristseotud polüetüleenist juhtmed ja kaablid
Ristseotud PE (edaspidi nimetatudXLPE) on polüetüleeni tüüp, mis teatud tingimustel suure energiaga kiirte või ristseotavate ainete toimel võib muutuda lineaarsest molekulaarstruktuurist kolmemõõtmeliseks kolmemõõtmeliseks struktuuriks. Samal ajal muutub see termoplastist lahustumatuks termoreaktiivseks plastiks.
Praegu on juhtmete ja kaablite isolatsiooni rakendamisel peamiselt kolm ristseostamise meetodit:
A. Peroksiidiga ristseostamine: see hõlmab esmalt polüetüleenvaigu kasutamist koos sobivate ristseotavate ainete ja antioksüdantidega ning seejärel muude komponentide lisamist vastavalt vajadusele, et saada ristseotavaid polüetüleeni seguosakesi. Ekstrusiooniprotsessi käigus toimub ristseostamine kuuma auruga ristseotavate torude kaudu.
B. Silaani ristseostamine (sooja veega ristseostamine): see on samuti keemilise ristseostamise meetod. Selle peamine mehhanism on organosiloksaani ja polüetüleeni ristseostamine kindlates tingimustes.
ja ristseotuse aste võib üldiselt ulatuda umbes 60%-ni.
C. Kiiritusristseostus: polüetüleeni makromolekulides süsinikuaatomite aktiveerimiseks ja ristseostumise tekitamiseks kasutatakse suure energiaga kiiri, näiteks R-kiiri, alfakiiri ja elektronkiiri. Juhtmetes ja kaablites tavaliselt kasutatavad suure energiaga kiired on elektronkiirendite tekitatud elektronkiired. Kuna see ristseostus tugineb füüsikalisele energiale, kuulub see füüsikalise ristseotuse hulka.
Ülaltoodud kolmel erineval ristsidumismeetodil on erinevad omadused ja rakendused:
Võrreldes termoplastilise polüetüleeniga (PVC) on XLPE isolatsioonil järgmised eelised:
A. See on suurendanud kuumdeformatsioonikindlust, parandanud mehaanilisi omadusi kõrgetel temperatuuridel ning parandanud vastupidavust keskkonnastressi pragunemisele ja kuumuse vananemisele.
B. Sellel on parem keemiline stabiilsus ja lahustikindlus, vähenenud külmavoolavus ning see säilitab põhimõtteliselt algse elektrilise jõudluse. Pikaajaline töötemperatuur võib ulatuda 125 ℃ ja 150 ℃-ni. Ristseotud polüetüleenist isoleeritud juhtmed ja kaablid parandavad ka lühisekindlust ning lühiajaline temperatuurikindlus võib ulatuda 250 ℃-ni. Sama paksusega juhtmete ja kaablite puhul on ristseotud polüetüleeni voolukandevõime palju suurem.
C. Sellel on suurepärased mehaanilised, veekindlad ja kiirguskindlad omadused, mistõttu seda kasutatakse laialdaselt erinevates valdkondades. Näiteks: elektriseadmete sisemised ühendusjuhtmed, mootorijuhtmed, valgustusjuhtmed, autode madalpinge signaalijuhtimisjuhtmed, vedurijuhtmed, metroo juhtmed ja kaablid, kaevanduste keskkonnakaitsekaablid, merekaablid, tuumaenergia paigaldamise kaablid, kõrgepingejuhtmed televisioonile, kõrgepingejuhtmed röntgenikiirguse tekitamiseks ning jõuülekande juhtmed ja kaablid jne.
XLPE-isolatsiooniga juhtmetel ja kaablitel on märkimisväärsed eelised, kuid neil on ka mõned loomupärased puudused, mis piiravad nende rakendamist:
A. Halb kuumakindel nakkuvus. Juhtmete töötlemisel ja kasutamisel üle nende nimitemperatuuri on juhtmed kergesti üksteise külge kleepuvad. Rasketel juhtudel võib see põhjustada isolatsioonikahjustusi ja lühiseid.
B. Halb soojusjuhtivus. Temperatuuril üle 200 ℃ muutub juhtmete isolatsioon äärmiselt pehmeks. Välise jõu või kokkupõrke korral on oht juhtmeid läbi lõigata ja lühistada.
C. Partiide värvierinevust on raske kontrollida. Töötlemise ajal võivad tekkida kriimustused, valgendamine ja trükitud märkide koorumine.
D. XLPE-isolatsioon, mille temperatuurikindlus on 150 ℃, on täiesti halogeenivaba ja läbib VW-1 põlemistesti vastavalt UL1581 standardile, säilitades samal ajal suurepärased mehaanilised ja elektrilised omadused. Tootmistehnoloogias on aga endiselt teatud kitsaskohti ja kulud on kõrged.
3. Silikoonkummist juhtmed ja kaablid
Silikoonkummi polümeermolekulid on SI-O (räni-hapniku) sidemetest moodustunud ahelstruktuurid. SI-O sideme energia on 443,5 kJ/mooli, mis on palju kõrgem kui CC sideme energia (355 kJ/mooli). Enamik silikoonkummist juhtmeid ja kaableid toodetakse külmpressimise ja kõrgel temperatuuril vulkaniseerimise teel. Erinevate sünteetilise kummi juhtmete ja kaablite seas on silikoonkummil oma ainulaadse molekulaarstruktuuri tõttu teiste tavaliste kummidega võrreldes paremad omadused.
A. See on äärmiselt pehme, hea elastsusega, lõhnatu ja mittetoksiline ning ei karda kõrgeid temperatuure ja talub tugevat külma. Töötemperatuuride vahemik on -90 kuni 300 ℃. Silikoonkummil on palju parem kuumakindlus kui tavalisel kummil. Seda saab kasutada pidevalt temperatuuril 200 ℃ ja teatud aja jooksul temperatuuril 350 ℃.
B. Suurepärane ilmastikukindlus. Isegi pikaajalise ultraviolettkiirguse ja muude kliimatingimuste käes on selle füüsikalised omadused muutunud vaid vähesel määral.
C. Silikoonkummil on väga kõrge takistus ja see püsib stabiilsena laias temperatuuride ja sageduste vahemikus.
Samal ajal on silikoonkummil suurepärane vastupidavus kõrgepinge koroonalahendusele ja kaarlahendusele. Silikoonkummist isoleeritud juhtmetel ja kaablitel on ülaltoodud eelised ning neid kasutatakse laialdaselt telerite kõrgepingeseadmete juhtmetes, mikrolaineahjude kõrge temperatuuri taluvates juhtmetes, induktsioonpliitide juhtmetes, kohvikannude juhtmetes, lampide, UV-seadmete, halogeenlampide juhtmetes, ahjude ja ventilaatorite sisemistes ühendusjuhtmetes, eriti väikeste kodumasinate valdkonnas.
Siiski piiravad mõned selle enda puudused ka selle laiemat rakendamist. Näiteks:
A. Halb rebenemiskindlus. Töötlemise või kasutamise ajal on see altid kahjustustele välise jõu pigistamise, kriimustamise ja hõõrdumise tõttu, mis võib põhjustada lühise. Praegune kaitsemeede on silikoon-isolatsiooni peale klaaskiust või kõrge temperatuuriga polüesterkiust punutud kihi lisamine. Töötlemise ajal on siiski vaja võimalikult palju vältida välise jõu pigistamisest tingitud vigastusi.
B. Vulkaniseerimisvormimisel kasutatakse praegu peamiselt kahe-, kahe- ja neljakordseid vulkaniseerivaid aineid. Need sisaldavad kloori. Täielikult halogeenivabad vulkaniseerivad ained (näiteks plaatinavulkaniseerimine) nõuavad tootmiskeskkonna temperatuuri rangelt ja on kallid. Seetõttu tuleks juhtmekimpude töötlemisel arvestada järgmiste punktidega: surveratta rõhk ei tohiks olla liiga kõrge. Tootmisprotsessi käigus tekkivate pragude vältimiseks on kõige parem kasutada kummimaterjali, mis võib põhjustada halba rõhukindlust.
4. Ristseotud etüleenpropüleendieeni monomeerist (EPDM) kummist (XLEPDM) traat
Ristseotud etüleenpropüleendieenmonomeer (EPDM) kumm on etüleeni, propüleeni ja konjugeerimata dieeni terpolümeer, mis on ristseotud keemiliste või kiiritusmeetodite abil. Ristseotud EPDM-kummiga isoleeritud traat ühendab endas nii polüolefiinist isoleeritud traadi kui ka tavalise kummist isoleeritud traadi eelised:
A. Pehme, painduv, elastne, kõrgetel temperatuuridel mittenakkuv, pikaajaline vananemiskindlus ja vastupidav karmidele ilmastikutingimustele (-60 kuni 125 ℃).
B. Osoonikindlus, UV-kindlus, elektriisolatsioonikindlus ja keemiline korrosioonikindlus.
C. Õli- ja lahustikindlus on võrreldav üldotstarbelise kloropreenkummist isolatsiooniga. Seda töödeldakse tavalise kuumpressimisseadmega ja kasutatakse kiiritusristseotust, mis on lihtne töödelda ja odav. Ristseotud etüleenpropüleendieeni monomeerist (EPDM) kummist isolatsiooniga juhtmetel on eespool nimetatud arvukad eelised ja neid kasutatakse laialdaselt sellistes valdkondades nagu külmutuskompressorite juhtmed, veekindlad mootorijuhtmed, trafojuhtmed, mobiilkaablid kaevandustes, puurimisel, autodes, meditsiiniseadmetes, laevadel ja elektriseadmete üldises sisemises juhtmestikus.
XLEPDM-juhtmete peamised puudused on:
A. Nagu XLPE- ja PVC-juhtmetel, on sellel suhteliselt halb rebenemiskindlus.
B. Halb nakkuvus ja isekleepuvus mõjutavad järgnevat töödeldavust.
5. Fluoroplastist juhtmed ja kaablid
Võrreldes tavaliste polüetüleen- ja polüvinüülkloriidkaablitega on fluoroplastkaablitel järgmised silmapaistvad omadused:
A. Kõrgtemperatuurikindlatel fluoroplastidel on erakordne termiline stabiilsus, mis võimaldab fluoroplastkaablitel kohaneda kõrge temperatuuriga keskkonnas vahemikus 150–250 kraadi Celsiuse järgi. Sama ristlõikepindalaga juhtide korral suudavad fluoroplastkaablid edastada suuremat lubatud voolu, laiendades seeläbi oluliselt seda tüüpi isoleeritud juhtmete kasutusala. Selle ainulaadse omaduse tõttu kasutatakse fluoroplastkaableid sageli sisejuhtmetes ja juhtmetes lennukites, laevades, kõrgtemperatuurilistes ahjudes ja elektroonikaseadmetes.
B. Hea leegiaeglustus: Fluoroplastidel on kõrge hapnikuindeks ja põlemisel on leegi levikuvahemik väike, mis tekitab vähem suitsu. Sellest valmistatud traat sobib tööriistade ja kohtade jaoks, kus leegiaeglustuse nõuded on ranged. Näiteks: arvutivõrgud, metrood, sõidukid, kõrghooned ja muud avalikud kohad jne. Kui tulekahju puhkeb, on inimestel aega evakueeruda ilma paksu suitsu alla jäämata, mis võidab väärtuslikku päästeaega.
C. Suurepärane elektriline jõudlus: Võrreldes polüetüleeniga on fluoroplastkaablitel madalam dielektriline konstant. Seetõttu on fluoroplastkaablitel võrreldes sarnase struktuuriga koaksiaalkaablitega väiksem sumbuvus ja need sobivad paremini kõrgsagedussignaali edastamiseks. Tänapäeval on kaablite kasutamise sagenemine muutunud trendiks. Samal ajal kasutatakse fluoroplasti kõrge temperatuuritaluvuse tõttu neid tavaliselt edastus- ja sideseadmete sisejuhtmetena, traadita edastussööturite ja saatjate vaheliste ühenduslülidena ning video- ja audiokaablitena. Lisaks on fluoroplastkaablitel hea dielektriline tugevus ja isolatsioonitakistus, mistõttu sobivad need kasutamiseks oluliste instrumentide ja arvestite juhtkaablitena.
D. Suurepärased mehaanilised ja keemilised omadused: Fluoroplastidel on kõrge keemilise sideme energia, kõrge stabiilsus, need on temperatuurimuutustele peaaegu mittetundlikud ning neil on suurepärane ilmastikukindlus ja mehaaniline tugevus. Neid ei mõjuta ka mitmesugused happed, leelised ja orgaanilised lahustid. Seetõttu sobivad need keskkondadesse, kus on märkimisväärsed kliimamuutused ja söövitavad tingimused, näiteks naftakeemia, nafta rafineerimine ja naftapuuraukude instrumentide juhtimine.
E. Hõlbustab keevitusühendusi Elektroonikaseadmetes tehakse palju ühendusi keevitamise teel. Üldiste plastide madala sulamistemperatuuri tõttu sulavad need kõrgel temperatuuril kergesti, mis nõuab vilunud keevitusoskusi. Lisaks vajavad mõned keevituspunktid teatud keevitusaega, mis on ka põhjus, miks fluoroplastkaablid on populaarsed. Näiteks sideseadmete ja elektrooniliste instrumentide sisemine juhtmestik.
Loomulikult on fluoroplastidel endiselt mõningaid puudusi, mis piiravad nende kasutamist:
A. Tooraine hind on kõrge. Praegu tugineb kodumaine toodang endiselt peamiselt impordile (Jaapani Daikin ja Ameerika Ühendriikide DuPont). Kuigi kodumaised fluoroplastid on viimastel aastatel kiiresti arenenud, on tootmissortide arv endiselt ühtne. Võrreldes imporditud materjalidega on materjalide termilise stabiilsuse ja muude terviklike omaduste osas endiselt teatav erinevus.
B. Võrreldes teiste isoleermaterjalidega on tootmisprotsess keerulisem, tootmise efektiivsus on madal, trükitud tähemärgid kipuvad maha kukkuma ja kaod on suured, mistõttu on tootmiskulud suhteliselt kõrged.
Kokkuvõtteks võib öelda, et kõigi ülalmainitud isoleermaterjalide, eriti üle 105 ℃ temperatuurikindlusega kõrgtemperatuuriliste spetsiaalsete isoleermaterjalide kasutamine on Hiinas endiselt üleminekuperioodil. Olenemata sellest, kas tegemist on juhtmete tootmise või juhtmekimpude töötlemisega, on olemas mitte ainult küps protsess, vaid ka seda tüüpi juhtmete eeliste ja puuduste ratsionaalne mõistmine.
Postituse aeg: 27. mai 2025