Характарыстыкі ізаляцыйных матэрыялаў непасрэдна ўплываюць на якасць, эфектыўнасць апрацоўкі і вобласць прымянення правадоў і кабеляў. Характарыстыкі ізаляцыйных матэрыялаў непасрэдна ўплываюць на якасць, эфектыўнасць апрацоўкі і вобласць прымянення правадоў і кабеляў.
1. Правады і кабелі з полівінілхларыду ПВХ
Полівінілхларыд (далей —ПВХ) ізаляцыйныя матэрыялы — гэта сумесі, у якія ў парашок ПВХ дадаюцца стабілізатары, пластыфікатары, антыпірэны, змазкі і іншыя дабаўкі. У залежнасці ад розных ужыванняў і патрабаванняў да правадоў і кабеляў, формула адпаведна карэктуецца. Пасля дзесяцігоддзяў вытворчасці і прымянення тэхналогія вытворчасці і апрацоўкі ПВХ стала вельмі дасканалай. Ізаляцыйны матэрыял з ПВХ мае вельмі шырокае прымяненне ў галіне правадоў і кабеляў і мае свае адметныя характарыстыкі:
A. Тэхналогія вытворчасці з'яўляецца развітай, лёгкай у фарміраванні і апрацоўцы. У параўнанні з іншымі тыпамі ізаляцыйных матэрыялаў для кабеляў, яна не толькі мае нізкі кошт, але і дазваляе эфектыўна кантраляваць розніцу ў колеры, бляск, друк, эфектыўнасць апрацоўкі, мяккасць і цвёрдасць паверхні правадніка, адгезію правадніка, а таксама механічныя, фізічныя і электрычныя ўласцівасці самога правадніка.
B. Ён мае выдатныя вогнеахоўныя ўласцівасці, таму правады з ПВХ-ізаляцыяй лёгка адпавядаюць патрабаванням да вогнеахоўных класаў, прадугледжаных рознымі стандартамі.
C. Што тычыцца тэмпературнай устойлівасці, то дзякуючы аптымізацыі і ўдасканаленню формул матэрыялаў, у цяперашні час найбольш распаўсюджаныя тыпы ПВХ-ізаляцыі ў асноўным уключаюць наступныя тры катэгорыі:
Што тычыцца намінальнага напружання, то ён звычайна выкарыстоўваецца пры ўзроўнях напружання 1000 В пераменнага току і ніжэй і можа шырока прымяняцца ў такіх галінах, як бытавая тэхніка, прыборы і вымяральныя прыборы, асвятленне і сеткавая сувязь.
ПВХ таксама мае некаторыя недахопы, якія абмяжоўваюць яго прымяненне:
A. З-за высокага ўтрымання хлору пры гарэнні вылучаецца вялікая колькасць густога дыму, які можа выклікаць удушша, пагоршыць бачнасць, а таксама выпрацоўваць некаторыя канцерогены і газападобны HCl, што наносіць сур'ёзную шкоду навакольнаму асяроддзю. З развіццём тэхналогіі вытворчасці ізаляцыйных матэрыялаў з нізкім утрыманнем дыму і нулявым утрыманнем галагенаў паступовая замена ПВХ-ізаляцыі стала непазбежнай тэндэнцыяй у развіцці кабеляў.
B. Звычайная ПВХ-ізаляцыя мае дрэнную ўстойлівасць да кіслот і шчолачаў, цеплавога алею і арганічных растваральнікаў. Згодна з хімічным прынцыпам раствараецца падобнае, ПВХ-правады вельмі схільныя да пашкоджанняў і расколін у згаданым асяроддзі. Аднак, дзякуючы выдатнай апрацоўцы і нізкай кошту, ПВХ-кабелі ўсё яшчэ шырока выкарыстоўваюцца ў бытавой тэхніцы, асвятляльных прыборах, механічным абсталяванні, прыборах і вымяральных прыборах, сеткавай сувязі, электраправодцы будынкаў і іншых галінах.
2. Правады і кабелі з зшытага поліэтылену
Зшыты ПЭ (далей —XLPE) — гэта тып поліэтылену, які пад уздзеяннем высокаэнергетычных прамянёў або зшываючых агентаў пры пэўных умовах можа ператварацца з лінейнай малекулярнай структуры ў трохмерную трохмерную структуру. Адначасова ён ператвараецца з тэрмапласту ў нерастваральны тэрмарэактыўную пластмасу.
У цяперашні час пры ўжыванні ізаляцыі правадоў і кабеляў існуюць тры асноўныя метады зшывання:
A. Пераксіднае зшыванне: спачатку выкарыстоўваецца поліэтыленавая смалa ў спалучэнні з адпаведнымі зшывальнымі агентамі і антыаксідантамі, а затым па меры неабходнасці дадаюцца іншыя кампаненты для атрымання зшывальных часціц поліэтыленавай сумесі. Падчас працэсу экструзіі зшыванне адбываецца праз трубы, якія зшываюцца гарачай парай.
Б. Сіланавыя зшыванні (зшыванні ў цёплай вадзе): гэта таксама метад хімічнага зшывання. Яго асноўны механізм заключаецца ў зшыванні арганасілоксану і поліэтылену пры пэўных умовах.
і ступень зшывання звычайна можа дасягаць каля 60%.
C. Зшыванне апраменьваннем: пры гэтым выкарыстоўваюцца высокаэнергетычныя прамяні, такія як R-прамяні, альфа-прамяні і электронныя прамяні, для актывацыі атамаў вугляроду ў макрамалекулах поліэтылену і выклікання зшывання. Высокаэнергетычныя прамяні, якія звычайна выкарыстоўваюцца ў правадах і кабелях, - гэта электронныя прамяні, якія генеруюцца электроннымі паскаральнікамі. Паколькі гэта зшыванне абапіраецца на фізічную энергію, яно належыць да фізічнага зшывання.
Вышэйзгаданыя тры розныя метады зшывання маюць розныя характарыстыкі і прымяненне:
У параўнанні з тэрмапластычным поліэтыленам (ПВХ), ізаляцыя з XLPE мае наступныя перавагі:
A. Палепшылася ўстойлівасць да цеплавой дэфармацыі, механічныя ўласцівасці пры высокіх тэмпературах, а таксама ўстойлівасць да расколін пад уздзеяннем навакольнага асяроддзя і цеплавога старэння.
B. Ён мае павышаную хімічную стабільнасць і ўстойлівасць да растваральнікаў, зніжае цякучасць у халодных умовах і ў асноўным захоўвае першапачатковыя электрычныя характарыстыкі. Доўгатэрміновая рабочая тэмпература можа дасягаць 125℃ і 150℃. Ізаляваныя провады і кабелі з пашытага поліэтылену таксама паляпшаюць устойлівасць да кароткага замыкання, і іх кароткатэрміновая тэмпературная ўстойлівасць можа дасягаць 250℃ для правадоў і кабеляў аднолькавай таўшчыні токападымальнасць пашытага поліэтылену значна вышэйшая.
C. Ён валодае выдатнымі механічнымі, воданепранікальнымі і радыяцыйна-ўстойлівымі ўласцівасцямі, таму шырока выкарыстоўваецца ў розных галінах. Напрыклад: правады ўнутраных злучэнняў для электрапрыбораў, правады рухавікоў, правады асвятлення, нізкавольтныя правады кіравання сігналамі для аўтамабіляў, правады лакаматываў, правады і кабелі для метро, кабелі аховы навакольнага асяроддзя для шахт, марскія кабелі, кабелі для пракладкі атамных электрастанцый, высакавольтныя правады для тэлебачання, высакавольтныя правады для рэнтгенаўскага выпраменьвання, правады і кабелі электраперадачы і г.д.
Ізаляваныя правады і кабелі з пашытага поліэтылену маюць значныя перавагі, але яны таксама маюць некаторыя недахопы, якія абмяжоўваюць іх ужыванне:
A. Слабая тэрмаўстойлівая адгезія. Пры апрацоўцы і выкарыстанні правадоў пры тэмпературы вышэй за намінальную яны лёгка зліпаюцца. У цяжкіх выпадках гэта можа прывесці да пашкоджання ізаляцыі і кароткага замыкання.
B. Нізкая цеплаправоднасць. Пры тэмпературах вышэй за 200℃ ізаляцыя правадоў становіцца надзвычай мяккай. Пры ўздзеянні знешняга сціскання або сутыкнення яна схільная да пераразання правадоў і кароткага замыкання.
C. Цяжка кантраляваць розніцу ў колеры паміж партыямі. Падчас апрацоўкі могуць узнікаць такія праблемы, як драпіны, пабяленне і адслойванне друкаваных сімвалаў.
D. Ізаляцыя з XLPE з тэмпературнай устойлівасцю 150℃ цалкам не ўтрымлівае галагенаў і можа прайсці выпрабаванне на гарэнне VW-1 у адпаведнасці са стандартам UL1581, захоўваючы пры гэтым выдатныя механічныя і электрычныя ўласцівасці. Аднак у тэхналогіі вытворчасці ўсё яшчэ існуюць пэўныя недахопы, і кошт высокі.
3. Правады і кабелі з сіліконавай гумы
Палімерныя малекулы сіліконавага каўчуку ўяўляюць сабой ланцуговыя структуры, утвораныя сувязямі SI-O (крэмній-кісларод). Энергія сувязі SI-O складае 443,5 кДж/моль, што значна вышэй за энергію сувязі CC (355 кДж/моль). Большасць правадоў і кабеляў з сіліконавага каўчуку вырабляюцца шляхам халоднай экструзіі і вулканізацыі пры высокай тэмпературы. Сярод розных правадоў і кабеляў з сінтэтычнага каўчуку, дзякуючы сваёй унікальнай малекулярнай структуры, сіліконавы каўчук мае лепшыя характарыстыкі ў параўнанні з іншымі звычайнымі каўчукамі.
A. Ён надзвычай мяккі, мае добрую эластычнасць, не мае паху і не таксічны, не баіцца высокіх тэмператур і можа вытрымліваць моцны холад. Дыяпазон рабочых тэмператур складае ад -90 да 300℃. Сіліконавая гума мае значна лепшую цеплаўстойлівасць, чым звычайная гума. Яе можна выкарыстоўваць бесперапынна пры 200℃ і на працягу пэўнага часу пры 350℃.
B. Выдатная ўстойлівасць да надвор'я. Нават пасля працяглага ўздзеяння ультрафіялетавых прамянёў і іншых кліматычных умоў яго фізічныя ўласцівасці змяняюцца нязначна.
C. Сіліконавы каўчук мае вельмі высокае ўдзельнае супраціўленне, і яго супраціў застаецца стабільным у шырокім дыяпазоне тэмператур і частот.
Тым часам сіліконавая гума мае выдатную ўстойлівасць да высокавольтнага кароннага разраду і дугавога разраду. Ізаляваныя сіліконавай гумай правады і кабелі маюць вышэйзгаданы шэраг пераваг і шырока выкарыстоўваюцца ў правадах высокавольтных прылад для тэлевізараў, правадах, устойлівых да высокіх тэмператур, для мікрахвалевых печаў, правадах для індукцыйных пліт, правадах для кававарак, правадах для лямпаў, ультрафіялетавага абсталявання, галагенавых лямпаў, правадах унутранага злучэння для духоўак і вентылятараў, асабліва ў галіне дробнай бытавой тэхнікі.
Аднак некаторыя з яго ўласных недахопаў таксама абмяжоўваюць яго больш шырокае прымяненне. Напрыклад:
A. Дрэнная ўстойлівасць да разрыву. Падчас апрацоўкі або выкарыстання схільная да пашкоджанняў з-за знешняга сціскання, драпін і шліфавання, што можа прывесці да кароткага замыкання. Сучаснай ахоўнай мерай з'яўляецца даданне пласта шкловалакна або высокатэмпературнага поліэфірнага валакна, аплётанага звонку сіліконавай ізаляцыі. Аднак падчас апрацоўкі ўсё яшчэ неабходна максімальна пазбягаць траўмаў, выкліканых знешнім сцісканнем.
B. У цяперашні час у вулканізацыйным фармаванні ў асноўным выкарыстоўваецца падвойны, двух-чатырохкомпонентны вулканізацыйны агент. Гэты вулканізацыйны агент утрымлівае хлор. Поўнасцю безгалогенавыя вулканізацыйныя агенты (напрыклад, плацінавыя вулканізацыйныя агенты) маюць строгія патрабаванні да тэмпературы вытворчага асяроддзя і з'яўляюцца дарагімі. Таму пры апрацоўцы жгутоў правадоў варта ўлічваць наступныя моманты: ціск прыціскнога кола не павінен быць занадта высокім. Лепш за ўсё выкарыстоўваць гумовы матэрыял, каб прадухіліць расколіны падчас вытворчага працэсу, што можа прывесці да нізкай устойлівасці да ціску.
4. Дрот з зшытага этыленпрапілендыен-манамернага (EPDM) каўчуку (XLEPDM)
Зшыты этыленпрапілендыенавы манамер (EPDM) каўчук — гэта тэрпалімер этылену, прапілену і неспалучанага дыена, які зшываецца хімічнымі метадамі або метадамі апрамянення. Зшыты гумовы ізаляцыйны провад EPDM спалучае ў сабе перавагі як поліалефінавых ізаляваных провадаў, так і звычайных гумовых ізаляваных провадаў:
А. Мяккі, гнуткі, эластычны, не прыліпае да высокіх тэмператур, мае працяглую ўстойлівасць да старэння і ўстойлівы да суровых умоў надвор'я (ад -60 да 125℃).
B. Устойлівасць да азону, устойлівасць да ультрафіялетавага выпраменьвання, электрычная ўстойлівасць ізаляцыі і хімічная ўстойлівасць да карозіі.
C. Устойлівасць да алеяў і растваральнікаў параўнальная з устойлівасцю хларапрэнавай гумовай ізаляцыі агульнага прызначэння. Яна апрацоўваецца з дапамогай звычайнага абсталявання для гарачай экструзіі з выкарыстаннем апрамянення, што проста ў апрацоўцы і недарагое. Правады з зшытай гумовай ізаляцыяй з этыленпрапілендыен-манамера (EPDM) маюць вышэйзгаданыя шматлікія перавагі і шырока выкарыстоўваюцца ў такіх галінах, як правады халадзільных кампрэсараў, воданепранікальныя правады рухавікоў, правады трансфарматараў, мабільныя кабелі ў шахтах, буравыя ўстаноўкі, аўтамабілі, медыцынскія прылады, судны і агульная ўнутраная праводка электрапрыбораў.
Асноўныя недахопы правадоў XLEPDM:
A. Як і драты з XLPE і ПВХ, ён мае адносна нізкую ўстойлівасць да разрыву.
B. Дрэнная адгезія і самаклейнасць уплываюць на наступную апрацоўку.
5. Фторапластавыя драты і кабелі
У параўнанні са звычайнымі поліэтыленавымі і полівінілхларыднымі кабелямі, фторапластычныя кабелі маюць наступныя адметныя асаблівасці:
A. Фторапласты, устойлівыя да высокіх тэмператур, валодаюць надзвычайнай тэрмічнай стабільнасцю, што дазваляе ім адаптавацца да высокатэмпературных асяроддзяў ад 150 да 250 градусаў Цэльсія. Пры ўмове аднолькавай плошчы папярочнага сячэння праваднікоў фторапластычныя кабелі могуць перадаваць большы дапушчальны ток, тым самым значна пашыраючы дыяпазон прымянення гэтага тыпу ізаляваных правадоў. Дзякуючы гэтай унікальнай уласцівасці, фторапластычныя кабелі часта выкарыстоўваюцца для ўнутранай праводкі і падводных правадоў у самалётах, караблях, высокатэмпературных печах і электронным абсталяванні.
B. Добрая вогнеўстойлівасць: фторапласты маюць высокі кіслародны індэкс, і пры гарэнні дыяпазон распаўсюджвання полымя невялікі, што дазваляе ўтвараць менш дыму. Дрот, выраблены з яго, падыходзіць для інструментаў і месцаў са строгімі патрабаваннямі да вогнеўстойлівасці. Напрыклад: камп'ютэрныя сеткі, метро, транспартныя сродкі, высотныя будынкі і іншыя грамадскія месцы і г.д. Пасля ўзнікнення пажару ў людзей ёсць час на эвакуацыю, не будучы збітымі густым дымам, што дазваляе зэканоміць каштоўны час на выратаванне.
C. Выдатныя электрычныя характарыстыкі: у параўнанні з поліэтыленам, фторапластычныя кабелі маюць меншую дыэлектрычную пранікальнасць. Такім чынам, у параўнанні з кааксіяльнымі кабелямі падобнай структуры, фторапластычныя кабелі маюць меншае згасанне і больш падыходзяць для перадачы высокачастотных сігналаў. У наш час усё большая частата выкарыстання кабеляў стала тэндэнцыяй. Тым часам, дзякуючы высокай тэмпературнай устойлівасці фторапластычных кабеляў, яны звычайна выкарыстоўваюцца ў якасці ўнутранай праводкі для перадавальнай і камунікацыйнай апаратуры, перамычак паміж бесправаднымі перадаючымі фідэрамі і перадатчыкамі, а таксама відэа- і аўдыёкабеляў. Акрамя таго, фторапластычныя кабелі маюць добрую дыэлектрычную трываласць і супраціўленне ізаляцыі, што робіць іх прыдатнымі для выкарыстання ў якасці кантрольных кабеляў для важных прыбораў і вымяральных прыбораў.
D. Выдатныя механічныя і хімічныя ўласцівасці: Фторапласты маюць высокую энергію хімічнай сувязі, высокую стабільнасць, практычна не паддаюцца зменам тэмпературы, валодаюць выдатнай устойлівасцю да старэння пад уздзеяннем надвор'я і механічнай трываласцю. Акрамя таго, яны не паддаюцца ўздзеянню розных кіслот, шчолачаў і арганічных растваральнікаў. Такім чынам, яны падыходзяць для асяроддзяў са значнымі зменамі клімату і агрэсіўнымі ўмовамі, такіх як нафтахімічная прамысловасць, нафтаперапрацоўка і кіраванне прыборамі для нафтавых свідравін.
E. Палягчае зварку. У электронных прыборах многія злучэнні выконваюцца з дапамогай зваркі. З-за нізкай тэмпературы плаўлення звычайных пластмас яны лёгка плавяцца пры высокіх тэмпературах, што патрабуе адмысловых навыкаў зваркі. Акрамя таго, некаторыя месцы зваркі патрабуюць пэўнага часу зваркі, што таксама з'яўляецца прычынай папулярнасці фторапластычных кабеляў. Напрыклад, унутраная праводка камунікацыйнага абсталявання і электронных прыбораў.
Вядома, фторапласты ўсё ж маюць некаторыя недахопы, якія абмяжоўваюць іх выкарыстанне:
A. Кошт сыравіны высокі. У цяперашні час айчынная вытворчасць усё яшчэ ў асноўным залежыць ад імпарту (японскі Daikin і амерыканскі DuPont). Нягледзячы на хуткае развіццё айчынных фторапластаў у апошнія гады, іх вытворчасць усё яшчэ адзінкавая. У параўнанні з імпартнымі матэрыяламі ўсё яшчэ існуе пэўны разрыў у тэрмаўстойлівасці і іншых комплексных уласцівасцях матэрыялаў.
B. У параўнанні з іншымі ізаляцыйнымі матэрыяламі, вытворчы працэс больш складаны, эфектыўнасць вытворчасці нізкая, друкаваныя сімвалы схільныя да адвальвання, а страты вялікія, што робіць сабекошт вытворчасці адносна высокім.
У заключэнне, прымяненне ўсіх вышэйзгаданых тыпаў ізаляцыйных матэрыялаў, асабліва спецыяльных высокатэмпературных ізаляцыйных матэрыялаў з тэмпературнай устойлівасцю больш за 105℃, усё яшчэ знаходзіцца ў пераходным перыядзе ў Кітаі. Незалежна ад таго, ці гэта вытворчасць правадоў, ці апрацоўка жгутоў, існуе не толькі сталы працэс, але і працэс рацыянальнага разумення пераваг і недахопаў гэтага тыпу правадоў.
Час публікацыі: 27 мая 2025 г.