El rendiment dels materials aïllants afecta directament la qualitat, l'eficiència del processament i l'abast de l'aplicació dels cables i fils. El rendiment dels materials aïllants afecta directament la qualitat, l'eficiència del processament i l'abast de l'aplicació dels cables i fils.
1. Cables i fils de clorur de polivinil de PVC
Clorur de polivinil (d'ara endavant anomenatPVC) els materials aïllants són mescles a les quals s'afegeixen estabilitzadors, plastificants, retardants de flama, lubricants i altres additius a la pols de PVC. Segons les diferents aplicacions i requisits característics dels fils i cables, la fórmula s'ajusta en conseqüència. Després de dècades de producció i aplicació, la tecnologia de fabricació i processament del PVC ha esdevingut molt madura. El material aïllant de PVC té aplicacions molt àmplies en el camp dels fils i cables i té característiques pròpies:
A. La tecnologia de fabricació és madura, fàcil de formar i processar. En comparació amb altres tipus de materials d'aïllament de cables, no només té un baix cost, sinó que també pot controlar eficaçment la diferència de color, la brillantor, la impressió, l'eficiència del processament, la suavitat i la duresa de la superfície del cable, l'adherència del conductor, així com les propietats mecàniques i físiques i les propietats elèctriques del cable en si.
B. Té un excel·lent rendiment ignífug, de manera que els cables aïllats de PVC poden complir fàcilment els graus ignífugs estipulats per diverses normes.
C. Pel que fa a la resistència a la temperatura, mitjançant l'optimització i la millora de les fórmules de materials, els tipus d'aïllament de PVC que s'utilitzen actualment inclouen principalment les tres categories següents:
Pel que fa a la tensió nominal, generalment s'utilitza en nivells de tensió nominals de 1000 V CA i inferiors, i es pot aplicar àmpliament en indústries com ara electrodomèstics, instruments i comptadors, il·luminació i comunicació de xarxa.
El PVC també té alguns inconvenients inherents que limiten la seva aplicació:
A. A causa del seu alt contingut en clor, emetrà una gran quantitat de fum espès en cremar-se, que pot causar asfíxia, afectar la visibilitat i produir alguns carcinògens i gas HCl, causant greus danys al medi ambient. Amb el desenvolupament de la tecnologia de fabricació de materials aïllants de baixa emissió de fum i zero halògens, la substitució gradual de l'aïllament de PVC s'ha convertit en una tendència inevitable en el desenvolupament de cables.
B. L'aïllament de PVC ordinari té una baixa resistència als àcids i àlcalis, a l'oli tèrmic i als dissolvents orgànics. Segons el principi químic de "el que és semblant es dissol", els cables de PVC són molt propensos a danys i esquerdes en l'entorn específic esmentat. Tanmateix, amb el seu excel·lent rendiment de processament i baix cost, els cables de PVC encara s'utilitzen àmpliament en electrodomèstics, llums, equips mecànics, instruments i comptadors, comunicació de xarxa, cablejat d'edificis i altres camps.
2. Filferros i cables de polietilè reticulat
PE reticulat (d'ara endavant anomenatXLPE) és un tipus de polietilè que pot transformar-se d'una estructura molecular lineal a una estructura tridimensional en determinades condicions sota l'acció de raigs d'alta energia o agents reticulants. Al mateix temps, es transforma de termoplàstic a plàstic termoestable insoluble.
Actualment, en l'aplicació de l'aïllament de filferros i cables, hi ha principalment tres mètodes de reticulació:
A. Reticulació amb peròxid: primer s'utilitza resina de polietilè en combinació amb agents reticulants i antioxidants adequats, i després s'afegeixen altres components segons calgui per produir partícules de mescla de polietilè reticulables. Durant el procés d'extrusió, la reticulació es produeix a través de canonades de reticulació amb vapor calent.
B. Reticulació de silà (reticulació en aigua tèbia): aquest també és un mètode de reticulació química. El seu mecanisme principal és reticular organosiloxà i polietilè en condicions específiques, a
i el grau de reticulació generalment pot arribar a aproximadament el 60%.
C. Reticulació per irradiació: utilitza raigs d'alta energia com ara raigs R, raigs alfa i raigs d'electrons per activar els àtoms de carboni de les macromolècules de polietilè i provocar la reticulació. Els raigs d'alta energia que s'utilitzen habitualment en cables i filferros són raigs d'electrons generats per acceleradors d'electrons. Com que aquesta reticulació depèn de l'energia física, pertany a la reticulació física.
Els tres mètodes de reticulació diferents anteriors tenen característiques i aplicacions diferents:
En comparació amb el polietilè termoplàstic (PVC), l'aïllament XLPE té els següents avantatges:
A. Ha millorat la resistència a la deformació tèrmica, ha millorat les propietats mecàniques a altes temperatures i ha millorat la resistència a l'esquerdament per tensió ambiental i l'envelliment tèrmic.
B. Ha millorat l'estabilitat química i la resistència als dissolvents, ha reduït el flux de fred i bàsicament ha mantingut el rendiment elèctric original. La temperatura de treball a llarg termini pot arribar als 125 ℃ i als 150 ℃. El cable i filferro aïllats de polietilè reticulat també milloren la resistència als curtcircuits i la seva resistència a la temperatura a curt termini pot arribar als 250 ℃. Per a cables i filferros del mateix gruix, la capacitat de càrrega de corrent del polietilè reticulat és molt més gran.
C. Té excel·lents propietats mecàniques, impermeables i resistents a la radiació, per la qual cosa s'utilitza àmpliament en diversos camps. Com ara: cables de connexió interna per a aparells elèctrics, cables de motor, cables d'il·luminació, cables de control de senyal de baixa tensió per a automòbils, cables de locomotora, cables i cables per a metro, cables de protecció ambiental per a mines, cables marins, cables per a la instal·lació d'energia nuclear, cables d'alta tensió per a TV, cables d'alta tensió per a la transmissió de raigs X i cables i cables de transmissió d'energia, etc.
Els cables i filferros aïllats de XLPE tenen avantatges significatius, però també tenen alguns desavantatges inherents que limiten la seva aplicació:
A. Mala resistència a la calor per a l'adhesió. Quan es processen i s'utilitzen cables per sobre de la temperatura nominal, és fàcil que els cables s'enganxin entre si. En casos greus, això pot provocar danys a l'aïllament i curtcircuits.
B. Mala resistència a la conductivitat tèrmica. A temperatures superiors a 200 ℃, l'aïllament dels cables es torna extremadament tou. Quan se sotmet a una força externa de compressió o col·lisió, és propens a tallar els cables i provocar curtcircuits.
C. És difícil controlar la diferència de color entre lots. Durant el processament, és probable que es produeixin problemes com ara ratllades, blanquejament i despreniment de caràcters impresos.
D. L'aïllament XLPE amb un grau de resistència a la temperatura de 150 ℃ està completament lliure d'halògens i pot superar la prova de combustió VW-1 d'acord amb les normes UL1581, tot mantenint excel·lents propietats mecàniques i elèctriques. Tanmateix, encara hi ha certs colls d'ampolla en la tecnologia de fabricació i el cost és elevat.
3. Filferros i cables de goma de silicona
Les molècules de polímer del cautxú de silicona són estructures de cadena formades per enllaços SI-O (silici-oxigen). L'enllaç SI-O és de 443,5 KJ/MOL, que és molt superior a l'energia d'enllaç CC (355 KJ/MOL). La majoria dels fils i cables de cautxú de silicona es produeixen mitjançant processos d'extrusió en fred i vulcanització a alta temperatura. Entre els diversos fils i cables de cautxú sintètic, a causa de la seva estructura molecular única, el cautxú de silicona té un rendiment superior en comparació amb altres cautxús ordinaris.
A. És extremadament suau, té bona elasticitat, és inodor i no tòxic, no té por de les altes temperatures i pot suportar el fred intens. El rang de temperatura de funcionament és de -90 a 300 ℃. El cautxú de silicona té una resistència a la calor molt millor que el cautxú ordinari. Es pot utilitzar contínuament a 200 ℃ i durant un període de temps a 350 ℃.
B. Excel·lent resistència a la intempèrie. Fins i tot després d'una exposició prolongada als raigs ultraviolats i altres condicions climàtiques, les seves propietats físiques només han experimentat canvis menors.
C. El cautxú de silicona té una resistivitat molt alta i la seva resistència es manté estable en un ampli rang de temperatures i freqüències.
Mentrestant, el cautxú de silicona té una excel·lent resistència a la descàrrega de corona d'alt voltatge i a la descàrrega d'arc. Els cables i fils aïllats de cautxú de silicona tenen la sèrie d'avantatges esmentats i s'utilitzen àmpliament en cables de dispositius d'alt voltatge per a televisors, cables resistents a altes temperatures per a forns microones, cables per a cuines d'inducció, cables per a cafeteres, cables per a làmpades, equips UV, làmpades halògenes, cables de connexió interna per a forns i ventiladors, especialment en el camp dels petits electrodomèstics.
Tanmateix, algunes de les seves pròpies deficiències també limiten la seva aplicació més àmplia. Per exemple:
A. Mala resistència a l'esquinçament. Durant el processament o l'ús, és propens a danys a causa de la compressió, les ratllades i el fregament per força externa, cosa que pot causar un curtcircuit. La mesura de protecció actual és afegir una capa de fibra de vidre o fibra de polièster d'alta temperatura trenada a l'exterior de l'aïllament de silicona. Tanmateix, durant el processament, encara cal evitar al màxim les lesions causades per la compressió per força externa.
B. L'agent vulcanitzant que s'utilitza principalment actualment en el modelat per vulcanització és doble, dos, quatre. Aquest agent vulcanitzant conté clor. Els agents vulcanitzants completament lliures d'halògens (com la vulcanització de platí) tenen requisits estrictes per a la temperatura de l'entorn de producció i són costosos. Per tant, en processar arnesos de cables, cal tenir en compte els punts següents: la pressió de la roda de pressió no ha de ser massa alta. És millor utilitzar material de cautxú per evitar fractures durant el procés de producció, cosa que pot provocar una baixa resistència a la pressió.
4. Filferro de cautxú reticulat d'etilè propilè diè monòmer (EPDM) (XLEPDM)
El cautxú monòmer d'etilè propilè diè reticulat (EPDM) és un terpolímer d'etilè, propilè i un diè no conjugat, que es reticula mitjançant mètodes químics o d'irradiació. El filferro aïllat de cautxú EPDM reticulat combina els avantatges del filferro aïllat de poliolefina i del filferro aïllat de cautxú ordinari:
A. Suau, flexible, elàstic, antiadherent a altes temperatures, resistent a l'envelliment a llarg termini i resistent a condicions climàtiques adverses (de -60 a 125 ℃).
B. Resistència a l'ozó, resistència als raigs UV, resistència a l'aïllament elèctric i resistència a la corrosió química.
C. La resistència a l'oli i als dissolvents és comparable a la de l'aïllament de cautxú de cloroprè d'ús general. Es processa mitjançant equips d'extrusió en calent ordinaris i s'adopta la reticulació per irradiació, que és fàcil de processar i de baix cost. Els cables aïllats de cautxú monòmer d'etilè propilè diè (EPDM) reticulats tenen els nombrosos avantatges esmentats anteriorment i s'utilitzen àmpliament en camps com ara cables de compressor de refrigeració, cables de motor impermeables, cables de transformador, cables mòbils en mines, perforació, automòbils, dispositius mèdics, vaixells i cablejat intern general d'aparells elèctrics.
Els principals desavantatges dels cables XLEPDM són:
A. Com els cables XLPE i PVC, té una resistència a l'esquinçament relativament baixa.
B. Una mala adherència i autoadhesivitat afecten la processabilitat posterior.
5. Filferros i cables fluoroplàstics
En comparació amb els cables comuns de polietilè i clorur de polivinil, els cables fluoroplàstics tenen les següents característiques destacades:
A. Els fluoroplàstics resistents a altes temperatures tenen una estabilitat tèrmica extraordinària, cosa que permet als cables fluoroplàstics adaptar-se a ambients d'altes temperatures que van des dels 150 fins als 250 graus Celsius. En la condició de conductors amb la mateixa àrea de secció transversal, els cables fluoroplàstics poden transmetre un corrent admissible més gran, ampliant així considerablement el rang d'aplicació d'aquest tipus de cable aïllat. A causa d'aquesta propietat única, els cables fluoroplàstics s'utilitzen sovint per al cablejat intern i els cables de plom en avions, vaixells, forns d'alta temperatura i equips electrònics.
B. Bona resistència a la flama: els fluoroplàstics tenen un índex d'oxigen alt i, en cremar, el rang de propagació de la flama és petit, generant menys fum. El filferro que se'n fa és adequat per a eines i llocs amb requisits estrictes de resistència a la flama. Per exemple: xarxes informàtiques, metro, vehicles, edificis alts i altres llocs públics, etc. Un cop esclata un incendi, les persones poden tenir temps per evacuar sense ser atropellades pel fum espès, guanyant així un temps preciós de rescat.
C. Excel·lent rendiment elèctric: en comparació amb el polietilè, els fluoroplàstics tenen una constant dielèctrica més baixa. Per tant, en comparació amb els cables coaxials d'estructures similars, els cables fluoroplàstics tenen menys atenuació i són més adequats per a la transmissió de senyals d'alta freqüència. Avui dia, la freqüència creixent d'ús de cables s'ha convertit en una tendència. Mentrestant, a causa de la resistència a altes temperatures dels fluoroplàstics, s'utilitzen habitualment com a cablejat intern per a equips de transmissió i comunicació, ponts entre alimentadors de transmissió sense fil i transmissors, i cables de vídeo i àudio. A més, els cables fluoroplàstics tenen una bona resistència dielèctrica i resistència a l'aïllament, cosa que els fa adequats per al seu ús com a cables de control per a instruments i mesuradors importants.
D. Propietats mecàniques i químiques perfectes: els fluoroplàstics tenen una alta energia d'enllaç químic, una alta estabilitat, gairebé no es veuen afectats pels canvis de temperatura i posseeixen una excel·lent resistència a l'envelliment i resistència mecànica. I no es veuen afectats per diversos àcids, àlcalis i dissolvents orgànics. Per tant, són adequats per a entorns amb canvis climàtics significatius i condicions corrosives, com ara petroquímiques, refinació de petroli i control d'instruments de pous de petroli.
E. Facilita les connexions de soldadura En els instruments electrònics, moltes connexions es fan mitjançant soldadura. A causa del baix punt de fusió dels plàstics generals, tendeixen a fondre's fàcilment a altes temperatures, cosa que requereix habilitats de soldadura competents. A més, alguns punts de soldadura necessiten un cert temps de soldadura, que també és la raó per la qual els cables fluoroplàstics són populars. Com ara el cablejat intern dels equips de comunicació i els instruments electrònics.
Per descomptat, els fluoroplàstics encara tenen alguns desavantatges que limiten el seu ús:
A. El preu de les matèries primeres és elevat. Actualment, la producció nacional encara depèn principalment de les importacions (Daikin del Japó i DuPont dels Estats Units). Tot i que els fluoroplàstics nacionals s'han desenvolupat ràpidament en els darrers anys, les varietats de producció encara són úniques. En comparació amb els materials importats, encara hi ha una certa diferència en l'estabilitat tèrmica i altres propietats integrals dels materials.
B. En comparació amb altres materials aïllants, el procés de producció és més difícil, l'eficiència de producció és baixa, els caràcters impresos són propensos a caure i la pèrdua és gran, cosa que fa que el cost de producció sigui relativament alt.
En conclusió, l'aplicació de tots els tipus de materials aïllants esmentats anteriorment, especialment els materials aïllants especials d'alta temperatura amb una resistència a la temperatura superior a 105 ℃, encara es troba en un període de transició a la Xina. Tant si es tracta de la producció de cables com del processament de maços de cables, no només hi ha un procés madur, sinó també un procés de comprensió racional dels avantatges i els desavantatges d'aquest tipus de cable.
Data de publicació: 27 de maig de 2025