Material isolatzaileen errendimenduak zuzenean eragiten die hari eta kableen kalitateari, prozesatzeko eraginkortasunari eta aplikazio-eremuari. Material isolatzaileen errendimenduak zuzenean eragiten die hari eta kableen kalitateari, prozesatzeko eraginkortasunari eta aplikazio-eremuari.
1.PVC polibinil klorurozko hariak eta kableak
Polibinil kloruroa (aurrerantzeanPVC) isolatzaile materialak PVC hautsari egonkortzaileak, plastifikatzaileak, suaren aurkakoak, lubrifikatzaileak eta bestelako gehigarriak gehitzen zaizkion nahasteak dira. Kable eta harien aplikazio eta ezaugarrien arabera, formula horren arabera egokitzen da. Hamarkadetako ekoizpen eta aplikazioaren ondoren, PVCaren fabrikazio eta prozesamendu teknologia oso heldua bihurtu da. PVC isolatzaile materialak aplikazio oso zabalak ditu harien eta kableen arloan eta berezko ezaugarri bereziak ditu:
A. Fabrikazio-teknologia heldua da, erraz moldatzen eta prozesatzen da. Kableen isolamendu-material mota batzuekin alderatuta, ez du kostu baxua bakarrik, baizik eta kolore-aldea, distira, inprimaketa, prozesatzeko eraginkortasuna, hari-gainazalaren leuntasuna eta gogortasuna, eroalearen atxikimendua, baita hari-beraren propietate mekaniko eta fisikoak eta propietate elektrikoak ere eraginkortasunez kontrola ditzake.
B. Suaren aurkako errendimendu bikaina du, beraz, PVC isolatutako kableek erraz bete ditzakete hainbat estandarrek ezarritako suaren aurkako mailak.
C. Tenperatura-erresistentziari dagokionez, materialen formulen optimizazio eta hobekuntzaren bidez, gaur egun erabiltzen diren PVC isolamendu motak hiru kategoria hauek dira nagusiki:
Tentsio nominalari dagokionez, normalean 1000V AC edo gutxiagoko tentsio mailetan erabiltzen da, eta etxetresna elektrikoetan, tresnetan eta neurgailuetan, argiztapenean eta sareko komunikazioan bezalako industrietan erabil daiteke.
PVCak berezko zenbait eragozpen ere baditu, bere aplikazioa mugatzen dutenak:
A. Kloro eduki handia duenez, erretzean ke lodi kantitate handia igortzen du, eta horrek itotzea eragin dezake, ikusgarritasuna kaltetu eta kartzinogeno batzuk eta HCl gasa sor ditzake, ingurumenean kalte larriak eraginez. Ke gutxiko eta halogenorik gabeko isolamendu materialaren fabrikazio teknologiaren garapenarekin, PVC isolamendua pixkanaka ordezkatzea joera saihestezina bihurtu da kableen garapenean.
B. Ohiko PVC isolamenduak erresistentzia eskasa du azido eta alkaliekiko, bero-olioarekiko eta disolbatzaile organikoekiko. Antzekoak berdina disolbatzen du printzipio kimikoaren arabera, PVC kableak oso kaltegarriak eta pitzatuak izateko joera dute aipatutako ingurune zehatzean. Hala ere, prozesatzeko errendimendu bikaina eta kostu baxua direla eta, PVC kableak oraindik ere asko erabiltzen dira etxetresna elektrikoetan, argiztapen-elementuetan, ekipamendu mekanikoetan, tresnetan eta neurgailuetan, sareko komunikazioan, eraikinen kableatuetan eta beste arlo batzuetan.
2. Polietilenozko hari eta kableak gurutzatuak
PE gurutzatua (aurrerantzeanXLPE) polietileno mota bat da, egitura molekular lineal batetik hiru dimentsioko egitura hiru dimentsioko batera eraldatu daitekeena baldintza jakin batzuetan, energia handiko izpien edo lotura gurutzatzaileen eraginpean. Aldi berean, termoplastikotik plastiko termoegonkor disolbaezin batera eraldatzen da.
Gaur egun, alanbre eta kable isolamenduaren aplikazioan, hiru lotura gurutzatu metodo nagusi daude:
A. Peroxidoaren erretikulazioa: Lehenik polietileno erretxina erabiltzea dakar erretikulazio-agente eta antioxidatzaile egokiekin konbinatuta, eta ondoren behar diren beste osagai batzuk gehitzea polietileno nahasketa-partikula erretikulagarriak sortzeko. Estrusio-prozesuan, erretikulazioa lurrun beroko erretikulazio-hodien bidez gertatzen da.
B. Silanoen bidezko lotura gurutzatua (ur epelaren bidezko lotura gurutzatua): Hau ere lotura kimiko gurutzatuaren metodo bat da. Bere mekanismo nagusia organosiloxanoa eta polietilenoa baldintza espezifikoetan lotzea da,
eta lotura gurutzatuen maila normalean % 60ra irits daiteke.
C. Irradiazio bidezko lotura gurutzatua: Energia handiko izpiak erabiltzen ditu, hala nola R izpiak, alfa izpiak eta elektroi izpiak, polietileno makromolekuletako karbono atomoak aktibatzeko eta lotura gurutzatua eragiteko. Hari eta kableetan erabili ohi diren energia handiko izpiak elektroi azeleragailuek sortutako elektroi izpiak dira. Lotura gurutzatu hau energia fisikoan oinarritzen denez, lotura gurutzatu fisikoaren parte da.
Goiko hiru lotura gurutzatu metodo desberdinek ezaugarri eta aplikazio desberdinak dituzte:
Polietileno termoplastikoarekin (PVC) alderatuta, XLPE isolamenduak abantaila hauek ditu:
A. Bero-deformazioarekiko erresistentzia hobetu du, tenperatura altuetan propietate mekanikoak hobetu ditu, eta ingurumen-tentsioaren pitzaduraren eta bero-zahartzearen aurkako erresistentzia hobetu du.
B. Egonkortasun kimikoa eta disolbatzailearekiko erresistentzia hobetu ditu, fluxu hotza murriztu du eta, funtsean, jatorrizko errendimendu elektrikoa mantendu du. Epe luzeko funtzionamendu-tenperatura 125 ℃ eta 150 ℃ artekoa izan daiteke. Polietilenozko alanbre eta kable isolatu gurutzatuak zirkuitulaburreko erresistentzia ere hobetzen du, eta epe laburreko tenperatura-erresistentzia 250 ℃-ra irits daiteke; lodiera bereko alanbre eta kableetarako, polietileno gurutzatuaren korronte-garraioaren ahalmena askoz handiagoa da.
C. Ezaugarri mekaniko, iragazgaitz eta erradiazioarekiko erresistentzia bikainak ditu, beraz, hainbat arlotan erabiltzen da. Esaterako: etxetresna elektrikoetarako barne konexio-kableak, motor-kableak, argiztapen-kableak, automobiletarako tentsio baxuko seinaleen kontrol-kableak, lokomotora-kableak, metroetarako kableak eta hariak, meategietarako ingurumen-babeserako kableak, itsasoko kableak, energia nuklearra jartzeko kableak, telebistarako tentsio handiko kableak, X izpien jaurtiketarako tentsio handiko kableak, eta potentzia-transmisioko kableak eta kableak, etab.
XLPE isolatutako hari eta kableek abantaila nabarmenak dituzte, baina baita ere haien aplikazioa mugatzen duten desabantaila batzuk:
A. Beroarekiko atxikimendu eskasa. Kableak beren tenperatura nominalaren gainetik prozesatu eta erabiltzean, erraza da kableak elkarri itsastea. Kasu larrietan, isolamendua kaltetu eta zirkuitulaburrak eragin ditzake.
B. Bero-eroapenarekiko erresistentzia eskasa. 200 ℃-tik gorako tenperaturetan, kableen isolamendua oso bigun bihurtzen da. Kanpoko indarraren estutzea edo talka jasaten denean, kableak moztu eta zirkuitulabur bihur daitezke.
C. Zaila da multzoen arteko kolore aldea kontrolatzea. Prozesatzen ari den bitartean, marradurak, zuritzea eta inprimatutako karaktereak zuritzea bezalako arazoak gerta daitezke.
D. 150 ℃-ko tenperatura-erresistentzia maila duen XLPE isolamendua guztiz halogenorik gabekoa da eta VW-1 errekuntza-proba gainditu dezake UL1581 arauen arabera, propietate mekaniko eta elektriko bikainak mantenduz. Hala ere, oraindik ere badaude zenbait oztopo fabrikazio-teknologian eta kostua altua da.
3. Silikonazko kautxuzko hariak eta kableak
Silikonazko kautxuaren polimero molekulak SI-O (silizio-oxigeno) loturek eratutako kate-egiturak dira. SI-O lotura 443,5 KJ/MOL da, CC lotura-energia (355 KJ/MOL) baino askoz handiagoa. Silikonazko kautxuzko hari eta kable gehienak estrusio hotzeko eta tenperatura altuko bulkanizazio prozesuen bidez ekoizten dira. Kautxu sintetikoko hainbat hari eta kableen artean, bere egitura molekular bereziari esker, silikonazko kautxuak errendimendu hobea du beste kautxu arruntekin alderatuta.
A. Oso biguna da, elastikotasun ona du, usainik gabekoa eta ez-toxikoa da, ez die tenperatura altuei beldurrik eta hotz gogorra jasan dezake. Funtzionamendu-tenperatura-tartea -90 eta 300 ℃ artekoa da. Silikonazko kautxuak beroarekiko erresistentzia askoz hobea du kautxu arruntak baino. Jarraian erabil daiteke 200 ℃-tan eta denbora batez 350 ℃-tan.
B. Eguraldiarekiko erresistentzia bikaina. Izpi ultramoreen eta beste klima-baldintzen eraginpean egon ondoren ere, bere propietate fisikoek aldaketa txikiak baino ez dituzte jasan.
C. Silikonazko kautxuak erresistentzia oso handia du eta bere erresistentzia egonkor mantentzen da tenperatura eta maiztasun tarte zabal batean.
Bien bitartean, silikonazko kautxuak erresistentzia bikaina du tentsio handiko korona deskarga eta arku deskargaren aurrean. Silikonazko kautxuzko isolatutako hari eta kableek abantaila sorta hauek dituzte eta oso erabiliak dira telebistetarako tentsio handiko gailuen harietan, mikrouhin labeetarako tenperatura altuko erresistenteak diren harietan, indukzio sukaldeetarako harietan, kafe-ontzietarako harietan, lanpetarako kableetan, UV ekipamenduetan, halogeno lanparetan, labeetarako eta haizagailuetarako barne konexio harietan, batez ere etxetresna elektriko txikien arloan.
Hala ere, bere gabezia batzuek ere mugatzen dute bere aplikazio zabalagoa. Adibidez:
A. Malkoen aurkako erresistentzia eskasa. Prozesatzen edo erabiltzen ari den bitartean, kanpoko indarraren estutzearen, marraduraren eta ehotzearen ondorioz kalteak izateko joera du, eta horrek zirkuitulaburra eragin dezake. Gaur egungo babes neurria beira-zuntzezko edo tenperatura altuko poliesterrezko zuntzezko geruza bat gehitzea da, silikonazko isolamenduaren kanpoaldean txirikordatuta. Hala ere, prozesatzen ari den bitartean, ahalik eta gehien saihestea beharrezkoa da kanpoko indarraren estutzeak eragindako lesioak.
B. Gaur egun bulkanizazio-moldeaketan gehienbat erabiltzen den bulkanizazio-agentea bikoitza, bikoa eta laukoa da. Bulkanizazio-agente honek kloroa dauka. Halogenorik gabeko bulkanizazio-agenteek (platinozko bulkanizazioa adibidez) ekoizpen-inguruneko tenperaturari buruzko baldintza zorrotzak dituzte eta garestiak dira. Beraz, kable-sortak prozesatzerakoan, honako puntu hauek kontuan hartu behar dira: presio-gurpilaren presioa ez da altuegia izan behar. Gomazko materiala erabiltzea komeni da ekoizpen-prozesuan hausturarik ez izateko, presioarekiko erresistentzia eskasa eragin baitezake.
4. Lotura gurutzatuko etileno propileno dieno monomero (EPDM) kautxuzko (XLEPDM) haria
EPDM kautxu gurutzatua etileno propileno dieno monomeroaren (EPDM) terpolimero bat da, etileno, propileno eta dieno ez-konjugatu baten bidez gurutzatzen dena, metodo kimiko edo irradiazio bidez. EPDM kautxuzko alanbre isolatuak poliolefinazko alanbre isolatuaren eta kautxuzko alanbre isolatu arruntaren abantailak konbinatzen ditu:
A. Biguna, malgua, elastikoa, itsasten ez dena tenperatura altuetan, zahartzearen aurkako epe luzerako erresistentzia eta eguraldi gogorrei aurre egiten diena (-60 eta 125 ℃ artean).
B. Ozonoarekiko erresistentzia, UV izpiekiko erresistentzia, isolamendu elektrikoarekiko erresistentzia eta korrosio kimikoarekiko erresistentzia.
C. Olioarekiko eta disolbatzailearekiko erresistentzia kloroprenozko kautxuzko isolamendu orokorrekoaren parekoa da. Estrusio beroko ekipamendu arruntekin prozesatzen da eta irradiazio bidezko gurutzaketa erabiltzen da, prozesatzeko erraza eta kostu txikikoa dena. Etileno propileno dieno monomeroaren (EPDM) kautxuzko isolamenduko hari gurutzatuek aipatutako abantaila ugari dituzte eta oso erabiliak dira hozte-konpresoreen kableetan, motor iragazgaitzen kableetan, transformadoreen kableetan, meategietako kable mugikorretan, zulaketa-instalazioetan, automobiletan, gailu medikoetan, itsasontzietan eta etxetresna elektrikoen barne-kableatu orokorretan.
XLEPDM kableen desabantaila nagusiak hauek dira:
A. XLPE eta PVC hariak bezala, urradura-erresistentzia nahiko eskasa du.
B. Itsaspen eskasak eta autoitsaskortasun eskasak ondorengo prozesagarritasunean eragina dute.
5. Fluorplastikozko hariak eta kableak
Polietilenozko eta polibinil klorurozko kable arruntekin alderatuta, fluorplastikozko kableek ezaugarri nabarmen hauek dituzte:
A. Tenperatura altuko fluoroplastikoek aparteko egonkortasun termikoa dute, eta horrek fluoroplastiko kableak 150 eta 250 gradu Celsius arteko tenperatura altuko inguruneetara egokitzea ahalbidetzen du. Sekzio-azalera berdina duten eroaleen baldintzetan, fluoroplastiko kableek korronte onargarri handiagoa transmititu dezakete, eta horrela, isolatutako kable mota honen aplikazio-eremua asko zabaldu. Propietate berezi horri esker, fluoroplastiko kableak askotan erabiltzen dira barneko kableatuetarako eta hegazkinetako, itsasontzietako, tenperatura altuko labeetako eta ekipamendu elektronikoetako kableetarako.
B. Suaren aurkako erresistentzia ona: Fluoroplastikoek oxigeno-indize handia dute, eta erretzean, sugarra hedatzeko eremua txikia da, ke gutxiago sortuz. Horiekin egindako alanbrea egokia da suaren aurkako erresistentzia-eskakizun zorrotzak dituzten tresnetarako eta lekuetarako. Adibidez: ordenagailu-sareak, metroak, ibilgailuak, eraikin altu batzuk eta beste leku publiko batzuk, etab. Sute bat pizten denean, jendeak denbora pixka bat izan dezake ebakuatzeko ke lodiak harrapatu gabe, eta horrela erreskate-denbora baliotsua irabaziz.
C. Errendimendu elektriko bikaina: Polietilenoarekin alderatuta, fluoroplastikoek konstante dielektriko txikiagoa dute. Beraz, antzeko egitura duten kable koaxialekin alderatuta, fluoroplastiko kableek ahultze gutxiago dute eta maiztasun handiko seinaleen transmisiorako egokiagoak dira. Gaur egun, kableen erabileraren maiztasuna gero eta handiagoa joera bihurtu da. Bitartean, fluoroplastikoen tenperatura altuko erresistentzia dela eta, transmisio eta komunikazio ekipoen barne kableatu gisa, haririk gabeko transmisio elikatzaileen eta transmisoreen arteko jauzilari gisa eta bideo eta audio kable gisa erabiltzen dira normalean. Horrez gain, fluoroplastiko kableek erresistentzia dielektriko eta isolamendu erresistentzia ona dute, tresna eta neurgailu garrantzitsuen kontrol kable gisa erabiltzeko egokiak bihurtuz.
D. Ezaugarri mekaniko eta kimiko perfektuak: Fluoroplastikoek lotura kimikoen energia handia eta egonkortasun handia dute, ia ez diete tenperatura aldaketei eragiten, eta zahartzearekiko erresistentzia eta erresistentzia mekaniko bikaina dute. Eta ez diete azido, alkali eta disolbatzaile organikoek eragiten. Beraz, klima-aldaketa nabarmenak eta korrosio-baldintzak dituzten inguruneetarako egokiak dira, hala nola petrokimikoetarako, petrolioaren fintzearako eta petrolio-putzuen tresnen kontrolerako.
E. Soldadura-konexioak errazten ditu Tresna elektronikoetan, konexio asko soldadura bidez egiten dira. Plastiko orokorren urtze-puntu baxua dela eta, erraz urtzen dira tenperatura altuetan, soldadura-trebetasun handiak behar direlarik. Gainera, soldadura-puntu batzuek soldadura-denbora jakin bat behar dute, eta horregatik dira hain ezagunak fluoroplastikozko kableak. Adibidez, komunikazio-ekipoen eta tresna elektronikoen barne-kableatuak.
Jakina, fluoroplastikoek oraindik ere badituzte haien erabilera mugatzen duten desabantaila batzuk:
A. Lehengaien prezioa altua da. Gaur egun, barne-ekoizpena oraindik ere inportazioetan oinarritzen da batez ere (Japoniako Daikin eta Estatu Batuetako DuPont). Azken urteotan bertako fluoroplastikoak azkar garatu diren arren, ekoizpen-barietateak oraindik bakarrak dira. Inportatutako materialekin alderatuta, oraindik ere badago alde bat materialen egonkortasun termikoan eta beste propietate orokor batzuetan.
B. Beste isolatzaile materialekin alderatuta, ekoizpen prozesua zailagoa da, ekoizpen eraginkortasuna baxua da, inprimatutako karaktereak erortzeko joera dute eta galerak handiak dira, eta horrek ekoizpen kostua nahiko altua bihurtzen du.
Ondorioz, aipatutako isolamendu-material mota guztien aplikazioa, batez ere 105 ℃-tik gorako tenperatura-erresistentzia duten tenperatura altuko isolamendu-material bereziak, oraindik trantsizio-aldian dago Txinan. Kableen ekoizpena edo kable-sortaren prozesamendua izan, ez dago prozesu heldu bat bakarrik, baita kable mota honen abantailak eta desabantailak arrazionalki ulertzeko prozesu bat ere.
Argitaratze data: 2025eko maiatzaren 27a