De prestaties van isolatiematerialen hebben een directe invloed op de kwaliteit, verwerkingsefficiëntie en het toepassingsgebied van draden en kabels.
1. PVC polyvinylchloride draden en kabels
Polyvinylchloride (hierna te noemenPVCIsolatiematerialen zijn mengsels waarin stabilisatoren, weekmakers, vlamvertragers, smeermiddelen en andere additieven aan PVC-poeder worden toegevoegd. De formule wordt aangepast aan de verschillende toepassingen en karakteristieke eisen van draden en kabels. Na tientallen jaren van productie en toepassing is de productie- en verwerkingstechnologie van PVC inmiddels zeer volwassen. PVC-isolatiemateriaal kent een zeer brede toepassing in draden en kabels en heeft zijn eigen kenmerken:
A. De productietechnologie is volwassen en eenvoudig te vormen en te verwerken. Vergeleken met andere soorten kabelisolatiematerialen is het niet alleen goedkoop, maar kan het ook effectief de kleurverschillen, glans, bedrukking, verwerkingsefficiëntie, zachtheid en hardheid van het draadoppervlak, de hechting van de geleider, evenals de mechanische, fysieke en elektrische eigenschappen van de draad zelf beheersen.
B. Het heeft uitstekende brandvertragende prestaties, waardoor PVC-geïsoleerde draden gemakkelijk kunnen voldoen aan de brandvertragende klassen die door verschillende normen worden voorgeschreven.
C. Op het gebied van temperatuurbestendigheid omvatten de momenteel algemeen gebruikte soorten PVC-isolatie, door de optimalisatie en verbetering van materiaalformules, voornamelijk de volgende drie categorieën:
Wat de nominale spanning betreft, wordt het over het algemeen gebruikt bij spanningsniveaus van 1000 V AC en lager. Het kan breed worden toegepast in sectoren zoals huishoudelijke apparaten, instrumenten en meters, verlichting en netwerkcommunicatie.
PVC heeft ook enkele inherente nadelen die de toepassing ervan beperken:
A. Door het hoge chloorgehalte stoot het bij verbranding een grote hoeveelheid dikke rook uit, die verstikking kan veroorzaken, het zicht kan beïnvloeden en kankerverwekkende stoffen en HCl-gas kan produceren, wat ernstige schade aan het milieu kan toebrengen. Met de ontwikkeling van technologie voor de productie van rookarme halogeenvrije isolatiematerialen is de geleidelijke vervanging van PVC-isolatie een onvermijdelijke trend geworden in de ontwikkeling van kabels.
B. Gewone PVC-isolatie is slecht bestand tegen zuren en logen, stookolie en organische oplosmiddelen. Volgens het chemische principe "gelijke lost gelijke op", zijn PVC-draden zeer gevoelig voor beschadiging en scheurvorming in de genoemde specifieke omgeving. PVC-kabels worden echter nog steeds veel gebruikt in huishoudelijke apparaten, verlichtingsarmaturen, mechanische apparatuur, instrumenten en meters, netwerkcommunicatie, bedrading in gebouwen en andere sectoren, ondanks de uitstekende verwerkingseigenschappen en lage kosten.
2. Vernet polyethyleendraden en -kabels
Vernet PE (hierna te noemenXLPE) is een type polyethyleen dat onder bepaalde omstandigheden kan transformeren van een lineaire moleculaire structuur naar een driedimensionale structuur onder invloed van hoogenergetische straling of vernettingsmiddelen. Tegelijkertijd transformeert het van thermoplastisch materiaal naar onoplosbaar thermohardend materiaal.
Momenteel worden er bij de toepassing van draad- en kabelisolatie hoofdzakelijk drie vernettingsmethoden gebruikt:
A. Peroxidevernetting: Hierbij wordt eerst polyethyleenhars gebruikt in combinatie met geschikte vernettingsmiddelen en antioxidanten, waarna naar behoefte andere componenten worden toegevoegd om vernetbare polyethyleenmengseldeeltjes te produceren. Tijdens het extrusieproces vindt vernetting plaats via hete stoomvernettingsbuizen.
B. Silane crosslinking (warmwater crosslinking): Dit is ook een methode voor chemische crosslinking. Het belangrijkste mechanisme is het crosslinken van organosiloxaan en polyethyleen onder specifieke omstandigheden.
en de mate van vernetting kan doorgaans ongeveer 60% bedragen.
C. Bestralingscrosslinking: Hierbij worden hoogenergetische stralen zoals R-stralen, alfastralen en elektronenstralen gebruikt om de koolstofatomen in polyethyleenmacromoleculen te activeren en crosslinking te veroorzaken. De hoogenergetische stralen die gewoonlijk in draden en kabels worden gebruikt, zijn elektronenstralen die worden gegenereerd door elektronenversnellers. Omdat deze crosslinking afhankelijk is van fysieke energie, valt het onder fysieke crosslinking.
De bovenstaande drie verschillende crosslinking-methoden hebben verschillende kenmerken en toepassingen:
Vergeleken met thermoplastisch polyethyleen (PVC) heeft XLPE-isolatie de volgende voordelen:
A. Het heeft de weerstand tegen warmtevervorming verbeterd, evenals de mechanische eigenschappen bij hoge temperaturen en de weerstand tegen omgevingsspanningsscheuren en warmteveroudering.
B. Het heeft een verbeterde chemische stabiliteit en oplosmiddelbestendigheid, verminderde koude vloei en behield in principe de oorspronkelijke elektrische prestaties. De werktemperatuur op lange termijn kan 125 °C en 150 °C bereiken. De met vernet polyethyleen geïsoleerde draad en kabel verbeteren ook de kortsluitvastheid en de temperatuurbestendigheid op korte termijn kan oplopen tot 250 °C. Voor draden en kabels van dezelfde dikte is de stroomdoorvoercapaciteit van vernet polyethyleen veel groter.
C. Het heeft uitstekende mechanische, waterdichte en stralingsbestendige eigenschappen en wordt daarom veel gebruikt in diverse sectoren. Bijvoorbeeld: interne verbindingsdraden voor elektrische apparaten, motorkabels, verlichtingskabels, laagspanningskabels voor auto's, locomotiefkabels, kabels en leidingen voor metro's, milieuvriendelijke kabels voor mijnen, maritieme kabels, kabels voor het leggen van kernenergie, hoogspanningskabels voor tv's, hoogspanningskabels voor röntgenstraling, en kabels en leidingen voor stroomoverdracht, enz.
XLPE-geïsoleerde draden en kabels hebben aanzienlijke voordelen, maar ze hebben ook een aantal inherente nadelen die hun toepassing beperken:
A. Slechte hittebestendige hechting. Bij het verwerken en gebruiken van draden bij temperaturen boven de nominale temperatuur kunnen de draden gemakkelijk aan elkaar vastplakken. In ernstige gevallen kan dit leiden tot isolatieschade en kortsluiting.
B. Slechte warmtegeleiding. Bij temperaturen boven de 200 °C wordt de isolatie van draden extreem zacht. Bij externe krachten, zoals knijpen of stoten, kunnen de draden doorsnijden en kortsluiting veroorzaken.
C. Het is moeilijk om het kleurverschil tussen batches te beheersen. Problemen zoals krassen, verkleuring en loslatende letters kunnen tijdens de verwerking optreden.
D. De XLPE-isolatie met een temperatuurbestendigheid van 150 °C is volledig halogeenvrij en voldoet aan de VW-1-verbrandingstest volgens de UL1581-normen, met behoud van uitstekende mechanische en elektrische eigenschappen. Er zijn echter nog steeds bepaalde knelpunten in de productietechnologie en de kosten zijn hoog.
3. Draden en kabels van siliconenrubber
De polymeermoleculen van siliconenrubber zijn ketenstructuren gevormd door SI-O (silicium-zuurstof)-bindingen. De SI-O-bindingsenergie is 443,5 kJ/MOL, wat veel hoger is dan de CC-bindingsenergie (355 kJ/MOL). De meeste draden en kabels van siliconenrubber worden geproduceerd door middel van koude extrusie en vulkanisatie bij hoge temperaturen. Van alle synthetische rubberen draden en kabels presteert siliconenrubber, dankzij de unieke moleculaire structuur, beter dan andere gewone rubbersoorten.
A. Het is extreem zacht, heeft een goede elasticiteit, is geurloos en niet giftig, is bestand tegen hoge temperaturen en extreme kou. Het gebruikstemperatuurbereik ligt tussen -90 en 300 °C. Siliconenrubber is veel beter bestand tegen hitte dan gewoon rubber. Het kan continu worden gebruikt bij 200 °C en gedurende een bepaalde periode bij 350 °C.
B. Uitstekende weersbestendigheid. Zelfs na langdurige blootstelling aan ultraviolette straling en andere weersomstandigheden zijn de fysieke eigenschappen slechts minimaal veranderd.
C. Siliconenrubber heeft een zeer hoge soortelijke weerstand en de weerstand blijft stabiel over een breed temperatuur- en frequentiebereik.
Siliconenrubber is uitstekend bestand tegen hoogspanningscorona- en boogontlading. Draden en kabels met siliconenrubberisolatie bieden de bovengenoemde voordelen en worden veel gebruikt in hoogspanningskabels voor televisies, hittebestendige kabels voor magnetrons, kabels voor inductiekookplaten, kabels voor koffiepotten, snoeren voor lampen, UV-apparatuur, halogeenlampen, interne aansluitkabels voor ovens en ventilatoren, met name in kleine huishoudelijke apparaten.
Sommige tekortkomingen beperken echter ook de bredere toepassing ervan. Bijvoorbeeld:
A. Slechte scheurweerstand. Tijdens de verwerking of het gebruik is het gevoelig voor schade door externe krachten die samendrukken, krassen en schuren, wat kortsluiting kan veroorzaken. De huidige beschermingsmaatregel is het toevoegen van een laag glasvezel of hittebestendige polyestervezels aan de buitenkant van de siliconenisolatie. Tijdens de verwerking is het echter nog steeds noodzakelijk om verwondingen door externe krachten zoveel mogelijk te voorkomen.
B. Het vulkanisatiemiddel dat momenteel het meest wordt gebruikt bij vulkanisatiegieten is dubbel, twee, vier. Dit vulkanisatiemiddel bevat chloor. Volledig halogeenvrije vulkanisatiemiddelen (zoals platinavulkanisatie) stellen hoge eisen aan de temperatuur in de productieomgeving en zijn duur. Daarom moeten bij de verwerking van kabelbomen de volgende punten in acht worden genomen: de druk van het drukwiel mag niet te hoog zijn. Het is het beste om rubber te gebruiken om breuk tijdens het productieproces te voorkomen, wat kan leiden tot een slechte drukweerstand.
4. Vernet ethyleenpropyleendieenmonomeer (EPDM) rubber (XLEPDM) draad
Vernet ethyleen-propyleen-dieen-monomeer (EPDM) rubber is een terpolymeer van ethyleen, propyleen en een niet-geconjugeerd dieen, dat vernet wordt door middel van chemische of bestralingsmethoden. Vernet EPDM-rubber geïsoleerde draad combineert de voordelen van zowel polyolefine geïsoleerde draad als gewone rubber geïsoleerde draad:
A. Zacht, flexibel, elastisch, antiaanbaklaag bij hoge temperaturen, bestand tegen veroudering op lange termijn en bestand tegen zware weersomstandigheden (-60 tot 125℃).
B. Ozonbestendigheid, UV-bestendigheid, elektrische isolatieweerstand en chemische corrosiebestendigheid.
C. De olie- en oplosmiddelbestendigheid is vergelijkbaar met die van universele isolatie van chloropreenrubber. Het wordt verwerkt met gewone apparatuur voor warme extrusie en er wordt gebruikgemaakt van bestralingsvernetting, wat eenvoudig te verwerken en goedkoop is. Vernet ethyleenpropyleendieenmonomeer (EPDM) rubber met isolatie heeft de bovengenoemde talrijke voordelen en wordt veel gebruikt in sectoren zoals koelcompressorkabels, waterdichte motorkabels, transformatorkabels, mobiele kabels in mijnen, boorinstallaties, auto's, medische apparatuur, schepen en algemene interne bedrading van elektrische apparaten.
De belangrijkste nadelen van XLEPDM-draden zijn:
A. Net als XLPE- en PVC-draden heeft het een relatief slechte scheurweerstand.
B. Slechte hechting en zelfklevendheid beïnvloeden de verdere verwerkbaarheid.
5. Fluoroplastische draden en kabels
Vergeleken met gewone polyethyleen- en polyvinylchloridekabels hebben fluorkunststofkabels de volgende opvallende kenmerken:
A. Fluorkunststoffen die bestand zijn tegen hoge temperaturen hebben een buitengewone thermische stabiliteit, waardoor fluorkunststofkabels zich kunnen aanpassen aan omgevingen met hoge temperaturen van 150 tot 250 graden Celsius. Onder geleiders met dezelfde doorsnede kunnen fluorkunststofkabels een hogere toelaatbare stroomsterkte doorlaten, waardoor het toepassingsbereik van dit type geïsoleerde draad aanzienlijk wordt uitgebreid. Vanwege deze unieke eigenschap worden fluorkunststofkabels vaak gebruikt voor interne bedrading en aansluitdraden in vliegtuigen, schepen, hogetemperatuurovens en elektronische apparatuur.
B. Goede vlamvertraging: Fluorkunststoffen hebben een hoge zuurstofindex en bij verbranding is de vlamverspreiding klein, waardoor er minder rook ontstaat. De draad die hiervan wordt gemaakt, is geschikt voor gereedschap en plaatsen met strenge eisen aan vlamvertraging. Bijvoorbeeld: computernetwerken, metro's, voertuigen, hoogbouw en andere openbare plaatsen, enz. Als er brand uitbreekt, kunnen mensen even de tijd hebben om te evacueren zonder door de dikke rook omver te worden geblazen, wat kostbare reddingstijd oplevert.
C. Uitstekende elektrische prestaties: Vergeleken met polyethyleen hebben fluorkunststoffen een lagere diëlektrische constante. Daarom hebben fluorkunststofkabels, vergeleken met coaxkabels met vergelijkbare structuren, minder demping en zijn ze geschikter voor hoogfrequente signaaloverdracht. Tegenwoordig is de toenemende frequentie van kabelgebruik een trend geworden. Dankzij de hoge temperatuurbestendigheid van fluorkunststoffen worden ze inmiddels veel gebruikt als interne bedrading voor transmissie- en communicatieapparatuur, als verbindingskabels tussen draadloze transmissiefeeders en zenders, en als video- en audiokabels. Bovendien hebben fluorkunststofkabels een goede diëlektrische sterkte en isolatieweerstand, waardoor ze geschikt zijn als besturingskabels voor belangrijke instrumenten en meters.
D. Perfecte mechanische en chemische eigenschappen: Fluorkunststoffen hebben een hoge chemische bindingsenergie, een hoge stabiliteit, zijn vrijwel ongevoelig voor temperatuurschommelingen en beschikken over een uitstekende weerbestendigheid en mechanische sterkte. Bovendien worden ze niet aangetast door diverse zuren, logen en organische oplosmiddelen. Daarom zijn ze geschikt voor omgevingen met aanzienlijke klimaatveranderingen en corrosieve omstandigheden, zoals petrochemie, olieraffinaderijen en de controle van oliebroninstrumenten.
E. Vergemakkelijkt lasverbindingen. In elektronische instrumenten worden veel verbindingen gemaakt door middel van lassen. Door het lage smeltpunt van gewone kunststoffen smelten ze gemakkelijk bij hoge temperaturen, wat een goede lastechniek vereist. Bovendien vereisen sommige laspunten een bepaalde lastijd, wat ook de reden is waarom fluorkunststofkabels populair zijn. Bijvoorbeeld voor de interne bedrading van communicatieapparatuur en elektronische instrumenten.
Natuurlijk hebben fluorkunststoffen ook nog steeds enkele nadelen die hun gebruik beperken:
A. De grondstoffenprijzen zijn hoog. Momenteel is de binnenlandse productie nog steeds voornamelijk afhankelijk van import (Daikin uit Japan en DuPont uit de Verenigde Staten). Hoewel binnenlandse fluorkunststoffen de afgelopen jaren een snelle ontwikkeling hebben doorgemaakt, zijn de productievarianten nog steeds beperkt. Vergeleken met geïmporteerde materialen is er nog steeds een zekere kloof in thermische stabiliteit en andere algemene eigenschappen van de materialen.
B. Vergeleken met andere isolatiematerialen is het productieproces moeilijker, is de productie-efficiëntie laag, hebben de gedrukte tekens de neiging om los te raken en is het verlies groot, waardoor de productiekosten relatief hoog zijn.
Concluderend kan gesteld worden dat de toepassing van alle bovengenoemde soorten isolatiematerialen, met name de speciale isolatiematerialen die bestand zijn tegen hoge temperaturen en een temperatuurbestendigheid van meer dan 105 °C, zich in China nog in een overgangsfase bevindt. Of het nu gaat om draadproductie of kabelboomverwerking, er is niet alleen sprake van een volwassen proces, maar ook van een proces om de voor- en nadelen van dit type draad rationeel te begrijpen.
Geplaatst op: 27 mei 2025