(1)Materiale isolante in polietilene reticolato a bassa emissione di fumi e zero alogeni (XLPE):
Il materiale isolante XLPE viene prodotto combinando polietilene (PE) ed etilene vinil acetato (EVA) come matrice di base, insieme a vari additivi come ritardanti di fiamma privi di alogeni, lubrificanti, antiossidanti, ecc., attraverso un processo di compounding e pellettizzazione. Dopo il trattamento di irradiazione, il PE si trasforma da una struttura molecolare lineare in una struttura tridimensionale, trasformandosi da materiale termoplastico a una plastica termoindurente insolubile.
I cavi isolanti in XLPE presentano diversi vantaggi rispetto al comune PE termoplastico:
1. Maggiore resistenza alla deformazione termica, migliori proprietà meccaniche ad alte temperature e maggiore resistenza alle cricche dovute a stress ambientale e all'invecchiamento termico.
2. Maggiore stabilità chimica e resistenza ai solventi, ridotto scorrimento a freddo e mantenimento delle proprietà elettriche. Le temperature di esercizio a lungo termine possono raggiungere i 125-150 °C. Dopo il processo di reticolazione, la temperatura di cortocircuito del PE può essere aumentata a 250 °C, consentendo una capacità di trasporto di corrente significativamente maggiore per cavi dello stesso spessore.
3. I cavi isolati in XLPE presentano inoltre eccellenti proprietà meccaniche, impermeabili e di resistenza alle radiazioni, che li rendono adatti a varie applicazioni, come cablaggi interni di elettrodomestici, cavi motore, cavi di illuminazione, cavi di controllo del segnale a bassa tensione per autoveicoli, cavi per locomotive, cavi della metropolitana, cavi minerari ecologici, cavi per navi, cavi di grado 1E per centrali nucleari, cavi per pompe sommergibili e cavi per la trasmissione di energia.
Le attuali direzioni nello sviluppo dei materiali isolanti XLPE includono materiali isolanti per cavi elettrici in PE reticolato per irradiazione, materiali isolanti per antenne in PE reticolato per irradiazione e materiali di rivestimento in poliolefina ignifuga reticolata per irradiazione.
(2)Materiale isolante in polipropilene reticolato (XL-PP):
Il polipropilene (PP), come materiale plastico comune, presenta caratteristiche quali leggerezza, abbondanza di materie prime, economicità, eccellente resistenza alla corrosione chimica, facilità di stampaggio e riciclabilità. Tuttavia, presenta limitazioni quali scarsa resistenza, scarsa resistenza al calore, significativa deformazione da ritiro, scarsa resistenza al creep, fragilità a basse temperature e scarsa resistenza al calore e all'invecchiamento da ossigeno. Queste limitazioni ne hanno limitato l'utilizzo nelle applicazioni di cavi. I ricercatori hanno lavorato per modificare i materiali in polipropilene per migliorarne le prestazioni complessive e il polipropilene modificato reticolato per irraggiamento (XL-PP) ha efficacemente superato queste limitazioni.
I fili isolati in XL-PP soddisfano i test di resistenza alla fiamma UL VW-1 e gli standard UL per cavi a 150 °C. Nelle applicazioni pratiche dei cavi, l'EVA viene spesso miscelato con PE, PVC, PP e altri materiali per regolare le prestazioni dello strato isolante del cavo.
Uno degli svantaggi del PP reticolato per irradiazione è che comporta una reazione competitiva tra la formazione di gruppi terminali insaturi attraverso reazioni di degradazione e reazioni di reticolazione tra molecole stimolate e radicali liberi di grandi dimensioni. Studi hanno dimostrato che il rapporto tra reazioni di degradazione e reticolazione nella reticolazione per irradiazione del PP è di circa 0,8 quando si utilizza l'irradiazione con raggi gamma. Per ottenere reazioni di reticolazione efficaci nel PP, è necessario aggiungere promotori di reticolazione per la reticolazione per irradiazione. Inoltre, lo spessore effettivo di reticolazione è limitato dalla capacità di penetrazione dei fasci di elettroni durante l'irradiazione. L'irradiazione porta alla produzione di gas e schiuma, il che è vantaggioso per la reticolazione di prodotti sottili ma limita l'uso di cavi a parete spessa.
(3) Materiale isolante in copolimero di etilene vinil acetato reticolato (XL-EVA):
Con l'aumento della domanda di sicurezza dei cavi, lo sviluppo di cavi reticolati ignifughi privi di alogeni è cresciuto rapidamente. Rispetto al PE, l'EVA, che introduce monomeri di acetato di vinile nella catena molecolare, presenta una minore cristallinità, con conseguente miglioramento della flessibilità, della resistenza agli urti, della compatibilità con i riempitivi e delle proprietà di termosaldatura. In generale, le proprietà della resina EVA dipendono dal contenuto di monomeri di acetato di vinile nella catena molecolare. Un contenuto più elevato di acetato di vinile comporta una maggiore trasparenza, flessibilità e tenacità. La resina EVA presenta un'eccellente compatibilità con i riempitivi e reticolabilità, il che la rende sempre più popolare nei cavi reticolati ignifughi privi di alogeni.
La resina EVA con un contenuto di acetato di vinile compreso tra il 12% e il 24% circa è comunemente utilizzata nell'isolamento di fili e cavi. Nelle applicazioni reali, l'EVA viene spesso miscelata con PE, PVC, PP e altri materiali per ottimizzare le prestazioni dello strato isolante del cavo. I componenti in EVA possono favorire la reticolazione, migliorando le prestazioni del cavo dopo la reticolazione.
(4) Materiale isolante in monomero di etilene-propilene-diene reticolato (XL-EPDM):
L'XL-EPDM è un terpolimero composto da monomeri di etilene, propilene e diene non coniugati, reticolati mediante irradiazione. I cavi XL-EPDM combinano i vantaggi dei cavi isolati in poliolefina e dei comuni cavi isolati in gomma:
1. Flessibilità, resilienza, non aderenza alle alte temperature, resistenza all'invecchiamento a lungo termine e resistenza ai climi rigidi (da -60°C a 125°C).
2. Resistenza all'ozono, resistenza ai raggi UV, prestazioni di isolamento elettrico e resistenza alla corrosione chimica.
3. Resistenza a oli e solventi paragonabile a quella degli isolanti in gomma cloroprenica per uso generico. Può essere prodotto utilizzando comuni macchinari per estrusione a caldo, il che lo rende conveniente.
I cavi isolati XL-EPDM trovano ampia applicazione in numerosi settori, tra cui cavi di alimentazione a bassa tensione, cavi per navi, cavi di accensione per autoveicoli, cavi di controllo per compressori frigoriferi, cavi mobili per l'industria mineraria, attrezzature di perforazione e dispositivi medici.
Gli svantaggi principali dei cavi XL-EPDM sono la scarsa resistenza allo strappo e le deboli proprietà adesive e autoadesive, che possono compromettere la successiva lavorazione.
(5) Materiale isolante in gomma siliconica
La gomma siliconica possiede flessibilità ed eccellente resistenza all'ozono, all'effetto corona e alle fiamme, rendendola un materiale ideale per l'isolamento elettrico. La sua applicazione principale nell'industria elettrica riguarda fili e cavi. I fili e i cavi in gomma siliconica sono particolarmente adatti per l'uso in ambienti ad alta temperatura e difficili, con una durata significativamente maggiore rispetto ai cavi standard. Le applicazioni più comuni includono motori ad alta temperatura, trasformatori, generatori, apparecchiature elettroniche ed elettriche, cavi di accensione nei veicoli di trasporto e cavi di alimentazione e controllo per applicazioni navali.
Attualmente, i cavi isolati in gomma siliconica vengono generalmente reticolati utilizzando la pressione atmosferica con aria calda o vapore ad alta pressione. Sono inoltre in corso ricerche sull'utilizzo dell'irradiazione con fascio di elettroni per la reticolazione della gomma siliconica, sebbene questa tecnologia non sia ancora diffusa nel settore dei cavi. Grazie ai recenti progressi nella tecnologia di reticolazione mediante irradiazione, questa offre un'alternativa più economica, efficiente ed ecologica per i materiali isolanti in gomma siliconica. Attraverso l'irradiazione con fascio di elettroni o altre fonti di radiazioni, è possibile ottenere una reticolazione efficiente dell'isolamento in gomma siliconica, consentendo al contempo il controllo della profondità e del grado di reticolazione per soddisfare specifici requisiti applicativi.
Pertanto, l'applicazione della tecnologia di reticolazione per irraggiamento per i materiali isolanti in gomma siliconica è molto promettente nel settore dei fili e dei cavi. Si prevede che questa tecnologia ridurrà i costi di produzione, migliorerà l'efficienza produttiva e contribuirà a ridurre l'impatto ambientale negativo. Futuri sforzi di ricerca e sviluppo potrebbero ulteriormente promuovere l'uso della tecnologia di reticolazione per irraggiamento per i materiali isolanti in gomma siliconica, rendendoli più ampiamente applicabili alla produzione di fili e cavi ad alte prestazioni e ad alte temperature nel settore elettrico. Ciò fornirà soluzioni più affidabili e durevoli per diverse aree applicative.
Data di pubblicazione: 28 settembre 2023