Fili e cavi, che fungono da vettori principali per la trasmissione di energia e la comunicazione di informazioni, hanno prestazioni che dipendono direttamente dai processi di isolamento e rivestimento. Con la diversificazione dei requisiti dell'industria moderna per le prestazioni dei cavi, quattro processi principali – estrusione, avvolgimento longitudinale, avvolgimento elicoidale e rivestimento a immersione – dimostrano vantaggi unici in diversi scenari. Questo articolo approfondisce la selezione dei materiali, il flusso di processo e gli scenari applicativi di ciascun processo, fornendo una base teorica per la progettazione e la selezione dei cavi.
1 Processo di estrusione
1.1 Sistemi materiali
Il processo di estrusione utilizza principalmente materiali polimerici termoplastici o termoindurenti:
① Cloruro di polivinile (PVC): basso costo, facile da lavorare, adatto ai cavi convenzionali a bassa tensione (ad esempio, cavi standard UL 1061), ma con scarsa resistenza al calore (temperatura di utilizzo a lungo termine ≤70°C).
②Polietilene reticolato (XLPE): Tramite reticolazione con perossido o irradiazione, la temperatura nominale aumenta fino a 90°C (norma IEC 60502), utilizzata per cavi di alimentazione a media e alta tensione.
③ Poliuretano termoplastico (TPU): la resistenza all'abrasione soddisfa lo standard ISO 4649 Grado A, utilizzato per i cavi delle catene portacavi dei robot.
④ Fluoroplastiche (ad esempio, FEP): resistenza alle alte temperature (200°C) e alla corrosione chimica, conformi ai requisiti MIL-W-22759 per cavi aerospaziali.
1.2 Caratteristiche del processo
Utilizza un estrusore a vite per ottenere un rivestimento continuo:
① Controllo della temperatura: XLPE richiede un controllo della temperatura a tre stadi (zona di alimentazione 120°C → zona di compressione 150°C → zona di omogeneizzazione 180°C).
② Controllo dello spessore: l'eccentricità deve essere ≤5% (come specificato in GB/T 2951.11).
3 Metodo di raffreddamento: raffreddamento a gradiente in una vasca d'acqua per prevenire la formazione di crepe dovute allo stress di cristallizzazione.
1.3 Scenari applicativi
① Trasmissione di potenza: cavi isolati XLPE da 35 kV e inferiori (GB/T 12706).
② Cablaggi per autoveicoli: isolamento in PVC a parete sottile (standard ISO 6722 spessore 0,13 mm).
③ Cavi speciali: cavi coassiali isolati in PTFE (ASTM D3307).
2 Processo di avvolgimento longitudinale
2.1 Selezione del materiale
① Strisce metalliche: 0,15 mmnastro di acciaio zincato(requisiti GB/T 2952), nastro di alluminio rivestito in plastica (struttura Al/PET/Al).
2 Materiali impermeabili: nastro impermeabile rivestito con adesivo hot-melt (tasso di rigonfiamento ≥500%).
③ Materiali di saldatura: filo di saldatura in alluminio ER5356 per saldatura ad arco di argon (standard AWS A5.10).
2.2 Tecnologie chiave
Il processo di avvolgimento longitudinale prevede tre fasi principali:
① Formatura di strisce: piegatura di strisce piatte in forma di U → forma di O mediante laminazione a più stadi.
② Saldatura continua: Saldatura a induzione ad alta frequenza (frequenza 400 kHz, velocità 20 m/min).
③ Ispezione online: tester di scintilla (tensione di prova 9 kV/mm).
2.3 Applicazioni tipiche
① Cavi sottomarini: avvolgimento longitudinale con nastro di acciaio a doppio strato (resistenza meccanica standard IEC 60840 ≥400 N/mm²).
2 Cavi per attività minerarie: guaina in alluminio ondulato (resistenza alla compressione MT 818.14 ≥20 MPa).
3 Cavi di comunicazione: schermatura longitudinale composita in alluminio-plastica (perdita di trasmissione ≤0,1 dB/m a 1 GHz).
3 Processo di avvolgimento elicoidale
3.1 Combinazioni di materiali
① Nastro di mica: contenuto di muscovite ≥95% (GB/T 5019.6), temperatura di resistenza al fuoco 1000°C/90 min.
2 Nastro semiconduttore: contenuto di nerofumo 30%～40% (resistività di volume 10²～10³ Ω·cm).
③ Nastri compositi: pellicola di poliestere + tessuto non tessuto (spessore 0,05 mm ±0,005 mm).
3.2 Parametri di processo
① Angolo di avvolgimento: 25°～55° (un angolo più piccolo garantisce una migliore resistenza alla flessione).
② Rapporto di sovrapposizione: 50%～70% (i cavi resistenti al fuoco richiedono una sovrapposizione del 100%).
③ Controllo della tensione: 0,5～2 N/mm² (controllo a circuito chiuso del servomotore).
3.3 Applicazioni innovative
① Cavi per energia nucleare: avvolgimento con nastro di mica a tre strati (qualificato per test LOCA secondo lo standard IEEE 383).
2 Cavi superconduttori: avvolgimento con nastro semiconduttore impermeabile (tasso di ritenzione della corrente critica ≥98%).
3 Cavi ad alta frequenza: avvolgimento in pellicola PTFE (costante dielettrica 2,1 a 1 MHz).
4 Processo di rivestimento a immersione
4.1 Sistemi di rivestimento
① Rivestimenti in asfalto: penetrazione 60～80 (0,1 mm) a 25°C (GB/T 4507).
② Poliuretano: sistema bicomponente (NCO∶OH = 1,1∶1), adesione ≥3B (ASTM D3359).
③ Nanorivestimenti: resina epossidica modificata con SiO₂ (test di nebbia salina >1000 h).
4.2 Miglioramenti dei processi
① Impregnazione sotto vuoto: pressione 0,08 MPa mantenuta per 30 min (tasso di riempimento dei pori >95%).
② Polimerizzazione UV: lunghezza d'onda 365 nm, intensità 800 mJ/cm².
③ Essiccazione a gradiente: 40°C × 2 h → 80°C × 4 h → 120°C × 1 h.
4.3 Applicazioni speciali
① Conduttori aerei: rivestimento anticorrosione modificato con grafene (densità dei depositi di sale ridotta del 70%).
2 Cavi di bordo: rivestimento in poliurea autoriparante (tempo di guarigione delle crepe <24 h).
③ Cavi interrati: rivestimento semiconduttore (resistenza di messa a terra ≤5 Ω·km).
5 Conclusion
Con lo sviluppo di nuovi materiali e apparecchiature intelligenti, i processi di rivestimento si stanno evolvendo verso la compositizzazione e la digitalizzazione. Ad esempio, la tecnologia combinata di estrusione e rivestimento longitudinale consente la produzione integrata di coestrusione a tre strati + guaina in alluminio, mentre i cavi di comunicazione 5G utilizzano un isolamento composito con nanorivestimento e rivestimento. L'innovazione di processo futura deve trovare l'equilibrio ottimale tra controllo dei costi e miglioramento delle prestazioni, guidando lo sviluppo di alta qualità dell'industria dei cavi.
Data di pubblicazione: 31-12-2025