I fili e i cavi, elementi fondamentali 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 industriali moderni in termini di prestazioni dei cavi, quattro processi principali – estrusione, avvolgimento longitudinale, avvolgimento elicoidale e rivestimento per immersione – dimostrano vantaggi specifici in diversi scenari. Questo articolo analizza 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 di materiali
Il processo di estrusione utilizza principalmente materiali polimerici termoplastici o termoindurenti:
① Cloruro di polivinile (PVC): basso costo, facile lavorazione, adatto per cavi a bassa tensione convenzionali (ad esempio, cavi standard UL 1061), ma con scarsa resistenza al calore (temperatura di utilizzo a lungo termine ≤70°C).
②Polietilene reticolato (XLPE)Grazie alla reticolazione con perossido o irradiazione, la temperatura nominale aumenta fino a 90 °C (standard IEC 60502), ed è utilizzata per cavi di alimentazione di 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 di trascinamento dei robot.
④ Fluoroplastici (ad es. FEP): resistenza alle alte temperature (200 °C) e alla corrosione chimica, conformi ai requisiti MIL-W-22759 per i cavi aerospaziali.
1.2 Caratteristiche del processo
Utilizza un estrusore a vite per ottenere un rivestimento continuo:
① Controllo della temperatura: il XLPE richiede un controllo della temperatura a tre fasi (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 nella norma GB/T 2951.11).
③ Metodo di raffreddamento: Raffreddamento graduale in una vaschetta d'acqua per prevenire la formazione di cricche da stress dovute alla cristallizzazione.
1.3 Scenari applicativi
① Trasmissione di energia: cavi con isolamento in XLPE fino a 35 kV (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 con isolamento in PTFE (ASTM D3307).
2 Processo di avvolgimento longitudinale
2.1 Selezione dei materiali
① Strisce metalliche: 0,15 mmnastro in acciaio zincato(Requisiti GB/T 2952), nastro di alluminio rivestito in plastica (struttura Al/PET/Al).
② Materiali impermeabilizzanti: Nastro impermeabilizzante rivestito con adesivo termofusibile (tasso di rigonfiamento ≥500%).
③ Materiali per la saldatura: filo per 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 da forma a U a forma a O tramite laminazione in più fasi.
② Saldatura continua: Saldatura a induzione ad alta frequenza (frequenza 400 kHz, velocità 20 m/min).
③ Ispezione in linea: Tester di scintilla (tensione di prova 9 kV/mm).
2.3 Applicazioni tipiche
① Cavi sottomarini: avvolgimento longitudinale con nastro d'acciaio a doppio strato (resistenza meccanica standard IEC 60840 ≥400 N/mm²).
② Cavi per miniere: guaina in alluminio ondulato (resistenza alla compressione MT 818.14 ≥20 MPa).
③ Cavi di comunicazione: schermatura longitudinale in composito 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), resistenza al fuoco a 1000 °C/90 min.
② Nastro semiconduttore: contenuto di nerofumo 30%～40% (resistività volumetrica 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 minore offre una maggiore resistenza alla flessione).
② Rapporto di sovrapposizione: 50%～70% (i cavi ignifughi 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 centrali nucleari: Avvolgimento con nastro di mica a tre strati (conforme allo standard IEEE 383 per i test LOCA).
② Cavi superconduttori: avvolgimento con nastro semiconduttore impermeabile (tasso di ritenzione della corrente critica ≥98%).
③ Cavi ad alta frequenza: rivestimento in pellicola di PTFE (costante dielettrica 2,1 a 1 MHz).
4 Processo di rivestimento per 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 Nano-rivestimenti: resina epossidica modificata con SiO₂ (test in nebbia salina >1000 ore).
4.2 Miglioramenti dei processi
① Impregnazione sottovuoto: pressione di 0,08 MPa mantenuta per 30 minuti (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 salini ridotta del 70%).
② Cavi di bordo: rivestimento in poliurea autoriparante (tempo di riparazione delle crepe <24 ore).
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 compositivizzazione e la digitalizzazione. Ad esempio, la tecnologia combinata di estrusione e avvolgimento longitudinale consente la produzione integrata di coestrusione a tre strati + guaina in alluminio, e i cavi di comunicazione 5G utilizzano un isolamento composito con nanorivestimento + avvolgimento. L'innovazione di processo futura dovrà trovare l'equilibrio ottimale tra controllo dei costi e miglioramento delle prestazioni, promuovendo lo sviluppo di alta qualità dell'industria dei cavi.
Data di pubblicazione: 31-12-2025