מהם חומרי בידוד שאינם הלוגנים?

(1)חומר בידוד פוליאתילן (XLPE) צולב, בעל עשן נמוך ואפס הלוגן:
חומר בידוד XLPE מיוצר על ידי ערבוב פוליאתילן (PE) ואתילן ויניל אצטט (EVA) כמטריצת בסיס, יחד עם תוספים שונים כגון מעכבי בעירה ללא הלוגן, חומרי סיכה, נוגדי חמצון וכו', באמצעות תהליך ערבוב ועיבוד גלולות. לאחר עיבוד קרינה, PE הופך ממבנה מולקולרי ליניארי למבנה תלת-ממדי, ומשנה את עצמו מחומר תרמופלסטי לפלסטיק תרמוסטי בלתי מסיס.

לכבלים בידוד XLPE יש מספר יתרונות בהשוואה לכבלים תרמופלסטיים רגילים של PE:
1. עמידות משופרת לעיוות תרמי, תכונות מכניות משופרות בטמפרטורות גבוהות ועמידות משופרת בפני סדקים כתוצאה ממאמץ סביבתי והזדקנות תרמית.
2. יציבות כימית משופרת ועמידות בפני ממס, זרימה קרה מופחתת ותכונות חשמליות נשמרות. טמפרטורות הפעלה ארוכות טווח יכולות להגיע ל-125°C עד 150°C. לאחר עיבוד קישור צולב, ניתן להעלות את טמפרטורת הקצר של PE ל-250°C, מה שמאפשר קיבולת נשיאת זרם גבוהה משמעותית עבור כבלים באותו עובי.
3. כבלים מבודדים ב-XLPE מציגים גם תכונות מכניות, עמידות למים וקרינה מצוינות, מה שהופך אותם למתאימים ליישומים שונים, כגון חיווט פנימי במכשירי חשמל, חוטי מנוע, חוטי תאורה, חוטי בקרת אותות מתח נמוך לרכב, חוטי קטר, כבלי רכבת תחתית, כבלי כרייה ידידותיים לסביבה, כבלי ספינות, כבלים בדרגה 1E לתחנות כוח גרעיניות, כבלי משאבות צוללות וכבלי הולכת חשמל.

הכיוונים הנוכחיים בפיתוח חומרי בידוד XLPE כוללים חומרי בידוד כבלי חשמל PE מקושרים באמצעות קרינה, חומרי בידוד אווירי PE מקושרים באמצעות קרינה, וחומרי ציפוי פוליאולפין מעכבי בעירה מקושרים באמצעות קרינה.

(2)חומר בידוד פוליפרופילן צולב (XL-PP):
פוליפרופילן (PP), כחומר פלסטיק נפוץ, מתאפיין במאפיינים כגון משקל קל, מקורות גלם רבים, יעילות כלכלית, עמידות מצוינת בפני קורוזיה כימית, קלות יציקה ויכולת מיחזור. עם זאת, יש לו מגבלות כגון חוזק נמוך, עמידות ירודה בחום, עיוות הצטמקות משמעותי, עמידות ירודה לזחילה, שבירות בטמפרטורה נמוכה ועמידות ירודה בפני הזדקנות בחום ובחמצן. מגבלות אלו הגבילו את השימוש בו ביישומי כבלים. חוקרים עבדו על שינוי חומרי פוליפרופילן כדי לשפר את ביצועיהם הכוללים, ופוליפרופילן מעובד המקושר באמצעות קרינה (XL-PP) התגבר ביעילות על מגבלות אלו.

חוטים מבודדים XL-PP יכולים לעמוד בבדיקות להבה UL VW-1 ובתקני חוטים בטמפרטורה של 150°C המדורגים על ידי UL. ביישומי כבלים מעשיים, EVA מעורבב לעתים קרובות עם PE, PVC, PP וחומרים אחרים כדי להתאים את ביצועי שכבת הבידוד של הכבל.

אחד החסרונות של PP מצולב באמצעות הקרנה הוא שהוא כרוך בתגובה תחרותית בין היווצרות קבוצות קצה בלתי רוויות באמצעות תגובות פירוק לבין תגובות קישור צולב בין מולקולות מגורות ורדיקלים חופשיים של מולקולות גדולות. מחקרים הראו כי היחס בין תגובות פירוק לתגובות קישור צולב בקישור צולב באמצעות הקרנת PP הוא כ-0.8 בעת שימוש בקרינת גמא. כדי להשיג תגובות קישור צולב יעילות ב-PP, יש להוסיף מקדמי קישור צולב לצורך קישור צולב באמצעות הקרנה. בנוסף, עובי קישור הצלב האפקטיבי מוגבל על ידי יכולת החדירה של קרני אלקטרונים במהלך ההקרנה. הקרנה מובילה לייצור גז והקצף, דבר המהווה יתרון לקישור צולב של מוצרים דקים אך מגביל את השימוש בכבלים בעלי דופן עבה.

(3) חומר בידוד קופולימר אתילן-ויניל אצטט צולב (XL-EVA):
ככל שהביקוש לבטיחות כבלים גובר, פיתוח כבלים מקושרים צולבים מעכבי בעירה נטולי הלוגן גדל במהירות. בהשוואה ל-PE, ל-EVA, אשר מכניס מונומרים של ויניל אצטט לשרשרת המולקולרית, יש גבישיות נמוכה יותר, וכתוצאה מכך גמישות משופרת, עמידות בפני פגיעות, תאימות למילוי ותכונות איטום בחום. באופן כללי, תכונותיו של שרף EVA תלויות בתכולת המונומרים של ויניל אצטט בשרשרת המולקולרית. תכולה גבוהה יותר של ויניל אצטט מובילה לשקיפות, גמישות וקשיחות מוגברות. לשרף EVA תאימות מצוינת למילוי ויכולת קירוב צולבים, מה שהופך אותו לפופולרי יותר ויותר בכבלים מקושרים צולבים מעכבי בעירה נטולי הלוגן.

שרף EVA עם תכולת ויניל אצטט של כ-12% עד 24% משמש בדרך כלל בבידוד חוטים וכבלים. ביישומי כבלים בפועל, EVA מעורבב לעתים קרובות עם PE, PVC, PP וחומרים אחרים כדי להתאים את ביצועי שכבת הבידוד של הכבל. רכיבי EVA יכולים לקדם קישור צולב, ולשפר את ביצועי הכבל לאחר הקישור הצלב.

(4) חומר בידוד מונומר אתילן-פרופילן-דיאן צולב (XL-EPDM):
XL-EPDM הוא טרפולימר המורכב מאתילן, פרופילן ומונומרים של דיאן לא מצומד, המקושרים באמצעות הקרנה. כבלי XL-EPDM משלבים את היתרונות של כבלים מבודדים בפוליאולפין וכבלים מבודדים בגומי נפוצים:
1. גמישות, עמידות, אי הידבקות בטמפרטורות גבוהות, עמידות בפני הזדקנות לטווח ארוך ועמידות באקלים קשה (-60°C עד 125°C).
2. עמידות לאוזון, עמידות לקרינת UV, ביצועי בידוד חשמלי ועמידות בפני קורוזיה כימית.
3. עמידות לשמן ולממסים דומה לבידוד גומי כלורופרין לשימוש כללי. ניתן לייצר אותו באמצעות ציוד עיבוד שיחול חם נפוץ, מה שהופך אותו לחסכוני.

לכבלים מבודדים XL-EPDM מגוון רחב של יישומים, כולל אך לא רק כבלי חשמל במתח נמוך, כבלי ספינות, כבלי הצתה לרכב, כבלי בקרה למדחסי קירור, כבלים ניידים לכרייה, ציוד קידוח ומכשירים רפואיים.

החסרונות העיקריים של כבלי XL-EPDM כוללים עמידות נמוכה לקרע ותכונות דבק והדבקה עצמית חלשות, אשר עלולות להשפיע על העיבוד שלאחר מכן.

(5) חומר בידוד גומי סיליקון

לגומי סיליקון גמישות ועמידות מצוינת בפני אוזון, פריקת קורונה ולהבות, מה שהופך אותו לחומר אידיאלי לבידוד חשמלי. היישום העיקרי שלו בתעשיית החשמל הוא עבור חוטים וכבלים. חוטים וכבלים מגומי סיליקון מתאימים במיוחד לשימוש בסביבות תובעניות ובטמפרטורה גבוהה, עם אורך חיים ארוך משמעותית בהשוואה לכבלים סטנדרטיים. יישומים נפוצים כוללים מנועים בטמפרטורה גבוהה, שנאים, גנרטורים, ציוד אלקטרוני וחשמלי, כבלי הצתה בכלי רכב וכבלים ימיים.

כיום, כבלים מבודדים בגומי סיליקון עוברים בדרך כלל קישור צולב באמצעות לחץ אטמוספרי עם אוויר חם או קיטור בלחץ גבוה. קיים גם מחקר מתמשך על שימוש בקרינת אלומת אלקטרונים לצורך קישור צולב של גומי סיליקון, אם כי הוא טרם הפך נפוץ בתעשיית הכבלים. עם ההתקדמות האחרונה בטכנולוגיית קישור צולב באמצעות קרינה, היא מציעה אלטרנטיבה זולה יותר, יעילה יותר וידידותית יותר לסביבה לחומרי בידוד מגומי סיליקון. באמצעות קרינת אלומת אלקטרונים או מקורות קרינה אחרים, ניתן להשיג קישור צולב יעיל של בידוד גומי סיליקון תוך מתן אפשרות לשליטה על עומק ומידת הקישור הצולב כדי לעמוד בדרישות יישום ספציפיות.

לפיכך, יישום טכנולוגיית קישור צולב באמצעות קרינה עבור חומרי בידוד מגומי סיליקון טומן בחובו פוטנציאל משמעותי בתעשיית החוטים והכבלים. טכנולוגיה זו צפויה להפחית את עלויות הייצור, לשפר את יעילות הייצור ולתרום להפחתת השפעות סביבתיות שליליות. מאמצי מחקר ופיתוח עתידיים עשויים להניע עוד יותר את השימוש בטכנולוגיית קישור צולב באמצעות קרינה עבור חומרי בידוד מגומי סיליקון, מה שיהפוך אותם ליישום נרחב יותר לייצור חוטים וכבלים בעלי ביצועים גבוהים בטמפרטורה גבוהה בתעשיית החשמל. זה יספק פתרונות אמינים ועמידים יותר עבור תחומי יישומים שונים.