Sähköalalla yksi sähköjohtojen ja -kaapeleiden olennaisista asioista on eristys- ja vaippamateriaalit.Monien vuosien ajan voimakaapeleiden tärkein eristemateriaali oli öljykyllästetty paperi sen erinomaisten sähköisten ominaisuuksien vuoksi.Sillä on myös kyky kestää korkeita lämpöylikuormituksia ilman liiallista huononemista.Hygroskooppisen luonteensa vuoksi metallivaippa on kuitenkin kosteussyöpynyt.Sen vuoksi oli pitkään ollut tarve sähkökaapelin eristemateriaalille, jossa oli yhdistelmä termoplastisten materiaalien ei-hygroskooppista luonnetta.
Silloitettujen polymeerien valmistus voidaan tehdä kahdella eri menetelmällä.Toinen on kemiallinen menetelmä ja toinen ionisointimenetelmä.Vaikka tämän silloitusvaikutuksen toteutuminen on yli 150 vuotta vanha, Charlesby osoitti ionisoivan säteilyn silloitusvaikutuksen lopullisesti ensimmäistä kertaa.Säteilysilloitusmenetelmä on tuottavin pienikokoisille ja ohutseinämäisille johtoille, joten sähkö- ja elektroniikkalaitteissa käytettävät johdot on valmistettu säteilysilloitusmenetelmällä.Menetelmä on edullinen alhaisen energiankulutuksen ja pienen tilan vuoksi.Säteilyprosessia on helppo hallita ja sillä on potentiaalia energiansäästöön ja saasteiden hallintaan.Säteilysilloittamisen erityispiirteet on tiivistetty seuraavasti: (1) Tuotantolinjan nopeutta voidaan ohjata.Nopea päällystys (ekstruusio) on mahdollista, koska silloitusainetta ei vaadita.Käyttämällä kiihdytintä, jolla on suuri teho ja vähän energiaa, voidaan saavuttaa nopea kovettuminen.(2) Silloitustasaisuus on erinomainen.Tasainen silloitus voidaan suorittaa valitsemalla sopiva kone ja ottamalla käyttöön optimaalinen suunnittelu langansyöttöä varten.(3) Erilaisia polymeerejä voidaan valmistaa riippuen silloitusasteesta säteilysilloitusprosessilla.Lisäksi säteilykovetusprosessi on edullisempi kuin höyrykovetusprosessi.Höyrykovetusprosessissa polymeerikerrokseen tunkeutuva vesi korkean höyrypaineen alaisena muodostaa joukon "mikromuotoja", jotka voivat aiheuttaa puun muotoisen osittaisen purkausvaurion kaapelin ollessa käytössä.Vaikka ilmiö on monimutkainen, puut voivat kasvaa ja aiheuttaa kaapeleiden dielektrisen lujuuden laskua.Näiden lisäksi höyrykovetusprosessilla on joitain haittoja energiankulutuksen kannalta: (a) tarvitaan korkeaa höyrynpainetta korkean lämpötilan saavuttamiseksi;(b) kaapelin ulkopuolelta tulevan lämmönjohtavuuden tehokkuus on alhainen ja (c) kaapelin johdin kuluttaa paljon energiaa, mikä johtaa alhaisempaan lämpötehokkuuteen ja myös pidempään silloitusreaktioon.Säteilykovetus on ehdokas kuivaprosesseihin.Sillä on kuitenkin se ongelma, että eristekerrokseen pysähtyneiden ja/tai säteilytyskanavien muodostuneiden elektronien kerääntyminen aiheuttaa myös puun muotoisen osittaisen hajoamisen säteilytyksen aikana ja sen jälkeen.Se on täysin erilainen kuin "vedetön prosessi".Koska polymeerikaapelissa on paljon kosteutta ja suuria onteloita, kovetusprosessi on välttämätön.Edellä mainittujen etujen lisäksi puolijohdemateriaaleja voidaan lisätä helposti säteilykovetusprosessiin, mikä ei ole helppoa höyrykovetusprosessissa, koska useimmat materiaalit eivät kestäneet korkeaa lämpötilaa ja painetta.
Säteilyoksastustekniikka antaa myös johtavuuden matriisiin.Tämä on ainutlaatuinen menetelmä yhdistää johtava matriisi eristävään.Tämä tekniikka käsittää runkopolymeerin deaktivoinnin sopivalla monomeerilla oksastamalla ja sen jälkeen johtavan polymeerin kerrostamisen rungon aktiivisen pinnan päälle.Eristyskäyttäytymistä lukuun ottamatta polymeeri voi tässä tapauksessa käyttäytyä johtavana.Vaikka sitä ei ole vielä vakiinnutettu, sillä voi olla useita mahdollisia sovelluksia, kuten EMI-suojaus, johtavat pinnoitteet ja antistaattiset aineet.Bhattacharya et al.ovat valmistaneet komposiitit polymeeri-FEP-g-(AA)-PPY ja polymeeri-FEP-g-(sty)-PPY.Aluksi polymeeri-FEP säteilytettiin Co-60-lähteestä ja sitten kalvo kastettiin eri prosenttiosuuksiin monomeereja.PPy kerrostettiin sitten oksastetun pinnan päälle pyrrolin oksidatiivisella polymeroinnilla käyttäen rautakloridia hapettimena.Pintavastus on pienentynyt ja on luokkaa 104–105 ohm/cm2.Pintavastus riippuu monomeerien oksastusprosentista.Tätä tekniikkaa käyttämällä voidaan lisätä pintajohtavuutta massajohtavuuden sijaan.Kalvon valoa johtavaa käyttäytymistä voidaan antaa myös oksastustekniikalla.Selluloosaasetaatti-g-(N-vinyylikarbatsoli) ja selluloosa-asetaatti-g-(N-vinyylikarbatsoli-metyylimetakylaatti) ovat esimerkkejä valoa johtavasta kalvosta.
Sähkökaapeliteollisuudessa käytetään pääasiassa polyeteeniä, polyvinyylikloridia (PVC) ja EPDM-kumia.Polyeteeniä käytetään sen erinomaisten sähköisten ominaisuuksien ja pidemmän käyttöiän vuoksi.Pienitiheyksinen polyeteeni on edullisempi kuin suuritiheyksinen polyeteeni useista syistä. Syyt ovat seuraavat: (a) enemmän joustavuutta;(b) korkeampi dielektrinen lujuus kuin korkeatiheyspolyeteenillä;c) pidempi käyttöikä kuin HDPE;(d) vähemmän vaikea käsitellä kuin HDPE ja (e) pienempi riski siitä, että LDPE:n eristykseen jää aukkoja, mikä aiheuttaa ionisaatiota.Kaikista näistä eduista huolimatta LDPE:llä on omat rajoituksensa kaapelin eristemateriaalina.Koska se on termoplastinen polymeeri, sen pehmenemislämpötila on noin 105–115 ⬚C ja sillä on taipumus jännityshalkeiluihin joutuessaan kosketuksiin tiettyjen pinta-aktiivisten aineiden kanssa.Polyeteenimolekyylien silloittuminen parantaa lämpö- ja fysikaalisia ominaisuuksia samalla kun sen sähköiset ominaisuudet pysyvät suurelta osin ennallaan.Silloitettu polyeteeni ei siis ole enää termoplastinen polymeeri.Se pehmenee polyeteenin kiteisessä sulamispisteessä ja saa elastisen, kumimaisen koostumuksen, ominaisuuden, jonka se säilyttää edelleen lämpötilan noustessa, kunnes se hiiltyy sulamatta 300 ⬚C:ssa.Taipumus jännityshalkeilulle katoaa kokonaan ja saavutetaan erittäin hyvä ikääntymisenkestävyys kuumassa ilmassa.Silloitettuja polyeteenikaapeleita suositaan laajalti niiden erinomaisten sähköisten ja fysikaalisten ominaisuuksien vuoksi.Se pystyy kuljettamaan suuria virtoja, kestää pienen säteen taivutusta ja on kevyt, mikä mahdollistaa helpon ja luotettavan asennuksen, eli siinä ei ole korkeusrajoituksia, koska se ei sisällä öljyä, joten siinä ei ole öljyn kulkeutumisen aiheuttamia vikoja. kenttäkaapeli.Se ei myöskään yleensä vaadi metallivaippaa. Siten se on vapaa metallivaippaisille kaapeleille ominaisista vioista, korroosiosta ja väsymisestä.Nykyään säteilysilloitusta sovelletaan teollisesti polyeteenin lisäksi myös muihin polymeereihin, kuten polyvinyylikloridiin, polyisobuteeniin jne. PVC on itsessään erittäin epästabiili polymeeri.Se alkoi saada kaupallista merkitystä vasta tehokkaiden stabilointikeinojen kehittämisen jälkeen.Muokkausaineiden (stabilisaattorit, pehmittimet, täyteaineet ja muut lisäaineet) avulla PVC:stä voidaan saada monenlaisia ominaisuuksia, jotka vaihtelevat erittäin jäykästä erittäin joustavaan.Sen monimuotoisuus ja alhaiset kustannukset ovat syynä sen merkitykseen maailmanmarkkinoilla.
Silloitustehokkuuden lisäämiseksi polymeerejä käytetään hyvin harvoin puhtaassa muodossaan.Pehmittimillä, antioksidanteilla ja täyteaineilla on oma tehtävänsä tarvittavien ominaisuuksien antamisessa.Lisäys on parempi silloitusprosessin aikana.Pehmittimiä lisätään polymeereihin vähentämään polymeerituotteen haurautta.Ne vaikuttavat silloittumiseen aina, kun ne osallistuvat vapaiden radikaalien muodostukseen tai siirtyvät etenemisreaktioihin.Dibutyyliftalaatti, tritolyylifosfaatti ja diallyylifosfaatti ovat yleisiä esimerkkejä PVC:n pehmittimistä.Joustavuutta ja joustavuutta, jotka ovat erittäin tärkeitä sähköeristyksessä, parannetaan lisäämällä pehmittimiä PVC:hen.Itse asiassa PVC:n tapauksessa, joka on polaarinen epätasapainoisen rakenteen vuoksi, synnyttää vahvoja molekyylien välisiä sidoksia, jotka yhdistävät makromolekyyliketjut jäykästi, yhdessä tekevät siitä joustamattoman.Antioksidantit ovat toinen ryhmä lisäaineita, jotka ovat välttämättömiä mille tahansa silloitetulle seokselle, joka on suunniteltu käytännön tarkoitukseen verrata korkeampaa termooksidatiivista stabiilisuutta polymeerituotannossa.Yleensä ne vaikuttavat silloituksiin poistamalla radikaaleja, jotka voivat muodostaa silloituksia.RC (4,4-tio-bis(6-tert-butyyli-3-metyylifenoli), MB (merkaptobentsoimidatsoli) ovat esimerkkejä antioksidanteista, joita Ueno et al. käyttävät. Pehmittimien ja antioksidanttien lisäksi tarvitaan väriaineita, kuten johtojen eristysmateriaaleja on käytetty erityisesti laitteissa Muovien väriaineet sisältävät erilaisia epäorgaanisia ja orgaanisia materiaaleja Väriltään värjätyt lisäaineet eivät ole suositeltavia tällä alalla. Täyteaineita lisätään yleensä niiden fysikaalis-mekaanisten ominaisuuksien ja prosessoitavuuden parantamiseksi. Täyteaineiden positiivinen vaikutus voi On havaittu, että polyeteenin radikaalien saanto lisääntyi 50 %, kun siihen lisättiin pieni määrä (0,05 %) aerosiilia. On oletettu, että suurempi radikaalien tuotanto tapahtuu faasien välisellä aerosil- polyeteenistä, jossa makromolekyylit voivat olla kompensoimattomien kantojen epätasapainotilassa. Suuremmalla täyteainepitoisuudella voi tapahtua energian siirtymistä täyteaineesta polymeerifaasiin ja siten edistää vapaiden radikaalien suurempaa saantoa.Lisäksi säteilytyksen ja reaktiivisen seoksen yhdistelmä voi vaikuttaa silloittumiseen polymeeriketjuissa.
Lyhyesti sanottuna säteilyllä on tärkeä rooli sähkökentällä käytettävässä polymeerin prosessoinnissa. "Säteilysilloittuminen" on ilmiö, jolla polymeerien ominaisuuksia voidaan parantaa.Se on edistynein menetelmä, kuten "vulkanointi", jolla on joitain rajoituksia.Silloitustehokkuutta voidaan parantaa valitsemalla sopivat monomeerit.Säteilysilloitusprosessissa pehmittimet, täyteaineet ja palonestoainelisäys ovat varsin tehokkaita säteilyn silloitusprosessissa.Säteilysilloittamismenetelmä on myös erittäin hyödyllinen puolijohdemateriaalien valmistuksessa.Näiden lisäksi säteilyoksastustekniikkaa voidaan käyttää myös johtavan komposiittikalvon ja valoa johtavan käyttäytymisen omaavien kalvojen valmistukseen.
Postitusaika: 02-02-2017