Was sind nicht-Halogen-Isoliermaterialien?

(1)Vernetztes, raucharmes und halogenfreies Polyethylen-Isoliermaterial (XLPE).:
XLPE-Isoliermaterial wird durch Compoundieren von Polyethylen (PE) und Ethylenvinylacetat (EVA) als Grundmatrix sowie verschiedenen Additiven wie halogenfreien Flammschutzmitteln, Schmiermitteln, Antioxidantien usw. in einem Compoundier- und Pelletierungsprozess hergestellt. Nach der Bestrahlungsverarbeitung wandelt sich PE von einer linearen Molekülstruktur in eine dreidimensionale Struktur um und verwandelt sich von einem thermoplastischen Material in einen unlöslichen duroplastischen Kunststoff.

XLPE-Isolierkabel haben im Vergleich zu gewöhnlichem thermoplastischem PE mehrere Vorteile:
1. Verbesserte Beständigkeit gegen thermische Verformung, verbesserte mechanische Eigenschaften bei hohen Temperaturen und verbesserte Beständigkeit gegen umgebungsbedingte Spannungsrisse und thermische Alterung.
2. Verbesserte chemische Stabilität und Lösungsmittelbeständigkeit, reduzierter Kaltfluss und Beibehaltung der elektrischen Eigenschaften. Langfristige Betriebstemperaturen können 125 °C bis 150 °C erreichen. Nach der Vernetzungsverarbeitung kann die Kurzschlusstemperatur von PE auf 250 °C erhöht werden, was eine deutlich höhere Strombelastbarkeit bei Kabeln gleicher Dicke ermöglicht.
3. XLPE-isolierte Kabel weisen außerdem hervorragende mechanische, wasserdichte und strahlungsbeständige Eigenschaften auf, wodurch sie für verschiedene Anwendungen geeignet sind, z. B. für die interne Verkabelung in Elektrogeräten, Motorleitungen, Beleuchtungsleitungen, Niederspannungssignalsteuerleitungen für Kraftfahrzeuge und Lokomotivleitungen , U-Bahnkabel, umweltfreundliche Bergbaukabel, Schiffskabel, Kabel der Klasse 1E für Kernkraftwerke, Kabel für Tauchpumpen und Stromübertragungskabel.

Zu den aktuellen Richtungen bei der Entwicklung von XLPE-Isoliermaterialien gehören strahlungsvernetzte PE-Isoliermaterialien für Stromkabel, strahlungsvernetzte PE-Luftisolationsmaterialien und strahlungsvernetzte flammhemmende Polyolefin-Ummantelungsmaterialien.

(2)Isoliermaterial aus vernetztem Polypropylen (XL-PP).:
Polypropylen (PP) als üblicher Kunststoff zeichnet sich durch geringes Gewicht, reichlich vorhandene Rohstoffquellen, Kosteneffizienz, ausgezeichnete chemische Korrosionsbeständigkeit, einfache Formbarkeit und Recyclingfähigkeit aus. Es weist jedoch Einschränkungen wie geringe Festigkeit, schlechte Wärmebeständigkeit, erhebliche Schrumpfverformung, schlechte Kriechfestigkeit, Sprödigkeit bei niedrigen Temperaturen und schlechte Beständigkeit gegen Hitze- und Sauerstoffalterung auf. Diese Einschränkungen haben den Einsatz in Kabelanwendungen eingeschränkt. Forscher haben daran gearbeitet, Polypropylenmaterialien zu modifizieren, um ihre Gesamtleistung zu verbessern, und strahlungsvernetztes modifiziertes Polypropylen (XL-PP) hat diese Einschränkungen effektiv überwunden.

XL-PP-isolierte Drähte erfüllen die UL-VW-1-Flammentests und die UL-bewerteten 150-°C-Drahtstandards. In praktischen Kabelanwendungen wird EVA häufig mit PE, PVC, PP und anderen Materialien gemischt, um die Leistung der Kabelisolationsschicht anzupassen.

Einer der Nachteile von strahlungsvernetztem PP besteht darin, dass es eine Konkurrenzreaktion zwischen der Bildung ungesättigter Endgruppen durch Abbaureaktionen und Vernetzungsreaktionen zwischen stimulierten Molekülen und freien Radikalen großer Moleküle beinhaltet. Studien haben gezeigt, dass das Verhältnis von Abbau- zu Vernetzungsreaktionen bei der PP-Strahlenvernetzung bei Verwendung von Gammastrahlenbestrahlung etwa 0,8 beträgt. Um effektive Vernetzungsreaktionen in PP zu erreichen, müssen für die Strahlungsvernetzung Vernetzungspromotoren zugesetzt werden. Darüber hinaus wird die effektive Vernetzungsdicke durch die Durchdringungsfähigkeit der Elektronenstrahlen während der Bestrahlung begrenzt. Durch die Bestrahlung kommt es zu Gas- und Schaumbildung, was für die Vernetzung dünner Produkte von Vorteil ist, den Einsatz dickwandiger Kabel jedoch einschränkt.

(3) Isoliermaterial aus vernetztem Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (XL-EVA):
Da die Nachfrage nach Kabelsicherheit steigt, hat die Entwicklung halogenfreier, flammhemmender, vernetzter Kabel rasant zugenommen. Im Vergleich zu PE weist EVA, das Vinylacetatmonomere in die Molekülkette einführt, eine geringere Kristallinität auf, was zu einer verbesserten Flexibilität, Schlagfestigkeit, Füllstoffkompatibilität und Heißsiegeleigenschaften führt. Im Allgemeinen hängen die Eigenschaften von EVA-Harz vom Gehalt an Vinylacetatmonomeren in der Molekülkette ab. Ein höherer Vinylacetatgehalt führt zu erhöhter Transparenz, Flexibilität und Zähigkeit. EVA-Harz verfügt über eine ausgezeichnete Füllstoffkompatibilität und Vernetzungsfähigkeit, weshalb es in halogenfreien, flammhemmend vernetzten Kabeln immer beliebter wird.

EVA-Harz mit einem Vinylacetatgehalt von etwa 12 % bis 24 % wird häufig zur Isolierung von Drähten und Kabeln verwendet. In tatsächlichen Kabelanwendungen wird EVA häufig mit PE, PVC, PP und anderen Materialien gemischt, um die Leistung der Kabelisolationsschicht anzupassen. EVA-Komponenten können die Vernetzung fördern und die Kabelleistung nach der Vernetzung verbessern.

(4) Isoliermaterial aus vernetztem Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (XL-EPDM):
XL-EPDM ist ein Terpolymer aus Ethylen, Propylen und nicht konjugierten Dienmonomeren, das durch Bestrahlung vernetzt wird. XL-EPDM-Kabel vereinen die Vorteile von Polyolefin-isolierten Kabeln und herkömmlichen gummiisolierten Kabeln:
1. Flexibilität, Widerstandsfähigkeit, Nichthaftung bei hohen Temperaturen, langfristige Alterungsbeständigkeit und Beständigkeit gegenüber rauem Klima (-60 °C bis 125 °C).
2. Ozonbeständigkeit, UV-Beständigkeit, elektrische Isolationsleistung und Beständigkeit gegen chemische Korrosion.
3. Beständigkeit gegen Öl und Lösungsmittel vergleichbar mit einer Allzweck-Chloropren-Gummi-Isolierung. Es kann mit herkömmlichen Heißextrusionsgeräten hergestellt werden und ist daher kostengünstig.

XL-EPDM-isolierte Kabel haben ein breites Anwendungsspektrum, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Niederspannungsstromkabel, Schiffskabel, Kfz-Zündkabel, Steuerkabel für Kühlkompressoren, mobile Kabel für den Bergbau, Bohrausrüstung und medizinische Geräte.

Zu den Hauptnachteilen von XL-EPDM-Kabeln zählen die geringe Reißfestigkeit sowie schwache Klebe- und Selbstklebeeigenschaften, die sich auf die spätere Verarbeitung auswirken können.

(5) Isoliermaterial aus Silikonkautschuk

Silikonkautschuk verfügt über Flexibilität und eine hervorragende Beständigkeit gegen Ozon, Koronaentladung und Flammen, was ihn zu einem idealen Material für die elektrische Isolierung macht. Die Hauptanwendung in der Elektroindustrie sind Drähte und Kabel. Drähte und Kabel aus Silikonkautschuk eignen sich besonders gut für den Einsatz in Hochtemperatur- und anspruchsvollen Umgebungen und weisen im Vergleich zu Standardkabeln eine deutlich längere Lebensdauer auf. Zu den üblichen Anwendungen gehören Hochtemperaturmotoren, Transformatoren, Generatoren, elektronische und elektrische Geräte, Zündkabel in Transportfahrzeugen sowie Strom- und Steuerkabel für die Schifffahrt.

Derzeit werden mit Silikonkautschuk isolierte Kabel typischerweise entweder unter Atmosphärendruck mit Heißluft oder Hochdruckdampf vernetzt. Es gibt auch laufende Forschungen zur Verwendung von Elektronenstrahlbestrahlung zur Vernetzung von Silikonkautschuk, obwohl diese in der Kabelindustrie noch nicht weit verbreitet ist. Mit den jüngsten Fortschritten in der Strahlungsvernetzungstechnologie bietet es eine kostengünstigere, effizientere und umweltfreundliche Alternative für Silikonkautschuk-Isoliermaterialien. Durch Bestrahlung mit Elektronenstrahlen oder anderen Strahlungsquellen kann eine effiziente Vernetzung der Silikonkautschukisolierung erreicht werden, während gleichzeitig die Kontrolle über Tiefe und Grad der Vernetzung ermöglicht wird, um spezifische Anwendungsanforderungen zu erfüllen.

Daher ist die Anwendung der Strahlungsvernetzungstechnologie für Isoliermaterialien aus Silikonkautschuk in der Draht- und Kabelindustrie vielversprechend. Es wird erwartet, dass diese Technologie die Produktionskosten senkt, die Produktionseffizienz verbessert und zur Reduzierung negativer Umweltauswirkungen beiträgt. Zukünftige Forschungs- und Entwicklungsbemühungen könnten den Einsatz der Strahlungsvernetzungstechnologie für Silikonkautschuk-Isoliermaterialien weiter vorantreiben und sie für die Herstellung von Hochtemperatur-Hochleistungsdrähten und -kabeln in der Elektroindustrie breiter einsetzbar machen. Dadurch werden zuverlässigere und langlebigere Lösungen für verschiedene Anwendungsbereiche bereitgestellt.