วัสดุฉนวนที่ไม่ใช้ฮาโลเจนคืออะไร?

(1)วัสดุฉนวนโพลีเอทิลีนแบบเชื่อมโยงข้าม ควันน้อย ปราศจากฮาโลเจน (XLPE):
วัสดุฉนวน XLPE ผลิตขึ้นโดยการผสมโพลีเอทิลีน (PE) และเอทิลีนไวนิลอะซิเตท (EVA) เป็นเมทริกซ์พื้นฐาน พร้อมด้วยสารเติมแต่งต่างๆ เช่น สารหน่วงไฟที่ปราศจากฮาโลเจน สารหล่อลื่น สารต้านอนุมูลอิสระ เป็นต้น ผ่านกระบวนการผสมและการอัดเม็ด หลังจากผ่านกระบวนการฉายรังสี PE จะเปลี่ยนโครงสร้างโมเลกุลจากแบบเส้นตรงเป็นโครงสร้างสามมิติ เปลี่ยนจากวัสดุเทอร์โมพลาสติกเป็นพลาสติกเทอร์โมเซตติงที่ไม่ละลายน้ำ

สายเคเบิลหุ้มฉนวน XLPE มีข้อดีหลายประการเมื่อเทียบกับเทอร์โมพลาสติก PE ทั่วไป:
1. ปรับปรุงความต้านทานต่อการเสียรูปจากความร้อน เพิ่มประสิทธิภาพคุณสมบัติเชิงกลที่อุณหภูมิสูง และปรับปรุงความต้านทานต่อการแตกร้าวจากความเค้นทางสิ่งแวดล้อมและการเสื่อมสภาพจากความร้อน
2. เพิ่มเสถียรภาพทางเคมีและความต้านทานต่อตัวทำละลาย ลดการไหลตัวในอุณหภูมิต่ำ และรักษาคุณสมบัติทางไฟฟ้า อุณหภูมิใช้งานในระยะยาวสามารถสูงถึง 125°C ถึง 150°C หลังจากกระบวนการเชื่อมโยงโมเลกุล อุณหภูมิลัดวงจรของ PE สามารถเพิ่มขึ้นได้ถึง 250°C ทำให้สามารถรับกระแสไฟฟ้าได้สูงขึ้นอย่างมากสำหรับสายเคเบิลที่มีความหนาเท่ากัน
3. สายเคเบิลหุ้มฉนวน XLPE ยังมีคุณสมบัติทางกลที่ดีเยี่ยม กันน้ำ และทนต่อรังสี ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย เช่น การเดินสายภายในเครื่องใช้ไฟฟ้า สายไฟมอเตอร์ สายไฟไฟส่องสว่าง สายควบคุมสัญญาณแรงดันต่ำในรถยนต์ สายไฟหัวรถจักร สายเคเบิลรถไฟใต้ดิน สายเคเบิลสำหรับการทำเหมืองที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม สายเคเบิลเรือ สายเคเบิลเกรด 1E สำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ สายเคเบิลปั๊มจุ่ม และสายส่งไฟฟ้า

ทิศทางการพัฒนาวัสดุฉนวน XLPE ในปัจจุบัน ได้แก่ วัสดุฉนวนสายไฟ PE ที่เชื่อมโยงด้วยการฉายรังสี วัสดุฉนวนเสาอากาศ PE ที่เชื่อมโยงด้วยการฉายรังสี และวัสดุหุ้มโพลีโอเลฟินหน่วงไฟที่เชื่อมโยงด้วยการฉายรังสี

(2)วัสดุฉนวนโพลีโพรพีลีนแบบเชื่อมโยงข้าม (XL-PP):
โพลีโพรพีลีน (PP) เป็นพลาสติกที่ใช้กันทั่วไป มีคุณสมบัติเด่น เช่น น้ำหนักเบา แหล่งวัตถุดิบอุดมสมบูรณ์ ต้นทุนต่ำ ทนต่อการกัดกร่อนทางเคมีได้ดีเยี่ยม ขึ้นรูปง่าย และรีไซเคิลได้ อย่างไรก็ตาม ก็มีข้อจำกัด เช่น ความแข็งแรงต่ำ ทนความร้อนได้ไม่ดี หดตัวมาก ทนต่อการคืบตัวได้ไม่ดี เปราะที่อุณหภูมิต่ำ และทนต่อความร้อนและการเสื่อมสภาพจากออกซิเจนได้ไม่ดี ข้อจำกัดเหล่านี้ทำให้การใช้งานในงานสายเคเบิลมีข้อจำกัด นักวิจัยจึงได้พยายามปรับปรุงวัสดุโพลีโพรพีลีนเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวม และโพลีโพรพีลีนดัดแปลงแบบเชื่อมโยงด้วยการฉายรังสี (XL-PP) ก็สามารถเอาชนะข้อจำกัดเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

สายไฟหุ้มฉนวน XL-PP สามารถผ่านการทดสอบการลาวาตามมาตรฐาน UL VW-1 และมาตรฐานสายไฟ UL ที่ทนอุณหภูมิ 150°C ในการใช้งานสายเคเบิลจริง มักมีการผสม EVA กับ PE, PVC, PP และวัสดุอื่นๆ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของชั้นฉนวนสายเคเบิล

ข้อเสียอย่างหนึ่งของการเชื่อมโยงโมเลกุล PP ด้วยการฉายรังสีคือ กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาแข่งขันระหว่างการเกิดหมู่ปลายไม่อิ่มตัวผ่านปฏิกิริยาการสลายตัวและปฏิกิริยาการเชื่อมโยงโมเลกุลระหว่างโมเลกุลที่ถูกกระตุ้นและอนุมูลอิสระของโมเลกุลขนาดใหญ่ จากการศึกษาพบว่าอัตราส่วนของปฏิกิริยาการสลายตัวต่อปฏิกิริยาการเชื่อมโยงโมเลกุลในการเชื่อมโยงโมเลกุล PP ด้วยการฉายรังสีนั้นอยู่ที่ประมาณ 0.8 เมื่อใช้รังสีแกมมา เพื่อให้ได้ปฏิกิริยาการเชื่อมโยงโมเลกุลที่มีประสิทธิภาพใน PP จำเป็นต้องเติมสารเร่งปฏิกิริยาการเชื่อมโยงโมเลกุลสำหรับการเชื่อมโยงโมเลกุลด้วยการฉายรังสี นอกจากนี้ ความหนาของการเชื่อมโยงโมเลกุลที่มีประสิทธิภาพยังถูกจำกัดด้วยความสามารถในการทะลุทะลวงของลำแสงอิเล็กตรอนในระหว่างการฉายรังสี การฉายรังสีทำให้เกิดก๊าซและการเกิดฟอง ซึ่งเป็นประโยชน์สำหรับการเชื่อมโยงโมเลกุลของผลิตภัณฑ์บางๆ แต่จำกัดการใช้งานกับสายเคเบิลที่มีผนังหนา

(3) วัสดุฉนวนโคพอลิเมอร์เอทิลีน-ไวนิลอะซิเตตแบบเชื่อมโยง (XL-EVA):
เนื่องจากความต้องการด้านความปลอดภัยของสายเคเบิลเพิ่มขึ้น การพัฒนาสายเคเบิลแบบเชื่อมโยงข้ามที่ปราศจากฮาโลเจนและทนไฟจึงเติบโตอย่างรวดเร็ว เมื่อเทียบกับ PE แล้ว EVA ซึ่งมีการนำโมโนเมอร์ไวนิลอะซิเตตเข้าสู่สายโซ่โมเลกุล มีความเป็นผลึกต่ำกว่า ส่งผลให้มีความยืดหยุ่น ทนต่อแรงกระแทก เข้ากันได้กับสารเติมแต่ง และคุณสมบัติการปิดผนึกด้วยความร้อนที่ดีขึ้น โดยทั่วไป คุณสมบัติของเรซิน EVA ขึ้นอยู่กับปริมาณของโมโนเมอร์ไวนิลอะซิเตตในสายโซ่โมเลกุล ปริมาณไวนิลอะซิเตตที่สูงขึ้นจะนำไปสู่ความโปร่งใส ความยืดหยุ่น และความเหนียวที่เพิ่มขึ้น เรซิน EVA มีความเข้ากันได้กับสารเติมแต่งและความสามารถในการเชื่อมโยงข้ามที่ดีเยี่ยม ทำให้ได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ ในสายเคเบิลแบบเชื่อมโยงข้ามที่ปราศจากฮาโลเจนและทนไฟ

เรซิน EVA ที่มีส่วนประกอบของไวนิลอะซิเตทประมาณ 12% ถึง 24% นิยมใช้เป็นฉนวนสำหรับสายไฟและสายเคเบิล ในการใช้งานสายเคเบิลจริง EVA มักถูกผสมกับ PE, PVC, PP และวัสดุอื่นๆ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของชั้นฉนวนสายเคเบิล ส่วนประกอบของ EVA สามารถส่งเสริมการเชื่อมโยงข้าม (cross-linking) ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของสายเคเบิลหลังจากการเชื่อมโยงข้าม

(4) วัสดุฉนวนเอทิลีน-โพรพิลีน-ไดอีนโมโนเมอร์แบบเชื่อมโยง (XL-EPDM):
XL-EPDM เป็นเทอร์โพลิเมอร์ที่ประกอบด้วยเอทิลีน โพรพิลีน และโมโนเมอร์ไดอีนที่ไม่เชื่อมต่อกัน ซึ่งเชื่อมโยงกันด้วยการฉายรังสี สายเคเบิล XL-EPDM ผสานข้อดีของสายเคเบิลหุ้มฉนวนโพลีโอเลฟินและสายเคเบิลหุ้มฉนวนยางทั่วไปเข้าด้วยกัน:
1. มีความยืดหยุ่น ทนทาน ไม่ยึดเกาะที่อุณหภูมิสูง ทนต่อการเสื่อมสภาพในระยะยาว และทนต่อสภาพอากาศที่รุนแรง (-60°C ถึง 125°C)
2. ความทนทานต่อโอโซน ความทนทานต่อรังสียูวี ประสิทธิภาพในการเป็นฉนวนไฟฟ้า และความทนทานต่อการกัดกร่อนทางเคมี
3. มีความทนทานต่อน้ำมันและตัวทำละลายเทียบเท่ากับฉนวนยางคลอโรพรีนทั่วไป สามารถผลิตได้โดยใช้เครื่องจักรแปรรูปด้วยการอัดรีดร้อนทั่วไป ทำให้ประหยัดต้นทุน

สายเคเบิลหุ้มฉนวน XL-EPDM มีการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงแต่ไม่จำกัดเพียง สายไฟแรงดันต่ำ สายเคเบิลสำหรับเรือ สายเคเบิลจุดระเบิดสำหรับรถยนต์ สายเคเบิลควบคุมสำหรับคอมเพรสเซอร์ทำความเย็น สายเคเบิลเคลื่อนที่สำหรับเหมืองแร่ อุปกรณ์ขุดเจาะ และอุปกรณ์ทางการแพทย์

ข้อเสียหลักของสายเคเบิล XL-EPDM ได้แก่ ความต้านทานต่อการฉีกขาดต่ำ และคุณสมบัติการยึดเกาะและการยึดติดด้วยตนเองที่ไม่แข็งแรง ซึ่งอาจส่งผลต่อกระบวนการผลิตในขั้นตอนต่อไป

(5) วัสดุฉนวนยางซิลิโคน

ยางซิลิโคนมีความยืดหยุ่นและทนทานต่อโอโซน การปล่อยประจุโคโรนา และเปลวไฟได้ดีเยี่ยม ทำให้เป็นวัสดุที่เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการเป็นฉนวนไฟฟ้า การใช้งานหลักในอุตสาหกรรมไฟฟ้าคือการทำสายไฟและสายเคเบิล สายไฟและสายเคเบิลยางซิลิโคนเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในอุณหภูมิสูงและสภาพแวดล้อมที่ต้องการความทนทานสูง โดยมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าสายเคเบิลมาตรฐานอย่างเห็นได้ชัด การใช้งานทั่วไป ได้แก่ มอเตอร์อุณหภูมิสูง หม้อแปลง เครื่องกำเนิดไฟฟ้า อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้า สายจุดระเบิดในยานพาหนะ และสายไฟและสายควบคุมสำหรับเรือเดินทะเล

ปัจจุบัน สายเคเบิลหุ้มฉนวนยางซิลิโคนมักจะถูกเชื่อมโยงโครงสร้างโดยใช้ความดันบรรยากาศร่วมกับอากาศร้อน หรือไอน้ำแรงดันสูง นอกจากนี้ยังมีการวิจัยอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับการใช้การฉายรังสีอิเล็กตรอนเพื่อเชื่อมโยงโครงสร้างยางซิลิโคน แม้ว่าจะยังไม่แพร่หลายในอุตสาหกรรมสายเคเบิลก็ตาม ด้วยความก้าวหน้าล่าสุดในเทคโนโลยีการเชื่อมโยงโครงสร้างด้วยการฉายรังสี ทำให้เป็นทางเลือกที่มีต้นทุนต่ำกว่า มีประสิทธิภาพมากกว่า และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าสำหรับวัสดุฉนวนยางซิลิโคน การฉายรังสีอิเล็กตรอนหรือแหล่งกำเนิดรังสีอื่นๆ สามารถทำให้เกิดการเชื่อมโยงโครงสร้างยางซิลิโคนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะเดียวกันก็สามารถควบคุมความลึกและระดับของการเชื่อมโยงโครงสร้างเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดการใช้งานเฉพาะได้

ดังนั้น การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการเชื่อมโยงด้วยการฉายรังสีสำหรับวัสดุฉนวนยางซิลิโคนจึงมีศักยภาพอย่างมากในอุตสาหกรรมสายไฟและสายเคเบิล เทคโนโลยีนี้คาดว่าจะช่วยลดต้นทุนการผลิต ปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต และมีส่วนช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม การวิจัยและพัฒนาในอนาคตอาจผลักดันให้มีการใช้เทคโนโลยีการเชื่อมโยงด้วยการฉายรังสีสำหรับวัสดุฉนวนยางซิลิโคนมากขึ้น ทำให้สามารถนำไปใช้ได้อย่างกว้างขวางในการผลิตสายไฟและสายเคเบิลที่ทนต่ออุณหภูมิสูงและมีประสิทธิภาพสูงในอุตสาหกรรมไฟฟ้า ซึ่งจะช่วยให้ได้โซลูชันที่น่าเชื่อถือและทนทานมากขึ้นสำหรับพื้นที่การใช้งานต่างๆ