วัสดุฉนวนที่ไม่ใช่ฮาโลเจนคืออะไร?

(1)วัสดุฉนวนโพลีเอทิลีนฮาโลเจนควันต่ำแบบเชื่อมขวาง (XLPE):
วัสดุฉนวน XLPE ผลิตขึ้นโดยการผสมพอลิเอทิลีน (PE) และเอทิลีนไวนิลอะซิเตท (EVA) เป็นเมทริกซ์พื้นฐาน พร้อมด้วยสารเติมแต่งต่างๆ เช่น สารหน่วงไฟปลอดฮาโลเจน สารหล่อลื่น สารต้านอนุมูลอิสระ ฯลฯ ผ่านกระบวนการผสมและอัดเม็ด หลังจากกระบวนการฉายรังสี PE จะเปลี่ยนจากโครงสร้างโมเลกุลเชิงเส้นเป็นโครงสร้างสามมิติ เปลี่ยนจากวัสดุเทอร์โมพลาสติกเป็นพลาสติกเทอร์โมเซตติงที่ไม่ละลายน้ำ

สายเคเบิลฉนวน XLPE มีข้อดีหลายประการเมื่อเปรียบเทียบกับ PE เทอร์โมพลาสติกทั่วไป:
1. ปรับปรุงความทนทานต่อการเสียรูปเนื่องจากความร้อน ปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลที่อุณหภูมิสูง และปรับปรุงความทนทานต่อการแตกร้าวจากความเครียดของสิ่งแวดล้อมและการเสื่อมสภาพเนื่องจากความร้อน
2. ปรับปรุงเสถียรภาพทางเคมีและความต้านทานต่อตัวทำละลาย ลดการไหลเย็น และรักษาคุณสมบัติทางไฟฟ้า อุณหภูมิใช้งานระยะยาวอาจสูงถึง 125°C ถึง 150°C หลังจากกระบวนการเชื่อมขวาง อุณหภูมิลัดวงจรของ PE สามารถเพิ่มเป็น 250°C ทำให้สายเคเบิลที่มีความหนาเท่ากันมีความจุกระแสไฟฟ้าสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ
3. สายเคเบิลหุ้มฉนวน XLPE ยังมีคุณสมบัติเชิงกล กันน้ำ และทนต่อรังสีได้ดีเยี่ยม ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานต่างๆ เช่น สายไฟภายในเครื่องใช้ไฟฟ้า สายมอเตอร์ สายไฟฟ้า สายควบคุมสัญญาณแรงดันต่ำในยานยนต์ สายหัวรถจักร สายเคเบิลรถไฟใต้ดิน สายเคเบิลเหมืองแร่ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม สายเคเบิลเรือ สายเคเบิลเกรด 1E สำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ สายเคเบิลปั๊มจุ่ม และสายเคเบิลส่งไฟฟ้า

ทิศทางปัจจุบันในการพัฒนาวัสดุฉนวน XLPE ได้แก่ วัสดุฉนวนสายไฟ PE ที่เชื่อมขวางด้วยการฉายรังสี วัสดุฉนวนอากาศ PE ที่เชื่อมขวางด้วยการฉายรังสี และวัสดุหุ้มโพลีโอเลฟินหน่วงการติดไฟที่เชื่อมขวางด้วยการฉายรังสี

(2)วัสดุฉนวนโพลีโพรพีลีนแบบเชื่อมขวาง (XL-PP):
โพลีโพรพีลีน (PP) เป็นพลาสติกทั่วไปที่มีคุณสมบัติเด่นๆ เช่น น้ำหนักเบา มีแหล่งวัตถุดิบมากมาย คุ้มค่า ทนทานต่อการกัดกร่อนทางเคมีได้ดี ขึ้นรูปง่าย และรีไซเคิลได้ อย่างไรก็ตาม โพลีโพรพีลีนก็มีข้อจำกัด เช่น ความแข็งแรงต่ำ ทนความร้อนต่ำ เสียรูปจากการหดตัวมาก ต้านทานการคืบคลานต่ำ เปราะที่อุณหภูมิต่ำ และทนต่อความร้อนและออกซิเจนต่ำ ข้อจำกัดเหล่านี้จำกัดการใช้งานในสายเคเบิล นักวิจัยกำลังพยายามปรับปรุงวัสดุโพลีโพรพีลีนเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวม และโพลีโพรพีลีนดัดแปลงแบบเชื่อมขวางผ่านการฉายรังสี (XL-PP) ได้เอาชนะข้อจำกัดเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

สายไฟหุ้มฉนวน XL-PP ผ่านการทดสอบเปลวไฟ UL VW-1 และมาตรฐานสายไฟ UL 150°C ในการใช้งานจริง มักผสม EVA เข้ากับ PE, PVC, PP และวัสดุอื่นๆ เพื่อปรับประสิทธิภาพของชั้นฉนวนของสายเคเบิล

ข้อเสียอย่างหนึ่งของ PP แบบเชื่อมขวางโดยการฉายรังสี คือ เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาการแข่งขันระหว่างการก่อตัวของหมู่ปลายที่ไม่อิ่มตัวผ่านปฏิกิริยาการสลายตัวและปฏิกิริยาการเชื่อมขวางระหว่างโมเลกุลที่ถูกกระตุ้นและอนุมูลอิสระโมเลกุลขนาดใหญ่ การศึกษาแสดงให้เห็นว่าอัตราส่วนของการสลายตัวต่อปฏิกิริยาการเชื่อมขวางใน PP แบบเชื่อมขวางโดยการฉายรังสีอยู่ที่ประมาณ 0.8 เมื่อใช้รังสีแกมมา เพื่อให้ได้ปฏิกิริยาการเชื่อมขวางที่มีประสิทธิภาพใน PP จำเป็นต้องเพิ่มโปรโมเตอร์แบบเชื่อมขวางสำหรับการเชื่อมขวางด้วยการฉายรังสี นอกจากนี้ ความหนาของการเชื่อมขวางที่มีประสิทธิภาพยังถูกจำกัดด้วยความสามารถในการทะลุทะลวงของลำแสงอิเล็กตรอนในระหว่างการฉายรังสี การฉายรังสีนำไปสู่การผลิตก๊าซและฟอง ซึ่งเป็นประโยชน์สำหรับการเชื่อมขวางของผลิตภัณฑ์บาง แต่จำกัดการใช้สายเคเบิลที่มีผนังหนา

(3) วัสดุฉนวนโคพอลิเมอร์เอทิลีนไวนิลอะซิเตทแบบเชื่อมขวาง (XL-EVA):
เนื่องจากความต้องการด้านความปลอดภัยของสายเคเบิลเพิ่มขึ้น การพัฒนาสายเคเบิลเชื่อมขวางแบบหน่วงไฟที่ปราศจากฮาโลเจนจึงเติบโตอย่างรวดเร็ว เมื่อเทียบกับ PE แล้ว EVA ซึ่งนำโมโนเมอร์ไวนิลอะซิเตทเข้าสู่สายโซ่โมเลกุล มีความเป็นผลึกต่ำกว่า ส่งผลให้มีความยืดหยุ่น ทนต่อแรงกระแทก เข้ากันได้กับฟิลเลอร์ และมีคุณสมบัติในการปิดผนึกด้วยความร้อนที่ดีขึ้น โดยทั่วไป คุณสมบัติของเรซิน EVA ขึ้นอยู่กับปริมาณของโมโนเมอร์ไวนิลอะซิเตทในสายโซ่โมเลกุล ปริมาณไวนิลอะซิเตทที่สูงขึ้นจะช่วยเพิ่มความโปร่งใส ความยืดหยุ่น และความเหนียว เรซิน EVA มีความเข้ากันได้ของฟิลเลอร์และความสามารถในการเชื่อมขวางที่ดีเยี่ยม ทำให้เป็นที่นิยมมากขึ้นในสายเคเบิลเชื่อมขวางแบบหน่วงไฟที่ปราศจากฮาโลเจน

เรซิน EVA ที่มีส่วนผสมของไวนิลอะซิเตทประมาณ 12% ถึง 24% มักถูกนำมาใช้เป็นฉนวนสายไฟและสายเคเบิล ในการใช้งานจริงของสายเคเบิล EVA มักถูกผสมกับ PE, PVC, PP และวัสดุอื่นๆ เพื่อปรับประสิทธิภาพของชั้นฉนวนสายเคเบิล ส่วนประกอบของ EVA สามารถส่งเสริมการเชื่อมขวาง ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของสายเคเบิลหลังจากการเชื่อมขวาง

(4) วัสดุฉนวนเอทิลีน-โพรพิลีน-ไดอีนโมโนเมอร์แบบเชื่อมขวาง (XL-EPDM):
XL-EPDM เป็นเทอร์โพลิเมอร์ที่ประกอบด้วยเอทิลีน โพรพิลีน และโมโนเมอร์ไดอีนแบบไม่คอนจูเกต ซึ่งถูกเชื่อมขวางโดยการฉายรังสี สายเคเบิล XL-EPDM ผสานข้อดีของสายเคเบิลหุ้มฉนวนโพลีโอเลฟินและสายเคเบิลหุ้มฉนวนยางทั่วไป:
1. ความยืดหยุ่น ความทนทาน ไม่ยึดเกาะที่อุณหภูมิสูง ทนทานต่อการเสื่อมสภาพในระยะยาว และทนต่อสภาพอากาศที่เลวร้าย (-60°C ถึง 125°C)
2. ทนทานต่อโอโซน ทนทานต่อรังสียูวี มีประสิทธิภาพในการเป็นฉนวนไฟฟ้า และทนทานต่อการกัดกร่อนทางเคมี
3. ทนทานต่อน้ำมันและตัวทำละลายเทียบเท่าฉนวนยางคลอโรพรีนทั่วไป สามารถผลิตได้โดยใช้อุปกรณ์รีดร้อนทั่วไป จึงประหยัดต้นทุน

สายเคเบิลหุ้มฉนวน XL-EPDM มีการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงแต่ไม่จำกัดเพียง สายเคเบิลไฟฟ้าแรงดันต่ำ สายเคเบิลเรือ สายเคเบิลจุดระเบิดรถยนต์ สายเคเบิลควบคุมสำหรับคอมเพรสเซอร์ทำความเย็น สายเคเบิลเคลื่อนที่ในเหมืองแร่ อุปกรณ์ขุดเจาะ และอุปกรณ์ทางการแพทย์

ข้อเสียหลักของสายเคเบิล XL-EPDM ได้แก่ ความทนทานต่อการฉีกขาดต่ำ และคุณสมบัติการยึดติดและยึดติดในตัวเองที่อ่อนแอ ซึ่งอาจส่งผลต่อการประมวลผลในภายหลังได้

(5) วัสดุฉนวนยางซิลิโคน

ยางซิลิโคนมีความยืดหยุ่นและทนทานต่อโอโซน การปล่อยประจุโคโรนา และเปลวไฟได้อย่างดีเยี่ยม จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับใช้เป็นฉนวนไฟฟ้า การใช้งานหลักในอุตสาหกรรมไฟฟ้าคือการผลิตสายไฟและสายเคเบิล สายไฟและสายเคเบิลยางซิลิโคนเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและต้องการความทนทานสูง โดยมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าสายเคเบิลมาตรฐานอย่างมาก การใช้งานทั่วไป ได้แก่ มอเตอร์อุณหภูมิสูง หม้อแปลงไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้า อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้า สายจุดระเบิดในยานพาหนะขนส่ง และสายไฟฟ้าและสายควบคุมสำหรับเรือเดินทะเล

ปัจจุบัน สายเคเบิลหุ้มฉนวนยางซิลิโคนมักมีการเชื่อมขวางโดยใช้ความดันบรรยากาศร่วมกับอากาศร้อนหรือไอน้ำแรงดันสูง นอกจากนี้ยังมีการวิจัยอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับการใช้การฉายรังสีอิเล็กตรอนเพื่อเชื่อมขวางยางซิลิโคน แม้ว่าการฉายรังสีดังกล่าวจะยังไม่แพร่หลายในอุตสาหกรรมสายเคเบิลก็ตาม ด้วยความก้าวหน้าล่าสุดด้านเทคโนโลยีการเชื่อมขวางด้วยการฉายรังสี ทำให้การเชื่อมต่อแบบไขว้ด้วยรังสีนี้เป็นทางเลือกที่ประหยัดกว่า มีประสิทธิภาพมากกว่า และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสำหรับวัสดุฉนวนยางซิลิโคน การฉายรังสีอิเล็กตรอนหรือแหล่งกำเนิดรังสีอื่นๆ ช่วยให้สามารถเชื่อมขวางฉนวนยางซิลิโคนได้อย่างมีประสิทธิภาพ พร้อมทั้งสามารถควบคุมความลึกและระดับการเชื่อมขวางให้ตรงตามข้อกำหนดการใช้งานเฉพาะได้

ดังนั้น การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการเชื่อมขวางด้วยการฉายรังสีสำหรับวัสดุฉนวนยางซิลิโคนจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมสายไฟและสายเคเบิล คาดว่าเทคโนโลยีนี้จะช่วยลดต้นทุนการผลิต ปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต และช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ความพยายามในการวิจัยและพัฒนาในอนาคตอาจผลักดันการนำเทคโนโลยีการเชื่อมขวางด้วยการฉายรังสีสำหรับวัสดุฉนวนยางซิลิโคนมาใช้มากขึ้น ทำให้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการผลิตสายไฟและสายเคเบิลที่อุณหภูมิสูงและประสิทธิภาพสูงในอุตสาหกรรมไฟฟ้าได้อย่างแพร่หลายมากขึ้น ซึ่งจะมอบโซลูชันที่เชื่อถือได้และทนทานยิ่งขึ้นสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย