วัสดุฉนวนที่ไม่ใช่ฮาโลเจนคืออะไร?

(1)วัสดุฉนวนโพลีเอทิลีนฮาโลเจนที่มีควันต่ำแบบเชื่อมขวาง (XLPE):
วัสดุฉนวน XLPE ผลิตขึ้นโดยผสมโพลีเอทิลีน (PE) และเอทิลีนไวนิลอะซิเตท (EVA) เป็นเมทริกซ์พื้นฐาน ร่วมกับสารเติมแต่งต่างๆ เช่น สารหน่วงไฟปลอดฮาโลเจน สารหล่อลื่น สารต้านอนุมูลอิสระ เป็นต้น ผ่านกระบวนการผสมและอัดเม็ด หลังจากผ่านกระบวนการฉายรังสี PE จะเปลี่ยนจากโครงสร้างโมเลกุลเชิงเส้นเป็นโครงสร้างสามมิติ โดยเปลี่ยนจากวัสดุเทอร์โมพลาสติกเป็นพลาสติกเทอร์โมเซตติ้งที่ไม่ละลายน้ำ

สายเคเบิลฉนวน XLPE มีข้อดีหลายประการเมื่อเปรียบเทียบกับ PE เทอร์โมพลาสติกทั่วไป:
1. ปรับปรุงความทนทานต่อการเสียรูปเนื่องจากความร้อน ปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลที่อุณหภูมิสูง และปรับปรุงความทนทานต่อการแตกร้าวจากความเครียดของสิ่งแวดล้อมและการเสื่อมสภาพเนื่องจากความร้อน
2. เสถียรภาพทางเคมีและความต้านทานตัวทำละลายที่ดีขึ้น ลดการไหลเย็น และรักษาคุณสมบัติทางไฟฟ้าไว้ อุณหภูมิการทำงานในระยะยาวสามารถสูงถึง 125°C ถึง 150°C หลังจากการประมวลผลการเชื่อมขวาง อุณหภูมิไฟฟ้าลัดวงจรของ PE สามารถเพิ่มขึ้นเป็น 250°C ทำให้มีความจุในการรับกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญสำหรับสายเคเบิลที่มีความหนาเท่ากัน
3. สายเคเบิลที่หุ้มฉนวน XLPE ยังมีคุณสมบัติเชิงกล กันน้ำ และทนต่อรังสีได้ดีเยี่ยม ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานต่างๆ เช่น สายไฟภายในเครื่องใช้ไฟฟ้า สายมอเตอร์ สายไฟฟ้า สายควบคุมสัญญาณแรงดันต่ำของยานยนต์ 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) เป็นพลาสติกทั่วไปที่มีคุณสมบัติ เช่น มีน้ำหนักเบา มีแหล่งวัตถุดิบจำนวนมาก คุ้มต้นทุน ทนต่อการกัดกร่อนทางเคมีได้ดี ขึ้นรูปง่าย และรีไซเคิลได้ อย่างไรก็ตาม โพลีโพรพีลีนมีข้อจำกัด เช่น มีความแข็งแรงต่ำ ทนความร้อนได้ต่ำ หดตัวและเสียรูปมาก ทนต่อการคืบคลานต่ำ เปราะเมื่ออุณหภูมิต่ำ ทนต่อความร้อนและการเสื่อมสภาพจากออกซิเจนได้ต่ำ ข้อจำกัดเหล่านี้ทำให้ไม่สามารถนำไปใช้ในสายเคเบิลได้ นักวิจัยพยายามปรับเปลี่ยนวัสดุโพลีโพรพีลีนเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวม และโพลีโพรพีลีนที่ดัดแปลงด้วยการฉายรังสีแบบเชื่อมขวาง (XL-PP) สามารถเอาชนะข้อจำกัดเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

สายไฟหุ้มฉนวน XL-PP ผ่านการทดสอบเปลวไฟ UL VW-1 และมาตรฐานสายไฟ UL ที่อุณหภูมิ 150°C ในการใช้งานสายไฟจริง มักจะผสม EVA กับ PE, PVC, PP และวัสดุอื่นๆ เพื่อปรับประสิทธิภาพของชั้นฉนวนสายไฟ

ข้อเสียอย่างหนึ่งของ PP ที่เชื่อมขวางด้วยการฉายรังสีคือมีปฏิกิริยาการแข่งขันระหว่างการก่อตัวของกลุ่มปลายที่ไม่อิ่มตัวผ่านปฏิกิริยาการย่อยสลายและปฏิกิริยาการเชื่อมขวางระหว่างโมเลกุลที่ถูกกระตุ้นและอนุมูลอิสระโมเลกุลขนาดใหญ่ การศึกษาวิจัยแสดงให้เห็นว่าอัตราส่วนของการย่อยสลายต่อปฏิกิริยาการเชื่อมขวางในการฉายรังสี PP อยู่ที่ประมาณ 0.8 เมื่อใช้การฉายรังสีแกมมา เพื่อให้ได้ปฏิกิริยาการเชื่อมขวางที่มีประสิทธิภาพใน PP จำเป็นต้องเพิ่มโปรโมเตอร์การเชื่อมขวางสำหรับการเชื่อมขวางด้วยการฉายรังสี นอกจากนี้ ความหนาของการเชื่อมขวางที่มีประสิทธิภาพยังถูกจำกัดด้วยความสามารถในการทะลุทะลวงของลำแสงอิเล็กตรอนในระหว่างการฉายรังสี การฉายรังสีทำให้เกิดก๊าซและฟอง ซึ่งเป็นประโยชน์สำหรับการเชื่อมขวางของผลิตภัณฑ์บาง แต่จำกัดการใช้สายเคเบิลที่มีผนังหนา

(3) วัสดุฉนวนเอทิลีนไวนิลอะซิเตทโคพอลิเมอร์แบบเชื่อมขวาง (XL-EVA):
เนื่องจากความต้องการด้านความปลอดภัยของสายเคเบิลเพิ่มขึ้น การพัฒนาสายเคเบิลเชื่อมขวางแบบหน่วงไฟที่ปราศจากฮาโลเจนจึงเติบโตอย่างรวดเร็ว เมื่อเปรียบเทียบกับ PE แล้ว EVA ซึ่งนำโมโนเมอร์ไวนิลอะซิเตทเข้าสู่ห่วงโซ่โมเลกุลจะมีความเป็นผลึกต่ำกว่า ส่งผลให้มีความยืดหยุ่น ทนต่อแรงกระแทก เข้ากันได้กับสารตัวเติม และมีคุณสมบัติในการปิดผนึกด้วยความร้อนที่ดีขึ้น โดยทั่วไป คุณสมบัติของเรซิน EVA ขึ้นอยู่กับปริมาณของโมโนเมอร์ไวนิลอะซิเตทในห่วงโซ่โมเลกุล ปริมาณไวนิลอะซิเตทที่สูงขึ้นทำให้มีความโปร่งใส ความยืดหยุ่น และความเหนียวที่เพิ่มขึ้น เรซิน EVA มีความเข้ากันได้ของสารตัวเติมและการเชื่อมขวางที่ยอดเยี่ยม ทำให้เป็นที่นิยมมากขึ้นในสายเคเบิลเชื่อมขวางแบบหน่วงไฟที่ปราศจากฮาโลเจน

เรซิน EVA ที่มีส่วนผสมของไวนิลอะซิเตทประมาณ 12% ถึง 24% มักใช้ในฉนวนสายไฟและสายเคเบิล ในการใช้งานสายเคเบิลจริง EVA มักผสมกับ PE, PVC, PP และวัสดุอื่นๆ เพื่อปรับประสิทธิภาพของชั้นฉนวนสายเคเบิล ส่วนประกอบของ EVA สามารถส่งเสริมการเชื่อมโยงแบบขวาง เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของสายเคเบิลหลังจากการเชื่อมโยงแบบขวาง

(4) วัสดุฉนวนโมโนเมอร์เอทิลีน-โพรพิลีน-ไดอีนแบบเชื่อมขวาง (XL-EPDM):
XL-EPDM เป็นเทอร์โพลิเมอร์ที่ประกอบด้วยเอทิลีน โพรพิลีน และโมโนเมอร์ไดอีนที่ไม่จับคู่กัน ซึ่งเชื่อมขวางกันโดยการฉายรังสี สายเคเบิล XL-EPDM ผสมผสานข้อดีของสายเคเบิลหุ้มฉนวนโพลีโอเลฟินและสายเคเบิลหุ้มฉนวนยางทั่วไป:
1. ความยืดหยุ่น ความทนทาน ไม่ยึดเกาะที่อุณหภูมิสูง ทนทานต่อการเสื่อมสภาพในระยะยาว และทนต่อสภาพอากาศที่เลวร้าย (-60°C ถึง 125°C)
2. ความต้านทานต่อโอโซน ความต้านทานต่อรังสี UV ประสิทธิภาพของฉนวนไฟฟ้า และความต้านทานต่อการกัดกร่อนของสารเคมี
3. ทนทานต่อน้ำมันและตัวทำละลายเทียบเท่าฉนวนยางคลอโรพรีนเอนกประสงค์ สามารถผลิตได้โดยใช้เครื่องจักรแปรรูปแบบอัดรีดร้อนทั่วไป ทำให้คุ้มต้นทุน

สายเคเบิลหุ้มฉนวน XL-EPDM มีการใช้งานที่หลากหลาย เช่น สายไฟแรงดันต่ำ สายไฟเรือ สายไฟจุดระเบิดรถยนต์ สายควบคุมสำหรับคอมเพรสเซอร์ทำความเย็น สายไฟเคลื่อนที่ในเหมืองแร่ อุปกรณ์ขุดเจาะ และอุปกรณ์ทางการแพทย์ เป็นต้น

ข้อเสียหลักของสายเคเบิล XL-EPDM ได้แก่ มีความทนทานต่อการฉีกขาดต่ำ และมีคุณสมบัติในการยึดเกาะและการยึดเกาะในตัวที่อ่อนแอ ซึ่งอาจส่งผลต่อการประมวลผลในภายหลังได้

(5) วัสดุฉนวนยางซิลิโคน

ยางซิลิโคนมีความยืดหยุ่นและทนทานต่อโอโซน การคายประจุไฟฟ้า และเปลวไฟได้ดี ทำให้เป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับใช้เป็นฉนวนไฟฟ้า การใช้งานหลักในอุตสาหกรรมไฟฟ้าคือทำสายไฟและสายเคเบิล สายไฟและสายเคเบิลที่ทำจากยางซิลิโคนเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและต้องการความแม่นยำสูง โดยมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าสายเคเบิลมาตรฐานอย่างเห็นได้ชัด การใช้งานทั่วไป ได้แก่ มอเตอร์อุณหภูมิสูง หม้อแปลง เครื่องกำเนิดไฟฟ้า อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้า สายจุดระเบิดในยานพาหนะขนส่ง และสายไฟฟ้าและสายควบคุมทางทะเล

ปัจจุบัน สายเคเบิลหุ้มฉนวนยางซิลิโคนมักเชื่อมขวางโดยใช้แรงดันบรรยากาศกับอากาศร้อนหรือไอน้ำแรงดันสูง นอกจากนี้ยังมีการวิจัยอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับการใช้การฉายรังสีอิเล็กตรอนเพื่อเชื่อมขวางยางซิลิโคน แม้ว่าวิธีนี้จะยังไม่แพร่หลายในอุตสาหกรรมสายเคเบิลก็ตาม ด้วยความก้าวหน้าล่าสุดในเทคโนโลยีการเชื่อมขวางด้วยการฉายรังสี ทำให้มีต้นทุนต่ำกว่า มีประสิทธิภาพมากกว่า และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสำหรับวัสดุฉนวนยางซิลิโคน การฉายรังสีอิเล็กตรอนหรือแหล่งกำเนิดรังสีอื่นๆ ทำให้สามารถเชื่อมขวางฉนวนยางซิลิโคนได้อย่างมีประสิทธิภาพ พร้อมทั้งควบคุมความลึกและระดับของการเชื่อมขวางเพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะของการใช้งาน

ดังนั้น การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการเชื่อมขวางด้วยการฉายรังสีสำหรับวัสดุฉนวนยางซิลิโคนจึงถือเป็นความหวังที่สำคัญในอุตสาหกรรมสายไฟและสายเคเบิล เทคโนโลยีนี้คาดว่าจะช่วยลดต้นทุนการผลิต ปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต และมีส่วนช่วยในการลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ความพยายามในการวิจัยและพัฒนาในอนาคตอาจผลักดันการใช้เทคโนโลยีการเชื่อมขวางด้วยการฉายรังสีสำหรับวัสดุฉนวนยางซิลิโคนต่อไป ทำให้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการผลิตสายไฟและสายเคเบิลที่ทนอุณหภูมิสูงและประสิทธิภาพสูงในอุตสาหกรรมไฟฟ้าได้มากขึ้น ซึ่งจะให้โซลูชันที่เชื่อถือได้และทนทานยิ่งขึ้นสำหรับพื้นที่การใช้งานต่างๆ