ترکیبات عایق کابل پلی اتیلن متقاطع سیلان

چاپ فناوری

ترکیبات عایق کابل پلی اتیلن متقاطع سیلان

چکیده: اصل اتصال متقابل، طبقه بندی، فرمولاسیون، فرآیند و تجهیزات مواد عایق پلی اتیلن متقاطع سیلان برای سیم و کابل به اختصار شرح داده شده است و برخی از ویژگی های مواد عایق پلی اتیلن با اتصال عرضی طبیعی سیلان در کاربرد و استفاده و همچنین عوامل موثر بر شرایط اتصال متقابل مواد معرفی می شوند.

کلمات کلیدی: اتصال متقابل سیلان; اتصال متقابل طبیعی؛ پلی اتیلن؛ عایق کاری؛ سیم و کابل
مواد کابل پلی اتیلن متقاطع سیلان در حال حاضر به طور گسترده در صنعت سیم و کابل به عنوان یک ماده عایق برای کابل های برق کم ولتاژ استفاده می شود. مواد در ساخت سیم و کابل متقاطع، و اتصال متقابل پراکسید و پیوند متقابل تابش در مقایسه با تجهیزات تولیدی مورد نیاز، ساده، کارکرد آسان، هزینه جامع کم و سایر مزایا، به مواد پیشرو برای کم تبدیل شده است. کابل متقاطع ولتاژ با عایق.

1. اصل اتصال متقابل مواد کابل متقابل سیلان

دو فرآیند اصلی در ساخت پلی اتیلن متقابل سیلان وجود دارد: پیوند و پیوند متقابل. در فرآیند پیوند، پلیمر اتم H خود را بر روی اتم کربن ثالثی تحت تأثیر آغازگر آزاد از دست می‌دهد و در اثر حرارت به رادیکال‌های آزاد تبدیل می‌شود که با گروه - CH = CH2 وینیل سیلان واکنش می‌دهند تا پلیمر پیوندی حاوی یک تری اکسی‌سیلیل استر تولید شود. گروه در فرآیند پیوند متقابل، ابتدا پلیمر پیوندی در حضور آب برای تولید سیلانول هیدرولیز می شود و – OH با گروه Si-OH مجاور متراکم می شود و پیوند Si-O-Si را تشکیل می دهد و در نتیجه پلیمر را به هم متصل می کند. درشت مولکول ها

2. مواد کابل متقابل سیلان و روش تولید کابل آن

همانطور که می دانید روش های تولید دو مرحله ای و یک مرحله ای برای کابل های کراس لینک سیلان و کابل های آنها وجود دارد. تفاوت بین روش دو مرحله ای و روش یک مرحله ای در جایی است که فرآیند پیوند سیلان انجام می شود، فرآیند پیوند در سازنده مواد کابل برای روش دو مرحله ای، فرآیند پیوند در کارخانه تولید کابل برای روش تک مرحله ای مواد عایق پلی اتیلن دو مرحله ای سیلان پیوند متقابل با بیشترین سهم بازار از مواد به اصطلاح A و B تشکیل شده است که ماده A پلی اتیلن پیوند شده با سیلان و ماده B به عنوان دسته اصلی کاتالیزور است. سپس هسته عایق در آب گرم یا بخار به صورت متقاطع متصل می شود.

نوع دیگری از عایق‌های پلی‌اتیلن دو مرحله‌ای وجود دارد که در آن ماده A به روشی متفاوت تولید می‌شود، با وارد کردن وینیل سیلان مستقیماً به پلی اتیلن در طول سنتز برای بدست آوردن پلی اتیلن با زنجیره‌های منشعب سیلان.
روش یک مرحله ای نیز دارای دو نوع است، فرآیند سنتی یک مرحله ای انواع مواد خام طبق فرمول در نسبت سیستم اندازه گیری دقیق خاص، به یک اکسترودر ویژه طراحی شده در یک مرحله برای تکمیل پیوند و اکستروژن است. هسته عایق کابل، در این فرآیند، بدون دانه بندی، بدون نیاز به مشارکت کارخانه مواد کابل، توسط کارخانه کابل برای تکمیل به تنهایی. این تجهیزات تولید کابل های متقاطع سیلان یک مرحله ای و فناوری فرمولاسیون بیشتر از خارج وارد می شود و گران است.

نوع دیگری از مواد عایق پلی اتیلن متقاطع سیلان یک مرحله ای توسط تولید کنندگان مواد کابلی تولید می شود، تمام مواد اولیه طبق فرمول به نسبت روش خاصی از مخلوط کردن با هم، بسته بندی و فروخته می شود، ماده A و B وجود ندارد. مواد، کارخانه کابل می تواند به طور مستقیم در اکسترودر برای تکمیل یک مرحله در همان زمان پیوند و اکستروژن هسته عایق کابل. ویژگی منحصر به فرد این روش عدم نیاز به اکسترودرهای خاص گران قیمت است، زیرا فرآیند پیوند سیلان را می توان در یک اکسترودر PVC معمولی کامل کرد و روش دو مرحله ای نیاز به مخلوط کردن مواد A و B را قبل از اکستروژن بی نیاز می کند.

3. ترکیب فرمولاسیون

فرمول مواد کابل پلی اتیلن متقاطع سیلان به طور کلی از رزین مواد پایه، آغازگر، سیلان، آنتی اکسیدان، بازدارنده پلیمریزاسیون، کاتالیزور و غیره تشکیل شده است.

(1) رزین پایه به طور کلی یک رزین پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE) با شاخص مذاب (MI) 2 است، اما اخیراً با توسعه فناوری رزین مصنوعی و فشارهای هزینه، پلی اتیلن با چگالی کم خطی (LLDPE) نیز ساخته شده است. به عنوان رزین پایه برای این ماده استفاده می شود یا تا حدی استفاده می شود. رزین های مختلف اغلب به دلیل تفاوت در ساختار ماکرومولکولی داخلی خود تأثیر قابل توجهی بر پیوند و پیوند متقابل دارند، بنابراین فرمولاسیون با استفاده از رزین های پایه مختلف یا همان نوع رزین از تولید کنندگان مختلف اصلاح می شود.
(2) آغازگر که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرد دی ایزوپروپیل پراکسید (DCP) است، نکته کلیدی درک میزان مشکل است، بسیار کم برای ایجاد پیوند سیلان کافی نیست. بیش از حد باعث ایجاد اتصالات عرضی پلی اتیلن، که سیالیت آن را کاهش می دهد، سطح هسته عایق اکسترود شده زبر است، سیستم فشرده سازی دشوار است. از آنجایی که مقدار آغازگر اضافه شده بسیار کم و حساس است، پراکندگی یکنواخت آن مهم است، بنابراین به طور کلی با سیلان اضافه می شود.
(3) سیلان به دلیل سرعت هیدرولیز سریع A2171 به طور کلی از وینیل سیلان غیر اشباع استفاده می شود، از جمله وینیل تری متوکسی سیلان (A2171) و وینیل تری اتوکسی سیلان (A2151)، بنابراین A2171 افراد بیشتری را انتخاب کنید. به طور مشابه، مشکل اضافه کردن سیلان وجود دارد، تولید کنندگان مواد کابل فعلی در تلاش هستند تا به حد پایین تر آن دست یابند تا هزینه ها را کاهش دهند، زیرا سیلان ها وارداتی هستند، قیمت گران تر است.
(4) آنتی اکسیدان برای اطمینان از پایداری پردازش پلی اتیلن و کابل ضد پیری است و آنتی اکسیدان در فرآیند پیوند سیلان نقش مهار واکنش پیوند را دارد، بنابراین فرآیند پیوند، افزودن آنتی اکسیدان برای دقت، مقدار اضافه شده برای در نظر گرفتن مقدار DCP برای مطابقت با انتخاب. در فرآیند پیوند متقابل دو مرحله ای، بیشتر آنتی اکسیدان را می توان به دسته اصلی کاتالیزور اضافه کرد که می تواند تأثیر روی فرآیند پیوند را کاهش دهد. در فرآیند پیوند متقابل یک مرحله ای، آنتی اکسیدان در کل فرآیند پیوند وجود دارد، بنابراین انتخاب گونه و مقدار آن اهمیت بیشتری دارد. آنتی اکسیدان های رایج 1010، 168، 330 و غیره هستند.
(5) بازدارنده پلیمریزاسیون به منظور مهار برخی از پیوندها اضافه می شود و فرآیند پیوند متقابل واکنش های جانبی رخ می دهد، در فرآیند پیوند برای افزودن یک عامل ضد اتصال متقابل، می تواند به طور موثری وقوع پیوند متقابل C2C را کاهش دهد و در نتیجه بهبود یابد. سیال بودن پردازش، علاوه بر این، افزودن یک پیوند در شرایط مشابه با هیدرولیز سیلان بر روی بازدارنده پلیمریزاسیون انجام می شود، می تواند هیدرولیز پلی اتیلن پیوندی را کاهش دهد تا پایداری طولانی مدت مواد پیوند را بهبود بخشد.
(6) کاتالیزورها اغلب مشتقات آلی تین هستند (به استثنای اتصالات عرضی طبیعی)، رایج ترین آنها دی بوتیل تین دیلاورات (DBDTL) است که عموماً به شکل مستربچ اضافه می شود. در فرآیند دو مرحله‌ای، پیوند (مواد A) و دسته اصلی کاتالیزور (مواد B) به طور جداگانه بسته‌بندی می‌شوند و مواد A و B قبل از اضافه شدن به اکسترودر با هم مخلوط می‌شوند تا از اتصال متقاطع ماده A جلوگیری شود. در مورد عایق های پلی اتیلن متقاطع سیلانی یک مرحله ای، پلی اتیلن موجود در بسته هنوز پیوند نشده است، بنابراین مشکل پیش پیوند وجود ندارد و بنابراین نیازی به بسته بندی کاتالیزور جداگانه نیست.

علاوه بر این، سیلان های مرکب نیز در بازار موجود است که ترکیبی از سیلان، آغازگر، آنتی اکسیدان، برخی روان کننده ها و عوامل ضد مس هستند و عموماً در روش های اتصال عرضی سیلان یک مرحله ای در کارخانه های کابل استفاده می شوند.
بنابراین فرمولاسیون عایق پلی اتیلن متقاطع سیلان که ترکیب آن چندان پیچیده در نظر گرفته نمی شود و در اطلاعات مربوطه موجود است، اما فرمولاسیون تولیدی مناسب، مشروط به انجام برخی تنظیمات به منظور نهایی شدن است که نیاز به تکمیل کامل دارد. درک نقش اجزاء در فرمول بندی و قانون تأثیر آنها بر عملکرد و تأثیر متقابل آنها.
در بسیاری از انواع مواد کابلی، مواد کابل متقاطع سیلان (دو مرحله ای یا یک مرحله ای) به عنوان تنها تنوع فرآیندهای شیمیایی در اکستروژن در نظر گرفته می شود، انواع دیگر مانند مواد کابل پلی وینیل کلراید (PVC) و مواد کابل پلی اتیلن (PE)، فرآیند دانه بندی اکستروژن یک فرآیند اختلاط فیزیکی است، حتی اگر مواد کابل اتصال متقابل و تابش متقابل شیمیایی، چه در فرآیند دانه بندی اکستروژن، چه در کابل سیستم اکستروژن، هیچ فرآیند شیمیایی رخ دهد. بنابراین، در مقایسه، تولید مواد کابل متقاطع سیلان و اکستروژن عایق کابل، کنترل فرآیند اهمیت بیشتری دارد.

4. فرآیند تولید عایق پلی اتیلن دو مرحله ای سیلانی

فرآیند تولید عایق پلی اتیلن دو مرحله ای A را می توان به طور خلاصه در شکل 1 نشان داد.

شکل 1 فرآیند تولید مواد عایق پلی اتیلن دو مرحله‌ای سیلانی A

فرآیند تولید عایق پلی اتیلن دو مرحله ای سیلان با پیوند متقاطع-300x63-1

برخی از نکات کلیدی در فرآیند تولید عایق پلی اتیلن دو مرحله ای سیلانی :
(1) خشک کردن از آنجایی که رزین پلی اتیلن حاوی مقدار کمی آب است، هنگامی که در دماهای بالا اکسترود می شود، آب به سرعت با گروه های سیلیل واکنش نشان می دهد تا اتصال متقابل ایجاد کند، که سیالیت مذاب را کاهش می دهد و ایجاد پیوند متقاطع می کند. مواد تکمیل شده پس از خنک شدن با آب نیز حاوی آب است که در صورت عدم حذف می تواند باعث ایجاد پیش پیوند شود و همچنین باید خشک شود. به منظور اطمینان از کیفیت خشک کن از واحد خشک کن عمیق استفاده می شود.
(2) اندازه گیری. از آنجایی که دقت فرمول بندی مواد مهم است، معمولاً از ترازوی وزنی وارداتی استفاده می شود. رزین پلی اتیلن و آنتی اکسیدان اندازه گیری شده و از طریق درگاه تغذیه اکسترودر تغذیه می شود، در حالی که سیلان و آغازگر توسط یک پمپ مواد مایع در بشکه دوم یا سوم اکسترودر تزریق می شوند.
(3) پیوند اکستروژن. فرآیند پیوند سیلان در اکسترودر تکمیل می شود. تنظیمات فرآیند اکسترودر، از جمله دما، ترکیب پیچ، سرعت پیچ و سرعت تغذیه، باید از این اصل پیروی کنند که مواد در بخش اول اکسترودر می توانند کاملا مذاب شوند و به طور یکنواخت مخلوط شوند، زمانی که تجزیه زودرس پراکسید مورد نظر نباشد. و اینکه مواد کاملاً یکنواخت در بخش دوم اکسترودر باید کاملاً تجزیه شده و فرآیند پیوند به پایان برسد، دمای معمول بخش اکسترودر (LDPE) در جدول 1 نشان داده شده است.

جدول 1 دماهای مناطق اکسترودر دو مرحله ای

منطقه کاری منطقه 1 منطقه 2 منطقه 3 ① منطقه 4 منطقه 5
دما P ° C 140 145 120 160 170
منطقه کاری منطقه 6 منطقه 7 منطقه 8 منطقه 9 دهان بمیرد
درجه حرارت درجه سانتی گراد 180 190 195 205 195

① جایی است که سیلان اضافه می شود.
سرعت پیچ اکسترودر زمان ماند و اثر اختلاط مواد در اکسترودر را تعیین می کند، اگر زمان ماند کوتاه باشد، تجزیه پراکسید ناقص است. اگر زمان ماند بیش از حد طولانی باشد، ویسکوزیته مواد اکسترود شده افزایش می یابد. به طور کلی، میانگین زمان ماندن گرانول در اکسترودر باید در نیمه عمر تجزیه آغازگر 5-10 بار کنترل شود. سرعت تغذیه نه تنها تاثیر خاصی بر زمان ماندگاری مواد دارد، بلکه در اختلاط و برش مواد، انتخاب سرعت تغذیه مناسب نیز بسیار مهم است.
(4) بسته بندی مواد عایق دو مرحله‌ای با پیوند متقابل سیلان باید در کیسه‌های کامپوزیت آلومینیومی-پلاستیکی در هوای مستقیم بسته‌بندی شوند تا رطوبت از بین برود.

5. فرآیند تولید مواد عایق پلی اتیلن پیوند متقابل سیلان یک مرحله ای

مواد عایق پلی اتیلن با پیوند متقابل سیلان یک مرحله ای به دلیل فرآیند پیوند آن در کارخانه کابل اکستروژن هسته عایق کابل است، بنابراین دمای اکستروژن عایق کابل به طور قابل توجهی بالاتر از روش دو مرحله ای است. اگرچه فرمول یک مرحله ای عایق پلی اتیلن شبکه ای سیلان در پراکندگی سریع آغازگر و سیلان و برش مواد به طور کامل در نظر گرفته شده است، اما فرآیند پیوند باید با درجه حرارت تضمین شود که پلی اتیلن یک مرحله ای سیلانی است. کارخانه تولید عایق بارها بر اهمیت انتخاب صحیح دمای اکستروژن تاکید کرده است، دمای کلی توصیه شده اکستروژن در جدول 2 نشان داده شده است.

جدول 2 دمای اکسترودر یک مرحله ای هر منطقه (واحد: ℃)

منطقه منطقه 1 منطقه 2 منطقه 3 منطقه 4 فلنج سر
دما 160 190 200 تا 210 220 تا 230 230 230

این یکی از نقاط ضعف فرآیند پلی اتیلن متقاطع سیلان یک مرحله ای است که معمولاً هنگام اکسترود کردن کابل ها در دو مرحله نیازی نیست.

6.تجهیزات تولید

تجهیزات تولید تضمین مهمی برای کنترل فرآیند است. تولید کابل های متقاطع سیلان به دقت کنترل فرآیند بسیار بالایی نیاز دارد، بنابراین انتخاب تجهیزات تولید از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
تولید مواد عایق پلی اتیلن متقاطع سیلان دو مرحله ای تجهیزات تولید مواد، در حال حاضر اکسترودر دو پیچ موازی همسانگرد داخلی بیشتر با توزین بی وزن وارداتی، چنین دستگاه هایی می توانند الزامات دقت کنترل فرآیند، انتخاب طول و قطر را برآورده کنند. اکسترودر دو پیچ برای اطمینان از اینکه زمان اقامت مواد، انتخاب وزن بی وزن وارداتی برای اطمینان از صحت مواد تشکیل دهنده. البته جزئیات زیادی از تجهیزات وجود دارد که باید مورد توجه کامل قرار گیرد.
همانطور که قبلا ذکر شد، تجهیزات تولید کابل های متقاطع سیلان یک مرحله ای در کارخانه کابل وارداتی هستند، گران قیمت، تولید کنندگان تجهیزات داخلی تجهیزات تولید مشابهی ندارند، دلیل آن عدم همکاری بین تولید کنندگان تجهیزات و محققان فرمول و فرآیند است.

7. مواد عایق پلی اتیلن با پیوند متقابل طبیعی سیلان

مواد عایق پلی اتیلن با اتصال عرضی طبیعی سیلان که در سال های اخیر توسعه یافته اند را می توان در شرایط طبیعی در عرض چند روز بدون بخار یا غوطه وری در آب گرم به صورت متقابل پیوند داد. در مقایسه با روش سنتی پیوند متقابل سیلان، این ماده می‌تواند فرآیند تولید را برای تولیدکنندگان کابل کاهش دهد و هزینه‌های تولید را بیشتر کاهش دهد و راندمان تولید را افزایش دهد. عایق پلی اتیلن متقاطع طبیعی سیلان به طور فزاینده ای توسط تولید کنندگان کابل شناخته شده و مورد استفاده قرار می گیرد.
در سال های اخیر عایق پلی اتیلن متقاطع طبیعی سیلان داخلی به بلوغ رسیده و در حجم زیادی تولید شده است که از نظر قیمت دارای مزیت های خاصی نسبت به مواد وارداتی می باشد.

7. 1 ایده های فرمولاسیون برای عایق های پلی اتیلن با پیوند طبیعی سیلان
عایق های پلی اتیلن متقاطع طبیعی سیلان در یک فرآیند دو مرحله ای با همان فرمول متشکل از رزین پایه، آغازگر، سیلان، آنتی اکسیدان، بازدارنده پلیمریزاسیون و کاتالیزور تولید می شوند. فرمولاسیون عایق های پلی اتیلن با اتصال عرضی طبیعی سیلان بر اساس افزایش نرخ پیوند سیلان ماده A و انتخاب یک کاتالیزور کارآمدتر از عایق های پلی اتیلن با آب گرم سیلان است. استفاده از مواد A با نرخ پیوند سیلان بالاتر همراه با کاتالیزور کارآمدتر، عایق پلی اتیلن با پیوند متقابل سیلان را قادر می سازد حتی در دماهای پایین و با رطوبت ناکافی، به سرعت پیوند متقابل ایجاد کند.
مواد A برای عایق های پلی اتیلن با اتصال متقابل طبیعی سیلان وارداتی توسط کوپلیمریزاسیون سنتز می شوند، جایی که محتوای سیلان را می توان در سطح بالایی کنترل کرد، در حالی که تولید مواد A با نرخ پیوند بالا با پیوند سیلان دشوار است. رزین پایه، آغازگر و سیلان مورد استفاده در دستور پخت باید متنوع و از نظر تنوع و اضافه تنظیم شود.

انتخاب رزیست و تنظیم دوز آن نیز بسیار مهم است، زیرا افزایش سرعت پیوند سیلان به ناچار منجر به واکنش‌های جانبی اتصال عرضی CC بیشتر می‌شود. به منظور بهبود سیالیت پردازش و وضعیت سطح ماده A برای اکستروژن بعدی کابل، مقدار مناسبی از بازدارنده پلیمریزاسیون مورد نیاز است تا به طور موثر از اتصال عرضی CC و قبل از اتصال عرضی جلوگیری کند.
علاوه بر این، کاتالیزورها نقش مهمی در افزایش نرخ اتصال عرضی دارند و باید به عنوان کاتالیزورهای کارآمد حاوی عناصر بدون فلز واسطه انتخاب شوند.

7. 2 زمان اتصال عرضی عایق های پلی اتیلن با اتصال عرضی طبیعی سیلان
مدت زمان لازم برای تکمیل اتصال عرضی عایق پلی اتیلن با اتصال عرضی طبیعی سیلان در حالت طبیعی به دما، رطوبت و ضخامت لایه عایق بستگی دارد. هر چه دما و رطوبت بیشتر باشد، ضخامت لایه عایق نازک‌تر، زمان اتصال عرضی کوتاه‌تر و برعکس طولانی‌تر می‌شود. از آنجایی که دما و رطوبت از منطقه ای به منطقه دیگر و از فصلی به فصل دیگر حتی در یک مکان و در یک زمان متفاوت است، دما و رطوبت امروز و فردا متفاوت خواهد بود. بنابراین کاربر در حین استفاده از ماده باید زمان اتصال عرضی را با توجه به دما و رطوبت محلی و غالب و همچنین مشخصات کابل و ضخامت لایه عایق تعیین کند.


زمان ارسال: 13 اوت 2022