عایق XLPE: خواص، فرآیند اکستروژن و راهنمای انتخاب برای سازندگان کابل

عایق XLPE به یک دلیل وجود دارد: پلی اتیلن معمولی وقتی کابل داغ می شود نمی تواند مقاومت کند. اتصال متقاطع ساختار پلیمری را مجدداً سیم‌کشی می‌کند تا ذوب شدن مواد متوقف شود، یکپارچگی الکتریکی خود را حفظ کند و در برابر یک مقاومت مقاومت کند. دمای هادی پیوسته 90 درجه سانتی گراد با پیک اتصال کوتاه تا 250 درجه سانتیگراد. اگر کابل های برق، سیم کشی خودرو یا کابل های کنترل صنعتی تولید می کنید، XLPE معیاری است که هر عایق دیگری را با آن مقایسه می کنید. این راهنما پوشش می دهد که عایق XLPE چیست، چگونه کار می کند، چگونه اکسترود می شود، و هنگام انتخاب یک خط اکستروژن چه چیزی را باید ارزیابی کرد.

عایق XLPE چیست و چرا پیوند متقابل همه چیز را تغییر می دهد

XLPE مخفف پلی اتیلن متقاطع است. ماده اولیه پلی اتیلن با جریان و تمیزی خوب است که معمولاً در دمای ذوب زیر 150 درجه سانتیگراد پردازش می شود. پس از اکستروژن، کابل از مرحله پخت عبور می کند که زنجیره های پلیمری جداگانه را به یک شبکه سه بعدی متصل می کند. همین تغییر یک ترموپلاستیک را به گرماسخت تبدیل می کند.

پلی اتیلن ترموپلاستیک زمانی که هادی گرم می شود نرم می شود و می تواند تحت فشار داخل مجرا یا مجرا تغییر شکل دهد. XLPE شکل خود را حفظ می کند زیرا شبکه متقاطع زنجیره های پلیمری را در کنار هم نگه می دارد. نتیجه عملی کابلی است که می تواند گرمتر کار کند، جریان بیشتری را برای همان اندازه هادی حمل کند و شرایط اضافه بار را بدون فرو ریختن کنترل کند.

از پلی اتیلن ترموپلاستیک تا شبکه ترموست

در طول اتصال متقابل، سایت های فعال شده روی زنجیره های پلی اتیلن مجاور پیوندهای کووالانسی تشکیل می دهند. در پراکسید XLPE، گرما دی کومیل پراکسید را در دمای بالای 180 درجه سانتیگراد تجزیه می کند تا رادیکال های آزاد تولید کند که این پیوندها را ایجاد می کند. در سیلان XLPE، رطوبت باعث ایجاد واکنش تراکم بین زنجیره‌های پیوند شده با سیلان می‌شود. در هر دو مورد، مواد نهایی دیگر ذوب نمی شوند.

شاخص های استاندارد یک واکنش موفقیت آمیز پیوند متقابل عبارتند از ازدیاد طول تحت 175٪ در 200 درجه سانتیگراد (IEC 60811-507) و محتوای ژل معمولاً بالای 70-80٪ است. اگر درجه اتصال متقابل کوتاه شود، عایق حافظه حرارتی را حفظ می کند و ممکن است در دمای بالا تغییر شکل دهد.

جایی که عایق XLPE ارزش خود را به دست می آورد

عایق XLPE در کابل های توزیع ولتاژ متوسط از حدود 6 کیلو ولت تا 35 کیلو ولت غالب است و همچنین در کابل های فشار قوی و فوق فشار قوی تا 500 کیلو ولت عملکرد خوبی دارد. سیم‌های ساختمانی با ولتاژ پایین، کابل‌های معدن، کابل‌های کشتی، کابل‌های باتری خودرو، و کابل‌های آرایه مزرعه بادی نیز XLPE را مشخص می‌کنند که برنامه نیاز به عملکرد ۹۰ درجه سانتی‌گراد یا تحمل اضافه بار بهتر داشته باشد.

چگونه عایق XLPE با سایر ترکیبات عایق مقایسه می شود

انتخاب یک ماده عایق در مورد متعادل کردن درجه حرارت، خواص دی الکتریک، انعطاف پذیری و هزینه است. جدول زیر موادی را که اغلب در خطوط اکستروژن دیده می شوند مقایسه می کند.

ویژگی های کلیدی XLPE که طراحی کابل را هدایت می کند

داده هایی که در یک دیتاشیت بیشترین اهمیت را دارند به سه گروه تقسیم می شوند: الکتریکی، حرارتی و پیری طولانی مدت. در اینجا چیزی است که باید به دنبال آن باشید، با مقادیر معمولی که در مشخصات ترکیب ظاهر می شود.

• مقاومت حجمی: ترکیبات XLPE 10 را نشان می دهد ¹⁵ به 10 ¹⁶ اهم سانتی متر در 20 درجه سانتی گراد، به همین دلیل است که جریان نشتی حتی در دمای 90 درجه سانتی گراد کم می ماند.
• گذردهی نسبی: حدود 2.3 تا 2.5 در فرکانس توان. این مقدار کم باعث کاهش ظرفیت خازنی و تلفات دی الکتریک در مدارهای توزیع طولانی می شود.
• ضریب اتلاف (دلتای قهوهای مایل به زرد): زیر 0.001 در 20 درجه سانتیگراد و فرکانس توان در ترکیبات خوب. مقادیر بالاتر نشان دهنده آلودگی یا رطوبت است.
• استحکام دی الکتریک: آزمایش های کوتاه مدت بر روی عایق XLPE اکسترود شده اغلب بسته به ضخامت، پیکربندی الکترود و تمیزی ترکیب به 20 تا 40 کیلوولت بر میلی متر می رسد.
• درجه حرارتی: دمای هادی پیوسته 90 درجه سانتی گراد, 130°C overload (cable-dependent), and 250°C short-circuit peak per IEC 60502 .
• پیری و مقاومت درختان در برابر آب: ترکیبات مقاوم در برابر درخت XLPE (TR-XLPE) افزودنی های خاصی را اضافه می کنند که درختکاری الکتروشیمیایی را در تاسیسات مرطوب کند می کند.

سه مسیر متقابل برای ساخت XLPE

نحوه اتصال متقابل XLPE، طرح خط تولید، شیمی و انواع کابل هایی را که می توانید بسازید، تغییر می دهد. سه مسیر بر بازار مسلط است.

پیوند متقابل پراکسید

پراکسید XLPE استاندارد کابل های فشار متوسط و فشار قوی است. این ترکیب حاوی دی کومیل پراکسید است که در دمای بالا در داخل یک لوله ولکانیزاسیون پیوسته (CV) در دمای 350-450 درجه سانتیگراد بخار یا نیتروژن تحت فشار تجزیه می شود. کابل به اندازه کافی در لوله می ماند تا به درجه اتصال عرضی مورد نیاز برسد. پس از پخت، محصولات جانبی پراکسید باید در برخی از طرح‌ها برای چند روز یا حتی هفته‌ها قبل از قطع شدن کابل، گاز زدایی کنند.

پیوند متقابل سیلان

سیلان XLPE از یک فرآیند دو مرحله ای (Sioplast) یا یک مرحله ای (Monosil) استفاده می کند. پلی اتیلن با وینیل سیلان پیوند زده می شود و بعداً با قرار گرفتن در معرض آب داغ یا بخار به صورت متقابل پیوند می زند. اکستروژن توسط یک حمام پخت انجام می شود. سرعت خط معمولا کمتر است زیرا رطوبت باید به داخل عایق پخش شود. این روش برای سیم‌های ولتاژ پایین، کابل‌های خودرو و سایر محصولات دیوار نازک که سرمایه‌گذاری اضافی یک لوله CV توجیه نمی‌شود، محبوب است.

پیوند متقابل تشعشع

یک شتاب دهنده پرتو الکترونی، واکنش اتصال متقابل را در سطوح دوز کنترل شده، که بر حسب کیلو گری اندازه گیری می شود، هدایت می کند. تشعشع XLPE مناسب محصولات دیوار نازک، مواد قابل انقباض حرارتی و سیم‌های ویژه است که نیاز به اتصال متقابل یکنواخت بدون مواد شیمیایی در دمای بالا دارند. دوز، عمق نفوذ و سرعت خط باید به دقت با ضخامت دیواره عایق مطابقت داده شود.

عایق اکسترود XLPE: فرآیند و تجهیزات

اکستروژن عایق XLPE شبیه اکستروژن پلی اتیلن به نظر می رسد، اما تمیزی و کنترل دما بسیار بیشتر مورد نیاز است. آلودگی از هر نوع - ترکیب سوخته، گرد و غبار یا ذرات فلزی - نقطه ضعفی را ایجاد می کند که می تواند یک فضای خالی یا درخت را تحت فشار الکتریکی ایجاد کند. بسیاری از کارخانه ها یک اکسترودر خاص را به XLPE اختصاص می دهند و آن را تحت یک محیط کنترل شده اجرا می کنند.

دمای مذاب معمولاً باید در یک پنجره باریک باقی بماند 120-140 درجه سانتیگراد برای سیلان XLPE به طوری که اتصال عرضی فقط در مرحله پخت شروع می شود، نه در بشکه. هندسه پیچ، نسبت تراکم، و خنک کننده بشکه همگی روی مشخصات دما تأثیر می گذارند. یک تعویض صفحه با مش ریز، مذاب را تمیز نگه می دارد و به جلوگیری از آلودگی ها از ترکیب ورودی کمک می کند.

برای سازه های ولتاژ متوسط، اکستروژن سه گانه یک لایه نیمه هادی داخلی، عایق XLPE و یک لایه نیمه هادی بیرونی را در یک عملیات قرار می دهد. سر عایق از یک طراحی هسته صاف یا هسته شیاردار برای دستیابی به یک رابط بدون نقص استفاده می کند، زیرا هر گونه بی نظمی در رابط استرس الکتریکی را متمرکز می کند.

برای خطوط عایق سیم و کابل با هسته جامد، یک اکسترودر همه کاره دارای رتبه بندی برای ترکیبات LSZH، XLPE، TPE و TPU به کارخانه اجازه می دهد بدون تغییر کل خط، بین محصولات جابجا شود. پایداری دما، تحمل شدید ضخامت دیوار، و تغییر سریع مواد تعیین می‌کند که چقدر کابل قابل استفاده می‌توانید در هر شیفت تولید کنید.

خطی که می‌تواند XLPE را همراه با LSZH، TPE و TPU انجام دهد، به شما انعطاف‌پذیری می‌دهد هنگام جابه‌جایی سفارش‌ها بین انواع کابل خودرو، ساختمان و صنعتی. طراحی پیچ اکسترودر، دقت کنترل دما و سرعت خط واقعی را برای ضخامت دیواره مورد نیاز قبل از انجام کار تأیید کنید.

پوشش و تکمیل یک کابل مبتنی بر XLPE

عایق فقط نیمی از داستان است. غلاف بیرونی از هسته در برابر آسیب های مکانیکی، رطوبت، مواد شیمیایی و UV محافظت می کند. ترکیبات XLPE همچنین برای پوشش در مواقعی که مقاومت در برابر حرارت و سایش بالا مورد نیاز است استفاده می شود، در حالی که پوشش LSZH در ساختمان های عمومی، تونل ها و کشتی ها برای محدود کردن دود و گاز سمی در آتش مشخص شده است.

یک کابل با عایق XLPE و غلاف XLPE یا LSZH می تواند در طول عمر خود به طور مداوم در دمای 90 درجه سانتیگراد کار کند. خطوط روکش معمولاً با خروجی بالاتری نسبت به خطوط عایق کار می کنند زیرا دیواره ژاکت ضخیم تر است و الزامات کیفیت سطح متفاوت است. مناطق دما، سرعت حمل و نقل و چیدمان مخزن خنک کننده باید از انقباض جلوگیری کرده و غلاف را متحدالمرکز نگه دارد.

برای درمان کاملتر این مرحله به ما مراجعه کنید پایگاه دانش دستگاه اکستروژن غلاف سیم و کابل قبل از اینکه خط خود را مشخص کنید

خط اکستروژن غلاف LSZH/XLPE/TPE/TPU قابل تنظیم این خط اکستروژن از مواد مقاوم در برابر شعله با ویسکوزیته بالا برای کابل های سازگار با محیط زیست استفاده می کند. دارای قدرت درایو قوی، خنک کننده پیشرفته و جذب پایدار برای جلوگیری از نقص سطح و پشتیبانی از تولید مداوم. مشاهده محصول →

همان تولید کننده معمولاً می تواند خطوط عایق و روکش را تأمین کند که راه اندازی، آموزش و مدیریت قطعات یدکی را ساده می کند. محدوده اکسترودر روکش GEMWELL شامل PVC، PE، PP، PU، LSZH، XLPE، TPE، و TPU، به علاوه سیلیکون برای کار با ژاکت در دمای بالا است.

نقص های رایج عایق XLPE و نحوه جلوگیری از آنها

مشکلات همیشه در حین اکستروژن ظاهر نمی شوند. بسیاری از آنها در تست کابل پایان یافته ظاهر می شوند. در اینجا خرابی هایی وجود دارد که اغلب کابل XLPE را به محل رد ارسال می کند.

• آلودگی: گرد و غبار، رطوبت، فلز یا پلیمر تجزیه شده در مذاب می تواند غلظت تنش ایجاد کند. کاهش: شرایط اتاق تمیز، اکسترودر اختصاصی، و بسته های صفحه نمایش با فیلتراسیون خوب.
• سوزاننده: اگر مذاب برای مدت طولانی بالاتر از دمای شروع بماند، پراکسید یا سیلان شروع به پیوند متقابل در بشکه می کند. کاهش: کنترل دمای بشکه محکم، پیچ کم برش و زمان ماند کوتاه.
• حفره ها و ریز حفره ها: رطوبت به دام افتاده یا گاز فرار حفره هایی را در طول پخت ایجاد می کند. کاهش: ترکیب را خشک کنید، جریان هوای قیف را مدیریت کنید و شرایط گاز زدایی را کنترل کنید.
• درختان آب: در شرایط مرطوب و تنش AC بالا، مسیرهای تخریب درخت مانند از نقص در طول سال ها رشد می کنند. کاهش: از TR-XLPE، رابط های صاف و خشک کردن استفاده کنید.
• ناهمواری رابط: مرز ناهموار بین عایق و لایه های نیمه نما، تنش الکتریکی را تقویت می کند. کاهش: کواکستروژن و طراحی سر مناسب.
• تغییر ضخامت دیوار: عایق غیرمرکز در باریکترین نقطه در آزمایش دی الکتریک شکست می خورد. کاهش: سنجش لیزری با کنترل حلقه بسته.
• مشکلات چسبندگی در طرح های مرطوب: لایه های نیمه کانفی جدا از عایق. کاهش: نرخ درمان مرکب را مطابقت دهید و کابل را با دقت پس از پخت انجام دهید.

تمیز کردن منظم، برنامه های نگهداری مستند و آموزش اپراتور از بسیاری از این مسائل جلوگیری می کند. راهنمای عملی ما را ببینید بهره برداری، نگهداری و تعمیر ماشین اکستروژن برای یک روال تعمیر و نگهداری می توانید با خط خود سازگار شوید.

هنگام انتخاب خط اکستروژن عایق XLPE به چه نکاتی توجه کنیم؟

قبل از مقایسه قیمت ها، ترکیب محصول، سرعت خط هدف و محدوده ضخامت دیوار را یادداشت کنید. سپس هر خط را بر اساس این عوامل ارزیابی کنید:

1. پوشش ترکیبی: خط باید PE، XLPE، LSZH، TPE و TPU را در دمای مذاب مورد نیاز بدون آلودگی متقابل اجرا کند.
2. کنترل دما: مناطق حلقه بسته با دقت مثبت یا منفی 1-2 درجه سانتیگراد و خنک کننده بشکه کافی برای دمای ذوب پایین سیلان XLPE.
3. طراحی پیچ و قالب: مطابق با پردازش کم برش و اندازه برای دیوارهای عایق نازک یا ضخیم.
4. فیلتراسیون: یک تعویض کننده صفحه نمایش کارآمد، بنابراین تغییرات مش باعث توقف تولید طولانی نمی شود.
5. اندازه‌گیری و کنترل: یک قطر سنج لیزری با بازخورد به کشش و پیچ برای کنترل ضخامت دیوار.
6. پیکربندی خط: پرداخت، کاپستان یا رقصنده، طول کمد خنک‌کننده، و سیم‌پیچ جمع‌آوری همگی برای سرعت‌های مورد نیاز شما اندازه می‌شوند.
7. پشتیبانی سازنده: مستندات، قطعات یدکی، راه اندازی و آموزش. تامین کننده با تاسیسات صادراتی در بسیاری از کشورها، خطر خرابی را کاهش می دهد.

اگر امروز قصد تولید کابل های عایق XLPE را دارید و فردا گزینه LSZH، TPE یا TPU را می خواهید، پاسخ عملی یک خط عایق است که برای هر چهار مورد طراحی شده است. یک ماشین ماژولار هزینه خود را سریعتر پرداخت می کند زیرا می توانید سفارشات متنوع تری را بدون سرمایه گذاری دوم بپذیرید.

سوالات متداول در مورد عایق XLPE

تفاوت بین عایق XLPE و PE معمولی چیست؟

پلی اتیلن معمولی یک ترموپلاستیک است که در حدود 100 درجه سانتیگراد نرم می شود و کابل را به درجه رسانای 70 درجه سانتیگراد محدود می کند. XLPE به یک شبکه ترموست متصل می شود که ذوب نمی شود و اجازه می دهد درجه بندی پیوسته 90 درجه سانتیگراد و اوج اتصال کوتاه 250 درجه سانتیگراد باشد. XLPE همچنین در برابر ترک خوردگی استرس محیطی بسیار بهتر از PE ترموپلاستیک مقاومت می کند.

آیا می توان XLPE را روی یک اکسترودر پلی اتیلن استاندارد اکسترود کرد؟

XLPE مبتنی بر سیلان اغلب می تواند بر روی یک اکسترودر پلی اتیلن با کنترل دما و شرایط تمیز سخت پردازش شود، اما پیچ، فیلتراسیون و تغذیه مواد باید برای ترکیب خاص مناسب باشد. پراکسید XLPE برای کابل ولتاژ متوسط ​​به تجهیزات تخصصی بیشتری نیاز دارد زیرا مرحله پخت در یک خط CV پس از اکستروژن انجام می شود. همچنین باید از اجرای XLPE بعد از ترکیبات ضد شعله در همان خط خودداری کنید، مگر اینکه بشکه و پیچ کاملاً تمیز شوند.

حداکثر دمای عملیاتی عایق XLPE چقدر است؟

برای کابل‌های عایق‌شده استاندارد XLPE، حداکثر دمای عملیاتی هادی پیوسته 90 درجه سانتی‌گراد است. در شرایط اضافه بار، مقدار معمولاً 130 درجه سانتیگراد است و حداکثر دمای مجاز هادی در اتصال کوتاه 250 درجه سانتیگراد برای مدت حداکثر پنج ثانیه مطابق با IEC 60502 است. مقادیر دقیق استانداردهای کابل خود را تأیید کنید، زیرا برخی از طرح های خاص اعداد کمتری را مشخص می کنند.

درختکاری آب در کابل های XLPE چیست؟

درختکاری آب یک فرآیند تخریب الکتروشیمیایی است که در آن رطوبت و استرس الکتریکی به تدریج ریزساختارهای درختی شکل را از نقص در عایق یا رابط ها رشد می دهند. این باعث خرابی فوری نمی شود، اما قدرت دی الکتریک را در طول سال ها کاهش می دهد و می تواند منجر به خرابی کابل های ولتاژ متوسط ​​قدیمی شود. ترکیبات مدرن XLPE خشک شده و مقاوم در برابر درخت این فرآیند را بسیار کند می کند.

آیا عایق XLPE در کابل های فشار ضعیف هم استفاده می شود؟

بله. علاوه بر کابل های برق با ولتاژ متوسط ​​و بالا، XLPE در سیم های ساختمانی با ولتاژ پایین، کابل های خودرو، کابل های جمع آوری مزارع بادی و کابل های کنترل صنعتی ظاهر می شود. دلایل اصلی درجه حرارت مداوم بالاتر، ظرفیت اضافه بار بهتر، و مقاومت قوی تر در برابر مواد شیمیایی و ترک خوردگی استرس در مقایسه با PVC یا PE است. برای محصولات کم ولتاژ دیواره نازک، اتصال متقابل سیلان و تشعشع رایج ترین مسیرها هستند.