Riassuntu: U principiu di reticulazione, a classificazione, a formulazione, u prucessu è l'equipaggiu di u materiale isolante in polietilene reticolatu silanu per fili è cavi sò descritti brevemente, è alcune caratteristiche di u materiale isolante in polietilene reticolatu naturalmente silanu in applicazione è usu, è ancu i fattori chì influenzanu a cundizione di reticulazione di u materiale sò introdutti.
Parole chjave: Reticolazione di silanu; Reticolazione naturale; Polietilene; Isolamentu; Fili è cavi
U materiale di cavi in polietilene reticolatu à silanu hè oghje largamente utilizatu in l'industria di fili è cavi cum'è materiale isolante per cavi di alimentazione à bassa tensione. U materiale in a fabricazione di fili è cavi reticolati, è a reticolazione per perossidu è a reticolazione per irradiazione paragunatu à l'attrezzatura di fabricazione necessaria hè simplice, faciule da aduprà, cù un costu cumpletu bassu è altri vantaghji, hè diventatu u materiale principale per cavi reticolati à bassa tensione cù isolamentu.
1. Principiu di reticulazione di u materiale di cavi reticolati cù silanu
Ci sò dui prucessi principali implicati in a fabricazione di polietilene reticolatu cù silanu: l'innestu è a reticulazione. In u prucessu d'innestu, u polimeru perde u so atomu H nantu à l'atomu di carbone terziariu sottu l'azione di l'iniziatore liberu è a pirolisi in radicali liberi, chì reagiscenu cù u gruppu –CH = CH2 di u vinilisilanu per pruduce un polimeru innestatu chì cuntene un gruppu estere triossisilile. In u prucessu di reticulazione, u polimeru innestatu hè prima idrolizatu in presenza d'acqua per pruduce silanol, è u –OH si condensa cù u gruppu Si-OH adiacente per furmà u ligame Si-O-Si, reticulendu cusì e macromolecule di u polimeru.
2. Materiale di cavi reticolati à silanu è u so metudu di pruduzzione di cavi
Cum'è sapete, ci sò metudi di pruduzzione in dui passi è in un passu per i cavi reticolati cù silanu è i so cavi. A differenza trà u metudu in dui passi è u metudu in un passu stà in u locu induve si svolge u prucessu d'innestu di silanu, u prucessu d'innestu à u fabricatore di materiale per cavi per u metudu in dui passi, u prucessu d'innestu in l'impianto di fabricazione di cavi per u metudu in un passu. U materiale isolante in polietilene reticolatu cù silanu in dui passi cù a più grande quota di mercatu hè cumpostu da i cosiddetti materiali A è B, cù u materiale A chì hè u polietilene innestatu cù silanu è u materiale B chì hè u master batch di catalizatore. U core isolante hè tandu reticolatu in acqua calda o vapore.
Ci hè un altru tipu d'isolante di polietilene reticolatu di silanu in dui passi, induve u materiale A hè pruduttu in un modu diversu, introducendu vinilsilanu direttamente in u polietilene durante a sintesi per ottene polietilene cù catene ramificate di silanu.
U metudu à un passu hà ancu dui tipi, u prucessu tradiziunale à un passu hè una varietà di materie prime secondu a formula in u rapportu di un sistema di misurazione di precisione speciale, in un estrusore speciale appositamente cuncipitu in un passu per cumpletà l'innestu è l'estrusione di u core di l'insulazione di u cavu, in questu prucessu, senza granulazione, senza bisognu di participazione à a pianta di materiale di cavu, da a fabbrica di cavu per compie da sola. Questu equipagiu di pruduzzione di cavi reticolati silani à un passu è a tecnulugia di furmulazione hè principalmente impurtata da l'esteru è hè cara.
Un altru tipu di materiale d'insulazione di polietilene reticolatu à silanu in un passu hè pruduttu da i pruduttori di materiale per cavi, hè tutte e materie prime secondu a formula in u rapportu di un metudu speciale di mischju inseme, imballatu è vendutu, ùn ci hè micca materiale A è materiale B, a pianta di cavi pò esse direttamente in l'estrusore per compie un passu à u listessu tempu innestu è estrusione di u core d'insulazione di u cavu. A caratteristica unica di stu metudu hè chì ùn ci hè bisognu di estrusori speciali cari, postu chì u prucessu d'innestu di silanu pò esse cumpletatu in un estrusore di PVC ordinariu, è u metudu in dui passi elimina a necessità di mischjà i materiali A è B prima di l'estrusione.
3. Cumposizione di a formulazione
A formulazione di u materiale di cavi in polietilene reticolatu à silanu hè generalmente cumposta da resina di materiale di basa, iniziatore, silanu, antioxidante, inhibitore di polimerizazione, catalizatore, ecc.
(1) A resina di basa hè generalmente una resina di polietilene di bassa densità (LDPE) cù un indice di fusione (MI) di 2, ma recentemente, cù u sviluppu di a tecnulugia di e resine sintetiche è e pressioni di i costi, u polietilene lineare di bassa densità (LLDPE) hè statu ancu utilizatu o parzialmente utilizatu cum'è resina di basa per questu materiale. Diverse resine anu spessu un impattu significativu nantu à l'innestu è a reticulazione per via di e differenze in a so struttura macromoleculare interna, dunque a formulazione serà mudificata utilizendu diverse resine di basa o u listessu tipu di resina di diversi pruduttori.
(2) L'iniziatore cumunamente adupratu hè u perossidu di diisopropile (DCP), a chjave hè di capisce a quantità di u prublema, troppu pocu per causà l'innestu di silanu ùn hè micca abbastanza; troppu per causà a reticolazione di u polietilene, chì riduce a so fluidità, a superficia di u core d'insulazione estrusa ruvida, difficiule da sprime u sistema. Siccomu a quantità di iniziatore aghjunta hè assai chjuca è sensibile, hè impurtante disperse uniformemente, dunque hè generalmente aghjuntu inseme cù u silanu.
(3) U silanu hè generalmente adupratu da u silanu insaturatu di vinile, cumpresi u trimetossisilanu di vinile (A2171) è u trietossisilanu di vinile (A2151), per via di a rapida velocità di idrolisi di A2171, dunque più persone sceglienu A2171. In listessu modu, ci hè un prublema di aghjunghjendu silanu, l'attuali pruduttori di materiali per cavi cercanu di ghjunghje à u so limite inferiore per riduce i costi, perchè i silani sò impurtati, u prezzu hè più caru.
(4) L'antioxidante hè di assicurà a stabilità di u trattamentu di u polietilene è l'anti-invecchiamento di i cavi è aghjuntu, l'antioxidante in u prucessu di innesto di silanu hà u rolu di inibisce a reazione di innesto, dunque u prucessu di innesto, l'aghjunta di antioxidante deve esse attenta, a quantità aghjunta deve esse cunsiderata a quantità di DCP per currisponde à a selezzione. In u prucessu di cross-linking in dui passi, a maiò parte di l'antioxidante pò esse aghjunta in u batch maestru di catalizatore, chì pò riduce l'impattu nantu à u prucessu di innesto. In u prucessu di cross-linking in un passu, l'antioxidante hè presente in tuttu u prucessu di innesto, dunque a scelta di e spezie è a quantità hè più impurtante. L'antioxidanti cumunemente usati sò 1010, 168, 330, ecc.
(5) L'inibitore di polimerizazione hè aghjuntu per impedisce alcune reazioni secondarie di innesto è di reticolazione. In u prucessu d'innesto, aghjunghje un agente anti-reticolazione pò riduce efficacemente l'occorrenza di reticolazione C2C, migliorandu cusì a fluidità di trasfurmazione. Inoltre, l'aggiunta di un innesto in e stesse condizioni serà preceduta da l'idrolisi di u silano nantu à l'inibitore di polimerizazione pò riduce l'idrolisi di u polietilene innestato, per migliurà a stabilità à longu andà di u materiale d'innesto.
(6) I catalizatori sò spessu derivati organostagnichi (eccettu per a reticolazione naturale), u più cumunu essendu u dilauratu di dibutilstagnu (DBDTL), chì hè generalmente aghjuntu in forma di masterbatch. In u prucessu in dui passi, l'innestu (materiale A) è u masterbatch di catalizatore (materiale B) sò imballati separatamente è i materiali A è B sò mischiati inseme prima di esse aghjunti à l'estrusore per impedisce a pre-reticolazione di u materiale A. In u casu di l'insulazioni di polietilene reticolate silano in un passu, u polietilene in l'imballu ùn hè ancu statu innestatu, dunque ùn ci hè micca prublema di pre-reticolazione è dunque u catalizatore ùn hà micca bisognu di esse imballatu separatamente.
Inoltre, ci sò silani cumposti dispunibili nantu à u mercatu, chì sò una cumminazione di silanu, iniziatore, antioxidante, certi lubrificanti è agenti anti-rame, è sò generalmente aduprati in metudi di reticolazione di silanu in un passu in l'impianti di cavi.
Dunque, a formulazione di l'insulazione di polietilene reticolatu à silanu, a cumpusizione di a quale ùn hè micca cunsiderata assai cumplessa è hè dispunibule in l'infurmazioni pertinenti, ma e formulazioni di pruduzzione apprupriate, sottumesse à qualchi aghjustamenti per finalizà, chì richiede una piena capiscitura di u rolu di i cumpunenti in a formulazione è a lege di u so impattu nantu à e prestazioni è a so influenza mutuale.
In e numerose varietà di materiali per cavi, u materiale per cavi reticolatu silanu (sia in dui passi sia in un passu) hè cunsideratu cum'è l'unica varietà di prucessi chimichi chì si verificanu in l'estrusione, altre varietà cum'è u materiale per cavi di cloruru di polivinile (PVC) è u materiale per cavi di polietilene (PE), u prucessu di granulazione per estrusione hè un prucessu di mischju fisicu, ancu s'è u materiale per cavi di reticolazione chimica è di irradiazione, sia in u prucessu di granulazione per estrusione, sia in u sistema di estrusione Cable, ùn ci hè micca prucessu chimicu, dunque, in paragone, a pruduzzione di materiale per cavi reticolatu silanu è l'estrusione di l'insulazione di i cavi, u cuntrollu di u prucessu hè più impurtante.
4. Prucessu di pruduzzione d'isolamentu di polietilene reticulatu silanu in dui passi
U prucessu di pruduzzione di l'insulazione in polietilene reticolatu silanu in dui passi A materiale pò esse rapprisintatu brevemente da a Figura 1.
Figura 1 Prucessu di pruduzzione di materiale isolante in polietilene reticolatu silanu in dui passi A
Alcuni punti chjave in u prucessu di pruduzzione di l'insulazione di polietilene reticolatu silanu in dui passi:
(1) Asciugatura. Siccomu a resina di polietilene cuntene una piccula quantità d'acqua, quandu hè estrusa à alte temperature, l'acqua reagisce rapidamente cù i gruppi sililici per pruduce una reticolazione, chì riduce a fluidità di a fusione è produce una pre-reticolazione. U materiale finitu cuntene ancu acqua dopu u raffreddamentu cù l'acqua, chì pò ancu causà una pre-reticolazione se ùn hè micca eliminata, è deve ancu esse asciugata. Per assicurà a qualità di l'asciugatura, si usa un'unità di asciugatura profonda.
(2) Dosaggio. Siccomu a precisione di a formulazione di u materiale hè impurtante, si usa generalmente una scala di perdita di pesu impurtata. A resina di polietilene è l'antioxidante sò misurati è alimentati attraversu u portu di alimentazione di l'estrusore, mentre chì u silanu è l'iniziatore sò iniettati da una pompa di materiale liquidu in u secondu o terzu barile di l'estrusore.
(3) Innestu per estrusione. U prucessu d'innestu di silanu hè cumpletatu in l'estrusore. I paràmetri di u prucessu di l'estrusore, cumprese a temperatura, a cumbinazione di viti, a velocità di e viti è a velocità di alimentazione, devenu seguità u principiu chì u materiale in a prima sezione di l'estrusore pò esse cumpletamente fusu è mischiatu uniformemente, quandu a decomposizione prematura di u perossidu ùn hè micca desiderata, è chì u materiale cumpletamente uniforme in a seconda sezione di l'estrusore deve esse cumpletamente decompostu è u prucessu d'innestu cumpletatu. E temperature tipiche di a sezione di l'estrusore (LDPE) sò mostrate in a Tabella 1.
Tavula 1 Temperature di e zone di l'estrusore à dui passi
| Zona di travagliu | Zona 1 | Zona 2 | Zona 3 ① | Zona 4 | Zona 5 |
| Temperatura P °C | 140 | 145 | 120 | 160 | 170 |
| Zona di travagliu | Zona 6 | Zona 7 | Zona 8 | Zona 9 | Morire a bocca |
| Temperatura °C | 180 | 190 | 195 | 205 | 195 |
① hè induve si aghjusta u silanu.
A velocità di a vite di l'estrusore determina u tempu di residenza è l'effettu di mischju di u materiale in l'estrusore, se u tempu di residenza hè cortu, a decomposizione di u perossidu hè incompleta; se u tempu di residenza hè troppu longu, a viscosità di u materiale estrusu aumenta. In generale, u tempu mediu di residenza di u granulu in l'estrusore deve esse cuntrullatu in a mezza vita di decomposizione di l'iniziatore di 5-10 volte. A velocità di alimentazione ùn hà micca solu un certu impattu nantu à u tempu di residenza di u materiale, ma ancu nantu à a mischja è a taglio di u materiale, sceglie una velocità di alimentazione adatta hè ancu assai impurtante.
(4) Imballaggio. U materiale isolante reticolatu di silanu in dui passi deve esse imballatu in sacchetti cumposti d'aluminiu-plastica à l'aria diretta per eliminà l'umidità.
5. Prucessu di pruduzzione di materiale isolante in polietilene reticolatu silanu in un passu
U materiale d'insulazione di polietilene reticolatu silanu in un passu per via di u so prucessu d'innestu hè in l'estrusione di a fabbrica di cavi di u core d'insulazione di i cavi, dunque a temperatura d'estrusione di l'insulazione di i cavi hè significativamente più alta chè u metudu in dui passi. Ancu s'è a formula d'insulazione di polietilene reticolatu silanu in un passu hè stata cumpletamente cunsiderata in a dispersione rapida di l'iniziatore è di u silanu è di u cisaillementu di u materiale, ma u prucessu d'innestu deve esse garantitu da a temperatura, chì hè a pianta di pruduzzione d'insulazione di polietilene reticolatu silanu in un passu chì hà ripetutamente sottolineatu l'impurtanza di a scelta curretta di a temperatura d'estrusione, a temperatura d'estrusione generale raccomandata hè mostrata in a Tabella 2.
Tavula 2 Temperatura di l'estrusore in un passu per ogni zona (unità: ℃)
| Zona | Zona 1 | Zona 2 | Zona 3 | Zona 4 | Flangia | Capu |
| Temperatura | 160 | 190 | 200～210 | 220～230 | 230 | 230 |
Questa hè una di e debulezze di u prucessu di polietilene reticulatu di silanu in una sola tappa, chì generalmente ùn hè micca necessariu quandu si estrudenu cavi in duie tappe.
6. Attrezzatura di pruduzzione
L'attrezzatura di pruduzzione hè una garanzia impurtante di u cuntrollu di u prucessu. A pruduzzione di cavi reticolati di silanu richiede un gradu assai altu di precisione di cuntrollu di u prucessu, dunque a scelta di l'attrezzatura di pruduzzione hè particularmente impurtante.
A pruduzzione di materiale d'insulazione in polietilene reticolatu à silanu in dui passi Un equipagiu di pruduzzione di materiale, attualmente più estrusore à doppia vite parallela isotropica domestica cù pesata senza pesu impurtata, tali dispositivi ponu risponde à i requisiti di precisione di u cuntrollu di u prucessu, a scelta di a lunghezza è di u diametru di l'estrusore à doppia vite per assicurà u tempu di residenza di u materiale, a scelta di a pesata senza pesu impurtata per assicurà a precisione di l'ingredienti. Benintesa, ci sò parechji ditaglii di l'equipagiu chì devenu esse presi in piena attenzione.
Cum'è digià mintuvatu, l'equipaggiu di pruduzzione di cavi reticulati à silanu in una sola tappa in a fabbrica di cavi hè impurtatu, caru, i pruduttori di equipaghji domestichi ùn anu micca equipaghji di pruduzzione simili, a ragione hè a mancanza di cuuperazione trà i pruduttori di equipaghji è i circadori di formule è prucessi.
7. Materiale d'insulazione di polietilene reticolatu naturale di silanu
U materiale isolante in polietilene reticolatu naturale di silanu sviluppatu in l'ultimi anni pò esse reticolatu in cundizioni naturali in pochi ghjorni, senza immersione in vapore o acqua calda. In paragone cù u metudu tradiziunale di reticolazione di silanu, questu materiale pò riduce u prucessu di pruduzzione per i pruduttori di cavi, riducendu ulteriormente i costi di pruduzzione è aumentendu l'efficienza di a pruduzzione. L'insulazione in polietilene reticolatu naturalmente di silanu hè sempre più ricunnisciuta è aduprata da i pruduttori di cavi.
In l'ultimi anni, l'insulazione domestica in polietilene reticolato naturale di silano hè maturata è hè stata prodotta in grande quantità, cù certi vantaghji in termini di prezzu paragunatu à i materiali impurtati.
7. 1 Idee di formulazione per isolanti di polietilene reticolati naturalmente silani
L'isolanti in polietilene reticolato naturale silano sò prudutti in un prucessu in duie tappe, cù a stessa formulazione cumposta da resina di basa, iniziatore, silano, antioxidante, inhibitore di polimerizazione è catalizatore. A formulazione di l'isolanti in polietilene reticolato naturale silano hè basata nantu à l'aumentu di a velocità di innesto di silano di u materiale A è a selezzione di un catalizatore più efficiente chè l'isolanti in polietilene reticolato in acqua calda silano. L'usu di materiali A cù una velocità di innesto di silano più elevata cumminata cù un catalizatore più efficiente permetterà à l'isolante in polietilene reticolato silano di reticolarsi rapidamente ancu à basse temperature è cù umidità insufficiente.
I materiali A per l'isolanti di polietilene reticolati naturalmente cù silanu impurtatu sò sintetizzati per copolimerizazione, induve u cuntenutu di silanu pò esse cuntrullatu à un livellu altu, mentre chì a pruduzzione di materiali A cù tassi d'innestu elevati per innestu di silanu hè difficiule. A resina di basa, l'iniziatore è u silanu utilizati in a ricetta devenu esse variati è aghjustati in termini di varietà è aggiunta.
A selezzione di a resistenza è l'aghjustamentu di u so dosaggio sò ancu cruciali, postu chì un aumentu di a velocità d'innesto di u silanu porta inevitabilmente à più reazioni secondarie di reticolazione CC. Per migliurà a fluidità di trasfurmazione è a cundizione di a superficia di u materiale A per a successiva estrusione di cavi, hè necessaria una quantità adatta d'inibitore di polimerizazione per inibisce efficacemente a reticolazione CC è a pre-reticolazione precedente.
Inoltre, i catalizatori ghjocanu un rolu impurtante in l'aumentu di a velocità di reticolazione è devenu esse scelti cum'è catalizatori efficaci chì cuntenenu elementi senza metalli di transizione.
7. 2 Tempu di reticolazione di l'insulazioni di polietilene reticolate naturalmente cù silanu
U tempu necessariu per compie a reticulazione di l'insulazione di polietilene reticolatu naturale silanu in u so statu naturale dipende da a temperatura, l'umidità è u spessore di u stratu d'insulazione. Più alta hè a temperatura è l'umidità, più sottile hè u spessore di u stratu d'insulazione, più cortu hè u tempu di reticulazione necessariu, è più longu hè u cuntrariu. Siccomu a temperatura è l'umidità varianu da regione à regione è da stagione à stagione, ancu in u listessu locu è à listessa ora, a temperatura è l'umidità oghje è dumane saranu diverse. Dunque, durante l'usu di u materiale, l'utente deve determinà u tempu di reticulazione secondu a temperatura è l'umidità lucale è prevalente, è ancu a specificazione di u cavu è u spessore di u stratu d'insulazione.
Data di publicazione: 13 d'aostu 2022