(1)Material aislante de polietileno reticulado de baja emisión de humos y libre de halógenos (XLPE):
El material aislante XLPE se produce mediante la composición de polietileno (PE) y etileno vinil acetato (EVA) como matriz base, junto con diversos aditivos como retardantes de llama libres de halógenos, lubricantes, antioxidantes, etc., a través de un proceso de composición y peletización. Tras el procesamiento por irradiación, el PE se transforma de una estructura molecular lineal a una estructura tridimensional, pasando de ser un material termoplástico a un plástico termoestable insoluble.
Los cables con aislamiento de XLPE presentan varias ventajas en comparación con el PE termoplástico ordinario:
1. Mayor resistencia a la deformación térmica, mejores propiedades mecánicas a altas temperaturas y mayor resistencia al agrietamiento por tensión ambiental y al envejecimiento térmico.
2. Mayor estabilidad química y resistencia a los disolventes, menor deformación en frío y propiedades eléctricas conservadas. Las temperaturas de funcionamiento a largo plazo pueden alcanzar de 125 °C a 150 °C. Tras el proceso de reticulación, la temperatura de cortocircuito del PE puede incrementarse hasta 250 °C, lo que permite una capacidad de conducción de corriente significativamente mayor para cables del mismo grosor.
3. Los cables con aislamiento XLPE también presentan excelentes propiedades mecánicas, impermeables y resistentes a la radiación, lo que los hace adecuados para diversas aplicaciones, como el cableado interno de electrodomésticos, cables de motor, cables de iluminación, cables de control de señales de baja tensión para automóviles, cables de locomotoras, cables de metro, cables mineros ecológicos, cables para barcos, cables de grado 1E para centrales nucleares, cables para bombas sumergibles y cables de transmisión de energía.
Las tendencias actuales en el desarrollo de materiales aislantes de XLPE incluyen materiales aislantes de PE reticulados por irradiación para cables de alimentación, materiales aislantes aéreos de PE reticulados por irradiación y materiales de revestimiento de poliolefina ignífugos reticulados por irradiación.
(2)Material aislante de polipropileno reticulado (XL-PP):
El polipropileno (PP), un plástico común, se caracteriza por su ligereza, abundancia de materias primas, rentabilidad, excelente resistencia a la corrosión química, facilidad de moldeo y reciclabilidad. Sin embargo, presenta limitaciones como baja resistencia mecánica, escasa resistencia al calor, deformación por contracción significativa, baja resistencia a la fluencia, fragilidad a bajas temperaturas y escasa resistencia al envejecimiento por calor y oxígeno. Estas limitaciones han restringido su uso en aplicaciones de cableado. Los investigadores han trabajado en la modificación de materiales de polipropileno para mejorar su rendimiento general, y el polipropileno modificado reticulado por irradiación (XL-PP) ha superado eficazmente estas limitaciones.
Los cables aislados con XL-PP cumplen con las pruebas de inflamabilidad UL VW-1 y con los estándares de resistencia al fuego UL de 150 °C. En aplicaciones prácticas de cableado, el EVA se suele mezclar con PE, PVC, PP y otros materiales para ajustar el rendimiento de la capa de aislamiento del cable.
Una de las desventajas del PP reticulado por irradiación es que implica una reacción competitiva entre la formación de grupos terminales insaturados mediante reacciones de degradación y reacciones de reticulación entre moléculas estimuladas y radicales libres de moléculas grandes. Los estudios han demostrado que la relación entre las reacciones de degradación y reticulación en la reticulación del PP por irradiación es de aproximadamente 0,8 cuando se utiliza irradiación con rayos gamma. Para lograr reacciones de reticulación efectivas en el PP, es necesario añadir promotores de reticulación para la reticulación por irradiación. Además, el espesor efectivo de la reticulación está limitado por la capacidad de penetración de los haces de electrones durante la irradiación. La irradiación produce gas y espuma, lo cual es ventajoso para la reticulación de productos delgados, pero limita el uso de cables de paredes gruesas.
(3) Material aislante de copolímero de etileno-acetato de vinilo reticulado (XL-EVA):
Ante la creciente demanda de seguridad en los cables, el desarrollo de cables reticulados ignífugos libres de halógenos ha experimentado un rápido crecimiento. En comparación con el PE, el EVA, que incorpora monómeros de acetato de vinilo en su cadena molecular, presenta una menor cristalinidad, lo que se traduce en una mayor flexibilidad, resistencia al impacto, compatibilidad con cargas y propiedades de termosellado mejoradas. En general, las propiedades de la resina EVA dependen del contenido de monómeros de acetato de vinilo en la cadena molecular. Un mayor contenido de acetato de vinilo conlleva una mayor transparencia, flexibilidad y tenacidad. La resina EVA posee una excelente compatibilidad con cargas y capacidad de reticulación, lo que la hace cada vez más popular en cables reticulados ignífugos libres de halógenos.
La resina EVA, con un contenido de acetato de vinilo de aproximadamente entre el 12 % y el 24 %, se utiliza comúnmente en el aislamiento de cables y alambres. En aplicaciones reales de cables, la EVA se suele mezclar con PE, PVC, PP y otros materiales para ajustar el rendimiento de la capa aislante. Los componentes de EVA pueden favorecer la reticulación, mejorando así el rendimiento del cable tras este proceso.
(4) Material aislante de monómero de etileno-propileno-dieno reticulado (XL-EPDM):
El XL-EPDM es un terpolímero compuesto de etileno, propileno y monómeros de dieno no conjugado, reticulados mediante irradiación. Los cables XL-EPDM combinan las ventajas de los cables con aislamiento de poliolefina y los cables comunes con aislamiento de caucho:
1. Flexibilidad, resistencia, no adherencia a altas temperaturas, resistencia al envejecimiento a largo plazo y resistencia a climas adversos (de -60 °C a 125 °C).
2. Resistencia al ozono, resistencia a los rayos UV, rendimiento de aislamiento eléctrico y resistencia a la corrosión química.
3. Ofrece una resistencia al aceite y a los disolventes comparable a la del caucho de cloropreno aislante de uso general. Se puede fabricar mediante equipos comunes de extrusión en caliente, lo que lo hace rentable.
Los cables con aislamiento XL-EPDM tienen una amplia gama de aplicaciones, que incluyen, entre otras, cables de alimentación de baja tensión, cables para barcos, cables de encendido para automóviles, cables de control para compresores de refrigeración, cables móviles para minería, equipos de perforación y dispositivos médicos.
Las principales desventajas de los cables XL-EPDM incluyen una escasa resistencia al desgarro y unas propiedades adhesivas y autoadhesivas débiles, lo que puede afectar al procesamiento posterior.
(5) Material aislante de caucho de silicona
El caucho de silicona posee flexibilidad y una excelente resistencia al ozono, la descarga de corona y las llamas, lo que lo convierte en un material ideal para el aislamiento eléctrico. Su principal aplicación en la industria eléctrica es en cables y alambres. Los cables y alambres de caucho de silicona son especialmente adecuados para su uso en entornos exigentes y de alta temperatura, con una vida útil significativamente mayor que la de los cables estándar. Entre sus aplicaciones comunes se incluyen motores de alta temperatura, transformadores, generadores, equipos electrónicos y eléctricos, cables de encendido en vehículos de transporte y cables de potencia y control marinos.
Actualmente, los cables con aislamiento de caucho de silicona se reticulan mediante aire caliente a presión atmosférica o vapor a alta presión. Si bien aún no se ha generalizado en la industria del cable, se están realizando investigaciones sobre la reticulación del caucho de silicona mediante irradiación con haz de electrones. Los recientes avances en la tecnología de reticulación por irradiación ofrecen una alternativa más económica, eficiente y respetuosa con el medio ambiente para los materiales aislantes de caucho de silicona. Mediante la irradiación con haz de electrones u otras fuentes de radiación, se puede lograr una reticulación eficiente del aislamiento de caucho de silicona, permitiendo controlar la profundidad y el grado de reticulación para cumplir con los requisitos específicos de cada aplicación.
Por lo tanto, la aplicación de la tecnología de reticulación por irradiación para materiales aislantes de caucho de silicona resulta muy prometedora en la industria de cables y alambres. Se espera que esta tecnología reduzca los costos de producción, mejore la eficiencia y contribuya a disminuir el impacto ambiental negativo. Los futuros esfuerzos de investigación y desarrollo podrían impulsar aún más el uso de la tecnología de reticulación por irradiación para materiales aislantes de caucho de silicona, ampliando su aplicabilidad en la fabricación de cables y alambres de alto rendimiento y alta temperatura en la industria eléctrica. Esto proporcionará soluciones más fiables y duraderas para diversas aplicaciones.
Fecha de publicación: 28 de septiembre de 2023