(1)Material de aislamiento de polietileno reticulado de baja emisión de humo y libre de halógenos (XLPE):
El material aislante XLPE se produce combinando polietileno (PE) y etileno acetato de vinilo (EVA) como matriz base, junto con diversos aditivos como retardantes de llama sin halógenos, lubricantes, antioxidantes, etc., mediante un proceso de composición y peletización. Tras el proceso de irradiación, el PE cambia de una estructura molecular lineal a una tridimensional, pasando de ser un material termoplástico a un plástico termoestable insoluble.
Los cables con aislamiento de XLPE tienen varias ventajas en comparación con el PE termoplástico común:
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 disolventes, menor flujo en frío y conservación de las propiedades eléctricas. Las temperaturas de funcionamiento a largo plazo pueden alcanzar entre 125 °C y 150 °C. Tras el proceso de reticulación, la temperatura de cortocircuito del PE puede aumentarse hasta 250 °C, lo que permite una capacidad de conducción de corriente significativamente mayor para cables del mismo espesor.
3. Los cables aislados con XLPE también exhiben excelentes propiedades mecánicas, impermeables y resistentes a la radiación, lo que los hace adecuados para diversas aplicaciones, como cableado interno en electrodomésticos, cables de motor, cables de iluminación, cables de control de señal de bajo voltaje de automóviles, cables de locomotoras, cables de metro, cables de minería ecológicos, cables de barcos, cables de grado 1E para plantas de energía nuclear, cables de bombas sumergibles y cables de transmisión de energía.
Las direcciones actuales en el desarrollo de materiales de aislamiento XLPE incluyen materiales de aislamiento de cables de alimentación de PE reticulado por irradiación, materiales de aislamiento aéreo de PE reticulado por irradiación y materiales de revestimiento de poliolefina retardante de llama reticulado por irradiación.
(2)Material de aislamiento de polipropileno reticulado (XL-PP):
El polipropileno (PP), como plástico común, presenta características como ligereza, abundantes fuentes de materia prima, rentabilidad, excelente resistencia a la corrosión química, facilidad de moldeo y reciclabilidad. Sin embargo, presenta limitaciones como baja resistencia, baja resistencia al calor, significativa deformación por contracción, baja resistencia a la fluencia, fragilidad a bajas temperaturas y baja resistencia al envejecimiento por calor y oxígeno. Estas limitaciones han restringido su uso en aplicaciones de cables. Los investigadores han estado trabajando para modificar materiales de polipropileno para mejorar su rendimiento general, y el polipropileno modificado reticulado por irradiación (XL-PP) ha superado eficazmente estas limitaciones.
Los cables con aislamiento XL-PP cumplen con las pruebas de llama UL VW-1 y con la norma UL para cables de 150 °C. En aplicaciones prácticas, el EVA se suele mezclar con PE, PVC, PP y otros materiales para optimizar el rendimiento de la capa de aislamiento.
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. Estudios han demostrado que la relación entre las reacciones de degradación y reticulación en la reticulación por irradiación de PP es de aproximadamente 0,8 cuando se utiliza irradiación con rayos gamma. Para lograr reacciones de reticulación efectivas en el PP, se deben 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 de aislamiento de copolímero de etileno-acetato de vinilo reticulado (XL-EVA):
A medida que aumenta la demanda de seguridad en los cables, el desarrollo de cables reticulados ignífugos y sin halógenos ha crecido rápidamente. En comparación con el PE, el EVA, que incorpora monómeros de acetato de vinilo en la cadena molecular, presenta una menor cristalinidad, lo que se traduce en mayor flexibilidad, resistencia al impacto, compatibilidad con los rellenos y propiedades de termosellado. Generalmente, 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 aumenta la transparencia, la flexibilidad y la tenacidad. La resina EVA presenta una excelente compatibilidad con los rellenos y capacidad de reticulación, lo que la hace cada vez más popular en los cables reticulados ignífugos y sin halógenos.
La resina EVA con un contenido aproximado de acetato de vinilo del 12 % al 24 % se utiliza comúnmente en el aislamiento de cables y alambres. En aplicaciones reales de cables, el EVA se suele mezclar con PE, PVC, PP y otros materiales para ajustar el rendimiento de la capa de aislamiento del cable. Los componentes de EVA pueden promover la reticulación, mejorando así el rendimiento del cable tras la reticulación.
(4) Material de aislamiento de monómero de etileno-propileno-dieno reticulado (XL-EPDM):
XL-EPDM es un terpolímero compuesto de monómeros de etileno, propileno y dienos no conjugados, reticulado 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, resiliencia, no adherencia a altas temperaturas, resistencia al envejecimiento a largo plazo y resistencia a climas severos (-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. Resistencia al aceite y a los disolventes comparable a la del aislamiento de caucho de cloropreno de uso general. Se puede producir 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 bajo voltaje, cables para barcos, cables de encendido de 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 baja resistencia al desgarro y propiedades adhesivas y autoadhesivas débiles, que pueden afectar el procesamiento posterior.
(5) Material de aislamiento de caucho de silicona
El caucho de silicona posee flexibilidad y excelente resistencia al ozono, a las descargas de corona y a las llamas, lo que lo convierte en un material ideal para el aislamiento eléctrico. Su principal aplicación en la industria eléctrica es la fabricación de cables y alambres. Los cables y alambres de caucho de silicona son especialmente adecuados para entornos exigentes y de alta temperatura, con una vida útil significativamente mayor en comparación con los cables estándar. Entre sus aplicaciones más comunes se incluyen motores de alta temperatura, transformadores, generadores, equipos electrónicos y eléctricos, cables de encendido en vehículos de transporte y cables de control y energía para aplicaciones marinas.
Actualmente, los cables con aislamiento de caucho de silicona se reticulan típicamente mediante presión atmosférica con aire caliente o vapor a alta presión. También se está investigando el uso de la irradiación con haz de electrones para la reticulación del caucho de silicona, aunque aún no se ha generalizado en la industria del cable. Gracias a los recientes avances en la tecnología de reticulación por irradiación, esta ofrece una alternativa más económica, eficiente y ecológica para los materiales de aislamiento 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 la aplicación.
Por lo tanto, la aplicación de la tecnología de reticulación por irradiación en materiales aislantes de caucho de silicona es muy prometedora en la industria de cables y alambres. Se espera que esta tecnología reduzca los costos de producción, mejore la eficiencia de la producción y contribuya a la reducción del impacto ambiental negativo. Las futuras iniciativas de investigación y desarrollo podrían impulsar aún más el uso de la tecnología de reticulación por irradiación en materiales aislantes de caucho de silicona, haciéndolos más aplicables en la fabricación de cables y alambres de alta temperatura y alto rendimiento en la industria eléctrica. Esto proporcionará soluciones más fiables y duraderas para diversas áreas de aplicación.
Hora de publicación: 28 de septiembre de 2023