(1)Material isolante de polietileno reticulado de baixa emissão de fumaça e livre de halogênio (XLPE).:
O material isolante XLPE é produzido pela mistura de polietileno (PE) e acetato de etileno-vinila (EVA) como matriz base, juntamente com vários aditivos, como retardantes de chama isentos de halogênio, lubrificantes, antioxidantes, etc., através de um processo de mistura e granulação. Após o processamento por irradiação, o PE transforma-se de uma estrutura molecular linear em uma estrutura tridimensional, passando de um material termoplástico para um plástico termofixo insolúvel.
Os cabos com isolamento XLPE apresentam diversas vantagens em comparação com o PE termoplástico comum:
1. Maior resistência à deformação térmica, propriedades mecânicas aprimoradas em altas temperaturas e maior resistência à fissuração por tensão ambiental e ao envelhecimento térmico.
2. Maior estabilidade química e resistência a solventes, menor deformação plástica a frio e propriedades elétricas preservadas. As temperaturas de operação a longo prazo podem atingir de 125 °C a 150 °C. Após o processo de reticulação, a temperatura de curto-circuito do PE pode ser aumentada para 250 °C, permitindo uma capacidade de condução de corrente significativamente maior para cabos da mesma espessura.
3. Os cabos com isolamento XLPE também apresentam excelentes propriedades mecânicas, de impermeabilidade e resistência à radiação, tornando-os adequados para diversas aplicações, como fiação interna em aparelhos elétricos, cabos de motores, cabos de iluminação, fios de controle de sinal de baixa tensão automotivos, fios de locomotivas, cabos de metrô, cabos de mineração ecologicamente corretos, cabos navais, cabos de grau 1E para usinas nucleares, cabos de bombas submersíveis e cabos de transmissão de energia.
As tendências atuais no desenvolvimento de materiais isolantes XLPE incluem materiais isolantes de PE reticulado por irradiação para cabos de energia, materiais isolantes de PE reticulado por irradiação para antenas e materiais de revestimento de poliolefina retardante de chama reticulado por irradiação.
(2)Material isolante de polipropileno reticulado (XL-PP):
O polipropileno (PP), um plástico comum, possui características como leveza, abundância de matérias-primas, baixo custo, excelente resistência à corrosão química, facilidade de moldagem e reciclabilidade. No entanto, apresenta limitações como baixa resistência mecânica, baixa resistência térmica, deformação significativa por contração, baixa resistência à fluência, fragilidade em baixas temperaturas e baixa resistência ao envelhecimento por calor e oxigênio. Essas limitações restringem seu uso em aplicações de cabos. Pesquisadores têm trabalhado na modificação de materiais de polipropileno para melhorar seu desempenho geral, e o polipropileno modificado por reticulação por irradiação (XL-PP) superou efetivamente essas limitações.
Os fios isolados com XL-PP atendem aos testes de chama UL VW-1 e aos padrões de fios com classificação UL de 150 °C. Em aplicações práticas de cabos, o EVA é frequentemente misturado com PE, PVC, PP e outros materiais para ajustar o desempenho da camada de isolamento do cabo.
Uma das desvantagens da reticulação do PP por irradiação é a competição entre a formação de grupos terminais insaturados por meio de reações de degradação e as reações de reticulação entre moléculas estimuladas e radicais livres de moléculas grandes. Estudos demonstraram que a proporção entre as reações de degradação e reticulação na reticulação do PP por irradiação é de aproximadamente 0,8 quando se utiliza irradiação gama. Para obter reações de reticulação eficazes no PP, é necessário adicionar promotores de reticulação. Além disso, a espessura efetiva da camada reticulada é limitada pela capacidade de penetração dos feixes de elétrons durante a irradiação. A irradiação leva à produção de gás e espuma, o que é vantajoso para a reticulação de produtos finos, mas limita o uso em cabos de paredes espessas.
(3) Material isolante de copolímero de etileno-acetato de vinila reticulado (XL-EVA):
Com o aumento da demanda por cabos seguros, o desenvolvimento de cabos reticulados retardantes de chama livres de halogênio tem crescido rapidamente. Comparado ao PE, o EVA, que incorpora monômeros de acetato de vinila em sua cadeia molecular, apresenta menor cristalinidade, resultando em maior flexibilidade, resistência a impactos, compatibilidade com cargas e propriedades de selagem térmica. De modo geral, as propriedades da resina EVA dependem do teor de monômeros de acetato de vinila em sua cadeia molecular. Um maior teor de acetato de vinila leva a maior transparência, flexibilidade e resistência. A resina EVA possui excelente compatibilidade com cargas e capacidade de reticulação, tornando-a cada vez mais popular em cabos reticulados retardantes de chama livres de halogênio.
A resina EVA com um teor de acetato de vinila de aproximadamente 12% a 24% é comumente usada no isolamento de fios e cabos. Em aplicações reais de cabos, a EVA é frequentemente misturada com PE, PVC, PP e outros materiais para ajustar o desempenho da camada de isolamento. Os componentes da EVA podem promover a reticulação, melhorando o desempenho do cabo após esse processo.
(4) Material isolante de monômero de etileno-propileno-dieno reticulado (XL-EPDM):
O XL-EPDM é um terpolímero composto por monômeros de etileno, propileno e dienos não conjugados, reticulados por irradiação. Os cabos de XL-EPDM combinam as vantagens dos cabos com isolamento de poliolefina e dos cabos comuns com isolamento de borracha:
1. Flexibilidade, resiliência, não aderência a altas temperaturas, resistência ao envelhecimento a longo prazo e resistência a climas rigorosos (de -60°C a 125°C).
2. Resistência ao ozono, resistência aos raios UV, desempenho de isolamento elétrico e resistência à corrosão química.
3. Resistência a óleo e solventes comparável à de isolantes de borracha cloropreno de uso geral. Pode ser produzido utilizando equipamentos comuns de extrusão a quente, tornando-o economicamente viável.
Os cabos com isolamento XL-EPDM têm uma ampla gama de aplicações, incluindo, entre outras, cabos de energia de baixa tensão, cabos navais, cabos de ignição automotiva, cabos de controle para compressores de refrigeração, cabos móveis para mineração, equipamentos de perfuração e dispositivos médicos.
As principais desvantagens dos cabos XL-EPDM incluem baixa resistência ao rasgo e propriedades adesivas e autoadesivas fracas, o que pode afetar o processamento subsequente.
(5) Material isolante de borracha de silicone
A borracha de silicone possui flexibilidade e excelente resistência ao ozônio, descarga corona e chamas, tornando-a um material ideal para isolamento elétrico. Sua principal aplicação na indústria elétrica é em fios e cabos. Os fios e cabos de borracha de silicone são especialmente adequados para uso em ambientes de alta temperatura e exigentes, com uma vida útil significativamente maior em comparação com cabos padrão. Aplicações comuns incluem motores de alta temperatura, transformadores, geradores, equipamentos eletrônicos e elétricos, cabos de ignição em veículos de transporte e cabos de energia e controle marítimos.
Atualmente, os cabos com isolamento de borracha de silicone são normalmente reticulados utilizando pressão atmosférica com ar quente ou vapor de alta pressão. Há também pesquisas em andamento sobre o uso de irradiação por feixe de elétrons para reticulação da borracha de silicone, embora essa técnica ainda não seja predominante na indústria de cabos. Com os recentes avanços na tecnologia de reticulação por irradiação, surge uma alternativa mais econômica, eficiente e ecologicamente correta para materiais de isolamento de borracha de silicone. Por meio da irradiação por feixe de elétrons ou outras fontes de radiação, é possível obter uma reticulação eficiente do isolamento de borracha de silicone, permitindo o controle da profundidade e do grau de reticulação para atender a requisitos específicos de aplicação.
Portanto, a aplicação da tecnologia de reticulação por irradiação em materiais isolantes de borracha de silicone apresenta um potencial significativo para a indústria de fios e cabos. Espera-se que essa tecnologia reduza os custos de produção, aumente a eficiência produtiva e contribua para a redução dos impactos ambientais negativos. Futuros esforços em pesquisa e desenvolvimento podem impulsionar ainda mais o uso da tecnologia de reticulação por irradiação em materiais isolantes de borracha de silicone, tornando-os mais amplamente aplicáveis à fabricação de fios e cabos de alta temperatura e alto desempenho na indústria elétrica. Isso proporcionará soluções mais confiáveis e duráveis para diversas áreas de aplicação.
Data da publicação: 28/09/2023