(1)Material de isolamento de polietileno reticulado (XLPE) com baixa emissão de fumaça e zero halogênio:
O material isolante XLPE é produzido pela combinação de polietileno (PE) e etileno acetato de vinila (EVA) como matriz base, juntamente com diversos aditivos, como retardantes de chama sem halogênio, lubrificantes, antioxidantes, etc., por meio de um processo de composição e peletização. Após o processamento por irradiação, o PE passa de uma estrutura molecular linear para uma estrutura tridimensional, passando de um material termoplástico a um plástico termoendurecível insolúvel.
Os cabos de isolamento XLPE apresentam diversas vantagens em comparação ao PE termoplástico comum:
1. Maior resistência à deformação térmica, propriedades mecânicas aprimoradas em altas temperaturas e maior resistência a rachaduras por tensão ambiental e envelhecimento térmico.
2. Maior estabilidade química e resistência a solventes, redução do fluxo a frio e manutenção das propriedades elétricas. As temperaturas de operação a longo prazo podem atingir de 125 °C a 150 °C. Após o processamento 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 isolados com XLPE também apresentam excelentes propriedades mecânicas, à prova d'água e resistentes à radiação, tornando-os adequados para diversas aplicações, como fiação interna em aparelhos elétricos, cabos de motor, cabos de iluminação, fios de controle de sinal de baixa tensão automotivos, fios de locomotivas, cabos de metrô, cabos de mineração ecológicos, cabos de navios, cabos de grau 1E para usinas nucleares, cabos de bombas submersíveis e cabos de transmissão de energia.
As direções atuais no desenvolvimento de materiais de isolamento XLPE incluem materiais de isolamento de cabos de energia de PE reticulado por irradiação, materiais de isolamento aéreo de PE reticulado por irradiação e materiais de revestimento de poliolefina retardante de chamas reticulado por irradiação.
(2)Material de isolamento de polipropileno reticulado (XL-PP):
O polipropileno (PP), como um plástico comum, possui características como leveza, abundantes fontes de matéria-prima, custo-benefício, excelente resistência à corrosão química, facilidade de moldagem e reciclabilidade. No entanto, apresenta limitações como baixa resistência, baixa resistência ao calor, deformação por retração significativa, baixa resistência à fluência, fragilidade em baixa temperatura e baixa resistência ao envelhecimento por calor e oxigênio. Essas limitações têm restringido seu uso em aplicações de cabos. Pesquisadores têm trabalhado para modificar materiais de polipropileno para melhorar seu desempenho geral, e o polipropileno modificado reticulado por irradiação (XL-PP) superou efetivamente essas limitações.
Os fios isolados XL-PP atendem aos testes de chama UL VW-1 e aos padrões de resistência a 150 °C da UL. 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 por irradiação de PP é que ela envolve uma reação competitiva entre a formação de grupos terminais insaturados por meio de reações de degradação e reações de reticulação entre moléculas estimuladas e radicais livres de moléculas grandes. Estudos demonstraram que a razão entre as reações de degradação e reticulação na reticulação por irradiação de PP é de aproximadamente 0,8 quando se utiliza irradiação de raios gama. Para obter reações de reticulação eficazes em PP, é necessário adicionar promotores de reticulação para a reticulação por irradiação. Além disso, a espessura efetiva da reticulação é limitada pela capacidade de penetração dos feixes de elétrons durante a irradiação. A irradiação leva à produção de gás e formação de espuma, o que é vantajoso para a reticulação de produtos finos, mas limita o uso de cabos de paredes espessas.
(3) Material de isolamento de copolímero de etileno-acetato de vinila reticulado (XL-EVA):
Com o aumento da demanda por segurança em cabos, o desenvolvimento de cabos reticulados, retardantes de chamas e livres de halogênio tem crescido rapidamente. Comparado ao PE, o EVA, que introduz monômeros de acetato de vinila na cadeia molecular, apresenta menor cristalinidade, resultando em maior flexibilidade, resistência ao impacto, compatibilidade com enchimentos e propriedades de selagem a quente. Geralmente, as propriedades da resina EVA dependem do teor de monômeros de acetato de vinila na cadeia molecular. Um teor mais alto de acetato de vinila resulta em maior transparência, flexibilidade e tenacidade. A resina EVA possui excelente compatibilidade com enchimentos e reticulabilidade, tornando-a cada vez mais popular em cabos reticulados, retardantes de chamas e livres de halogênio.
A resina EVA com um teor de acetato de vinila de aproximadamente 12% a 24% é comumente usada em isolamento de fios e cabos. 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. Os componentes de EVA podem promover a reticulação, melhorando o desempenho do cabo após a reticulação.
(4) Material de isolamento de monômero de etileno-propileno-dieno reticulado (XL-EPDM):
XL-EPDM é um terpolímero composto por monômeros de etileno, propileno e dieno não conjugado, reticulados por irradiação. Os cabos XL-EPDM combinam as vantagens dos cabos isolados com poliolefina e dos cabos comuns isolados com borracha:
1. Flexibilidade, resiliência, não adesão em altas temperaturas, resistência ao envelhecimento a longo prazo e resistência a climas severos (-60°C a 125°C).
2. Resistência ao ozônio, resistência aos raios UV, desempenho de isolamento elétrico e resistência à corrosão química.
3. Resistência a óleo e solventes comparável à do isolamento de borracha de cloropreno de uso geral. Pode ser produzido utilizando equipamentos comuns de processamento de extrusão a quente, o que o torna econômico.
Os cabos isolados XL-EPDM têm uma ampla gama de aplicações, incluindo, mas não se limitando a, cabos de energia de baixa tensão, cabos para navios, cabos de ignição automotiva, cabos de controle para compressores de refrigeração, cabos móveis de 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 de isolamento 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. Fios e cabos de borracha de silicone são especialmente adequados para uso em ambientes exigentes e de alta temperatura, com uma vida útil significativamente maior em comparação com os cabos convencionais. 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 isolados com borracha de silicone são normalmente reticulados usando 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 de borracha de silicone, embora ainda não seja predominante na indústria de cabos. Com os recentes avanços na tecnologia de reticulação por irradiação, ela oferece uma alternativa de menor custo, mais 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 sobre a profundidade e o grau de reticulação para atender aos requisitos específicos da aplicação.
Portanto, a aplicação da tecnologia de reticulação por irradiação em materiais isolantes de borracha de silicone é significativamente promissora na indústria de fios e cabos. Espera-se que essa tecnologia reduza os custos de produção, melhore a eficiência da produção e contribua para a redução de impactos ambientais adversos. Pesquisas e desenvolvimento futuros 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.
Horário da publicação: 28/09/2023