Abstract: Ang prinsipyo, klasipikasyon, pormulasyon, proseso ug kagamitan sa cross-linking sa silane cross-linked polyethylene insulating material para sa alambre ug kable mubo nga gihulagway, ug ang pipila ka mga kinaiya sa silane natural nga cross-linked polyethylene insulating material sa aplikasyon ug paggamit ingon man ang mga hinungdan nga makaapekto sa kondisyon sa cross-linking sa materyal gipaila.
Mga Keyword: Silane cross-linking; Natural cross-linking; Polyethylene; Insulasyon; Alambre ug kable
Ang silane cross-linked polyethylene cable nga materyal kay kaylap na karon nga gigamit sa industriya sa alambre ug kable isip insulating material para sa mga low-voltage power cable. Ang materyal sa paggama sa cross-linked wire ug kable, ug peroxide cross-linking ug irradiation cross-linking kon itandi sa mga kagamitan sa paggama nga gikinahanglan kay simple, dali gamiton, ubos ang komprehensibo nga gasto ug uban pang mga bentaha, ug nahimong nanguna nga materyal para sa low-voltage cross-linked cable nga adunay insulation.
1. Prinsipyo sa pag-cross-link sa materyal nga kable nga cross-link sa silane
Adunay duha ka pangunang proseso nga nalangkit sa paghimo og silane cross-linked polyethylene: grafting ug cross-linking. Sa proseso sa grafting, ang polymer mawad-an sa iyang H-atom sa tertiary carbon atom ubos sa aksyon sa free initiator ug pyrolysis ngadto sa free radicals, nga mo-react sa – CH = CH2 group sa vinyl silane aron makahimo og grafted polymer nga adunay trioxysilyl ester group. Sa proseso sa cross-linking, ang graft polymer unang i-hydrolyze sa presensya sa tubig aron makahimo og silanol, ug ang – OH mo-condense uban sa kasikbit nga Si-OH group aron maporma ang Si-O-Si bond, sa ingon mag-cross-link sa polymer macromolecules.
2. Silane cross-linked cable material ug ang pamaagi sa paghimo niini og cable
Sama sa imong nahibaloan, adunay duha ka lakang ug usa ka lakang nga pamaagi sa produksiyon para sa mga silane cross-linked cable ug sa ilang mga kable. Ang kalainan tali sa duha ka lakang nga pamaagi ug sa usa ka lakang nga pamaagi anaa sa kung asa gihimo ang proseso sa silane grafting, ang proseso sa grafting sa tiggama sa materyales sa kable para sa duha ka lakang nga pamaagi, ang proseso sa grafting sa planta sa paggama sa kable para sa usa ka lakang nga pamaagi. Ang duha ka lakang nga silane cross-linked polyethylene insulating material nga adunay pinakadako nga bahin sa merkado gilangkoban sa gitawag nga mga materyales nga A ug B, diin ang materyal nga A mao ang polyethylene grafted sa silane ug ang materyal nga B mao ang catalyst master batch. Ang insulating core dayon i-cross-link sa init nga tubig o alisngaw.
Adunay laing klase sa two-step silane cross-linked polyethylene insulator, diin ang A nga materyal gihimo sa lahi nga paagi, pinaagi sa pagpaila sa vinyl silane direkta sa polyethylene atol sa synthesis aron makakuha og polyethylene nga adunay silane branched chains.
Ang one-step nga pamaagi adunay duha usab ka klase, ang tradisyonal nga one-step nga proseso mao ang pagsagol sa lainlaing mga hilaw nga materyales sumala sa pormula sa ratio sa espesyal nga sistema sa pagsukod sa katukma, ngadto sa usa ka espesyal nga gidisenyo nga espesyal nga extruder sa usa ka lakang aron makompleto ang pagsumpay ug pag-extrude sa cable insulation core, niini nga proseso, walay granulation, dili kinahanglan ang partisipasyon sa planta sa materyal sa kable, sa pabrika sa kable aron makompleto nga mag-inusara. Kini nga one-step silane cross-linked cable production equipment ug formulation technology kasagaran gi-import gikan sa gawas sa nasud ug mahal.
Laing klase sa one-step silane cross-linked polyethylene insulation material ang gihimo sa mga tiggama og cable material, nga puro hilaw nga materyales ang gisagol, giputos, ug gibaligya gamit ang espesyal nga pormula. Walay A material ug B material. Ang cable plant mahimong direkta nga ibutang sa extruder aron makompleto ang usa ka lakang sa samang higayon, ang grafting ug extrusion sa cable insulation core. Ang talagsaon nga bahin niini nga pamaagi mao nga dili na kinahanglan ang mahal nga espesyal nga extruders, kay ang silane grafting process mahimong makompleto sa ordinaryo nga PVC extruder, ug ang two-step method wala na magkinahanglan og pagsagol sa A ug B materials sa dili pa ang extrusion.
3. Komposisyon sa pormulasyon
Ang pormulasyon sa silane cross-linked polyethylene cable material kasagaran gilangkoban sa base material resin, initiator, silane, antioxidant, polymerization inhibitor, catalyst, ug uban pa.
(1) Ang base resin kasagaran usa ka low density polyethylene (LDPE) resin nga adunay melt index (MI) nga 2, apan bag-ohay lang, uban sa pag-uswag sa teknolohiya sa synthetic resin ug cost pressures, ang linear low density polyethylene (LLDPE) gigamit usab o partially nga gigamit isip base resin para niini nga materyal. Ang lain-laing mga resin kasagaran adunay dakong epekto sa grafting ug cross-linking tungod sa mga kalainan sa ilang internal macromolecular structure, busa ang pormulasyon usbon pinaagi sa paggamit sa lain-laing mga base resin o sa parehas nga klase sa resin gikan sa lain-laing mga tiggama.
(2) Ang initiator nga kasagarang gigamit mao ang diisopropyl peroxide (DCP), ang yawe mao ang pagsabot sa gidak-on sa problema, ang gamay ra kaayo aron mahimong hinungdan sa silane grafting dili igo; ang sobra ra kaayo aron mahimong hinungdan sa polyethylene cross-linking, nga makapakunhod sa fluidity niini, ang nawong sa extruded insulation core bagis, lisod pug-on ang sistema. Tungod kay ang gidaghanon sa initiator nga gidugang gamay ra kaayo ug sensitibo, importante nga parehas nga ipakaylap kini, busa kini kasagarang idugang uban sa silane.
(3) Ang Silane kasagarang gigamit nga vinyl unsaturated silane, lakip ang vinyl trimethoxysilane (A2171) ug vinyl triethoxysilane (A2151), tungod sa paspas nga hydrolysis rate sa A2171, mao nga mas daghang tawo ang nagpili sa A2171. Sa susama, adunay problema sa pagdugang og silane, ang kasamtangang mga tiggama og cable material naningkamot nga makab-ot ang mas ubos nga limitasyon niini aron makunhuran ang gasto, tungod kay ang silane gi-import, ang presyo mas mahal.
(4) Ang antioxidant mao ang pagsiguro sa kalig-on sa pagproseso sa polyethylene ug cable anti-aging ug gidugang, ang antioxidant sa proseso sa silane grafting adunay papel sa pagpugong sa reaksyon sa grafting, busa sa proseso sa grafting, ang pagdugang sa antioxidant kinahanglan nga mag-amping, ang gidaghanon nga gidugang kinahanglan nga tagdon ang gidaghanon sa DCP aron mohaum sa pagpili. Sa two-step cross-linking process, kadaghanan sa antioxidant mahimong idugang sa catalyst master batch, nga makapakunhod sa epekto sa proseso sa grafting. Sa one-step cross-linking process, ang antioxidant anaa sa tibuok proseso sa grafting, busa ang pagpili sa mga espisye ug gidaghanon mas importante. Ang kasagarang gigamit nga antioxidant mao ang 1010, 168, 330, ug uban pa.
(5) Ang polymerization inhibitor gidugang aron mapugngan ang pipila ka mga side reaction nga mahitabo sa proseso sa grafting ug cross-linking, sa proseso sa grafting, ang pagdugang og anti-cross-linking agent mahimong epektibong makapakunhod sa pagkahitabo sa C2C cross-linking, sa ingon makapauswag sa processing fluidity, dugang pa, ang pagdugang og graft sa parehas nga mga kondisyon nga gisundan sa hydrolysis sa silane sa polymerization inhibitor mahimong makapakunhod sa hydrolysis sa grafted polyethylene, aron mapauswag ang dugay nga kalig-on sa graft material.
(6) Ang mga catalyst kasagaran mga organotin derivatives (gawas sa natural crosslinking), ang labing komon mao ang dibutyltin dilaurate (DBDTL), nga kasagarang gidugang sa porma sa masterbatch. Sa duha ka lakang nga proseso, ang graft (A nga materyal) ug ang catalyst master batch (B nga materyal) giputos nga gilain ug ang mga materyales nga A ug B gisagol sa dili pa idugang sa extruder aron malikayan ang pre-crosslinking sa materyal nga A. Sa kaso sa one-step silane cross-linked polyethylene insulations, ang polyethylene sa pakete wala pa ma-graft, busa walay problema sa pre-cross-linking ug busa ang catalyst dili kinahanglan nga iputos nga gilain.
Dugang pa, adunay mga compounded silanes nga anaa sa merkado, nga kombinasyon sa silane, initiator, antioxidant, pipila ka lubricant ug anti-copper agents, ug kasagarang gigamit sa one-step silane cross-linking methods sa mga cable plant.
Busa, ang pormulasyon sa silane cross-linked polyethylene insulation, kansang komposisyon dili giisip nga komplikado kaayo ug anaa sa may kalabutan nga impormasyon, apan ang angay nga mga pormulasyon sa produksiyon, nga gipailalom sa pipila ka mga pag-adjust aron ma-finalize, nga nanginahanglan usa ka hingpit nga pagsabot sa papel sa mga sangkap sa pormulasyon ug ang balaod sa ilang epekto sa performance ug sa ilang usag usa nga impluwensya.
Sa daghang klase sa mga materyales sa kable, ang silane cross-linked cable material (duha ka lakang o usa ka lakang) giisip nga mao ra ang klase sa mga proseso sa kemikal nga nahitabo sa extrusion, ang ubang mga klase sama sa polyvinyl chloride (PVC) cable material ug polyethylene (PE) cable material, ang extrusion granulation process usa ka pisikal nga proseso sa pagsagol, bisan kung ang kemikal nga cross-linking ug irradiation cross-linking cable material, sa extrusion granulation process man, o extrusion system Cable, walay kemikal nga proseso nga nahitabo, busa, kon itandi, ang produksyon sa silane cross-linked cable material ug cable insulation extrusion, ang pagkontrol sa proseso mas importante.
4. Duha ka lakang nga proseso sa produksiyon sa silane cross-linked polyethylene insulation
Ang proseso sa produksiyon sa two-step silane cross-linked polyethylene insulation A nga materyal mahimong mubo nga ipakita sa Figure 1.
Hulagway 1 Proseso sa produksiyon sa two-step silane cross-linked polyethylene insulating material A
Pipila ka importanteng punto sa proseso sa produksiyon sa two-step silane cross-linked polyethylene insulation:
(1) Pagpauga. Tungod kay ang polyethylene resin adunay gamay nga tubig, kung i-extrude sa taas nga temperatura, ang tubig dali nga mo-react sa mga silyl group aron makahimo og cross-linking, nga makapakunhod sa fluidity sa melt ug makahimo og pre-cross-linking. Ang nahuman nga materyal adunay usab tubig human sa pagpabugnaw sa tubig, nga mahimo usab nga hinungdan sa pre-crosslinking kung dili tangtangon, ug kinahanglan usab nga paugahon. Aron masiguro ang kalidad sa pagpauga, gigamit ang usa ka deep drying unit.
(2) Pagsukod. Tungod kay importante ang katukma sa pormulasyon sa materyal, usa ka imported nga timbangan sa pagkawala sa timbang ang kasagarang gigamit. Ang polyethylene resin ug antioxidant gisukod ug gipakaon pinaagi sa feed port sa extruder, samtang ang silane ug initiator gi-inject sa usa ka liquid material pump sa ikaduha o ikatulo nga baril sa extruder.
(3) Pagsumpay sa extrusion. Ang proseso sa pagsumpay sa silane nahuman sa extruder. Ang mga setting sa proseso sa extruder, lakip ang temperatura, kombinasyon sa screw, katulin sa screw ug feed rate, kinahanglan nga mosunod sa prinsipyo nga ang materyal sa unang seksyon sa extruder mahimong hingpit nga matunaw ug masagol nga parehas, kung dili gusto ang sayo nga pagkadunot sa peroxide, ug nga ang hingpit nga parehas nga materyal sa ikaduhang seksyon sa extruder kinahanglan nga hingpit nga madugta ug ang proseso sa pagsumpay makompleto. Ang tipikal nga temperatura sa seksyon sa extruder (LDPE) gipakita sa Talaan 1.
Talaan 1 Mga temperatura sa duha ka lakang nga mga sona sa extruder
| Sona sa pagtrabaho | Sona 1 | Sona 2 | Sona 3 ① | Sona 4 | Sona 5 |
| Temperatura P °C | 140 | 145 | 120 | 160 | 170 |
| Sona sa pagtrabaho | Sona 6 | Sona 7 | Sona 8 | Sona 9 | Baba nga mamatay |
| Temperatura °C | 180 | 190 | 195 | 205 | 195 |
①mao ang dapit diin gidugang ang silane.
Ang gikusgon sa tornilyo sa extruder ang nagtino sa oras sa pagpuyo ug sa epekto sa pagsagol sa materyal sa extruder, kung mubo ang oras sa pagpuyo, dili kompleto ang pagkadunot sa peroxide; kung taas ra kaayo ang oras sa pagpuyo, motaas ang viscosity sa extruded nga materyal. Sa kinatibuk-an, ang aberids nga oras sa pagpuyo sa granule sa extruder kinahanglan nga kontrolon sa half-life sa initiator decomposition nga 5-10 ka beses. Ang gikusgon sa pagpakaon dili lamang adunay piho nga epekto sa oras sa pagpuyo sa materyal, apan usab sa pagsagol ug paggunting sa materyal, ang pagpili sa angay nga gikusgon sa pagpakaon hinungdanon usab kaayo.
(4) Pagputos. Ang two-step silane cross-linked insulating material kinahanglan ibutang sa aluminum-plastic composite bags nga direktang gihanginan aron mawala ang kaumog.
5. Usa ka lakang nga proseso sa paghimo sa silane cross-linked polyethylene insulating material
Tungod sa proseso sa pagsumpay niini, ang one-step silane cross-linked polyethylene insulation material gihimo sa cable insulation core sa cable insulation, busa ang temperatura sa cable insulation extrusion mas taas kay sa two-step method. Bisan tuod ang one-step silane cross-linked polyethylene insulation formula hingpit nga gikonsiderar sa paspas nga pagkatibulaag sa initiator, silane, ug shear material, ang proseso sa pagsumpay kinahanglan nga garantiyahan sa temperatura, nga mao ang one-step silane cross-linked polyethylene insulation production plant nga balik-balik nga nagpasiugda sa kamahinungdanon sa husto nga pagpili sa temperatura sa extrusion, ug ang kinatibuk-ang girekomenda nga temperatura sa extrusion gipakita sa Table 2.
Talaan 2 Usa ka lakang nga temperatura sa extruder sa matag sona (yunit: ℃)
| Sona | Sona 1 | Sona 2 | Sona 3 | Sona 4 | Flange | Ulo |
| Temperatura | 160 | 190 | 200～210 | 220～230 | 230 | 230 |
Kini usa sa mga kahuyang sa one-step silane cross-linked polyethylene process, nga kasagaran dili gikinahanglan kung mag-extrude sa mga kable sa duha ka lakang.
6. Mga kagamitan sa produksiyon
Ang mga kagamitan sa produksiyon usa ka importante nga garantiya sa pagkontrol sa proseso. Ang paghimo sa mga silane cross-linked cable nanginahanglan ug taas kaayo nga lebel sa katukma sa pagkontrol sa proseso, busa ang pagpili sa mga kagamitan sa produksiyon labi ka importante.
Ang paghimo sa two-step silane cross-linked polyethylene insulation material A nga kagamitan sa produksiyon sa materyal, karon mas domestic isotropic parallel twin-screw extruder nga adunay imported weightless weighing, ang ingon nga mga aparato makatuman sa mga kinahanglanon sa katukma sa pagkontrol sa proseso, ang pagpili sa gitas-on ug diametro sa twin-screw extruder aron masiguro ang oras sa pagpuyo sa materyal, ang pagpili sa imported weightless weighing aron masiguro ang katukma sa mga sangkap. Siyempre, adunay daghang mga detalye sa kagamitan nga kinahanglan hatagan ug bug-os nga atensyon.
Sama sa nahisgotan na, ang one-step silane cross-linked cable production equipment sa cable plant kay imported, mahal, ug ang mga domestic equipment manufacturers walay parehas nga production equipment, ang hinungdan kay ang kakulang sa kooperasyon tali sa mga equipment manufacturers ug formula ug process researchers.
7. Silane natural nga cross-linked polyethylene insulation nga materyal
Ang silane natural cross-linked polyethylene insulating material nga naugmad sa bag-ohay nga mga tuig mahimong i-cross-link ubos sa natural nga mga kondisyon sulod sa pipila ka adlaw, nga dili kinahanglan og alisngaw o pagpaunlod sa init nga tubig. Kung itandi sa tradisyonal nga pamaagi sa silane cross-linking, kini nga materyal makapakunhod sa proseso sa produksiyon para sa mga tiggama og kable, nga dugang nga makapakunhod sa gasto sa produksiyon ug makadugang sa kahusayan sa produksiyon. Ang silane naturally cross-linked polyethylene insulation nagkadaghan nga giila ug gigamit sa mga tiggama og kable.
Sa bag-ohay nga mga tuig, ang lokal nga silane natural cross-linked polyethylene insulation miuswag ug nahimo na sa daghang gidaghanon, nga adunay pipila ka bentaha sa presyo kon itandi sa mga imported nga materyales.
7. 1 Mga ideya sa pormulasyon para sa natural nga cross-linked polyethylene insulations nga silane
Ang silane natural cross-linked polyethylene insulations gihimo sa duha ka lakang nga proseso, nga adunay parehas nga pormulasyon nga gilangkoban sa base resin, initiator, silane, antioxidant, polymerization inhibitor ug catalyst. Ang pormulasyon sa silane natural cross-linked polyethylene insulators gibase sa pagdugang sa silane grafting rate sa materyal nga A ug pagpili sa mas episyente nga catalyst kaysa silane warm water cross-linked polyethylene insulators. Ang paggamit sa mga materyales nga A nga adunay mas taas nga silane grafting rate inubanan sa mas episyente nga catalyst makapahimo sa silane cross-linked polyethylene insulator nga dali nga maka-cross-link bisan sa ubos nga temperatura ug dili igo nga kaumog.
Ang mga A-materials para sa imported nga silane nga naturally cross-linked polyethylene insulators gi-synthesize pinaagi sa copolymerization, diin ang silane content makontrol sa taas nga lebel, samtang ang produksyon sa mga A-materials nga adunay taas nga grafting rates pinaagi sa grafting silane lisod. Ang base resin, initiator, ug silane nga gigamit sa resipe kinahanglan nga lainlain ug i-adjust sa mga termino sa variety ug pagdugang.
Ang pagpili sa resist ug ang pag-adjust sa dosage niini importante usab, tungod kay ang pagtaas sa grafting rate sa silane dili kalikayan nga mosangpot sa dugang nga CC crosslinking side reactions. Aron mapaayo ang processing fluidity ug surface condition sa A material para sa sunod nga cable extrusion, gikinahanglan ang angay nga gidaghanon sa polymerization inhibitor aron epektibong mapugngan ang CC crosslinking ug ang naunang pre-crosslinking.
Dugang pa, ang mga catalyst adunay importanteng papel sa pagpataas sa crosslinking rate ug kinahanglan pilion isip episyente nga mga catalyst nga adunay mga elemento nga walay transition metal.
7. 2 Oras sa pag-crosslink sa natural nga crosslinked polyethylene insulations sa silane
Ang oras nga gikinahanglan aron makompleto ang cross-linking sa silane natural cross-linked polyethylene insulation sa natural nga kahimtang niini nagdepende sa temperatura, humidity, ug gibag-on sa insulation layer. Kon mas taas ang temperatura ug humidity, mas nipis ang gibag-on sa insulation layer, mas mubo ang gikinahanglan nga oras sa crosslinking, ug mas taas ang sukwahi. Tungod kay ang temperatura ug humidity managlahi sa matag rehiyon ug matag panahon, bisan sa parehas nga lugar ug sa parehas nga oras, ang temperatura ug humidity karon ug ugma managlahi. Busa, atol sa paggamit sa materyal, ang tiggamit kinahanglan nga motino sa oras sa cross-linking sumala sa lokal ug nag-una nga temperatura ug humidity, ingon man ang espesipikasyon sa kable ug ang gibag-on sa insulation layer.
Oras sa pag-post: Ago-13-2022