Руководство по материалам для изоляции кабелей: типы, свойства и руководство по выбору

Каждый кабель дает одно и то же тихое обещание: держать ток внутри проводника, а все остальное — снаружи. Слоем, который несет в себе эту надежду, является изоляционный материал кабеля, и за годы поставок полиолефиновые соединения для производителей кабеля именно здесь обычно принимаются самые трудные инженерные решения. Диэлектрическая прочность, термостойкость, гибкость, поведение в пламени и срок службы – все это связано с рецептурой, выбранной в первый день. В этом руководстве рассматриваются основные семейства изоляционных материалов, их сравнение и то, что мы предлагаем проверить, прежде чем приступить к выбору материала.

Что на самом деле делает изоляционный материал кабеля

Изоляция — это не просто пластиковое покрытие меди. Это специальный диэлектрик с несколькими функциями, которые иногда противодействуют друг другу.

• Диэлектрическая прочность: поддерживайте номинальное напряжение без тока утечки или пробоя из года в год.
• Термический режим: выдерживает постоянный нагрев проводника и пики короткого замыкания без размягчения, растрескивания или деформации.
• Механические нагрузки: поглощают изгиб, растяжение, истирание и удары во время установки и обслуживания.
• Экологическая обязанность: противостоять влаге, озону, ультрафиолету, маслам и химикатам в течение длительного срока службы.
• Пожарная служба: решите, как быстро распространяется пламя, сколько появляется дыма и выделяются ли едкие или токсичные газы.

Изоляция не является обшивкой

Эти два слоя часто путают. Изоляция прилегает непосредственно к проводнику и выполняет электрические функции. Оболочка представляет собой внешнюю оболочку и принимает на себя механические и экологические воздействия. Многие соединения разработаны только для одной роли, и их замена — это проблема надежности, которая ждет своего часа.

Основные виды изоляционного материала кабеля

Почти в каждом кабеле, находящемся в эксплуатации сегодня, используется одно из небольшого числа семейств полимеров. Выбор зависит от номинальной температуры, класса напряжения, требований пожарной безопасности и стоимости.

ПВХ и сшитый полиэтилен по-прежнему доминируют по объему, поскольку они известны, хорошо изучены и экономичны. Однако самой быстрорастущей группой являются безгалогенные полиолефиновые соединения, особенно там, где задействованы люди, электроника или многолюдные пути эвакуации.

Почему изоляция из безгалогенного полиолефина взяла на себя инициативу

При горении ПВХ выделяется хлористый водород, который в присутствии влаги превращается в соляную кислоту. Эта кислота разъедает распределительные устройства, серверы и конструкционную сталь, и ею опасно дышать. Другая проблема — дым: густой, темный дым делает эвакуацию и тушение пожара гораздо сложнее, чем само пламя.

Безгалогеновые полиолефиновые соединения заменяют хлор системой минеральных наполнителей, обычно гидроксидом алюминия или гидроксидом магния. При нагревании эти наполнители выделяют водяной пар, который охлаждает поверхность и разжижает горючие газы. В результате получается материал, который действительно является огнестойким, малодымным и не содержит галогеновых кислот. Если вы хотите узнать о химии более подробно, стоит прочитать что такое состав LSZH и как он работает .

Недостаток заключается в том, что высокие содержания наполнителя придают полимеру жесткость и усложняют экструзию. Рецептура решает все, поэтому два состава LSZH с одинаковыми техническими данными могут вести себя на одной линии совершенно по-разному.

Схемы пожарной классификации в строительных стандартах, такие как классы B1 и B2, используемые в Европе и во все большей степени в других странах, вытеснили безгалогенные сорта из нишевой категории в дефолтные во многих проектах.

B1/B2 Безгалогенные изоляционные компаунды с низким дымовыделением Для изоляции проводов BYJ эти безгалогенные компаунды с низким дымовыделением соответствуют стандартам пожарной классификации B1 и B2 в проектах строительства кабелей. Посмотреть продукт →

Сшивка: шаг, который поднимает потолок

Термопластичная изоляция размягчается при нагревании, что ограничивает ток, который может проводить проводник данного размера. Сшивка связывает полимерные цепи в трехмерную сеть, поэтому материал больше не плавится. Он сохраняет свою форму и диэлектрическую прочность при температурах, при которых термопласт уже течет. Хорошо известны основные маршруты:

• Пероксидная сшивка: высокая производительность и отличные электрические свойства, но требует непрерывной линии вулканизации.
• Силановая сшивка: соединение прививается, а затем отверждается влагой, что подходит для небольших и более гибких производственных предприятий.
• Сшивка с помощью ускорительного облучения: электронный луч создает сетку за считанные секунды, без необходимости использования линии отверждения и с очень стабильными результатами.
• Сшивка УФ-излучением: быстрый и энергоэффективный вариант для более тонких изоляционных стен.

Каждый маршрут дает немного разный баланс температурного режима, гибкости и качества поверхности. Сшитый полиолефин, рассчитанный на температуру 125 °C, теперь широко используется как в качестве изоляции, так и в качестве оболочки, при условии, что метод сшивки соответствует геометрии кабеля и классу применения.

125°C Силановая сшитая изоляция и оболочка LSZH для фотогальваники Силановый сшиваемый компаунд LSZH для изоляции и оболочки фотоэлектрических кабелей, термостойкостью до 125°C и устойчивостью к УФ-излучению и старению для наружного применения. Посмотреть продукт →

Подбор изоляционного материала в соответствии с применением

Не существует единственного лучшего изоляционного материала, есть только тот, который соответствует окружающей среде. Несколько закономерностей, которые мы видим неоднократно:

• Здания: безгалогенные материалы с определенным классом пожаробезопасности, поскольку под угрозой находятся пути эвакуации и чувствительное оборудование.
• Электросети: сшитый полиолефин с высокими диэлектрическими характеристиками и стабильным старением при постоянной нагрузке.
• Железнодорожный и транзитный транспорт: низкий дым, низкая токсичность и высокая огнестойкость внутри туннелей и вагонов.
• Ветер и солнце: устойчивость к ультрафиолетовому излучению и погодным условиям в течение десятилетий воздействия на открытом воздухе.
• Центры связи и обработки данных: тонкостенная изоляция и кожухи, где важны целостность сигнала, радиус изгиба и выход дыма.
• Морское и морское оборудование: устойчивость к соли, маслу, вибрации и пожароопасности в замкнутом пространстве.

Если вы хотите увидеть, как эти требования соотносятся с реальными продуктами, наш области применения страница является хорошей отправной точкой.

Сшитая радиационным ускорителем изоляция LSZH для железнодорожного транспорта Этот компаунд LSZH, предназначенный для тяговых и сигнальных кабелей в поездах и метро, отвечает требованиям пожарной безопасности на железнодорожном транспорте благодаря устойчивости к термоциклированию. Посмотреть продукт →

Как мы предлагаем оценить изоляционный материал кабеля

Прежде чем запереться в комплексе, проработайте следующие вопросы по порядку:

1. Какова максимальная температура непрерывного проводника и какой пик короткого замыкания необходимо выдержать?
2. Какой класс напряжения и толщина стенки будет выдерживать изоляция?
3. Какой стандарт пожарной безопасности применяется и указан ли предел плотности дыма или кислотного газа?
4. Чисто ли обрабатывается материал на существующей экструзионной линии с заданной скоростью?
5. Какие испытания на старение, термическое воздействие или погружение в воду должен пройти готовый кабель?
6. Может ли поставщик предоставить данные о согласованности партии, а не только отчет об испытаниях одного типа?

Последний пункт имеет большее значение, чем кажется. Нарушения изоляции редко вызваны плохой формулировкой на бумаге; они происходят из-за вариаций от партии к партии, которые проявляются только через несколько месяцев эксплуатации.

Куда движутся изоляционные материалы

Спрос движется в нескольких четких направлениях. Более высокие температурные характеристики распространяются на основные продукты. Требования к безгалогенной продукции распространяются не только на общественные здания, но и на промышленную и жилую электропроводку. Тонкостенные конструкции используются для экономии меди и веса, что оказывает большее давление на механическую прочность. Энергоэффективность во время производства теперь тоже имеет значение, и это одна из причин, по которой отверждение УФ-излучением и ускорителем вызывает интерес: они быстро сшиваются при гораздо меньшем нагреве.

Перерабатываемость – это следующий разговор. Системы на основе полиолефинов по своей природе легче перерабатывать, чем сильнонаполненные или галогенированные альтернативы, и производители кабелей уже задаются этим вопросом.

Выбор изоляционного материала кабеля – это, в конечном счете, баланс между электрическими характеристиками, пожарной безопасностью, технологичностью и стоимостью. Чтобы сделать это правильно, обычно сводится к работе с поставщиком смесей, который понимает все четыре и может разработать рецептуру для вашей линии, а не просить вашу линию адаптироваться к имеющимся в наличии гранулам. Мы производим полиолефиновые соединения на двух производственных площадках в Наньтуне при поддержке собственного исследовательского центра и команды, которая тратит большую часть своего времени именно на эти вопросы. Если вы обдумываете новый сорт изоляции, мы всегда рады обсудить это.