Özet: Tel ve kablo için silan çapraz bağlı polietilen yalıtım malzemesinin çapraz bağlanma prensibi, sınıflandırılması, formülasyonu, prosesi ve ekipmanı kısaca açıklanmakta ve silan doğal olarak çapraz bağlı polietilen yalıtım malzemesinin uygulama ve kullanımdaki bazı özellikleri ve ayrıca Malzemenin çapraz bağlanma durumunu etkileyen faktörler tanıtılmaktadır.
Anahtar Kelimeler: Silan çapraz bağlanması; Doğal çapraz bağlanma; Polietilen; Yalıtım; Tel ve kablo
Silan çapraz bağlı polietilen kablo malzemesi artık tel ve kablo endüstrisinde alçak gerilim güç kabloları için yalıtım malzemesi olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır. Çapraz bağlı tel ve kablo imalatında kullanılan malzeme ve peroksit çapraz bağlama ve ışınlama çapraz bağlama, gerekli üretim ekipmanıyla karşılaştırıldığında basit, kullanımı kolay, düşük kapsamlı maliyet ve diğer avantajlara sahip olup, düşük maliyetli lider malzeme haline gelmiştir. -yalıtımlı çapraz bağlı voltaj kablosu.
1.Silan çapraz bağlı kablo malzemesi çapraz bağlama prensibi
Silanla çapraz bağlı polietilen yapımında iki ana işlem vardır: aşılama ve çapraz bağlama. Aşılama işleminde polimer, serbest başlatıcının etkisi altında üçüncül karbon atomu üzerindeki H atomunu kaybeder ve serbest radikallere piroliz eder; bunlar vinil silanın -CH = CH2 grubu ile reaksiyona girerek bir trioksisilil ester içeren aşılanmış bir polimer üretir. grup. Çapraz bağlama işleminde, aşı polimeri ilk önce silanol üretmek için su varlığında hidrolize edilir ve -OH, Si-O-Si bağını oluşturmak için bitişik Si-OH grubuyla yoğunlaşır, böylece polimeri çapraz bağlar. makromoleküller.
2.Silan çapraz bağlı kablo malzemesi ve kablo üretim yöntemi
Bildiğiniz gibi silan çapraz bağlı kablolar ve kablolarının iki aşamalı ve tek aşamalı üretim yöntemleri bulunmaktadır. İki aşamalı yöntem ile tek aşamalı yöntem arasındaki fark, silan aşılama işleminin yapıldığı yerde, iki aşamalı yöntem için kablo malzemesi üreticisinde aşılama işleminin, kablo üretim tesisinde aşılama işleminin gerçekleştirildiği yerde yatmaktadır. tek adımlı yöntem. En büyük pazar payına sahip iki aşamalı silan çapraz bağlı polietilen yalıtım malzemesi, A ve B malzemeleri olarak adlandırılan malzemelerden oluşur; A malzemesi silanla aşılanmış polietilendir ve B malzemesi katalizör ana partisidir. Yalıtım çekirdeği daha sonra ılık su veya buharla çapraz bağlanır.
Silan dallanmış zincirlere sahip polietilen elde etmek için sentez sırasında vinil silanın doğrudan polietilene dahil edilmesiyle A malzemesinin farklı bir şekilde üretildiği başka bir tür iki aşamalı silan çapraz bağlı polietilen yalıtkan vardır.
Tek adımlı yöntemin ayrıca iki türü vardır; geleneksel tek adımlı işlem, özel hassas ölçüm sistemi oranındaki formüle göre çeşitli hammaddelerin, aşılama ve ekstrüzyonu tamamlamak için özel olarak tasarlanmış özel bir ekstrüdere tek adımda tamamlanmasıdır. kablo izolasyon çekirdeği, bu süreçte granülasyon yoktur, kablo malzemesi fabrikasının katılımına gerek yoktur, kablo fabrikası tarafından tek başına tamamlanır. Bu tek adımlı silan çapraz bağlı kablo üretim ekipmanı ve formülasyon teknolojisi çoğunlukla yurt dışından ithal edilmektedir ve pahalıdır.
Diğer bir tek adımlı silan çapraz bağlı polietilen yalıtım malzemesi türü, kablo malzemesi üreticileri tarafından üretilir, tüm hammaddeler formüle göre özel bir yöntemle karıştırılarak paketlenir ve satılır, A malzemesi ve B malzemesi yoktur. malzeme, kablo tesisi, kablo yalıtım çekirdeğinin aşılanması ve ekstrüzyonuyla aynı anda bir adımı tamamlamak için doğrudan ekstrüderde olabilir. Bu yöntemin benzersiz özelliği, silan aşılama işleminin sıradan bir PVC ekstruderde tamamlanabilmesi ve iki aşamalı yöntemin ekstrüzyondan önce A ve B malzemelerinin karıştırılması ihtiyacını ortadan kaldırması nedeniyle pahalı özel ekstrüderlere gerek olmamasıdır.
3. Formülasyon bileşimi
Silan çapraz bağlı polietilen kablo malzemesinin formülasyonu genellikle baz malzeme reçinesi, başlatıcı, silan, antioksidan, polimerizasyon inhibitörü, katalizör vb.'den oluşur.
(1) Baz reçine genellikle erime indeksi (MI) 2 olan düşük yoğunluklu bir polietilen (LDPE) reçinesidir, ancak son zamanlarda sentetik reçine teknolojisinin ve maliyet baskılarının gelişmesiyle birlikte doğrusal düşük yoğunluklu polietilen (LLDPE) de kullanılmaya başlanmıştır. bu malzeme için baz reçine olarak kullanılmış veya kısmen kullanılmıştır. Farklı reçineler, iç makromoleküler yapılarındaki farklılıklar nedeniyle sıklıkla aşılama ve çapraz bağlanma üzerinde önemli bir etkiye sahiptir, bu nedenle formülasyon, farklı üreticilere ait farklı baz reçineler veya aynı tip reçine kullanılarak değiştirilecektir.
(2) Yaygın olarak kullanılan başlatıcı diizopropil peroksittir (DCP), önemli olan sorunun miktarını kavramaktır, silan aşılanmasına neden olacak kadar azı yeterli değildir; Polietilenin çapraz bağlanmasına neden olmayacak kadar fazla olması akışkanlığını azaltır, ekstrüde edilmiş yalıtım çekirdeğinin yüzeyi pürüzlü, sıkılması zor bir sistemdir. Eklenen başlatıcı miktarı çok küçük ve hassas olduğundan eşit şekilde dağıtılması önemlidir, bu nedenle genellikle silanla birlikte eklenir.
(3) Silan, A2171'in hızlı hidroliz oranı nedeniyle genellikle vinil trimetoksisilan (A2171) ve vinil trietoksisilan (A2151) dahil olmak üzere vinil doymamış silan olarak kullanılır, bu nedenle A2171'i daha fazla kişi seçin. Benzer şekilde silan ekleme sorunu da mevcut, mevcut kablo malzemesi üreticileri maliyetleri düşürmek için alt limitine ulaşmaya çalışıyorlar, silan ithal olduğu için fiyatı daha pahalı.
(4) Anti-oksidan, polietilen işlemenin ve kablonun yaşlanmayı önleme stabilitesini sağlamak ve ilave etmek içindir, silan aşılama işlemindeki antioksidan, aşılama reaksiyonunu engelleme rolüne sahiptir, bu nedenle aşılama işlemi, anti-oksidan ilavesi Dikkatli olmak gerekirse, eklenen tutarın seçimiyle eşleşecek DCP miktarını dikkate alması gerekir. İki aşamalı çapraz bağlama işleminde antioksidanın çoğu, ana katalizör partisine eklenebilir ve bu da aşılama işlemi üzerindeki etkiyi azaltabilir. Tek adımlı çapraz bağlama işleminde antioksidan, aşılama işleminin tamamında mevcut olduğundan tür ve miktar seçimi daha önemlidir. Yaygın olarak kullanılan antioksidanlar 1010, 168, 330 vb.'dir.
(5) Bazı aşılama ve çapraz bağlanma süreçlerini engellemek için polimerizasyon inhibitörü eklenir, aşılama işleminde bir anti-çapraz bağlanma maddesi eklemek için aşılama işleminde C2C çapraz bağlanma oluşumunu etkili bir şekilde azaltabilir, böylece iyileşir işleme akışkanlığı, buna ek olarak, aynı koşullarda bir aşının eklenmesinden önce silanın polimerizasyon inhibitörü üzerinde hidrolizi gerçekleştirilecek olup, aşı malzemesinin uzun vadeli stabilitesini geliştirmek için aşılanmış polietilenin hidrolizini azaltabilir.
(6) Katalizörler genellikle organokalay türevleridir (doğal çapraz bağlanma hariç), en yaygın olanı genellikle bir masterbatch formunda eklenen dibutiltin dilaurattır (DBDTL). İki aşamalı işlemde aşı (A malzemesi) ve katalizör ana partisi (B malzemesi) ayrı ayrı paketlenir ve A malzemesinin önceden çapraz bağlanmasını önlemek için ekstrüdere eklenmeden önce A ve B malzemeleri birlikte karıştırılır. Tek adımlı silan çapraz bağlı polietilen izolasyonlarda paket içindeki polietilen henüz aşılanmadığından çapraz bağlanma öncesi sorun yaşanmaz ve dolayısıyla katalizörün ayrıca paketlenmesine gerek kalmaz.
Ayrıca piyasada silan, başlatıcı, antioksidan, bazı yağlayıcılar ve anti-bakır ajanların kombinasyonu olan ve genellikle kablo tesislerinde tek aşamalı silan çapraz bağlama yöntemlerinde kullanılan bileşik silanlar da mevcuttur.
Bu nedenle, bileşimi çok karmaşık kabul edilmeyen ve ilgili bilgilerde mevcut olan silan çapraz bağlı polietilen yalıtımın formülasyonu, ancak sonuçlandırılması için bazı ayarlamalara tabi olan uygun üretim formülasyonları tam bir inceleme gerektirir. bileşenlerin formülasyondaki rolünün ve performans üzerindeki etkilerinin ve karşılıklı etkilerinin kanununun anlaşılması.
Birçok kablo malzemesi çeşidinde, silan çapraz bağlı kablo malzemesi (iki aşamalı veya tek adımlı), ekstrüzyonda meydana gelen tek kimyasal işlem çeşidi olarak kabul edilir; diğer çeşitler ise polivinil klorür (PVC) kablo malzemesi ve polietilen (PE) kablo malzemesi, ekstrüzyon granülasyon işlemi fiziksel bir karıştırma işlemidir, kimyasal çapraz bağlama ve ışınlama çapraz bağlama kablo malzemesi olsa bile, ekstrüzyon granülasyon işleminde veya ekstrüzyon sistemi Kablosunda herhangi bir kimyasal işlem oluşmaz. Dolayısıyla silan çapraz bağlı kablo malzemesinin üretimi ve kablo izolasyon ekstrüzyonuyla karşılaştırıldığında proses kontrolü daha önemlidir.
4. İki aşamalı silan çapraz bağlı polietilen izolasyon üretim süreci
İki aşamalı silan çapraz bağlı polietilen izolasyon A malzemesinin üretim süreci kısaca Şekil 1'de gösterilebilir.
Şekil 1 İki aşamalı silanla çapraz bağlı polietilen yalıtım malzemesi A'nın üretim süreci
İki aşamalı silan çapraz bağlı polietilen yalıtımın üretim sürecindeki bazı önemli noktalar:
(1) Kurutma. Polietilen reçine az miktarda su içerdiğinden, yüksek sıcaklıklarda ekstrüde edildiğinde su, silil grupları ile hızlı bir şekilde reaksiyona girerek çapraz bağlanma üretir, bu da eriyiğin akışkanlığını azaltır ve ön çapraz bağlanma üretir. Bitmiş malzeme ayrıca suyla soğutulduktan sonra su içerir, bu da çıkarılmadığı takdirde ön çapraz bağlanmaya neden olabilir ve ayrıca kurutulması gerekir. Kurutma kalitesinin sağlanması için derin kurutma ünitesi kullanılmaktadır.
(2) Ölçüm. Malzeme formülasyonunun doğruluğu önemli olduğundan, genellikle ithal edilmiş ağırlık kaybı tartı terazisi kullanılır. Polietilen reçinesi ve antioksidan ölçülür ve ekstrüderin besleme portundan beslenir, silan ve başlatıcı ise ekstrüderin ikinci veya üçüncü haznesindeki sıvı malzeme pompasıyla enjekte edilir.
(3) Ekstrüzyon aşılama. Silanın aşılanma işlemi ekstruderde tamamlanır. Sıcaklık, vida kombinasyonu, vida hızı ve besleme hızı dahil olmak üzere ekstrüderin işlem ayarları, peroksitin erken ayrışması istenmediğinde, ekstrüderin ilk bölümündeki malzemenin tamamen eriyebilmesi ve eşit şekilde karıştırılabilmesi ilkesine uygun olmalıdır. ve ekstruderin ikinci bölümündeki tamamen homojen malzemenin tamamen ayrışması ve aşılama işleminin tamamlanması gerektiği için, Tipik ekstruder bölüm sıcaklıkları (LDPE) Tablo 1'de gösterilmektedir.
Tablo 1 İki aşamalı ekstruder bölgelerinin sıcaklıkları
| Çalışma bölgesi | Bölge 1 | Bölge 2 | Bölge 3 ① | Bölge 4 | Bölge 5 |
| Sıcaklık P°C | 140 | 145 | 120 | 160 | 170 |
| Çalışma bölgesi | Bölge 6 | Bölge 7 | Bölge 8 | Bölge 9 | Ağız ölümü |
| Sıcaklık °C | 180 | 190 | 195 | 205 | 195 |
①silanın eklendiği yerdir.
Ekstrüder vidasının hızı, ekstrüderde kalma süresini ve malzemenin karıştırma etkisini belirler; kalma süresi kısaysa, peroksit ayrışması eksiktir; kalma süresi çok uzunsa, ekstrüde edilen malzemenin viskozitesi artar. Genel olarak, granülün ekstrüderdeki ortalama kalış süresi, başlatıcının ayrışma yarı ömrünün 5-10 katı olacak şekilde kontrol edilmelidir. Besleme hızının sadece malzemenin kalma süresi üzerinde belirli bir etkisi yoktur, aynı zamanda malzemenin karıştırılması ve kesilmesi üzerinde de belirli bir etkisi vardır, uygun besleme hızının seçilmesi de çok önemlidir.
(4) Ambalajlama. İki aşamalı silanla çapraz bağlı yalıtım malzemesi, nemi ortadan kaldırmak için alüminyum-plastik kompozit torbalarda doğrudan havada paketlenmelidir.
5. Tek adımlı silan çapraz bağlı polietilen yalıtım malzemesi üretim süreci
Tek adımlı silan çapraz bağlı polietilen yalıtım malzemesi, aşılama işlemi nedeniyle kablo yalıtım çekirdeğinin kablo fabrikası ekstrüzyonundadır, bu nedenle kablo yalıtım ekstrüzyon sıcaklığı, iki aşamalı yöntemden önemli ölçüde daha yüksektir. Her ne kadar tek adımlı silan çapraz bağlı polietilen yalıtım formülü, başlatıcı ve silanın hızlı dağılımı ve malzeme kesme konusunda tamamen dikkate alınmış olsa da, aşılama prosesi, tek adımlı silan çapraz bağlı polietilen olan sıcaklıkla garanti edilmelidir. Yalıtım üretim tesisi, ekstrüzyon sıcaklığının doğru seçiminin önemini defalarca vurguladı; genel olarak önerilen ekstrüzyon sıcaklığı Tablo 2'de gösterilmektedir.
Tablo 2 Her bölgenin tek adımlı ekstruder sıcaklığı (birim: °C)
| Alan | Bölge 1 | Bölge 2 | Bölge 3 | Bölge 4 | Flanş | KAFA |
| Sıcaklık | 160 | 190 | 200~210 | 220~230 | 230 | 230 |
Bu, kabloların iki aşamada ekstrüzyona tabi tutulması sırasında genellikle gerekli olmayan, tek aşamalı silan çapraz bağlı polietilen işleminin zayıf yönlerinden biridir.
6.Üretim ekipmanları
Üretim ekipmanı proses kontrolünün önemli bir garantisidir. Silan çapraz bağlı kabloların üretimi, çok yüksek derecede proses kontrol doğruluğu gerektirir, dolayısıyla üretim ekipmanının seçimi özellikle önemlidir.
İki aşamalı silan çapraz bağlı polietilen yalıtım malzemesinin üretimi Bir malzeme üretim ekipmanı, şu anda ithal ağırlıksız tartı ile daha fazla yerli izotropik paralel çift vidalı ekstruder, bu tür cihazlar proses kontrol doğruluğu, uzunluk ve çap seçimi gereksinimlerini karşılayabilir. Malzemenin kalma süresini sağlamak için çift vidalı ekstruder, malzemelerin doğruluğunu sağlamak için ithal ağırlıksız tartım seçimi. Elbette ki ekipmanlarda tam anlamıyla dikkat edilmesi gereken pek çok detay var.
Daha önce de belirtildiği gibi, kablo tesisindeki tek adımlı silan çapraz bağlı kablo üretim ekipmanları ithaldir, pahalıdır, yerli ekipman üreticilerinin benzer üretim ekipmanları yoktur, bunun nedeni ekipman üreticileri ile formül ve proses araştırmacıları arasındaki işbirliğinin olmayışıdır.
7.Silan doğal çapraz bağlı polietilen yalıtım malzemesi
Son yıllarda geliştirilen silan doğal çapraz bağlı polietilen yalıtım malzemesi, buhar veya ılık suya batırılmadan birkaç gün içinde doğal koşullar altında çapraz bağlanabilmektedir. Geleneksel silan çapraz bağlama yöntemiyle karşılaştırıldığında bu malzeme, kablo üreticileri için üretim sürecini azaltabilir, üretim maliyetlerini daha da azaltabilir ve üretim verimliliğini artırabilir. Silan doğal olarak çapraz bağlı polietilen izolasyon, kablo üreticileri tarafından giderek daha fazla tanınmakta ve kullanılmaktadır.
Son yıllarda yerli silanlı doğal çapraz bağlı polietilen izolasyon olgunlaşmış ve ithal malzemelere göre fiyat avantajıyla birlikte büyük miktarlarda üretilmeye başlanmıştır.
7. 1 Silanla doğal olarak çapraz bağlı polietilen yalıtımlar için formülasyon fikirleri
Silan doğal çapraz bağlı polietilen yalıtımlar, baz reçine, başlatıcı, silan, antioksidan, polimerizasyon inhibitörü ve katalizörden oluşan aynı formülasyonla iki aşamalı bir işlemle üretilir. Silan doğal çapraz bağlı polietilen izolatörlerin formülasyonu, A malzemesinin silan aşılama oranının arttırılmasına ve silan sıcak su çapraz bağlı polietilen izolatörlerden daha verimli bir katalizör seçilmesine dayanmaktadır. Daha verimli bir katalizörle birleştirilmiş daha yüksek silan aşılama oranına sahip A malzemelerinin kullanılması, silan çapraz bağlı polietilen yalıtkanın düşük sıcaklıklarda ve yetersiz nemde bile hızlı bir şekilde çapraz bağlanmasını sağlayacaktır.
İthal silan doğal olarak çapraz bağlı polietilen izolatörler için A malzemeleri, silan içeriğinin yüksek bir seviyede kontrol edilebildiği kopolimerizasyon yoluyla sentezlenirken, silanın aşılanmasıyla yüksek aşılama oranlarına sahip A malzemelerinin üretimi zordur. Tarifte kullanılan baz reçine, başlatıcı ve silan çeşit ve katkı açısından değiştirilmeli ve ayarlanmalıdır.
Silanın aşılama oranındaki bir artış kaçınılmaz olarak daha fazla CC çapraz bağlama yan reaksiyonuna yol açtığından direncin seçimi ve dozajının ayarlanması da çok önemlidir. Sonraki kablo ekstrüzyonu için A malzemesinin işlem akışkanlığını ve yüzey durumunu geliştirmek amacıyla, CC çapraz bağlanmasını ve ön çapraz bağlanmayı etkili bir şekilde engellemek için uygun miktarda polimerizasyon inhibitörü gereklidir.
Ayrıca katalizörler çapraz bağlanma oranının arttırılmasında önemli bir rol oynamaktadır ve geçiş metali içermeyen elementler içeren verimli katalizörler olarak seçilmelidir.
7. 2 Silanla doğal olarak çapraz bağlanmış polietilen izolasyonların çapraz bağlanma süresi
Silan doğal çapraz bağlı polietilen yalıtımın doğal haliyle çapraz bağlanmasını tamamlamak için gereken süre, yalıtım katmanının sıcaklığına, nemine ve kalınlığına bağlıdır. Sıcaklık ve nem ne kadar yüksek olursa, yalıtım katmanının kalınlığı o kadar ince olur, gereken çapraz bağlanma süresi o kadar kısa olur ve bunun tersi de o kadar uzun olur. Sıcaklık ve nem bölgeden bölgeye, mevsimden mevsime farklılık gösterdiğinden, aynı yerde ve aynı anda dahi olsa bugün ve yarın sıcaklık ve nem farklı olacaktır. Bu nedenle malzemenin kullanımı sırasında kullanıcının çapraz bağlanma süresini yerel ve hakim sıcaklık ve nemin yanı sıra kablonun özelliklerine ve yalıtım katmanının kalınlığına göre belirlemesi gerekir.
Gönderim zamanı: Ağu-13-2022