Унакрсно повезивање - претвара линеарне молекуле полиетилена у тродимензионалну мрежну структуру путем физичких или хемијских метода, чиме се побољшавају њихова механичка и термичка својства. Постоје две главне врсте унакрсне-повезане изолације: физичко унакрсно-повезивање и хемијско унакрсно-повезивање.
Физичко умрежавање, такође познато као умрежавање радијацијом, је генерално погодно за ниско{0}}напонске каблове са танком дебљином изолације.
Хемијско унакрсно-везивање је углавном подељено на два типа: пероксидно унакрсно-везивање и унакрсно калемљење силаном-везивање. Међу њима, пероксидно унакрсно-везивање се користи за изолацију каблова средњег напона и (ултра) високог напона, док се унакрсно-повезивање силанског калемљења углавном користи за конвенционалне нисконапонске унакрсно-каблове.
Процес унакрсног{0}}повезивања зрачења је углавном погодан за производњу специјалних ниско-напонских-повезаних каблова, као што су каблови нуклеарног квалитета, каблови високе радне температуре (дугорочна радна температура може да достигне 150 степени), унакрсно-повезани нискодимни халогени{6}}и каблови без утицаја на пламен{6}} и каблови без пламена итд. технологије материјала и пенетрације и{9}}зрачења, процес унакрсног-повезивања зрачења није погодан за производњу средњенапонских и (ултра) високонапонских каблова.
Технологија УВ умрежавања је још једна нова технологија умрежавања развијена након хемијског умрежавања и умрежавања зрачењем. То је технолошко иновацијско достигнуће које је независно развијено и има независна права интелектуалне својине у Кини. Принцип ултраљубичастог умрежавања је коришћење полиолефина као главне сировине и додавање одговарајуће количине фотоиницијатора. Зрачењем ултраљубичастом светлошћу, фотоиницијатор апсорбује специфичне таласне дужине ултраљубичастог светла да би створио слободне радикале полиолефина, који се затим подвргавају низу брзих реакција полимеризације за производњу умрежених полиолефина са тродимензионалном мрежном структуром. Ово је отворило нови пут за производњу умрежених каблова и стављено је у производњу нисконапонских умрежених каблова. Следеће углавном уводи хемијско умрежавање.
1, Пероксидно умрежавање
Метода пероксидног умрежавања је метода индуковања умрежавања додавањем агенаса за умрежавање. Углавном је погодан за производњу-повезаних полиетиленом изолованих енергетских каблова са називним нивоима напона од 10кВ и више и различитим попречним пресецима.
(1) Стеам умрежавање (СЦП)
Технологија производње парног умрежавања је најстарији метод умрежавања који је еволуирао из технологије континуиране вулканизације гуме. Ова метода користи пару на одређеном притиску и температури као медијум за грејање и притисак за умрежавање полиетилена. Унакрсно повезивање паром је успешно истражио ГЕ 1957. године, а компанија Сумитомо Елецтриц у Јапану увела је ову технологију 1959. и пуштена у производњу 1960. године.
У раној фази, засићена пара је коришћена као медијум, а притисак и температура унутар унакрсне{0}}цеви су били директно повезани. Да би се повећала температура паре, било је потребно истовремено повећати притисак паре. За сваких 10 степени повећања температуре, притисак би се повећао за око 5 кг, што би отежавало постизање довољно високе температуре и велике потрошње енергије; Касније је развијен за повећање температуре паре загревањем попречно-повезаног зида цеви (познатог као прегрејана пара, која не захтева повећање притиска за повећање температуре), углавном се користи у јединицама за вулканизацију гуме. Због директног контакта између водене паре и растопљеног полиетилена унутар попречно{7}}повезане цеви, влага ће продрети и дифундирати у изолацију. Током процеса хлађења кабла, водена пара унутар изолације достиже засићење и формира микропоре, које могу изазвати пражњење грана након пуштања у рад. Ово је фатална слабост ове методе. Дакле, почевши од 1960-их, појавили су се неки нови процеси сувог умрежавања.
(2) Метода инфрацрвеног умрежавања (РЦП) и суво умрежавање
Метода инфрацрвеног умрежавања, такође позната као метода умрежавања термичког зрачења (РЦП), је суви процес умрежавања који је изумео Сумитомо Елецтриц Цомпани у Јапану 1967. године.
Методу умрежавања полимера инфрацрвеним зрачењем патентирао је још 1937. године Генерал Елецтриц (ГЕ) у Француској за вулканизацију гумених производа. 1961. године, ВР Граце из Сједињених Држава је добио патент за производњу полиетиленског филма методом инфрацрвеног зрачења. Компанија Сумитомо Елецтриц у Јапану је била инспирисана горња два патента и поднела захтев за патент у јуну 1966. године, у коме је слој унакрсног -повезаног полиетилена који садржи органски пероксид агенс за умрежавање екструдиран на проводник и загреван зрачењем у инертном гасу при притиску од преко 2 кг/цм² да би се изазвала реакција попречног повезивања{9} у попречно везивање{9}. У априлу 1967, Сумитомо Елецтриц Цомпани је поднела захтев за још један патент, предлажући да се цела јединица за попречно{12}}повезивање састоји од секције за грејање зрачењем, секције за хлађење и секције за хлађење водом. Одељак за грејање зрачењем је подељен у две зоне, а свака зона може независно да контролише температуру. Током дуготрајне реакције{15}}унакрсног-реакције, слој црне прљавштине наталожен пероксидом формира се на унутрашњем зиду унакрсне-цеви, која је природно формирано црно тело које емитује инфрацрвено зрачење. Технолошким напретком, РЦП процес је постепено замењен општим електричним грејањем са сувим унакрсним-поступком повезивања. Тренутно се широко користе технологија умрежавања суспензије и технологија умрежавања торња ВЦВ.
Делови за грејање и претходно хлађење су заштићени гасом азота. У цеви за попречно{1}} повезивање за грејање, главна функција азота је да делује као угаљ за пренос топлоте и штити површину полиетилена од оксидације и деградације на вишим температурама. Истовремено, на изолацију се примењује довољан притисак да би се спречило или свело на минимум појављивање ваздушних празнина током процеса унакрсног-повезивања. Азот који тече такође може да однесе велику количину воде испарене из воде за хлађење и воде и испарљивих супстанци разложених од пероксида током реакције унакрсног-везивања. Главна функција азота у делу за претходно хлађење је да претходно охлади површину изолационог језгра кабла, омогућавајући површини језгра да уђе у део за хлађење водом на нижој температури, чиме се спречава унутрашњи стрес изолације узрокован наглим хлађењем језгра и утиче на квалитет производа. Због употребе електричног грејања, брзина производње се може повећати подизањем температуре. У изолацији од унакрсног-повезаног полиетилена, садржај влаге сувог-метода унакрсног повезивања је само 0,018%, док садржај влаге парног метода унакрсног-повезивања достиже 0,29%. Тестови су показали да су отпорност на пробој наизменичном струјом и отпорност на удар изолације сувим унакрсним-методом повезивања веће од оних код парног{16}}метода унакрсног повезивања.
Производна опрема за суво{0}}укрштање углавном укључује два типа: суспендоване{1}}јединице за попречно повезивање и јединице за вертикално попречно повезивање{2}}. ВЦВ вертикални торањ унакрсна-јединица за повезивање усваја метод вертикалног истискивања, који је погоднији за контролу ексцентричности дебеле изолације.
(3) Дуготрајно унакрсно{1}}везивање калупа (МДЦВ).
Унакрсно повезивање дугачког облика изумила је компанија Анацонда Вире анд Цабле Цомпани 1959. године и патентирала исте године, познато као МЦП процес. Касније, због жестоке конкуренције у индустрији жица и каблова, компанија се повукла из конкуренције за производњу -повезаних полиетиленских жица и каблова, што је спречило практичну употребу овог новог процеса. Године 1971. Даихатсу Елецтриц Вире анд Цабле Цомпани и Митсубисхи Петроцхемицал Цомпани су сарађивали на куповини патената од компаније Анацонда Цорпоратион, омогућавајући примену ове методе, познате као МДЦВИ Арт. 1973. године, компанија Даиицхи Елецтриц Вире анд Цабле Цомпани пријавила је патентни процес за МДЦВ. Оригинално значење МДЦВ је „Митсубисхи Даиицхи Цонтинуоус Цросслинкинг Метход“, док је његово техничко значење Метода процеса дугог умрежавања.
МДЦВ метода користи хоризонталну попречно{0}}повезану цев, која је инсталирана унутар главе екструдера. Калуп за екструзију је дугачак 20 метара. Приликом екструдирања изолованог жичаног језгра, лубрикант се пуни у цев за умрежавање полиетилена у овом калупу.
Карактеристике МДЦВ методе су ниска улагања у опрему, мали отисак, стабилна производња каблова великих пресека, брзина производње која је упоредива са ЦЦВ унакрсним{0}}јединицама за повезивање, стабилан и поуздан квалитет производа. Јачина поља наизменичне струје код каблова произведених овим процесом је 60% до 70% већа од оне код парних унакрсних{4}}каблова. Међутим, када је у питању производња каблова различитих спецификација, потребно је заменити цео дугачки носећи калуп, а флексибилност није јака, тако да није у широкој употреби.
(4) Процес умрежавања растопљене соли под притиском (ПЛЦВ).
Ову методу је првобитно измислила италијанска компанија Цареилло. У августу 1976, компанија је сарађивала са Генерал Енгинееринг-ом у Великој Британији на истраживању употребе каблова за напајање-повезаних полиетиленом изолованих. Године 1977. Џерард Смарт из Британске компаније за опште инжењерство објавио је ово достигнуће и продао прву опрему британској компанији БИЦЦ. Со која се користи у ПЛЦВ систему је иста као она која се користи у ЛЦМ методи вулканизације гуме. На пример, формула растопљене соли је мешавина неорганске соли која се састоји од 53% калијум нитрата, 40% натријум нитрита и 7% натријум нитрата. Ова смеша се топи на 145 степени ~150 степени и остаје стабилна до 540 степени. Унакрсна{15}}повезана цев растопљене соли је запечаћена. Током процеса производње каблова, обично се примењује притисак од (3-4) атмосфере, а температура растопљене соли је између 200 степени и 250 степени. Одељак за хлађење такође користи методу под притиском. Због велике специфичне тежине мешавине растопљене соли, проблем вучења тешких каблова је решен. Узимајући у обзир различите факторе, овај процес је усвојен на производној линији за вулканизацију гумених рукава и посебно је погодан за производњу тешких гумених каблова.
(5) Процес умрежавања силиконског уља (ФЗЦВ).
Године 1979. Садајоши Кашима и други из компаније Фујикура Елецтриц Вире Цомпани у Јапану измислили су процес умрежавања силиконског уља (ФЗЦВ), који користи силиконско уље под притиском као материјал за грејање и хлађење угља. Под притиском силиконског уља, кабл се може суспендовати у силиконском уљу без трљања или ексцентричности. Силиконско уље се може рециклирати. Компанија Тенгцанг Елецтриц Вире Цомпани почела је да производи 275кВ попречно-повезане полиетиленске каблове користећи две ФЗЦВ јединице 1979. године, ефикасно решавајући технички проблем високог напона са великим попречним-попречним пресеком-повезаних полиетиленских каблова. Због високих инвестиционих трошкова, није нашироко промовисан и коришћен.
У горе наведеним процесима хемијског{0}}укрштања, узимајући у обзир различите факторе, суспендоване{1}}јединице за унакрсно повезивање и торањске унакрсне-јединице су широко коришћене у производњи пластичних каблова средњег напона и (ултра) високог напона. У горњим методама умрежавања, све су методе умрежавања са спољним грејањем. Године 1975. Г. Менгер из Западне Немачке је предложио коришћење загревања проводника да би се скратило време умрежавања. Експериментално је доказао да за сваку полиетиленску изолацију дебљине 1 милиметар време умрежавања износи око 1 минут. Стога се то може постићи само успоравањем брзине жице или повећањем дужине цеви за умрежавање. Ако се струја од 1000 ампера користи за подизање температуре проводника на 200 степени, време{14}}укрштања се скраћује за 20%. Тренутно, многе-производне јединице за унакрсно повезивање усвајају технологију предгревања проводника, што ефективно побољшава ефикасност производње и доприноси квалитету изолације.
2, Силан унакрсно повезивање
Силанско умрежавање, такође познато као умрежавање топлом водом, предложио је и развио Дов Цорнинг 1960. Такође је познат и као Сиоплас метода, што је процес умрежавања калемљења силаном. Изводи се у два корака, калемљење и екструзија, и назива се дво-укрштање силана у два корака. Први корак је да фабрика изолационог материјала калемљује и екструдира силанско средство за умрежавање на основни материјал на екструдеру, а резултујуће честице се називају А материјал (материјал за калемљење). У исто време, обезбеђен је и основни материјал за катализатор и средство за бојење, који се назива Б материјал. Други корак је мешање материјала А и Б у одређеном односу (нпр. однос А: Б од 95:5), екструдирање на проводник кабла на обичном екструдеру, а затим их ставите у базен са укрштеном водом-повезујући на 80 степени ~95 степени или у парну собу да бисте завршили унакрсно-повезивање. Овај процес има ниске трошкове улагања и може се обрадити коришћењем општих екструдера. Цена материјала је умерена и широко се користи.
Али постоје и следећи недостаци:
(1) Калемљени полиетилен је склон раном унакрсном-везивању са влагом у ваздуху, што скраћује време складиштења, које је углавном шест месеци.
(2) Мешавина калемљеног полиетилена и мастербатцх катализатора обично има период складиштења не дужи од 3 сата, тако да је потребно екструдирати током мешања.
(3) Због вишеструких корака мешања, двостепена метода је склона нечистоћама и углавном се користи у производњи изолације за каблове испод 10кВ.
Да би превазишли ограничења Сиопласа, 1977. године, БИЦЦ из УК и Маиллефер из Швајцарске су сарађивали на развоју процеса унакрсног повезивања силана у једном-ступању, такође познатог као Моносил процес, заснован на методи у два- корака коју је изумео Дов Цорнинг. Истовремено мери и меша материјале на бази полиетилена, антиоксиданте и течни силан, комбинујући реакцију калемљења и процес додавања катализатора, и користи екструдер са односом дужине и пречника од 30:1 за екструдирање изолације на проводник кабла. Калемљење и истискивање изолационог слоја се обављају у једном кораку, па се назива методом у једном{7}}корак. Има најнижу цену материјала, смањује могућност контаминације нечистоћама и може значајно повећати период складиштења материјала. Међутим, овај процес захтева веће улагање у опрему него метода у два{10}} корака и захтева систем за храњење течним силаном.
Са развојем технологије материјала, примена технологије унакрсног повезивања силана у једном{0}}степеном поступку може се постићи и равномерним мешањем материјала на бази полиетилена, антиоксиданата и течног силана унапред коришћењем миксера велике брзине{1}}и постављањем под одређеним условима како би се омогућило да додати антиоксиданси и течни силан у потпуности продре. Затим се обични екструдери могу користити за завршетак калемљења и екструзије у једном потезу. Током процеса екструзије, температура материјала треба да буде строго контролисана, а захтеви за температуру материјала треба да буду високи како би се осигурало да се калемљење силана заврши током процеса екструзије. Језгро екструдиране изолационе жице треба ставити у базен за умрежавање са топлом водом или парну собу за умрежавање; Ако је температура материјала прениска током процеса екструзије и калемљење није завршено, изолација након екструзије неће моћи да се умрежи.
Осамдесетих година прошлог века, јапанска компанија Лингцлоне развила је кополимеризацију засновану на предностима метода у два-и један{2}} корак. Метода кополимеризације је такође силан кополимер мономера етилен триметоксисилан, али са другачијим процесом. Овај процес не калеми органосилан на полимерне ланце, већ уводи силан који се може хидролизовати током процеса полимеризације да би се произвео силан кополимер који се лако обрађује. Метода укључује кополимеризацију етилена са мономерима силана кополимера у реактору високог{6}}притиска. Кључ за овај процес је да одабрани мономери кополимера морају да садрже незасићену групу која може да реагује са етиленом да формира полимерне ланце. Структура кополимера етилен силана и једињења за калемљење Сиоплас је у основи иста.
Због чињенице да се производња силанских кополимера врши у реакционом суду, може се обезбедити висока чистоћа и такође избећи проблем контаминације остатака пероксида током калемљења. Главна предност силанских кополимера је у томе што се током реакције полимеризације постиже правилна дистрибуција унакрсне-повезане решетке због једнократног-уношења мономера кополимера силана, тако да је потребна количина силана мања од оне која је потребна за силан калемљена једињења. Због напредног и јединственог процеса кополимеризације, произведени силан умрежени полиетиленски материјал има следеће предности:
(1) Добра стабилност складиштења, са временом складиштења које обично прелази једну годину, што је боље од материјала за калемљење.
(2) Током обраде умреженог полиетилена методом кополимеризације, има врло мало слободних супстанци и нечистоћа помешаних, чиме се побољшавају перформансе изолације кабла.
(3) Може се екструдирати на обичном екструдеру са добром стабилношћу производног процеса.
Након тога, сукцесивно су развијени чврсти-фазни-процес у једном кораку и процес очвршћавања силана. Чврсти -фазни- процес у једном кораку укључује инфилтрацију и апсорпцију силана у материјале на бази ПЕ преко носача као што је бела чађа. Процес очвршћавања силана има за циљ побољшање начина храњења силана. Течни силан се може адсорбовати на порозни полипропилен или ПЕ пластику да би се формирао чврст силан. Оба процеса су изведена из метода-једног корака.
Са напретком технологије материјала, заснованом на технологији умрежавања силана у два- корака, уведен је изолациони материјал од полиетилена од самоповезаног силана (такође познат као изолациони материјал од полиетилена од умреженог полиетилена на собној температури). Његов принцип је да се побољша мастербатцх катализатора (Б материјал) додавањем композитних агенаса за производњу воде и ефикасних катализатора. Након мешања материјала за калемљење (материјал А) и каталитичког материјала (материјал Б) и њиховог екструдирања, они се генерално могу умрежити након постављања у затвореном простору (2-7) дана (ако је температура околине висока, а време постављања је кратко), без потребе за умрежавањем у базену за умрежавање са топлом водом или парној соби. Цена материјала је висока, али је због погодности производње у одређеној мери примењена.
Узимајући у обзир карактеристике различитих процеса унакрсног повезивања силана, трошкове материјала и друге факторе, широко су коришћени једно-укрштање силана у једном кораку и дво-укрштање силана. Међу њима, процес унакрсног повезивања силана у два- корака, због завршетка реакције калемљења материјала А, захтева ниску температуру екструзије за изолацију језгра жице, што је погодно за промену спецификација за производњу. Процес унакрсног повезивања силана у једном{5}} кораку има ниску цену материјала, а калемљење и екструзија могу да се заврше у једном потезу. Захтеви за температуру екструзије су високи, а калемљење се не може завршити ако температура материјала не испуњава захтеве. Екструдер је подешен на високу температуру, а честа искључења и промене у спецификацијама могу довести до појаве клинкера, што га чини погодним за производњу дугих кабловских језгара.
