(1)Matériau isolant en polyéthylène réticulé sans halogène (XLPE) à faible fumée:
Le matériau isolant XLPE est produit en mélangeant du polyéthylène (PE) et de l'éthylène-acétate de vinyle (EVA) comme matrice de base, ainsi que divers additifs tels que des retardateurs de flamme sans halogène, des lubrifiants, des antioxydants, etc., via un processus de composition et de granulation. Après traitement par irradiation, le PE se transforme d'une structure moléculaire linéaire en une structure tridimensionnelle, passant d'un matériau thermoplastique à un plastique thermodurcissable insoluble.
Les câbles isolants XLPE présentent plusieurs avantages par rapport au PE thermoplastique ordinaire :
1. Résistance améliorée à la déformation thermique, propriétés mécaniques améliorées à haute température et résistance améliorée à la fissuration sous contrainte environnementale et au vieillissement thermique.
2. Stabilité chimique et résistance aux solvants améliorées, écoulement à froid réduit et propriétés électriques maintenues. Les températures de fonctionnement à long terme peuvent atteindre 125°C à 150°C. Après le traitement de réticulation, la température de court-circuit du PE peut être augmentée jusqu'à 250 °C, ce qui permet une capacité de transport de courant nettement plus élevée pour des câbles de même épaisseur.
3. Les câbles isolés au XLPE présentent également d'excellentes propriétés mécaniques, imperméables et résistantes aux radiations, ce qui les rend adaptés à diverses applications, telles que le câblage interne des appareils électriques, les fils de moteur, les fils d'éclairage, les fils de commande de signaux basse tension automobiles, les fils de locomotives. , câbles de métro, câbles miniers respectueux de l'environnement, câbles de navires, câbles de qualité 1E pour centrales nucléaires, câbles de pompes submersibles et câbles de transmission d'énergie.
Les orientations actuelles du développement des matériaux d'isolation XLPE comprennent les matériaux d'isolation des câbles électriques en PE réticulé par irradiation, les matériaux d'isolation aérienne en PE réticulé par irradiation et les matériaux de gaine en polyoléfine ignifuges réticulés par irradiation.
(2)Matériau isolant en polypropylène réticulé (XL-PP):
Le polypropylène (PP), en tant que plastique courant, présente des caractéristiques telles qu'un poids léger, des sources de matières premières abondantes, une rentabilité, une excellente résistance à la corrosion chimique, une facilité de moulage et une recyclabilité. Cependant, il présente des limites telles qu'une faible résistance, une mauvaise résistance à la chaleur, une déformation par retrait importante, une mauvaise résistance au fluage, une fragilité à basse température et une mauvaise résistance au vieillissement par la chaleur et l'oxygène. Ces limitations ont restreint son utilisation dans les applications de câble. Les chercheurs ont travaillé pour modifier les matériaux en polypropylène afin d'améliorer leurs performances globales, et le polypropylène modifié réticulé par irradiation (XL-PP) a efficacement surmonté ces limitations.
Les fils isolés XL-PP peuvent répondre aux tests de flamme UL VW-1 et aux normes de fils UL à 150 °C. Dans les applications pratiques de câbles, l'EVA est souvent mélangé avec du PE, du PVC, du PP et d'autres matériaux pour ajuster les performances de la couche d'isolation du câble.
L’un des inconvénients du PP réticulé par irradiation est qu’il implique une réaction compétitive entre la formation de groupes terminaux insaturés via des réactions de dégradation et des réactions de réticulation entre des molécules stimulées et des radicaux libres de grosses molécules. Des études ont montré que le rapport entre la dégradation et les réactions de réticulation lors de la réticulation sous irradiation du PP est d'environ 0,8 lors de l'utilisation d'une irradiation aux rayons gamma. Pour obtenir des réactions de réticulation efficaces dans le PP, des promoteurs de réticulation doivent être ajoutés pour la réticulation par irradiation. De plus, l'épaisseur de réticulation effective est limitée par la capacité de pénétration des faisceaux d'électrons pendant l'irradiation. L'irradiation entraîne la production de gaz et de moussage, ce qui est avantageux pour la réticulation de produits minces mais limite l'utilisation de câbles à parois épaisses.
(3) Matériau isolant en copolymère éthylène-acétate de vinyle réticulé (XL-EVA) :
À mesure que la demande en matière de sécurité des câbles augmente, le développement de câbles réticulés ignifuges sans halogène s'est développé rapidement. Comparé au PE, l'EVA, qui introduit des monomères d'acétate de vinyle dans la chaîne moléculaire, a une cristallinité plus faible, ce qui se traduit par une flexibilité, une résistance aux chocs, une compatibilité avec les charges et des propriétés de thermoscellage améliorées. Généralement, les propriétés de la résine EVA dépendent de la teneur en monomères d'acétate de vinyle dans la chaîne moléculaire. Une teneur plus élevée en acétate de vinyle entraîne une transparence, une flexibilité et une résistance accrues. La résine EVA présente une excellente compatibilité avec les charges et une excellente réticulation, ce qui la rend de plus en plus populaire dans les câbles réticulés ignifuges sans halogène.
La résine EVA avec une teneur en acétate de vinyle d'environ 12 % à 24 % est couramment utilisée dans l'isolation des fils et câbles. Dans les applications de câbles réelles, l'EVA est souvent mélangé avec du PE, du PVC, du PP et d'autres matériaux pour ajuster les performances de la couche d'isolation du câble. Les composants EVA peuvent favoriser la réticulation, améliorant ainsi les performances du câble après la réticulation.
(4) Matériau isolant monomère éthylène-propylène-diène réticulé (XL-EPDM) :
Le XL-EPDM est un terpolymère composé de monomères d'éthylène, de propylène et de diène non conjugué, réticulés par irradiation. Les câbles XL-EPDM combinent les avantages des câbles isolés en polyoléfine et des câbles courants isolés en caoutchouc :
1. Flexibilité, résilience, non-adhérence à haute température, résistance au vieillissement à long terme et résistance aux climats rigoureux (-60°C à 125°C).
2. Résistance à l'ozone, résistance aux UV, performances d'isolation électrique et résistance à la corrosion chimique.
3. Résistance à l’huile et aux solvants comparable à l’isolation en caoutchouc chloroprène à usage général. Il peut être produit à l’aide d’équipements de traitement d’extrusion à chaud courants, ce qui le rend rentable.
Les câbles isolés XL-EPDM ont une large gamme d'applications, y compris, mais sans s'y limiter, les câbles d'alimentation basse tension, les câbles de navires, les câbles d'allumage automobile, les câbles de commande pour compresseurs frigorifiques, les câbles mobiles miniers, les équipements de forage et les dispositifs médicaux.
Les principaux inconvénients des câbles XL-EPDM comprennent une faible résistance à la déchirure et de faibles propriétés adhésives et auto-adhésives, qui peuvent affecter le traitement ultérieur.
(5) Matériau isolant en caoutchouc de silicone
Le caoutchouc de silicone possède une flexibilité et une excellente résistance à l’ozone, aux décharges corona et aux flammes, ce qui en fait un matériau idéal pour l’isolation électrique. Sa principale application dans l’industrie électrique concerne les fils et câbles. Les fils et câbles en caoutchouc de silicone sont particulièrement adaptés à une utilisation dans des environnements exigeants et à haute température, avec une durée de vie nettement plus longue que les câbles standards. Les applications courantes incluent les moteurs à haute température, les transformateurs, les générateurs, les équipements électroniques et électriques, les câbles d'allumage dans les véhicules de transport et les câbles d'alimentation et de commande marins.
Actuellement, les câbles isolés en caoutchouc de silicone sont généralement réticulés en utilisant soit la pression atmosphérique avec de l'air chaud, soit de la vapeur haute pression. Des recherches sont également en cours sur l'utilisation de l'irradiation par faisceau d'électrons pour réticuler le caoutchouc de silicone, même si cette méthode n'est pas encore répandue dans l'industrie du câble. Grâce aux récents progrès de la technologie de réticulation par irradiation, il offre une alternative moins coûteuse, plus efficace et plus respectueuse de l’environnement aux matériaux isolants en caoutchouc de silicone. Grâce à l'irradiation par faisceau d'électrons ou à d'autres sources de rayonnement, une réticulation efficace de l'isolation en caoutchouc de silicone peut être obtenue tout en permettant de contrôler la profondeur et le degré de réticulation pour répondre aux exigences d'application spécifiques.
Par conséquent, l’application de la technologie de réticulation par irradiation aux matériaux isolants en caoutchouc de silicone est très prometteuse dans l’industrie du fil et du câble. Cette technologie devrait réduire les coûts de production, améliorer l’efficacité de la production et contribuer à réduire les impacts environnementaux négatifs. Les futurs efforts de recherche et développement pourraient favoriser l’utilisation de la technologie de réticulation par irradiation pour les matériaux isolants en caoutchouc de silicone, les rendant ainsi plus largement applicables à la fabrication de fils et de câbles haute température et hautes performances dans l’industrie électrique. Cela fournira des solutions plus fiables et durables pour divers domaines d’application.
Heure de publication : 28 septembre 2023