ทำไมโพลีเอทิลีนแบบครอสลิงค์ (XLPE) จึงเป็นวัสดุฉนวนหลักสำหรับสายและเคเบิล
โพลีเอทิลีนแบบเชื่อมโยงข้าม (XLPE) ได้แทนที่ PVC และโพลีเอทิลีนแบบดั้งเดิม (PE) เป็นส่วนใหญ่ ในฐานะวัสดุฉนวนที่ได้รับความนิยมมากที่สุดสำหรับสายไฟฟ้าแรงดันต่ำ แรงดันกลาง และแรงดันสูง กระบวนการสร้างพันธะข้ามเปลี่ยนโพลีเอทิลีนเทอร์โมพลาสติก (PE) ให้กลายเป็นเครือข่ายสามมิติ ซึ่งให้ความทนต่อความร้อน ความแข็งแรงทางกล ความทนต่อสารเคมี และความน่าเชื่อถือในระยะยาวที่เหนือกว่า ซึ่งโพลีเอทิลีนที่ไม่ผ่านกระบวนการสร้างพันธะข้าม (PE) ไม่สามารถเทียบได้
เพอร์ออกไซด์อินทรีย์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาการเชื่อมโยงข้ามมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับฉนวน XLPE เนื่องจากมันสลายตัวที่อุณหภูมิการอัดรีดเพื่อสร้างอนุมูลอิสระ ซึ่งสร้างการเชื่อมโยงข้ามคาร์บอน-คาร์บอนระหว่างสายโซ่ PE บทความนี้ครอบคลุมการเลือกเพอร์ออกไซด์ กลไกการเชื่อมโยงข้าม และแนวทางการใช้งานสำหรับผู้ผลิตสายและเคเบิล
ภาพรวมกระบวนการสร้างพันธะข้ามของ XLPE
| ขั้นตอนกระบวนการ | อุณหภูมิ | บทบาทของเพอร์ออกไซด์ |
|---|---|---|
| การผสมสารประกอบ | 90–120°C | เพิ่มเปอร์ออกไซด์ (ต้องไม่เกิดการสลายตัว) |
| การอัดรีด (ชั้นฉนวน) | 120–160°C | เปอร์ออกไซด์เริ่มสลายตัว |
| การบ่ม (ท่อ CV / ไอน้ำ / ไนโตรเจน) | 150–200°C | เปอร์ออกไซด์สลายตัวอย่างสมบูรณ์ การสร้างพันธะข้ามเสร็จสิ้น |
| การเย็นตัว | 20–60°C | ตรวจสอบปริมาณเจล (>80% ตามเป้าหมาย) |
เกรดเปอร์ออกไซด์หลักสำหรับ XLPE
1. ไดคูมิลเปอร์ออกไซด์ (Perodox DCP)
เปอร์ออกไซด์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในการสร้างพันธะข้ามใน XLPE อุณหภูมิครึ่งชีวิต 1 ชั่วโมงของมันอยู่ที่ ~171°C ซึ่งสอดคล้องกับอุณหภูมิท่อ CV (การวัลคาไนซ์ต่อเนื่อง) ที่ทั่วไป (160–190°C)
- รูปแบบ: ผง, เม็ด, หรือเคลือบบนสารเติมเต็มเฉื่อย
- ปริมาณการใช้: 1.5–2.5 phr (ส่วนต่อร้อยของเรซิน)
- การใช้งาน: สายไฟฟ้าแรงดันต่ำและแรงดันกลาง (≤35 kV)
2. 2,5-ไดเมทิล-2,5-ได(เทอร์ท-บิวทิลเพอร์ออกซี)เฮกเซน (Perodox 101)
ไดอัลคิลเปอร์ออกไซด์แบบสองฟังก์ชันที่มีความปลอดภัยต่อการเกิดรอยไหม้ (scorch safety) ที่ยอดเยี่ยม โครงสร้างสมมาตรของมันให้จุดเกิดเรดิคัลสองจุดต่อโมเลกุล ทำให้มีประสิทธิภาพสูงสำหรับผนังฉนวนที่หนาขึ้น ซึ่งต้องการการแทรกซึมลึกของกระบวนการสร้างพันธะข้าม
- รูปแบบ: ของเหลว (ฉีดได้ง่าย)
- ปริมาณการใช้: 1.0–2.0 phr
- การใช้งาน: สายไฟฟ้าแรงดันกลางและสูง (≥35 kV); ระบบการบ่มสองขั้นตอนแบบซิลาน-XLPE
3. tert-Butyl Cumyl Peroxide (Perodox 119)
อุณหภูมิการสลายตัวต่ำ (~162°C สำหรับ 1 ชั่วโมง t½), เหมาะสำหรับสารประกอบฉนวนที่ไวต่อความร้อน หรือกระบวนการ CV ที่อุณหภูมิต่ำ
ตัวชี้วัดประสิทธิภาพการเชื่อมโยงข้าม
| ตัวชี้วัด | วิธีทดสอบ | ค่าเป้าหมาย XLPE แบบทั่วไป |
|---|---|---|
| ปริมาณเจล | ASTM D2765 | >80% (แรงดันต่ำ); >85% (แรงดันกลาง/สูง) |
| ความหนาแน่นของพันธะข้าม | อัตราขยายตัว (โทลูอีน) | ปรับให้เหมาะสมตามระดับแรงดัน |
| เวลาเกิดรอยไหม้ (ts2) | ASTM D2084 (MDR) | >8 นาทีที่อุณหภูมิการประมวลผล |
| ความทนทานทางไฟฟ้า | IEC 60243 | >20 kV/mm |
| ความทนทานต่อความร้อนในระยะยาว | IEC 60216 | >90°C (ค่าจัดอันดับการทำงานต่อเนื่อง) |
คำถามที่พบบ่อย
Q: ปริมาณเปอร์ออกไซด์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับฉนวน XLPE คือเท่าใด?
A: ปริมาณทั่วไปคือ 1.5–2.5 phr ของเปอร์ออกไซด์ที่มีฤทธิ์ ปริมาณนี้อาจต้องเพิ่มขึ้นเล็กน้อยสำหรับสายเคเบิลที่มีแรงดันสูง ซึ่งต้องการปริมาณเจลที่สูงขึ้น แนะนำให้ทำการทดสอบด้วยเครื่อง MDR (moving die rheometer) ในห้องปฏิบัติการก่อนเริ่มการผลิตในปริมาณมาก
Q: สามารถใช้ตัวเริ่มต้นแบบอะโซ (azo initiators) แทนเปอร์ออกไซด์อินทรีย์สำหรับ XLPE ได้หรือไม่?
A: ไม่ได้ ตัวเริ่มต้นแบบอะโซจะสลายตัวที่อุณหภูมิต่ำกว่า (70–100°C) และสร้างก๊าซไนโตรเจนเป็นผลพลอยได้ ซึ่งก่อให้เกิดช่องว่างในฉนวนที่ส่งผลให้คุณสมบัติไดอิเล็กทริกเสื่อมลงอย่างรุนแรง สารเปอร์ออกไซด์อินทรีย์เป็นสารสร้างพันธะข้ามเพียงชนิดเดียวที่ได้รับการรับรองจากอุตสาหกรรมสำหรับสายไฟฟ้า XLPE
Q: ทำอย่างไรเพื่อป้องกัน “ความผิดปกติของสายเคเบิล” ที่เกิดจากกระบวนการสร้างพันธะข้ามไม่สมบูรณ์?
A: ตรวจสอบปริมาณเจลตามมาตรฐาน ASTM D2765 สำหรับทุกล็อตการผลิต ตรวจสอบให้แน่ใจว่าอุณหภูมิของท่อ CV ได้รับการควบคุมอย่างสม่ำเสมอ ใช้เพอร์ออกไซด์ที่มีอัตราการสลายตัวที่ได้รับการพิสูจน์แล้วที่อุณหภูมิกระบวนการของคุณ Perodox DCP และ Perodox 101 ได้รับการพิสูจน์แล้วในอุตสาหกรรมสำหรับ XLPE
Q: สายเคเบิลที่ผ่านกระบวนการเชื่อมโยงข้ามด้วยเปอร์ออกไซด์สามารถรีไซเคิลได้หรือไม่?
A: XLPE ที่ผ่านกระบวนการเชื่อมโยงข้ามด้วยความร้อนไม่สามารถผ่านกระบวนการหลอมได้ อย่างไรก็ตาม XLPE ที่ถูกบดละเอียดสามารถใช้เป็นสารเติมเต็มในสารประกอบใหม่หรือในแอปพลิเคชันที่ไม่เกี่ยวข้องกับการฉนวน นี่เป็นพื้นที่วิจัยและพัฒนา (R&D) ที่กำลังดำเนินการอย่างจริงจังเพื่อความยั่งยืนของสายเคเบิล
Do Sender XLPE Crosslinking Solutions
บริษัท Shandong Do Sender Chemicals Co., Ltd. จัดจำหน่ายสารเปอร์ออกไซด์อินทรีย์แบรนด์ Perodox® ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับฉนวนสายและเคเบิล XLPE ทีมเทคนิคของเราให้บริการวิเคราะห์ความปลอดภัยการเผาไหม้ตามมาตรฐาน MDR การปรับแต่งปริมาณเจลให้เหมาะสม และสนับสนุน ณ สถานที่ผลิตสำหรับผู้ผลิตเคเบิลทั่วโลก ผลิตภัณฑ์ทั้งหมดเป็นไปตามมาตรฐาน IEC, REACH และ ISO 9001
ติดต่อทีมเทคนิคของเราเพื่อรับสูตรการเชื่อมโยงข้าม XLPE ที่ปรับแต่งตามระดับแรงดันของสายเคเบิล ความหนาของฉนวน และพารามิเตอร์กระบวนการ CV ของคุณ