I composti per cavi in polietilene reticolato con silano (XLPE) sono un tipo di isolante termoindurente utilizzato nei cavi elettrici. Sono prodotti reticolando chimicamente le molecole di polietilene con composti silanici, che trasformano la struttura molecolare lineare del polietilene in una rete tridimensionale. Questo processo migliora la stabilità termica, la resistenza meccanica e le proprietà elettriche del materiale, rendendolo adatto a diverse applicazioni, dalla trasmissione di energia a bassa e alta tensione ai sistemi automobilistici.
Sfide e soluzioni di lavorazione per materiali compositi per cavi XLPE reticolati con silano
La produzione di materiali compositi per cavi in polietilene reticolato con silano (XLPE) si trova ad affrontare sfide tecniche critiche, tra cui il controllo della pre-reticolazione, l'ottimizzazione del ritiro termico, la regolazione della cristallinità e la stabilità del processo. I recenti progressi nella scienza dei materiali e nelle metodologie di produzione stanno affrontando questi ostacoli, migliorando significativamente la qualità del prodotto e le rese di lavorazione.
1. Pre-reticolazione e mitigazione dello scorching
Sfida:Nel processo Sioplas, l'esposizione all'umidità durante la miscelazione e l'estrusione delle Parti A e B può innescare reazioni premature di idrolisi e condensazione. Ciò porta a una pre-reticolazione incontrollata, con conseguente maggiore viscosità del fuso, scarsa fluidità, superfici ruvide e compromissione delle proprietà isolanti, come una minore tensione di rottura.
Soluzione:
Integrazione di additivi lubrificanti:Incorporandomasterbatch a base di silicone, ad esempioAdditivo di lavorazione a base di silicone di SILIKELYPA-208C migliora efficacemente il flusso del fuso, riduce l'adesione del fuso a viti e matrici e previene efficacemente la pre-reticolazione senza compromettere la qualità finale della reticolazione.
Additivo siliconico LYPA-208Cha una forte azione anti-pre-reticolazione senza compromettere la qualità finale della reticolazione.
Il masterbatch siliconico LYPA-208C elimina i difetti superficiali come la "pelle di squalo" e migliora la levigatezza della superficie
L'additivo a base di silicone LYPA-208C riduce significativamente la coppia di estrusione e previene il sovraccarico del motore
Additivi silossani LYPA-208Caumenta la stabilità della linea di estrusione e la velocità di produzione
Ottimizzazione del gradiente di temperatura:L'implementazione di temperature del cilindro di estrusione segmentate tra 140 °C e 180 °C contribuisce a ridurre al minimo il surriscaldamento localizzato. La riduzione del tempo di residenza nelle zone ad alta temperatura riduce ulteriormente il rischio di reticolazione prematura.
Elaborazione in due fasi:L'impiego di un metodo in due fasi, in cui il silano viene innestato sul polietilene prima dell'estrusione, attenua le pressioni associate all'innesto in linea, riducendo così la probabilità di pre-reticolazione durante l'estrusione rispetto agli approcci in una sola fase.
2. Ottimizzazione delle prestazioni di restringimento termico
Sfida:Un restringimento eccessivo dello strato isolante rischia di provocare deformazioni strutturali e guasti elettrici, legati all'orientamento cristallino e alle dinamiche di raffreddamento.
Soluzioni:
Sistemi di raffreddamento multistadio:Utilizzando una sequenza di fasi di raffreddamento con acqua calda, tiepida e fredda si rallenta la velocità di cristallizzazione, gestendo efficacemente i gradienti termici e riducendo il restringimento.
Regolazione dei parametri di estrusione: L'utilizzo di estrusori con un elevato rapporto lunghezza-diametro (≥30:1) prolunga il tempo di ritenzione del fuso, eliminando la cristallizzazione indesiderata. L'impiego di filiere di compressione per cavi più piccoli (≤6 mm²) riduce al minimo la cristallizzazione indotta dall'orientamento, controllando ulteriormente il ritiro.
Selezione del materiale:L'adozione del polietilene reticolato con silano in due fasi consente un controllo più preciso del comportamento di cristallizzazione, contribuendo a migliorare la stabilità termica.
3. Bilanciamento della cristallinità e delle proprietà meccaniche
Sfida:Un'elevata cristallinità provoca fragilità, mentre una cristallizzazione insufficiente compromette la resistenza termica.
Soluzioni:
Controllo della temperatura di fusione:L'innalzamento delle temperature di fusione a 190°C–210°C con tempi di permanenza prolungati riduce la nucleazione dei cristalli, sebbene sia necessaria una gestione attenta per evitare una reticolazione prematura.
Progettazione del masterbatch catalizzatore:L'utilizzo dell'estrusione a doppia vite garantisce una dispersione uniforme dei catalizzatori organostannici, ottimizzando l'interazione tra reticolazione e cristallinità per migliorare le proprietà meccaniche.
4. Miglioramento della stabilità del processo
Sfida:La sensibilità alle fluttuazioni del processo innesca instabilità della pressione di estrusione e difetti superficiali.
Soluzioni:
Aggiornamenti dell'equipaggiamento:L'implementazione di sistemi di miscelazione a tamburo a doppio cono garantisce una dispersione omogenea degli additivi silanici, con tempi di miscelazione superiori a 2,5 ore per ottenere una consistenza ottimale.
Monitoraggio in tempo reale:Il monitoraggio continuo della corrente della vite e della velocità di rotazione consente di apportare modifiche rapide alle impostazioni della temperatura e ai protocolli di pulizia dello stampo, mantenendo condizioni di lavorazione stabili.
Tendenze del settore e prospettive future della produzione di cavi XLPE
L'integrazione della lavorazione in due fasi con additivi funzionali, come i masterbatch a base di silicone, si è affermata come una strategia leader per superare le sfide di lavorazione nella produzione di cavi XLPE. Queste innovazioni hanno registrato un aumento della resa produttiva di oltre il 10-20% nelle applicazioni pilota, migliorando l'affidabilità dei cavi XLPE nei settori della trasmissione di potenza e dell'automotive. In prospettiva, i produttori si stanno concentrando sulla ricerca e sviluppo di tecnologie di raffreddamento adattive e controlli di processo intelligenti per perfezionare ulteriormente le prestazioni del materiale XLPE, soddisfacendo la crescente domanda di cavi ad alte prestazioni.
Adottando queste strategie di lavorazione avanzate e innovazioni nei materiali, i produttori possono migliorare significativamente l'efficienza e la qualità della produzione di cavi XLPE, garantendo la fornitura di prodotti di qualità superiore che soddisfano le mutevoli esigenze delle moderne applicazioni elettriche.
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Data di pubblicazione: 10-04-2025
