Abstrak: Prinsip, klasifikasi, formulasi, proses, lan peralatan pengikatan silang saka bahan insulasi polietilen pengikat silang silan kanggo kawat lan kabel diterangake kanthi ringkes, lan sawetara karakteristik bahan insulasi polietilen pengikat silang alami silan ing aplikasi lan panggunaan uga faktor-faktor sing mengaruhi kondisi pengikatan silang saka bahan kasebut dikenalake.
Kata Kunci: Ikatan silang silane; Ikatan silang alami; Polietilen; Isolasi; Kawat lan kabel
Bahan kabel polietilen silang silane saiki akeh digunakake ing industri kawat lan kabel minangka bahan insulasi kanggo kabel listrik voltase rendah. Bahan ing pabrik kawat lan kabel silang, lan silang peroksida lan silang iradiasi dibandhingake karo peralatan manufaktur sing dibutuhake yaiku prasaja, gampang dioperasikake, biaya komprehensif murah lan kaluwihan liyane, wis dadi bahan utama kanggo kabel silang voltase rendah kanthi insulasi.
1. Prinsip sambungan silang bahan kabel silang silane
Ana rong proses utama sing digunakake kanggo nggawe polietilen silang silana: cangkokan lan cross-linking. Ing proses cangkokan, polimer kelangan atom-H ing atom karbon tersier amarga aksi inisiator bebas lan pirolisis dadi radikal bebas, sing reaksi karo gugus –CH = CH2 saka vinil silana kanggo ngasilake polimer cangkokan sing ngemot gugus ester trioksisilil. Ing proses cross-linking, polimer cangkokan dihidrolisis dhisik ing ngarsane banyu kanggo ngasilake silanol, lan –OH kondensasi karo gugus Si-OH sing jejer kanggo mbentuk ikatan Si-O-Si, saengga nggandhengake makromolekul polimer.
2. Bahan kabel silang silane lan cara produksi kabele
Kaya sing sampeyan ngerteni, ana metode produksi rong langkah lan siji langkah kanggo kabel silang silane lan kabel-kabel kasebut. Bedane antarane metode rong langkah lan metode siji langkah ana ing ngendi proses penyambungan silane ditindakake, proses penyambungan ing pabrik bahan kabel kanggo metode rong langkah, proses penyambungan ing pabrik manufaktur kabel kanggo metode siji langkah. Bahan insulasi polietilen silang silane rong langkah kanthi pangsa pasar paling gedhe kasusun saka bahan A lan B, kanthi bahan A minangka polietilen sing dicangkok karo silane lan bahan B minangka master batch katalis. Inti insulasi banjur disambung silang ing banyu anget utawa uap.
Ana jinis insulator polietilen silang silan rong langkah liyane, ing ngendi bahan A diprodhuksi kanthi cara sing beda, kanthi ngenalake vinil silan langsung menyang polietilen sajrone sintesis kanggo entuk polietilen kanthi rantai cabang silan.
Cara siji langkah uga duwé rong jinis, proses siji langkah tradisional yaiku macem-macem bahan mentah miturut rumus ing rasio sistem metering presisi khusus, dadi extruder khusus sing dirancang khusus ing siji langkah kanggo ngrampungake cangkokan lan ekstrusi inti insulasi kabel, ing proses iki, ora ana granulasi, ora perlu partisipasi pabrik bahan kabel, dening pabrik kabel kanggo ngrampungake dhewe. Peralatan produksi kabel silang silan siji langkah lan teknologi formulasi iki biasane diimpor saka luar negeri lan larang.
Jinis liya saka bahan insulasi polietilen silang silan siji langkah diprodhuksi dening produsen bahan kabel, kabeh bahan mentah miturut rumus kanthi rasio metode khusus kanggo nyampur, dikemas, lan didol, ora ana bahan A lan bahan B, pabrik kabel bisa langsung dilebokake ing extruder kanggo ngrampungake langkah bebarengan kanggo nyangkok lan ekstrusi inti insulasi kabel. Fitur unik saka metode iki yaiku ora perlu extruder khusus sing larang, amarga proses nyangkok silan bisa dirampungake ing extruder PVC biasa, lan metode rong langkah iki ngilangi kebutuhan kanggo nyampur bahan A lan B sadurunge ekstrusi.
3. Komposisi formulasi
Formulasi bahan kabel polietilen silang silan umume kasusun saka bahan dasar resin, inisiator, silan, antioksidan, inhibitor polimerisasi, katalis, lan liya-liyane.
(1) Resin dhasar umume resin polietilen kapadhetan rendah (LDPE) kanthi indeks leleh (MI) 2, nanging bubar iki, kanthi perkembangan teknologi resin sintetis lan tekanan biaya, polietilen kapadhetan rendah linier (LLDPE) uga wis digunakake utawa sebagian digunakake minangka resin dhasar kanggo bahan iki. Resin sing beda-beda asring duwe pengaruh sing signifikan marang penyambungan lan pengikatan silang amarga beda ing struktur makromolekul internal, mula formulasi kasebut bakal dimodifikasi kanthi nggunakake resin dhasar sing beda utawa jinis resin sing padha saka produsen sing beda-beda.
(2) Inisiator sing umum digunakake yaiku diisopropil peroksida (DCP), kuncine yaiku ngerti jumlah masalah, yen sithik banget kanggo nyebabake cangkok silane ora cukup; yen kakehan banget kanggo nyebabake cross-linking polietilen, sing nyuda fluiditas, permukaan inti insulasi sing diekstrusi kasar, sistem angel dipencet. Amarga jumlah inisiator sing ditambahake sithik banget lan sensitif, penting kanggo nyebarake kanthi rata, mula umume ditambahake bebarengan karo silane.
(3) Silane umume digunakake minangka silane vinil tak jenuh, kalebu vinil trimethoxysilane (A2171) lan vinil triethoxysilane (A2151), amarga laju hidrolisis A2171 sing cepet, mula luwih akeh wong sing milih A2171. Kajaba iku, ana masalah nambahake silane, produsen bahan kabel saiki nyoba nggayuh wates ngisor kanggo nyuda biaya, amarga silane diimpor, regane luwih larang.
(4) Antioksidan kanggo njamin stabilitas pangolahan polietilen lan kabel anti-aging lan ditambahake, antioksidan ing proses cangkok silane nduweni peran kanggo nyegah reaksi cangkok, mula proses cangkok, tambahan antioksidan kudu ati-ati, jumlah sing ditambahake kanggo nimbang jumlah DCP supaya cocog karo pilihan. Ing proses cross-linking rong langkah, sebagian besar antioksidan bisa ditambahake ing master batch katalis, sing bisa nyuda dampak ing proses cangkok. Ing proses cross-linking siji langkah, antioksidan ana ing kabeh proses cangkok, mula pilihan spesies lan jumlah luwih penting. Antioksidan sing umum digunakake yaiku 1010, 168, 330, lan liya-liyane.
(5) Inhibitor polimerisasi ditambahake kanggo nyegah sawetara proses cangkok lan cross-linking saka reaksi sisih sing kedadeyan, ing proses cangkok kanggo nambah agen anti-cross-linking, bisa kanthi efektif nyuda kedadeyan cross-linking C2C, saengga nambah fluiditas pangolahan, saliyane, tambahan cangkokan ing kahanan sing padha bakal didhisiki dening hidrolisis silane ing inhibitor polimerisasi bisa nyuda hidrolisis polietilen sing dicangkok, kanggo nambah stabilitas jangka panjang bahan cangkokan.
(6) Katalis asring turunan organotin (kajaba kanggo crosslinking alami), sing paling umum yaiku dibutiltin dilaurat (DBDTL), sing umume ditambahake ing wangun masterbatch. Ing proses rong langkah, cangkokan (bahan A) lan master batch katalis (bahan B) dikemas kanthi kapisah lan bahan A lan B dicampur sadurunge ditambahake menyang extruder kanggo nyegah pra-crosslinking bahan A. Ing kasus insulasi polietilen silang silan siji langkah, polietilen ing kemasan durung dicangkok, mula ora ana masalah pra-crosslinking lan mulane katalis ora perlu dikemas kanthi kapisah.
Kajaba iku, ana silana majemuk sing kasedhiya ing pasar, yaiku kombinasi saka silana, inisiator, antioksidan, sawetara pelumas lan agen anti-tembaga, lan umume digunakake ing metode cross-linking silana siji langkah ing pabrik kabel.
Mulane, formulasi insulasi polietilen silang silane, sing komposisine ora dianggep rumit banget lan kasedhiya ing informasi sing relevan, nanging formulasi produksi sing cocog, tundhuk karo sawetara pangaturan supaya bisa dirampungake, sing mbutuhake pangerten lengkap babagan peran komponen ing formulasi lan hukum dampak marang kinerja lan pengaruh bebarengan.
Ing pirang-pirang jinis bahan kabel, bahan kabel silang silan (loro langkah utawa siji langkah) dianggep minangka siji-sijine macem-macem proses kimia sing kedadeyan ing ekstrusi, varietas liyane kayata bahan kabel polivinil klorida (PVC) lan bahan kabel polietilen (PE), proses granulasi ekstrusi minangka proses pencampuran fisik, sanajan bahan kabel silang silang lan iradiasi kimia, apa ing proses granulasi ekstrusi, utawa sistem kabel ekstrusi, ora ana proses kimia sing kedadeyan, mula, dibandhingake, produksi bahan kabel silang silan lan ekstrusi insulasi kabel, kontrol proses luwih penting.
4. Proses produksi insulasi polietilen silang silan rong langkah
Proses produksi bahan insulasi polietilen silang silan rong langkah A bisa dituduhake kanthi ringkes dening Gambar 1.
Gambar 1 Proses produksi bahan isolasi polietilen silang silan rong langkah A
Sawetara poin penting ing proses produksi insulasi polietilen silang silan rong langkah:
(1) Pangatusan. Amarga resin polietilen ngandhut banyu sithik, nalika diekstrusi ing suhu dhuwur, banyu kasebut cepet reaksi karo gugus silil kanggo ngasilake cross-linking, sing nyuda fluiditas leleh lan ngasilake pre-cross-linking. Bahan sing wis rampung uga ngandhut banyu sawise pendinginan banyu, sing uga bisa nyebabake pre-crosslinking yen ora dicopot, lan uga kudu dikeringake. Kanggo njamin kualitas pangatusan, unit pangatusan jero digunakake.
(2) Pangukuran. Amarga akurasi formulasi bahan iku penting, timbangan bobot impor umume digunakake. Resin polietilen lan antioksidan diukur lan dipasok liwat port feed extruder, dene silane lan inisiator diinjeksi dening pompa bahan cair ing laras kapindho utawa katelu extruder.
(3) Cangkokan ekstrusi. Proses cangkokan silane dirampungake ing ekstruder. Setelan proses ekstruder, kalebu suhu, kombinasi sekrup, kecepatan sekrup lan laju pakan, kudu ngetutake prinsip yen materi ing bagean pertama ekstruder bisa dilelehke kanthi lengkap lan dicampur kanthi seragam, nalika dekomposisi peroksida sing durung wayahe ora dikarepake, lan materi sing seragam kanthi lengkap ing bagean kapindho ekstruder kudu didekomposisi kanthi lengkap lan proses cangkok rampung. Suhu bagean ekstruder khas (LDPE) dituduhake ing Tabel 1.
Tabel 1 Suhu zona ekstruder rong langkah
| Zona kerja | Zona 1 | Zona 2 | Zona 3 ① | Zona 4 | Zona 5 |
| Suhu P °C | 140 | 145 | 120 | 160 | 170 |
| Zona kerja | Zona 6 | Zona 7 | Zona 8 | Zona 9 | Cangkem mati |
| Suhu °C | 180 | 190 | 195 | 205 | 195 |
①iku panggonan silane ditambahake.
Kacepetan sekrup extruder nemtokake wektu manggon lan efek nyampur bahan ing extruder, yen wektu manggon cendhak, dekomposisi peroksida ora lengkap; yen wektu manggon kedawanen, viskositas bahan sing diekstrusi mundhak. Umumé, wektu manggon rata-rata granul ing extruder kudu dikontrol ing wektu paruh dekomposisi inisiator 5-10 kali. Kacepetan mangan ora mung duwe pengaruh tartamtu marang wektu manggon bahan, nanging uga marang nyampur lan nglereni bahan, milih kacepetan mangan sing cocog uga penting banget.
(4) Pengemasan. Bahan insulasi silang silan rong langkah kudu dikemas ing kantong komposit aluminium-plastik kanthi udara langsung kanggo ngilangi kelembapan.
5. Proses produksi bahan insulasi polietilen silang silan siji langkah
Bahan insulasi polietilen silang silan siji-langkah amarga proses penyambungan ana ing ekstrusi pabrik kabel inti insulasi kabel, mula suhu ekstrusi insulasi kabel luwih dhuwur tinimbang metode rong langkah. Sanajan formula insulasi polietilen silang silan siji-langkah wis ditimbang kanthi lengkap ing dispersi cepet inisiator lan silan lan geseran bahan, nanging proses penyambungan kudu dijamin dening suhu, yaiku pabrik produksi insulasi polietilen silang silan siji-langkah bola-bali nandheske pentinge pilihan suhu ekstrusi sing bener, suhu ekstrusi sing disaranake umum dituduhake ing Tabel 2.
Tabel 2 Suhu ekstruder siji-langkah saben zona (unit: ℃)
| Zona | Zona 1 | Zona 2 | Zona 3 | Zona 4 | Flens | Kepala |
| Suhu | 160 | 190 | 200~210 | 220~230 | 230 | 230 |
Iki minangka salah sawijining kelemahane proses polietilen silang silan siji-langkah, sing umume ora dibutuhake nalika ngekstrusi kabel ing rong langkah.
6. Piranti produksi
Piranti produksi minangka jaminan penting kanggo kontrol proses. Produksi kabel silang silane mbutuhake akurasi kontrol proses sing dhuwur banget, mula pilihan piranti produksi iku penting banget.
Produksi bahan insulasi polietilen silang silan rong langkah A peralatan produksi bahan, saiki luwih akeh ekstruder sekrup kembar paralel isotropik domestik kanthi bobot tanpa bobot impor, piranti kasebut bisa nyukupi syarat akurasi kontrol proses, pilihan dawa lan diameter ekstruder sekrup kembar kanggo mesthekake yen wektu tinggal bahan, pilihan bobot tanpa bobot impor kanggo njamin akurasi bahan. Mesthi ana akeh rincian peralatan sing kudu diwenehi perhatian lengkap.
Kaya sing wis kasebut sadurunge, peralatan produksi kabel silang silane siji-langkah ing pabrik kabel iku diimpor, larang, produsen peralatan domestik ora duwe peralatan produksi sing padha, alesane yaiku kurang kerjasama antarane produsen peralatan lan peneliti formula lan proses.
7. Bahan insulasi polietilen silang alami silane
Bahan insulasi polietilen silang alami silane sing dikembangake ing taun-taun pungkasan bisa disambung silang ing kahanan alami sajrone sawetara dina, tanpa kudu direndhem nganggo uap utawa banyu anget. Dibandhingake karo metode silang silane tradisional, bahan iki bisa nyuda proses produksi kanggo produsen kabel, luwih nyuda biaya produksi lan nambah efisiensi produksi. Insulasi polietilen silang alami silane saya tambah dikenal lan digunakake dening produsen kabel.
Ing taun-taun pungkasan, insulasi polietilen silang alami silane domestik wis diwasa lan diprodhuksi kanthi jumlah akeh, kanthi kaluwihan tartamtu ing rega dibandhingake karo bahan impor.
7. 1 Ide formulasi kanggo insulasi polietilen silang alami silane
Insulasi polietilen silang alami silane diprodhuksi ing proses rong langkah, kanthi formulasi sing padha sing kasusun saka resin basa, inisiator, silane, antioksidan, inhibitor polimerisasi lan katalis. Formulasi insulator polietilen silang alami silane adhedhasar nambah tingkat penyambungan silane saka bahan A lan milih katalis sing luwih efisien tinimbang insulator polietilen silang banyu anget silane. Panggunaan bahan A kanthi tingkat penyambungan silane sing luwih dhuwur digabungake karo katalis sing luwih efisien bakal ngaktifake insulator polietilen silang silane kanggo nyilang kanthi cepet sanajan ing suhu sing endhek lan kanthi kelembapan sing ora cukup.
Bahan-A kanggo insulator polietilen silang silang alami silana impor disintesis kanthi kopolimerisasi, ing ngendi kandungan silana bisa dikontrol ing tingkat sing dhuwur, dene produksi bahan-A kanthi tingkat penyambungan sing dhuwur kanthi penyambungan silana iku angel. Resin basa, inisiator, lan silana sing digunakake ing resep kudu divariasi lan diatur miturut variasi lan tambahan.
Pemilihan resist lan pangaturan dosis uga penting banget, amarga paningkatan tingkat penyambungan silane mesthi bakal nyebabake reaksi sisih crosslinking CC sing luwih akeh. Kanggo nambah fluiditas pangolahan lan kondisi permukaan bahan A kanggo ekstrusi kabel sabanjure, jumlah inhibitor polimerisasi sing cocog dibutuhake kanggo nyegah crosslinking CC lan pra-crosslinking sadurunge kanthi efektif.
Kajaba iku, katalis nduweni peran penting kanggo nambah laju ikatan silang lan kudu dipilih minangka katalis efisien sing ngemot unsur bebas logam transisi.
7. 2 Wektu ikatan silang insulasi polietilen ikatan silang alami silana
Wektu sing dibutuhake kanggo ngrampungake cross-linking insulasi polietilen silang alami silane ing kahanan alami gumantung saka suhu, kelembapan, lan kekandelan lapisan insulasi. Sing luwih dhuwur suhu lan kelembapan, sing luwih tipis kekandelan lapisan insulasi, sing luwih cendhek wektu crosslinking sing dibutuhake, lan sing luwih suwe kosok baline. Amarga suhu lan kelembapan beda-beda saka wilayah menyang wilayah lan saka musim menyang musim, sanajan ing panggonan sing padha lan ing wektu sing padha, suhu lan kelembapan saiki lan sesuk bakal beda. Mulane, sajrone nggunakake bahan kasebut, pangguna kudu nemtokake wektu cross-linking miturut suhu lan kelembapan lokal lan sing berlaku, uga spesifikasi kabel lan kekandelan lapisan insulasi.
Wektu kiriman: 13 Agustus 2022