Xülasə: Məftil və kabel üçün silan çarpaz əlaqəli polietilen izolyasiya materialının çarpaz əlaqələndirmə prinsipi, təsnifatı, formulu, prosesi və avadanlığı qısaca təsvir edilir və silan təbii çarpaz əlaqəli polietilen izolyasiya materialının tətbiqi və istifadəsində bəzi xüsusiyyətləri, eləcə də materialın çarpaz əlaqələndirmə vəziyyətinə təsir edən amillər təqdim olunur.
Açar sözlər: Silan çarpaz birləşdirmə; Təbii çarpaz birləşdirmə; Polietilen; İzolyasiya; Məftil və kabel
Silan çarpaz əlaqəli polietilen kabel materialı hazırda tel və kabel sənayesində aşağı gərginlikli elektrik kabelləri üçün izolyasiya materialı kimi geniş istifadə olunur. Çarpaz əlaqəli tel və kabel istehsalında istifadə olunan material, peroksid çarpaz əlaqəsi və şüalanma çarpaz əlaqəsi tələb olunan istehsal avadanlığı ilə müqayisədə sadə, istifadəsi asan, aşağı hərtərəfli dəyəri və digər üstünlükləri ilə aşağı gərginlikli çarpaz əlaqəli izolyasiyalı kabel üçün aparıcı material halına gəlmişdir.
1.Silan çarpaz əlaqəli kabel materialının çarpaz əlaqə prinsipi
Silan çarpaz əlaqəli polietilenin hazırlanmasında iki əsas proses iştirak edir: calaqlama və çarpaz əlaqələndirmə. Calaqlama prosesində polimer sərbəst inisiatorun və pirolizin təsiri altında üçüncü karbon atomundakı H-atomunu itirir və sərbəst radikallara çevrilir ki, bu radikallar da vinil silanın –CH = CH2 qrupu ilə reaksiyaya girərək trioksisilil efir qrupu ehtiva edən calaqlanmış polimer əmələ gətirir. Çarpaz əlaqələndirmə prosesində calaq edilmiş polimer əvvəlcə suyun iştirakı ilə silanol əmələ gətirmək üçün hidrolizə olunur və –OH qonşu Si-OH qrupu ilə kondensasiya olunaraq Si-O-Si rabitəsini əmələ gətirir və beləliklə, polimer makromolekullarını çarpaz əlaqələndirir.
2.Silan çarpaz əlaqəli kabel materialı və onun kabel istehsal üsulu
Bildiyiniz kimi, silan çarpaz əlaqəli kabellər və onların kabelləri üçün iki mərhələli və bir mərhələli istehsal üsulları mövcuddur. İki mərhələli metodla bir mərhələli metod arasındakı fərq silan calaq prosesinin harada aparılmasında, iki mərhələli metod üçün kabel materialı istehsalçısında calaq prosesində, bir mərhələli metod üçün kabel istehsalı zavodunda calaq prosesindədir. Ən böyük bazar payına malik iki mərhələli silan çarpaz əlaqəli polietilen izolyasiya materialı sözdə A və B materiallarından ibarətdir, A materialı silanla calaq edilmiş polietilen, B materialı isə katalizator əsas partiyasıdır. İzolyasiya nüvəsi daha sonra ilıq suda və ya buxarda çarpaz əlaqələndirilir.
Başqa bir iki mərhələli silan çarpaz əlaqəli polietilen izolyator növü də mövcuddur ki, burada A materialı fərqli bir şəkildə istehsal olunur, bu da silan şaxələnmiş zəncirli polietilen əldə etmək üçün sintez zamanı vinil silanın birbaşa polietilenə daxil edilməsi ilə həyata keçirilir.
Bir mərhələli metodun da iki növü var. Ənənəvi bir mərhələli proses, xüsusi dəqiq ölçmə sisteminin nisbətində düstura uyğun olaraq müxtəlif xammalların xüsusi hazırlanmış xüsusi ekstruderə bir mərhələdə daxil edilməsidir ki, kabel izolyasiya nüvəsinin peyvənd edilməsi və ekstruziyası başa çatdırılsın. Bu prosesdə qranulyasiya tələb olunmur, kabel materialı zavodunun iştirakına ehtiyac yoxdur və kabel fabriki təkbaşına tamamlaya bilər. Bu bir mərhələli silan çarpaz əlaqəli kabel istehsalı avadanlığı və formullaşdırma texnologiyası əsasən xaricdən idxal olunur və baha başa gəlir.
Başqa bir növ tək mərhələli silan çarpaz əlaqəli polietilen izolyasiya materialı kabel materialı istehsalçıları tərəfindən istehsal olunur, hamısı xüsusi qarışdırma üsulu ilə formulaya uyğun olaraq xammaldır, qablaşdırılır və satılır, A materialı və B materialı yoxdur, kabel zavodu birbaşa ekstruderdə ola bilər və eyni zamanda kabel izolyasiya nüvəsinin calaq edilməsi və ekstruziyası mərhələsini tamamlaya bilər. Bu metodun unikal xüsusiyyəti, silan calaq prosesi adi PVC ekstruderdə tamamlana bildiyindən bahalı xüsusi ekstruderlərə ehtiyac olmamasıdır və iki mərhələli metod ekstruziyadan əvvəl A və B materiallarını qarışdırmaq ehtiyacını aradan qaldırır.
3. Formul tərkibi
Silan çarpaz əlaqəli polietilen kabel materialının formulasiyası ümumiyyətlə əsas material qatranı, təşəbbüskar, silan, antioksidan, polimerləşmə inhibitoru, katalizator və s.-dən ibarətdir.
(1) Əsas qətran ümumiyyətlə ərimə indeksi (MI) 2 olan aşağı sıxlıqlı polietilen (LDPE) qətranıdır, lakin son zamanlar sintetik qətran texnologiyasının və xərc təzyiqlərinin inkişafı ilə xətti aşağı sıxlıqlı polietilen (LLDPE) də bu material üçün əsas qətran kimi istifadə edilmişdir və ya qismən istifadə edilmişdir. Müxtəlif qətranlar daxili makromolekulyar quruluşlarındakı fərqlərə görə tez-tez peyvənd və çarpaz əlaqəyə əhəmiyyətli təsir göstərir, buna görə də formulasiya fərqli əsas qətranlardan və ya müxtəlif istehsalçılardan eyni növ qətran istifadə edilərək dəyişdiriləcəkdir.
(2) Adətən istifadə edilən inisiator diizopropil peroksiddir (DCP), əsas məsələ problemin miqdarını anlamaqdır, çox az miqdarda silan peyvənd edilməsi kifayət deyil; çox miqdarda polietilen çarpaz əlaqəsi yaranır ki, bu da onun axıcılığını azaldır, ekstrüde edilmiş izolyasiya nüvəsinin səthi kobudlaşır və sistemi sıxmaq çətindir. Əlavə edilən inisiator miqdarı çox az və həssas olduğundan, onu bərabər şəkildə paylamaq vacibdir, buna görə də ümumiyyətlə silanla birlikdə əlavə olunur.
(3) Silan ümumiyyətlə vinil doymamış silan kimi istifadə olunur, o cümlədən vinil trimetoksisilan (A2171) və vinil trietoksisilan (A2151), A2171-in sürətli hidroliz sürətinə görə, buna görə də daha çox insan A2171 seçin. Eynilə, silan əlavə etmək problemi var, mövcud kabel materialı istehsalçıları xərcləri azaltmaq üçün aşağı həddə çatmağa çalışırlar, çünki silan idxal olunur, qiyməti daha bahadır.
(4) Antioksidant polietilen emalının və kabelin yaşlanmaya qarşı dayanıqlığını təmin etmək və silan peyvənd prosesində əlavə edilən antioksidant peyvənd reaksiyasını maneə törətmək roluna malikdir, buna görə də peyvənd prosesində antioksidant əlavə edərkən diqqətli olmaq, əlavə edilən miqdar seçimə uyğun DCP miqdarını nəzərə almaq lazımdır. İki mərhələli çarpaz əlaqələndirmə prosesində antioksidantın çox hissəsi katalizator əsas dəstəsinə əlavə edilə bilər ki, bu da peyvənd prosesinə təsirini azalda bilər. Bir mərhələli çarpaz əlaqələndirmə prosesində antioksidant bütün peyvənd prosesində mövcuddur, buna görə də növlərin və miqdarın seçilməsi daha vacibdir. Tez-tez istifadə olunan antioksidantlar 1010, 168, 330 və s.-dir.
(5) Bəzi peyvənd və çarpaz bağlanma prosesinin yan reaksiyalarının qarşısını almaq üçün polimerləşmə inhibitoru əlavə edilir, peyvənd prosesində çarpaz bağlanma əleyhinə agent əlavə etmək C2C çarpaz bağlanmasının baş verməsini effektiv şəkildə azalda bilər və bununla da emalın axıcılığını yaxşılaşdırır, əlavə olaraq, eyni şəraitdə peyvənd əlavə edildikdən sonra polimerləşmə inhibitoru üzərində silanın hidrolizi peyvənd edilmiş polietilenin hidrolizini azalda bilər və peyvənd materialının uzunmüddətli sabitliyini artıra bilər.
(6) Katalizatorlar çox vaxt orqanotin törəmələridir (təbii çarpaz əlaqə istisna olmaqla), ən çox yayılmışı isə ümumiyyətlə masterbatch şəklində əlavə edilən dibutiltin dilaurat (DBDTL)-dir. İki mərhələli prosesdə, qreft (A materialı) və katalizatorun əsas partiyası (B materialı) ayrıca qablaşdırılır və A və B materialları A materialının əvvəlcədən çarpaz əlaqəsinin qarşısını almaq üçün ekstruderə əlavə edilməzdən əvvəl qarışdırılır. Bir mərhələli silan çarpaz əlaqəli polietilen izolyasiyaları halında, paketdəki polietilen hələ qreftlənməyib, buna görə də əvvəlcədən çarpaz əlaqə problemi yoxdur və buna görə də katalizatorun ayrıca qablaşdırılmasına ehtiyac yoxdur.
Bundan əlavə, bazarda silan, inisiator, antioksidant, bəzi sürtkü yağları və mis əleyhinə maddələrin kombinasiyası olan və ümumiyyətlə kabel zavodlarında bir mərhələli silan çarpaz birləşmə üsullarında istifadə olunan mürəkkəb silanlar mövcuddur.
Buna görə də, tərkibi çox mürəkkəb hesab edilməyən və müvafiq məlumatlarda mövcud olan silan çarpaz əlaqəli polietilen izolyasiyasının formulasiyası, lakin yekunlaşdırmaq üçün bəzi düzəlişlərə məruz qalan müvafiq istehsal formulasiyalarıdır ki, bu da formulasiyadakı komponentlərin rolunu və onların performansa və qarşılıqlı təsir qanununa təsirini tam başa düşməyi tələb edir.
Kabel materiallarının çoxsaylı növlərində, silan çarpaz əlaqəli kabel materialı (iki mərhələli və ya bir mərhələli) ekstruziyada baş verən yeganə kimyəvi proses növü hesab olunur, polivinilxlorid (PVC) kabel materialı və polietilen (PE) kabel materialı kimi digər növlərdə ekstruziya qranulyasiya prosesi fiziki qarışdırma prosesidir, hətta kimyəvi çarpaz əlaqələndirmə və şüalanma çarpaz əlaqələndirmə kabel materialında, istər ekstruziya qranulyasiya prosesində, istərsə də ekstruziya sistemi kabelində olsun, heç bir kimyəvi proses baş vermir, buna görə də müqayisədə silan çarpaz əlaqəli kabel materialının istehsalı və kabel izolyasiyasının ekstruziyası, prosesə nəzarət daha vacibdir.
4. İki mərhələli silan çarpaz əlaqəli polietilen izolyasiya istehsal prosesi
İki mərhələli silan çarpaz əlaqəli polietilen izolyasiya materialının istehsal prosesi qısaca Şəkil 1 ilə təmsil oluna bilər.
Şəkil 1 İki mərhələli silan çarpaz əlaqəli polietilen izolyasiya materialının istehsal prosesi A
İki mərhələli silan çarpaz əlaqəli polietilen izolyasiyasının istehsal prosesindəki bəzi əsas məqamlar:
(1) Qurutma. Polietilen qatranı az miqdarda su ehtiva etdiyindən, yüksək temperaturda ekstruziya edildikdə, su silil qrupları ilə tez reaksiyaya girərək çarpaz birləşmə əmələ gətirir ki, bu da ərimənin axıcılığını azaldır və əvvəlcədən çarpaz birləşmə əmələ gətirir. Hazır material həmçinin suyun soyumasından sonra su ehtiva edir ki, bu da çıxarılmasa əvvəlcədən çarpaz birləşməyə səbəb ola bilər və həmçinin qurudulmalıdır. Qurutmanın keyfiyyətini təmin etmək üçün dərin qurutma qurğusundan istifadə olunur.
(2) Ölçmə. Materialın formulasiyasının dəqiqliyi vacib olduğundan, ümumiyyətlə idxal edilmiş çəki itkisi tərəzisi istifadə olunur. Polietilen qatranı və antioksidant ölçülür və ekstruderin qidalanma portundan verilir, silan və inisiator isə maye material pompası ilə ekstruderin ikinci və ya üçüncü barelinə vurulur.
(3) Ekstruziya peyvəndi. Silan peyvəndi prosesi ekstruderdə tamamlanır. Ekstruderin temperaturu, vint kombinasiyası, vint sürəti və qidalanma sürəti daxil olmaqla proses parametrləri, peroksidin vaxtından əvvəl parçalanması arzuolunmaz olduqda, ekstruderin birinci hissəsindəki materialın tam əridilib bərabər şəkildə qarışdırıla bilməsi və ekstruderin ikinci hissəsindəki tam bərabər materialın tam parçalanması və peyvənd prosesinin tamamlanması prinsipinə uyğun olmalıdır. Tipik ekstruder bölmə temperaturları (LDPE) Cədvəl 1-də göstərilmişdir.
Cədvəl 1 İki pilləli ekstruder zonalarının temperaturları
| İş zonası | Zona 1 | Zona 2 | Zona 3 ① | Zona 4 | 5-ci zona |
| Temperatur P °C | 140 | 145 | 120 | 160 | 170 |
| İş zonası | Zona 6 | Zona 7 | 8-ci zona | 9-cu zona | Ağız ölməsi |
| Temperatur °C | 180 | 190 | 195 | 205 | 195 |
①silanın əlavə olunduğu yerdir.
Ekstruder vintinin sürəti materialın ekstruderdə qalma müddətini və qarışdırma təsirini müəyyən edir, əgər qalma müddəti qısadırsa, peroksid parçalanması natamam olur; əgər qalma müddəti çox uzundursa, ekstruziya edilmiş materialın özlülüyü artır. Ümumiyyətlə, qranulun ekstruderdə orta qalma müddəti başlanğıc parçalanmasının yarımparçalanma müddətində 5-10 dəfə idarə olunmalıdır. Qidalanma sürəti yalnız materialın qalma müddətinə deyil, həm də materialın qarışdırılmasına və kəsilməsinə müəyyən təsir göstərir, uyğun qidalanma sürətini seçmək də çox vacibdir.
(4) Qablaşdırma. İki mərhələli silan çarpaz əlaqəli izolyasiya materialı nəmliyi aradan qaldırmaq üçün birbaşa havada alüminium-plastik kompozit torbalarda qablaşdırılmalıdır.
5. Bir mərhələli silan çarpaz əlaqəli polietilen izolyasiya materialı istehsal prosesi
Bir mərhələli silan çarpaz əlaqəli polietilen izolyasiya materialı, peyvənd prosesi səbəbindən kabel fabrikində kabel izolyasiya nüvəsinin ekstruziyasında olur, buna görə də kabel izolyasiyasının ekstruziya temperaturu iki mərhələli metoddan xeyli yüksəkdir. Bir mərhələli silan çarpaz əlaqəli polietilen izolyasiya formulu başlanğıc və silanın sürətli dispersiyasında və materialın kəsilməsində tam nəzərə alınsa da, peyvənd prosesi temperaturla təmin edilməlidir, bu da bir mərhələli silan çarpaz əlaqəli polietilen izolyasiya istehsal zavodu tərəfindən ekstruziya temperaturunun düzgün seçilməsinin vacibliyini dəfələrlə vurğulamışdır, ümumi tövsiyə olunan ekstruziya temperaturu Cədvəl 2-də göstərilmişdir.
Cədvəl 2 Hər zonanın bir mərhələli ekstruder temperaturu (vahid: ℃)
| Zona | Zona 1 | Zona 2 | Zona 3 | Zona 4 | Flanş | Baş |
| Temperatur | 160 | 190 | 200～210 | 220～230 | 230 | 230 |
Bu, kabellərin iki mərhələdə ekstruziyası zamanı ümumiyyətlə tələb olunmayan bir mərhələli silan çarpaz əlaqəli polietilen prosesinin zəif cəhətlərindən biridir.
6. İstehsal avadanlığı
İstehsal avadanlığı prosesə nəzarətin vacib bir qarantıdır. Silan çarpaz əlaqəli kabellərin istehsalı çox yüksək dərəcədə prosesə nəzarət dəqiqliyi tələb edir, buna görə də istehsal avadanlığının seçimi xüsusilə vacibdir.
İki mərhələli silan çarpaz əlaqəli polietilen izolyasiya materialının istehsalı, hazırda daha çox yerli izotrop paralel iki vintli ekstruder, idxal edilən çəkisiz çəki ilə istehsal olunur, bu cür cihazlar prosesə nəzarət dəqiqliyi, materialın qalma müddətini təmin etmək üçün iki vintli ekstruderin uzunluğu və diametrinin seçilməsi, tərkib hissələrinin dəqiqliyini təmin etmək üçün idxal edilən çəkisiz çəki seçimi tələblərinə cavab verə bilər. Əlbəttə ki, avadanlıqların tam diqqət yetirilməli olan bir çox detalı var.
Daha əvvəl qeyd edildiyi kimi, kabel zavodundakı bir mərhələli silan çarpaz əlaqəli kabel istehsalı avadanlığı idxal olunur, bahalıdır, yerli avadanlıq istehsalçılarının oxşar istehsal avadanlığı yoxdur, səbəb avadanlıq istehsalçıları ilə formula və proses tədqiqatçıları arasında əməkdaşlığın olmamasıdır.
7.Silan təbii çarpaz lmürəkkəb polietilen izolyasiya materialı
Son illərdə hazırlanmış silan təbii çarpaz əlaqəli polietilen izolyasiya materialı buxar və ya ilıq suya batırılmadan bir neçə gün ərzində təbii şəraitdə çarpaz əlaqəli ola bilər. Ənənəvi silan çarpaz əlaqə metodu ilə müqayisədə bu material kabel istehsalçıları üçün istehsal prosesini azalda bilər, istehsal xərclərini daha da azaldır və istehsal səmərəliliyini artırır. Silan təbii çarpaz əlaqəli polietilen izolyasiyası kabel istehsalçıları tərəfindən getdikcə daha çox tanınır və istifadə olunur.
Son illərdə yerli silan təbii çarpaz əlaqəli polietilen izolyasiyası yetkinləşmiş və idxal olunan materiallarla müqayisədə qiymət baxımından müəyyən üstünlüklərə malik olaraq çox miqdarda istehsal edilmişdir.
7. 1 Silan təbii çarpaz əlaqəli polietilen izolyasiyaları üçün formulasiya ideyaları
Silan təbii çarpaz əlaqəli polietilen izolyasiyaları iki mərhələli prosesdə istehsal olunur və eyni tərkib hissəsi əsas qətran, inisiator, silan, antioksidant, polimerləşmə inhibitoru və katalizatordan ibarətdir. Silan təbii çarpaz əlaqəli polietilen izolyatorlarının tərkibi A materialının silan peyvənd sürətini artırmağa və silan ilıq su çarpaz əlaqəli polietilen izolyatorlarından daha səmərəli katalizator seçməyə əsaslanır. Daha yüksək silan peyvənd sürətinə malik A materiallarının daha səmərəli katalizatorla birləşdirilməsi silan çarpaz əlaqəli polietilen izolyatorunun aşağı temperaturda və qeyri-kafi nəmlikdə belə tez bir zamanda çarpazlaşmasına imkan verəcəkdir.
İdxal olunmuş silan təbii çarpaz əlaqəli polietilen izolyatorları üçün A-materiallar kopolimerləşmə yolu ilə sintez olunur, burada silan tərkibi yüksək səviyyədə idarə oluna bilər, halbuki silanın calaq edilməsi ilə yüksək calaq sürətinə malik A-materiallarının istehsalı çətindir. Reseptdə istifadə olunan əsas qətran, inisiator və silan çeşid və əlavə baxımından müxtəlif olmalı və tənzimlənməlidir.
Rezistin seçilməsi və onun dozasının tənzimlənməsi də vacibdir, çünki silanın calaq sürətinin artması qaçılmaz olaraq daha çox CC çarpaz əlaqə reaksiyalarına səbəb olur. Sonrakı kabel ekstruziyası üçün A materialının emal axıcılığını və səth vəziyyətini yaxşılaşdırmaq üçün CC çarpaz əlaqəsini və əvvəlcədən çarpaz əlaqəni effektiv şəkildə inhibə etmək üçün uyğun miqdarda polimerləşmə inhibitoru tələb olunur.
Bundan əlavə, katalizatorlar çarpaz əlaqə sürətinin artırılmasında mühüm rol oynayır və keçid metalı olmayan elementlər ehtiva edən səmərəli katalizatorlar kimi seçilməlidir.
7. 2 Silan təbii çarpaz əlaqəli polietilen izolyasiyalarının çarpaz əlaqə müddəti
Silan təbii çarpaz əlaqəli polietilen izolyasiyasının təbii vəziyyətindəki çarpaz birləşməsini tamamlamaq üçün tələb olunan vaxt izolyasiya təbəqəsinin temperaturundan, rütubətindən və qalınlığından asılıdır. Temperatur və rütubət nə qədər yüksəkdirsə, izolyasiya təbəqəsinin qalınlığı bir o qədər nazik, çarpaz birləşmə müddəti bir o qədər qısa və əksinə, daha uzun olur. Temperatur və rütubət bölgədən bölgəyə və fəsildən fəslə, hətta eyni yerdə və eyni vaxtda belə dəyişdiyindən, bu gün və sabah temperatur və rütubət fərqli olacaq. Buna görə də, materialın istifadəsi zamanı istifadəçi çarpaz birləşmə müddətini yerli və mövcud temperatur və rütubətə, eləcə də kabelin spesifikasiyasına və izolyasiya təbəqəsinin qalınlığına uyğun olaraq təyin etməlidir.
Yayımlanma vaxtı: 13 Avqust 2022