Krosstenging - umbreytir línulegum pólýetýlensameindum í þrívíddar-netbyggingu með eðlisfræðilegum eða efnafræðilegum aðferðum, og bætir þar með vélræna og varma eiginleika þeirra. Það eru tvær megingerðir af víxl-tengdri einangrun: eðlisfræðilega víxltengingu-og efnafræðilega víxltengingu.
Líkamleg þvertenging, einnig þekkt sem geislunarvíxltenging, hentar almennt fyrir lágspennukapla með þunnri einangrunarþykkt.
Efnafræðileg víxltenging er aðallega skipt í tvær gerðir: peroxíð víxltengingar-og víxltengingar með síanígræðslu-. Þar á meðal eru peroxíð kross-þvertenging notuð til að einangra meðalspennu og (ofur)háspennu kapla, en sían ígræðslu kross-þvertenging er almennt notuð fyrir hefðbundna lágspennu þvertengda kapla.
Geislunarvíxltengingarferlið er aðallega hentugt til framleiðslu á sérstökum lágspennu-þvertengdum snúrum, svo sem kjarnorkukaplum, háhitastrengjum (langtíma notkunarhiti getur náð 150 gráður), þver-tengdum lágspennu-halógenkaplum,{7}snúrum{6} o.s.frv. Vegna áhrifa efnistækni og skarpskyggni y-geislunar er geislunarvíxltengingarferlið ekki hentugt fyrir framleiðslu á meðalspennu og (ofur)háspennukaplum.
UV þvertengingartækni er önnur ný þvertengingartækni sem er þróuð eftir efnafræðilega þvertengingu og geislunarþvertengingu. Það er tækninýjungarafrek sem er þróað sjálfstætt og hefur sjálfstæðan hugverkarétt í Kína. Meginreglan um útfjólubláa þvertengingu er að nota pólýólefín sem aðalhráefni og bæta við viðeigandi magni af photoinitiator. Með því að geisla með útfjólubláu ljósi gleypir ljósvakinn tilteknar bylgjulengdir útfjólubláu ljósi til að mynda pólýólefín sindurefna, sem síðan gangast undir röð hraðra fjölliðunarhvarfa til að framleiða þverbundin pólýólefín með þrívíddar netkerfisbyggingu. Þetta hefur opnað nýja leið fyrir framleiðslu þvertengdra strengja og hefur verið sett í framleiðslu á lágspennu þvertengdum snúrum. Eftirfarandi kynnir aðallega efnafræðilega krosstengingu.
1, Peroxíð krosstenging
Peroxíð krosstengingaraðferðin er aðferð til að framkalla þvertengingu með því að bæta við þvertengingarefnum. Það er aðallega hentugur til framleiðslu á þver-tengdum pólýetýleneinangruðum rafmagnssnúrum með 10kV málspennu og yfir og ýmsum þversniðssvæðum.
(1) Steam crosslinking (SCP)
Framleiðslutækni með gufuþvertengingu er elsta þvertengingaraðferðin sem þróaðist úr samfelldri gúmmívúlkun tækni. Þessi aðferð notar gufu við ákveðinn þrýsting og hitastig sem upphitunar- og þrýstingsmiðil til að krosstengja pólýetýlen. Gufuþvertenging var rannsökuð með góðum árangri af GE árið 1957 og Sumitomo Electric Company í Japan kynnti þessa tækni árið 1959 og kom í framleiðslu árið 1960.
Á fyrstu stigum var mettuð gufa notuð sem miðill og þrýstingur og hitastig inni í -þvertengingarrörinu tengdust beint. Til að hækka gufuhitann var nauðsynlegt að auka gufuþrýstinginn á sama tíma. Fyrir hverja 10 gráðu hækkun á hitastigi myndi þrýstingurinn aukast um 5 kg, sem gerir það erfitt að ná nægilega háum hita og mikilli orkunotkun; Síðar var það þróað til að hækka gufuhitastigið með því að hita þver-tengda pípuvegginn (þekktur sem ofhituð gufa, sem þarf ekki aukinn þrýsting til að hækka hitastig), aðallega notað í gúmmívúlkuneiningar. Vegna beinnar snertingar á milli vatnsgufu og bráðins pólýetýlen inni í kross-tengdu rörinu mun raki streyma í gegn og dreifast inn í einangrunina. Á meðan á kælingu kapalsins stendur nær vatnsgufan inni í einangruninni mettun og myndar örholur sem geta komið af stað útilokun eftir að hafa verið tekin í notkun. Þetta er banvæni veikleiki þessarar aðferðar. Svo, frá og með 1960, komu fram nokkur ný þurr þvertengingarferli.
(2) Innrauð þvertengingaraðferð (RCP) og þurr þvertenging
Innrauða krosstengingaraðferð, einnig þekkt sem hitageislunarþvertengingaraðferð (RCP), er þurrt krosstengingarferli sem Sumitomo Electric Company í Japan fundið upp árið 1967.
Aðferðin við að krossbinda fjölliður með innrauðri geislun fékk einkaleyfi strax árið 1937 af General Electric (GE) í Frakklandi til að vúlka gúmmívörur. Árið 1961 fékk WR Grace í Bandaríkjunum einkaleyfi til að framleiða pólýetýlenfilmu með innrauðri geislunaraðferð. Sumitomo Electric Company í Japan var innblásið af ofangreindum tveimur einkaleyfum og sótti um einkaleyfi í júní 1966, þar sem lag af -tengdu pólýetýleni sem innihélt lífrænt peroxíð þvertengingarefni var pressað á leiðara og hitað með geislun í óvirku gasi við þrýsting yfir 2 kg/cm ² til að framkalla þvertengingu{{9} í pólýetýleni. Í apríl 1967 sótti Sumitomo Electric Company um annað einkaleyfi og lagði til að öll þvertengingareiningin samanstandi af geislunarhitunarhluta, kælihluta og vatnskælingarhluta. Geislunarhitunarhlutanum er skipt í tvö svæði og hvert svæði getur sjálfstætt stjórnað hitastigi. Meðan á langtíma-þvertengingarhvarfi- stendur myndaðist lag af svörtum óhreinindum með peroxíði á innri vegg krosstengingarrörsins, sem er náttúrulega myndaður svartur líkami sem gefur frá sér innrauða geislun. Með tækniframförum hefur RCP ferlinu smám saman verið skipt út fyrir almenna rafhitunarþurrtengingarferlið-. Sem stendur eru fjöðrunarþvertengingartækni og VCV turn krosstengingartækni mikið notuð.
Upphitunar- og forkælingarhlutarnir eru varðir með köfnunarefnisgasi. Í hitunar kross-tengirörinu er meginhlutverk köfnunarefnis að virka sem varmaflutningskol og vernda yfirborð pólýetýlen fyrir oxun og niðurbroti við hærra hitastig. Á sama tíma er nægilegur þrýstingur beitt á einangrunina til að koma í veg fyrir eða lágmarka tilvik loftbila meðan á þvertengingu- stendur. Hið flæðandi köfnunarefni getur einnig borið burt mikið magn af vatni sem gufað upp úr kælivatninu og vatni og rokgjörnum efnum sem brotna niður úr peroxíðum við kross-hvarfið. Meginhlutverk köfnunarefnis í forkælingarhlutanum er að forkæla yfirborð kapaleinangrunarkjarnans, sem gerir kjarnayfirborðinu kleift að komast inn í vatnskælingarhlutann við lægra hitastig og koma þannig í veg fyrir innri streitu einangrunar sem stafar af skyndilegri kælingu kjarnans og hefur áhrif á gæði vöru. Vegna notkunar rafhitunar er hægt að auka framleiðsluhraðann með því að hækka hitastigið. Í kross-tengdri pólýetýlen einangrun er rakainnihald þurrkrosstengingar-aðeins 0,018%, en rakainnihald gufuþvertengingaraðferðar- nær 0,29%. Prófanir hafa sýnt að niðurbrotsstyrkur straumbreytisins og höggbilunarstyrkur einangrunar með þurrum-víxltengingaraðferð er hærri en gufuþvertengingaraðferðar-.
Þurr-þvertengingarbúnaðurinn inniheldur aðallega tvær gerðir: upphengdar þvertengingar-og lóðrétta turnþver-tengieiningar. VCV lóðrétta turn kross-tengieiningin notar lóðrétta útpressunaraðferð, sem stuðlar betur að sérvitringastýringu þykkrar einangrunar.
(3) Langvarandi mold (MDCV) kross-tenging
Löng þvertenging var fundin upp af Anaconda Wire and Cable Company árið 1959 og einkaleyfi á sama ári, þekkt sem MCP ferlið. Síðar, vegna harðrar samkeppni í vír- og kapaliðnaði, dró fyrirtækið sig úr samkeppni um þver-tengda pólýetýlenvíra- og kaplaframleiðslu, sem kom í veg fyrir að þetta nýja ferli væri tekið í notkun. Árið 1971 tóku Daihatsu Electric Wire and Cable Company og Mitsubishi Petrochemical Company saman að kaupa einkaleyfi frá Anaconda Corporation, sem gerði kleift að innleiða þessa aðferð, þekkt sem MDCVI Art. Árið 1973 sótti Daiichi Electric Wire and Cable Company um ferli einkaleyfi fyrir MDCV. Upprunalega merking MDCV er "Mitsubishi Daiichi Continuous Crosslinking Method", en tæknileg merking þess er Long Die Crosslinking Process Method.
MDCV aðferðin notar lárétta kross-tengda rör, sem er sett upp inni í extruderhausnum. Útpressunarmótið er 20 metra langt. Þegar einangraður vírkjarna er pressaður út er smurefni fyllt í rörið til að þverbinda pólýetýlenið í þessu móti.
Einkenni MDCV aðferðar eru lítil fjárfesting í búnaði, lítið fótspor, stöðug framleiðsla á stórum snúrum, framleiðsluhraði sambærilegur við CCV þvertengingareiningar, stöðug og áreiðanleg vörugæði. Rekstrarsviðsstyrkur snúningssviðs kapla sem framleiddir eru með þessu ferli er 60% til 70% hærri en gufuþvers-tengdra strengja. Hins vegar, þegar kemur að því að framleiða snúrur með mismunandi forskriftir, þarf að skipta um allt langa stuðningsmótið og sveigjanleikinn er ekki sterkur, svo hann hefur ekki verið mikið notaður.
(4) Þrýstingur bráðið salt krosstengingarferli (PLCV).
Þessi aðferð var upphaflega fundin upp af Careillo, ítölsku fyrirtæki. Í ágúst 1976 var fyrirtækið í samstarfi við General Engineering í Bretlandi til að rannsaka notkun kross-tengdra pólýetýleneinangraðra rafstrengja. Árið 1977 birti Gerard Smart hjá British General Engineering Company þetta afrek og seldi fyrsta búnaðinn til breska BICC fyrirtækisins. Saltið sem notað er í PLCV kerfinu er það sama og notað í gúmmívúlkun LCM aðferðinni. Til dæmis er bráðna saltformúlan ólífræn saltblanda sem samanstendur af 53% kalíumnítrati, 40% natríumnítríti og 7% natríumnítrati. Þessi blanda bráðnar við 145 gráðu ~150 gráður og helst stöðug þar til 540 gráður. Bráðna saltkross-tengda rörið er innsiglað. Meðan á kapalframleiðsluferlinu stendur er þrýstingur upp á (3-4) andrúmsloft almennt beitt og hitastig bráðna saltsins er á milli 200 gráður og 250 gráður. Kælihlutinn notar einnig þrýstingsaðferð. Vegna mikils eðlisþyngdar bræddu saltblöndunnar er vandamálið við að draga þunga kapla leyst. Að teknu tilliti til ýmissa þátta, er þetta ferli tekið upp af gúmmíhyljum vökvunarframleiðslulínunni og er sérstaklega hentugur til framleiðslu á þungum gúmmíkaplum.
(5) Kísilolíu krosstengingarferli (FZCV).
Árið 1979 fundu Sadayoshi Kashima og aðrir frá Fujikura Electric Wire Company í Japan upp kísilolíu krosstengingarferlið (FZCV), sem notar kísilolíu undir þrýstingi sem hitunar- og kæliefni fyrir kol. Undir þrýstingi frá sílikonolíu er hægt að hengja kapalinn í sílikonolíuna án þess að nudda eða sérvitring. Hægt er að endurvinna sílikonolíu. Tengcang Electric Wire Company byrjaði að framleiða 275kV þver-tengda pólýetýlenkapla með því að nota tvær FZCV einingar árið 1979, sem leysti í raun tæknilega háspennuvandamálið með stórum-þversniði þver-tengdum pólýetýlenkaplum. Vegna mikils fjárfestingarkostnaðar hefur það ekki verið mikið kynnt og notað.
Í ofangreindum efnafræðilegum víxltengingarferlum, að teknu tilliti til ýmissa þátta, hafa upphengdar víxltengingar- og turn-þvertengingareiningar verið mikið notaðar við framleiðslu á meðalspennu og (ofur)háspennustrengjum úr plasti. Í ofangreindum þvertengingaraðferðum eru allar ytri þvertengingaraðferðir við hitun. Árið 1975 lagði G. Menger frá Vestur-Þýskalandi til að nota leiðarahitun til að stytta krosstengingartímann. Hann sannaði með tilraunum að fyrir hverja 1 millimetra þykka pólýetýlen einangrun er þvertengingartíminn um 1 mínúta. Þess vegna er aðeins hægt að ná því með því að hægja á vírhraðanum eða auka lengd þvertengingarrörsins. Ef 1000 amper straumur er notaður til að hækka hitastig leiðarans í 200 gráður styttist víxltengingartíminn um 20%. Sem stendur nota margar víxltengingar framleiðslueiningar leiðaraforhitunartækni, sem bætir framleiðslu skilvirkni í raun og gagnar einangrunargæði.
2, Sílan krosstenging
Sílan krosstenging, einnig þekkt sem heitvatns krosstenging, var lögð til og þróuð af Dow Corning árið 1960. Hún er einnig þekkt sem Sioplas aðferðin, sem er víxltenging á sílan ígræðslu. Það er framkvæmt í tveimur þrepum, ígræðslu og útpressun, og er kallað tveggja-þrepa sían krosstenging. Fyrsta skrefið er að einangrunarefnisverksmiðjan ígræddi og þrýsti þvertengingarefni úr sílan á grunnefnið á extrudernum og agnirnar sem myndast eru kallaðar A efni (ígræðsluefni). Á sama tíma er einnig til staðar móðurefni fyrir hvata og litarefni, kallað B efni. Annað skrefið er að blanda A og B efnum í ákveðnu hlutfalli (td A:B hlutfalli 95:5), þrýsta þeim á kapalleiðara á venjulegum þrýstivél og setja þau síðan í heitt vatns-krosstengilaug við 80 gráðu ~95 gráður eða í gufuherbergi til að fullkomna krosstengingu-. Þetta ferli hefur lágan fjárfestingarkostnað og hægt er að vinna það með almennum extruders. Efnisverð er hóflegt og hefur verið mikið notað.
En það eru líka eftirfarandi gallar:
(1) Ígrædd pólýetýlen er viðkvæmt fyrir því að -víxlast snemma við raka í loftinu, sem styttir geymslutímann, sem er venjulega sex mánuðir.
(2) Blandan af ágræddu pólýetýleni og masterbatch hvata hefur almennt geymslutíma sem er ekki meira en 3 klukkustundir, þannig að það þarf að pressa hana út meðan á blöndun stendur.
(3) Vegna margra blöndunarþrepa er tveggja-þrepa aðferðin viðkvæm fyrir óhreinindum og er aðallega notuð við framleiðslu á einangrun fyrir snúrur undir 10kV.
Til að sigrast á takmörkunum Sioplas, árið 1977, unnu BICC frá Bretlandi og Maillefer frá Sviss í samstarfi við að þróa eins-sílan krosstengingarferli, einnig þekkt sem Monosil ferlið, byggt á tveggja-þrepa aðferðinni sem Dow Corning fann upp. Það mælir og blandar efni sem byggir á pólýetýleni, andoxunarefnum og fljótandi sílan samtímis, sameinar ígræðsluhvarfið og íblöndunarferli hvata, og notar þrýstivél með lengd og þvermál hlutfallið 30:1 til að pressa einangrunina á kapalleiðarann. Ígræðslu og útpressun einangrunarlagsins er lokið í einu skrefi, þess vegna er hún kölluð eins-aðferðin. Það hefur lægsta efniskostnað, dregur úr líkum á óhreinindum og getur aukið geymslutíma efna til muna. Hins vegar, þetta ferli krefst meiri fjárfestingar í búnaði en tveggja{10}}þrepa aðferðin og krefst fljótandi sílanfóðurkerfis.
Með þróun efnistækni er einnig hægt að beita eins-þrepa sían þvertengingartækni með því að blanda pólýetýlen byggt efni, andoxunarefni og fljótandi sílan fyrirfram með því að nota háhraða hrærivél og setja þau við ákveðnar aðstæður til að leyfa viðbættum andoxunarefnum og fljótandi sílan að komast að fullu í gegn. Síðan er hægt að nota venjulegar pressuvélar til að klára ígræðslu og útpressun í einu lagi. Meðan á útpressunarferlinu stendur ætti hitastig efnisins að vera strangt stjórnað og kröfurnar um hitastig efnisins ættu að vera miklar til að tryggja að síanígræðsla sé lokið meðan á útpressunarferlinu stendur. Útpressaða einangrunarvírkjarnan ætti að vera settur í þvertengingarlaug með heitu vatni eða gufuherbergi til þvertengingar; Ef hitastig efnisins er of lágt meðan á útpressunarferlinu stendur og ígræðslu er ekki lokið, mun einangrunin eftir útpressun ekki geta krossbundið.
Á níunda áratugnum þróaði japanska fyrirtækið Lingclone samfjölliðun byggða á kostum tveggja-þrepa og eins-þrepsaðferða. Samfjölliðunaraðferðin er einnig sílan samfjölliða einliða etýlen trímetoxýsílan, en með öðru ferli. Þetta ferli græðir ekki lífrænt sílan á fjölliða keðjur, heldur kynnir vatnsrjúfanlegt sílan meðan á fjölliðunarferlinu stendur til að framleiða sílansamfjölliðu sem auðvelt er að vinna úr. Aðferðin felur í sér að samfjölliða etýlen með sílan samfjölliða einliðum í háþrýstiofni. Lykillinn að þessu ferli er að valdar samfjölliða einliða verða að innihalda ómettaðan hóp sem getur hvarfast við etýlen til að mynda fjölliða keðjur. Uppbygging etýlen sílan samfjölliða og Sioplas ígræðsluefnasambands er í grundvallaratriðum sú sama.
Vegna þess að framleiðsla á sílan samfjölliðum fer fram í hvarfíláti getur það tryggt mikla hreinleika og einnig komið í veg fyrir vandamál með peroxíðleifummengun við ígræðslu. Helsti kosturinn við sílan samfjölliður er sá að við fjölliðunarhvarfið næst regluleg dreifing þver-tengdra grindanna vegna eins-inntaks sílansamfjölliða einliða, þannig að nauðsynlegt magn sílans er lægra en það sem þarf fyrir sílanígrædd efnasambönd. Vegna háþróaðs og einstaks samfjölliðunarferlis hefur sílan krosstengda pólýetýlenefnið eftirfarandi kosti:
(1) Góður geymslustöðugleiki, með geymslutíma sem er yfirleitt meira en eitt ár, sem er betra en ígræðsluefni.
(2) Við vinnslu á þverbundnu pólýetýleni með samfjölliðunaraðferð er mjög fáum lausum efnum og óhreinindum blandað í, sem bætir einangrunarafköst kapalsins.
(3) Það er hægt að pressa það út á venjulegum extruder með góðum stöðugleika í framleiðsluferlinu.
Í kjölfarið var fast-fasa eins-þrepsferli og storknunarsílanferli þróað í röð. Fasta-fasa eins-ferlið felur í sér íferð og frásog sílans í PE byggt efni í gegnum burðarefni eins og hvítt kolsvart. Storknunarsílanferlið miðar að því að bæta fóðrunaraðferð sílans. Fljótandi sílan er hægt að aðsogast á gljúpt pólýprópýlen eða PE plast til að mynda fast sílan. Bæði ferlarnir eru fengnir úr eins-aðferðum.
Með framfarir í efnistækni, sem byggir á tveggja-þrepa sían þvertengingartækni, hefur sílan sjálfkrossbundið pólýetýlen einangrunarefni (einnig þekkt sem sílan stofuhita krossbundið pólýetýlen einangrunarefni) verið kynnt. Meginreglan þess er að bæta hvata masterbatch (B efni) með því að bæta við samsettum vatnsframleiðandi efnum og skilvirkum hvata. Eftir að ígræðsluefni (A efni) og hvataefni (B efni) hefur verið blandað saman og þrýst út, er almennt hægt að þverbinda þau eftir að hafa verið sett innandyra í (2-7) daga (ef umhverfishiti er hátt og staðsetningartími stuttur), án þess að þörf sé á þvertengingu í þvertengingarlaug með heitu vatni eða gufu. Efniskostnaður er mikill, en vegna þæginda við framleiðslu hefur honum einnig verið beitt að vissu marki.
Að teknu tilliti til eiginleika mismunandi sílan krosstengingarferla, efniskostnaðar og annarra þátta, hafa eins-sílan krosstenging og tveggja-þrepa sían krosstenging verið mikið notuð. Þar á meðal þarf tveggja-þverrunarferlið sílans, vegna þess að ígræðsluviðbrögðum efnis A er lokið, lágt útpressunarhitastig fyrir vírkjarnaeinangrun, sem stuðlar að því að breyta forskriftum fyrir framleiðslu. Eins-sílan krosstengingarferlið hefur lágan efniskostnað og hægt er að klára ígræðslu og útpressun í einu lagi. Krafan um útpressunarhitastig er mikil og ekki er hægt að ljúka ígræðslu ef hitastig efnisins uppfyllir ekki kröfurnar. Þrýstivélin er stillt á háan hita og tíðar stöðvun og breytingar á forskriftum geta valdið klinki, sem gerir það hentugt til framleiðslu á löngum kapalkjarna.
