Abstrakt: Parimi i lidhjes kryq, klasifikimi, formulimi, procesi dhe pajisjet e materialit izolues prej polietileni të lidhur kryq me silan për tela dhe kabllo përshkruhen shkurtimisht, dhe prezantohen disa karakteristika të materialit izolues prej polietileni të lidhur kryq natyrshëm me silan në aplikim dhe përdorim, si dhe faktorët që ndikojnë në gjendjen e lidhjes kryq të materialit.
Fjalë kyçe: Lidhje e kryqëzuar me silan; Lidhje e kryqëzuar natyrale; Polietileni; Izolimi; Teli dhe kabllo
Materiali i kabllove prej polietileni të lidhur me silan përdoret gjerësisht në industrinë e telave dhe kabllove si një material izolues për kabllot e energjisë me tension të ulët. Materiali në prodhimin e telave dhe kabllove të lidhur me kryq, si dhe lidhjet e kryqëzuara me peroksid dhe lidhjet e kryqëzuara me rrezatim, krahasuar me pajisjet e prodhimit të kërkuara është i thjeshtë, i lehtë për t'u përdorur, me kosto të ulët gjithëpërfshirëse dhe avantazhe të tjera, është bërë materiali kryesor për kabllot e lidhura me kryq me tension të ulët me izolim.
1. Parimi i lidhjes së kryqëzuar të materialit të kabllove të ndërlidhur me silan
Ekzistojnë dy procese kryesore të përfshira në prodhimin e polietilenit të lidhur me silan: shartimi dhe lidhja kryq. Në procesin e shartimit, polimeri humbet atomin e tij H në atomin terciar të karbonit nën veprimin e iniciatorit të lirë dhe pirolizës në radikale të lira, të cilat reagojnë me grupin – CH = CH2 të vinil silanit për të prodhuar një polimer të shartuar që përmban një grup ester trioksisilil. Në procesin e lidhjes kryq, polimeri i shartuar hidrolizohet së pari në prani të ujit për të prodhuar silanol, dhe – OH kondensohet me grupin ngjitur Si-OH për të formuar lidhjen Si-O-Si, duke lidhur kështu makromolekulat e polimerit.
2. Materiali i kabllove të ndërlidhura silanike dhe metoda e prodhimit të tyre
Siç e dini, ekzistojnë metoda prodhimi me dy dhe një hap për kabllot e ndërlidhura me silan dhe kabllot e tyre. Dallimi midis metodës me dy dhe një hap qëndron në vendin ku kryhet procesi i shartimit me silan, procesi i shartimit në prodhuesin e materialit të kabllove për metodën me dy hapa, procesi i shartimit në uzinën e prodhimit të kabllove për metodën me një hap. Materiali izolues prej polietileni të ndërlidhur me silan me dy hapa me pjesën më të madhe të tregut përbëhet nga të ashtuquajturat materiale A dhe B, ku materiali A është polietileni i shartuar me silan dhe materiali B është grupi kryesor i katalizatorit. Bërthama izoluese më pas ndërlidhet në ujë të ngrohtë ose avull.
Ekziston një lloj tjetër izolatori dy-hapësh prej polietileni të lidhur kryq me silan, ku materiali A prodhohet në një mënyrë të ndryshme, duke futur silan vinil direkt në polietileni gjatë sintezës për të përftuar polietileni me zinxhirë të degëzuar silani.
Metoda me një hap gjithashtu ka dy lloje. Procesi tradicional me një hap është një shumëllojshmëri lëndësh të para sipas formulës në raportin e një sistemi të veçantë matës preciz, në një ekstruder të projektuar posaçërisht të veçantë në një hap për të përfunduar shartimin dhe ekstrudimin e bërthamës izoluese të kabllove. Në këtë proces, nuk ka granulim, nuk ka nevojë për pjesëmarrjen e uzinës së materialeve të kabllove. Fabrika e kabllove e përfundon vetë. Pajisjet dhe teknologjia e formulimit të këtij procesi të prodhimit të kabllove me silan të ndërlidhur me një hap importohen kryesisht nga jashtë dhe janë të shtrenjta.
Një lloj tjetër i materialit izolues prej polietileni të ndërlidhur silani me një hap prodhohet nga prodhuesit e materialeve për kabllo, të gjitha lëndët e para përzihen sipas një formule në raport me një metodë të veçantë, paketohen dhe shiten, nuk ka material A dhe material B, impianti i kabllove mund të jetë direkt në ekstruder për të përfunduar një hap në të njëjtën kohë shartimin dhe ekstrudimin e bërthamës izoluese të kabllove. Karakteristika unike e kësaj metode është se nuk ka nevojë për ekstruderë të shtrenjtë specialë, pasi procesi i shartimit të silanit mund të përfundojë në një ekstruder të zakonshëm PVC, dhe metoda me dy hapa eliminon nevojën për të përzier materialet A dhe B para ekstrudimit.
3. Përbërja e formulës
Formulimi i materialit të kabllit prej polietileni të lidhur me silan përgjithësisht përbëhet nga materiali bazë rrëshirë, iniciator, silan, antioksidant, frenues polimerizimi, katalizator, etj.
(1) Rrëshira bazë është përgjithësisht një rrëshirë polietileni me dendësi të ulët (LDPE) me një indeks shkrirjeje (MI) prej 2, por kohët e fundit, me zhvillimin e teknologjisë së rrëshirës sintetike dhe presioneve të kostos, polietileni linear me dendësi të ulët (LLDPE) është përdorur gjithashtu ose është përdorur pjesërisht si rrëshirë bazë për këtë material. Rrëshirat e ndryshme shpesh kanë një ndikim të rëndësishëm në shartim dhe lidhje tërthore për shkak të ndryshimeve në strukturën e tyre të brendshme makromolekulare, kështu që formula do të modifikohet duke përdorur rrëshira të ndryshme bazë ose të njëjtin lloj rrëshire nga prodhues të ndryshëm.
(2) Iniciatori që përdoret zakonisht është peroksidi i diizopropilit (DCP), çelësi është të kuptohet madhësia e problemit, shumë pak për të shkaktuar shartimin e silanit nuk është e mjaftueshme; shumë për të shkaktuar lidhjen e polietilenit, e cila zvogëlon rrjedhshmërinë e tij, sipërfaqja e bërthamës izoluese të ekstruduar bëhet e ashpër, sistemi i vështirë për t'u shtrydhur. Meqenëse sasia e iniciatorit të shtuar është shumë e vogël dhe e ndjeshme, është e rëndësishme që të shpërndahet në mënyrë të barabartë, kështu që përgjithësisht shtohet së bashku me silanin.
(3) Silani përdoret përgjithësisht silan vinil i pangopur, duke përfshirë vinil trimetoksisilan (A2171) dhe vinil trietoksisilan (A2151), për shkak të shkallës së shpejtë të hidrolizës së A2171, kështu që më shumë njerëz zgjedhin A2171. Ngjashëm, ekziston një problem me shtimin e silanit, prodhuesit aktualë të materialeve për kabllo po përpiqen të arrijnë kufirin e tij të ulët për të ulur kostot, sepse silani importohet, çmimi është më i lartë.
(4) Antioksidanti është për të siguruar stabilitetin e përpunimit të polietilenit dhe anti-plakjes së kabllit dhe shtohet, antioksidanti në procesin e shartimit silan ka rolin e frenimit të reagimit të shartimit, kështu që duhet të jeni të kujdesshëm kur shtoni antioksidant gjatë procesit të shartimit, sasia e shtuar duhet të merret në konsideratë për të përputhur sasinë e DCP-së me përzgjedhjen. Në procesin e lidhjes kryqëzuese me dy hapa, shumica e antioksidantit mund të shtohet në grumbullin kryesor të katalizatorit, gjë që mund të zvogëlojë ndikimin në procesin e shartimit. Në procesin e lidhjes kryqëzuese me një hap, antioksidanti është i pranishëm në të gjithë procesin e shartimit, kështu që zgjedhja e specieve dhe sasisë është më e rëndësishme. Antioksidantët e përdorur zakonisht janë 1010, 168, 330, etj.
(5) Frenuesi i polimerizimit shtohet për të penguar disa reaksione anësore të procesit të shartimit dhe lidhjes kryq, gjatë procesit të shartimit, shtimi i një agjenti anti-lidhje kryq mund të zvogëlojë në mënyrë efektive shfaqjen e lidhjes kryq C2C, duke përmirësuar kështu rrjedhshmërinë e përpunimit. Përveç kësaj, shtimi i një shartimi në të njëjtat kushte do të paraprihet nga hidroliza e silanit në frenuesin e polimerizimit, i cili mund të zvogëlojë hidrolizën e polietilenit të shartuar, duke përmirësuar stabilitetin afatgjatë të materialit të shartimit.
(6) Katalizatorët shpesh janë derivate të organotinës (përveç lidhjes natyrore të kryqëzuar), më i zakonshmi është dibutiltin dilaurati (DBDTL), i cili përgjithësisht shtohet në formën e një masterbatch-i. Në procesin me dy hapa, shartimi (materiali A) dhe masterbatch-i i katalizatorit (materiali B) paketohen veçmas dhe materialet A dhe B përzihen së bashku para se të shtohen në ekstruder për të parandaluar para-lidhjen e materialit A. Në rastin e izolimeve me një hap prej polietileni të lidhur të kryqëzuar prej silani, polietileni në paketim nuk është shartuar ende, kështu që nuk ka problem me para-lidhjen e kryqëzuar dhe për këtë arsye katalizatori nuk ka nevojë të paketohet veçmas.
Përveç kësaj, në treg janë të disponueshme silane të përbëra, të cilat janë një kombinim i silanit, iniciatorit, antioksidantit, disa lubrifikantëve dhe agjentëve antibakër, dhe përdoren përgjithësisht në metodat e lidhjes së kryqëzuar të silanit me një hap në impiantet e kabllove.
Prandaj, formulimi i izolimit prej polietileni të lidhur në mënyrë të kryqëzuar prej silani, përbërja e të cilit nuk konsiderohet shumë komplekse dhe është e disponueshme në informacionin përkatës, por formulimet e duhura të prodhimit, i nënshtrohen disa rregullimeve për t'u finalizuar, gjë që kërkon një kuptim të plotë të rolit të përbërësve në formulim dhe ligjit të ndikimit të tyre në performancë dhe ndikimit të tyre të ndërsjellë.
Në shumë lloje të materialeve të kabllove, materiali i kabllove i ndërlidhur silan (ose me dy hapa ose me një hap) konsiderohet të jetë i vetmi lloj procesesh kimike që ndodhin në ekstrudim, lloje të tjera si materiali i kabllove me klorur polivinil (PVC) dhe materiali i kabllove me polietileni (PE), procesi i granulimit të ekstrudimit është një proces përzierjeje fizike, edhe nëse materiali i kabllove me ndërlidhje kimike dhe rrezatim të ndërlidhur, qoftë në procesin e granulimit të ekstrudimit, apo në sistemin e ekstrudimit të kabllove, nuk ndodh asnjë proces kimik, kështu që, në krahasim, prodhimi i materialit të kabllove të ndërlidhur silan dhe ekstrudimi i izolimit të kabllove, kontrolli i procesit është më i rëndësishëm.
4. Procesi i prodhimit të izolimit prej polietileni të lidhur me silan me dy hapa
Procesi i prodhimit të materialit izolues A prej polietileni të lidhur kryq me silan me dy hapa mund të përfaqësohet shkurtimisht nga Figurën 1.
Figura 1 Procesi i prodhimit të materialit izolues prej polietileni të lidhur në mënyrë të kryqëzuar me silan me dy hapa A
Disa pika kyçe në procesin e prodhimit të izolimit dy-hapësh prej polietileni të lidhur me silan:
(1) Tharja. Meqenëse rrëshira e polietilenit përmban një sasi të vogël uji, kur nxirret në temperatura të larta, uji reagon shpejt me grupet silile për të prodhuar lidhje të kryqëzuara, gjë që zvogëlon rrjedhshmërinë e shkrirjes dhe prodhon para-lidhje të kryqëzuara. Materiali i përfunduar përmban gjithashtu ujë pas ftohjes me ujë, i cili gjithashtu mund të shkaktojë para-lidhje të kryqëzuara nëse nuk hiqet, dhe duhet të thahet gjithashtu. Për të siguruar cilësinë e tharjes, përdoret një njësi tharjeje e thellë.
(2) Matja. Meqenëse saktësia e formulimit të materialit është e rëndësishme, në përgjithësi përdoret një peshore e importuar me humbje peshe. Rrëshira e polietilenit dhe antioksidanti maten dhe ushqehen përmes portës së furnizimit të ekstruderit, ndërsa silani dhe iniciatori injektohen nga një pompë materiali të lëngshëm në fuçinë e dytë ose të tretë të ekstruderit.
(3) Shartimi me ekstrudim. Procesi i shartimit të silanit përfundon në ekstruder. Cilësimet e procesit të ekstruderit, duke përfshirë temperaturën, kombinimin e vidave, shpejtësinë e vidave dhe shkallën e furnizimit, duhet të ndjekin parimin që materiali në seksionin e parë të ekstruderit mund të shkrihet plotësisht dhe të përzihet në mënyrë uniforme, kur nuk dëshirohet dekompozimi i parakohshëm i peroksidit, dhe që materiali plotësisht uniform në seksionin e dytë të ekstruderit duhet të dekompozohet plotësisht dhe procesi i shartimit të përfundojë. Temperaturat tipike të seksionit të ekstruderit (LDPE) tregohen në Tabelën 1.
Tabela 1 Temperaturat e zonave të ekstruderit me dy hapa
| Zona e punës | Zona 1 | Zona 2 | Zona 3 ① | Zona 4 | Zona 5 |
| Temperatura P °C | 140 | 145 | 120 | 160 | 170 |
| Zona e punës | Zona 6 | Zona 7 | Zona 8 | Zona 9 | Vdekja e gojës |
| Temperatura °C | 180 | 190 | 195 | 205 | 195 |
① është vendi ku shtohet silani.
Shpejtësia e vidës së ekstruderit përcakton kohën e qëndrimit dhe efektin e përzierjes së materialit në ekstruder. Nëse koha e qëndrimit është e shkurtër, dekompozimi i peroksidit është i paplotë; nëse koha e qëndrimit është shumë e gjatë, viskoziteti i materialit të ekstruduar rritet. Në përgjithësi, koha mesatare e qëndrimit të granulave në ekstruder duhet të kontrollohet në gjysmë-jetën e dekompozimit të iniciatorit prej 5-10 herë. Shpejtësia e ushqyerjes jo vetëm që ka një ndikim të caktuar në kohën e qëndrimit të materialit, por edhe në përzierjen dhe prerjen e materialit, kështu që zgjedhja e një shpejtësie të përshtatshme të ushqyerjes është gjithashtu shumë e rëndësishme.
(4) Paketimi. Materiali izolues i lidhur me silan me dy faza duhet të paketohet në qese prej alumini dhe plastike të përbërë në ajër të drejtpërdrejtë për të eliminuar lagështinë.
5. Procesi një-hapësh i prodhimit të materialit izolues prej polietileni të lidhur me silan
Materiali izolues prej polietileni të ndërlidhur me silan me një hap, për shkak të procesit të shartimit, është në fabrikën e kabllove që nxjerr bërthamën e izolimit të kabllove, kështu që temperatura e nxjerrjes së izolimit të kabllove është dukshëm më e lartë se metoda me dy hapa. Edhe pse formula e izolimit prej polietileni të ndërlidhur me silan me një hap është marrë plotësisht në konsideratë në shpërndarjen e shpejtë të iniciatorit dhe silanit dhe prerjes së materialit, por procesi i shartimit duhet të garantohet nga temperatura, e cila është fabrika e prodhimit të izolimit prej polietileni të ndërlidhur me silan me një hap që ka theksuar vazhdimisht rëndësinë e zgjedhjes së saktë të temperaturës së nxjerrjes, temperatura e përgjithshme e rekomanduar e nxjerrjes është treguar në Tabelën 2.
Tabela 2 Temperatura e ekstruderit me një hap të secilës zonë (njësia: ℃)
| Zonë | Zona 1 | Zona 2 | Zona 3 | Zona 4 | Fllanxhë | Kokë |
| Temperatura | 160 | 190 | 200～210 | 220～230 | 230 | 230 |
Kjo është një nga dobësitë e procesit me një hap të polietilenit të lidhur kryq me silan, i cili në përgjithësi nuk kërkohet kur nxirren kabllo në dy hapa.
6. Pajisjet e prodhimit
Pajisjet e prodhimit janë një garanci e rëndësishme e kontrollit të procesit. Prodhimi i kabllove të ndërlidhura prej silani kërkon një shkallë shumë të lartë të saktësisë së kontrollit të procesit, prandaj zgjedhja e pajisjeve të prodhimit është veçanërisht e rëndësishme.
Prodhimi i materialit izolues prej polietileni të ndërlidhur me silan me dy hapa është një pajisje për prodhimin e materialit, aktualisht më shumë ekstruder paralel me dy vida izotropike vendase me peshim pa peshë të importuar, pajisje të tilla mund të përmbushin kërkesat e saktësisë së kontrollit të procesit, zgjedhjen e gjatësisë dhe diametrit të ekstruderit me dy vida për të siguruar që koha e qëndrimit të materialit, zgjedhja e peshimit pa peshë të importuar për të siguruar saktësinë e përbërësve. Sigurisht, ka shumë detaje të pajisjeve që duhet t'i kushtohet vëmendje e plotë.
Siç u përmend më parë, pajisjet e prodhimit të kabllove të ndërlidhura me silan me një hap në uzinën e kabllove janë të importuara, të shtrenjta, prodhuesit vendas të pajisjeve nuk kanë pajisje të ngjashme prodhimi, arsyeja është mungesa e bashkëpunimit midis prodhuesve të pajisjeve dhe studiuesve të formulave dhe proceseve.
7. Material izolues prej polietileni natyral të lidhur me kryqëzim prej silani
Materiali izolues prej polietileni të lidhur me silan natyral, i zhvilluar vitet e fundit, mund të lidhet me silan në kushte natyrore brenda pak ditësh, pa zhytje në avull ose ujë të ngrohtë. Krahasuar me metodën tradicionale të lidhjes me silan, ky material mund të zvogëlojë procesin e prodhimit për prodhuesit e kabllove, duke ulur më tej kostot e prodhimit dhe duke rritur efikasitetin e prodhimit. Izolimi prej polietileni të lidhur me silan natyral njihet dhe përdoret gjithnjë e më shumë nga prodhuesit e kabllove.
Në vitet e fundit, izolimi vendas prej polietileni të ndërlidhur natyror prej silani është pjekur dhe është prodhuar në sasi të mëdha, me disa avantazhe në çmim krahasuar me materialet e importuara.
7. 1 Ide për formulimin e izolimeve prej polietileni të lidhur natyrshëm me silan
Izolimet prej polietileni të ndërlidhur natyral prej silani prodhohen në një proces me dy hapa, me të njëjtin formulim që përbëhet nga rrëshirë bazë, iniciator, silan, antioksidant, frenues polimerizimi dhe katalizator. Formulimi i izolatorëve prej polietileni të ndërlidhur natyral prej silani bazohet në rritjen e shkallës së shartimit të silanit të materialit A dhe zgjedhjen e një katalizatori më efikas sesa izolatorët prej polietileni të ndërlidhur me ujë të ngrohtë prej silani. Përdorimi i materialeve A me një shkallë më të lartë shartimi prej silani të kombinuar me një katalizator më efikas do të mundësojë që izolatori prej polietileni të ndërlidhur prej silani të ndërlidhet shpejt edhe në temperatura të ulëta dhe me lagështi të pamjaftueshme.
Materialet A për izolatorët e polietilenit të importuar me silan të lidhur natyrshëm sintetizohen me anë të kopolimerizimit, ku përmbajtja e silanit mund të kontrollohet në një nivel të lartë, ndërsa prodhimi i materialeve A me shkallë të lartë shartimi duke shartuar silanin është i vështirë. Rrëshira bazë, iniciatori dhe silani i përdorur në recetë duhet të ndryshohen dhe të përshtaten në aspektin e shumëllojshmërisë dhe shtimit.
Përzgjedhja e rezistit dhe rregullimi i dozës së tij janë gjithashtu thelbësore, pasi një rritje në shkallën e shartimit të silanit çon në mënyrë të pashmangshme në më shumë reaksione anësore të lidhjes së kryqëzuar të CC. Për të përmirësuar rrjedhshmërinë e përpunimit dhe gjendjen sipërfaqësore të materialit A për ekstrudimin e mëvonshëm të kabllove, kërkohet një sasi e përshtatshme e frenuesit të polimerizimit për të penguar në mënyrë efektive lidhjen e kryqëzuar të CC dhe lidhjen paraprake të kryqëzuar.
Përveç kësaj, katalizatorët luajnë një rol të rëndësishëm në rritjen e shkallës së lidhjes kryq dhe duhet të zgjidhen si katalizatorë efikasë që përmbajnë elementë pa metale tranzicioni.
7. 2 Koha e kryqëzimit të izolimeve prej polietileni të kryqëzuar natyrshëm me silan
Koha e nevojshme për të përfunduar lidhjen e kryqëzuar të izolimit të polietilenit të ndërlidhur natyror prej silani në gjendjen e tij natyrore varet nga temperatura, lagështia dhe trashësia e shtresës izoluese. Sa më e lartë të jetë temperatura dhe lagështia, aq më e hollë të jetë trashësia e shtresës izoluese, aq më e shkurtër duhet të jetë koha e lidhjes së kryqëzuar dhe aq më e gjatë është e kundërta. Meqenëse temperatura dhe lagështia ndryshojnë nga rajoni në rajon dhe nga stina në stinë, madje edhe në të njëjtin vend dhe në të njëjtën kohë, temperatura dhe lagështia sot dhe nesër do të jenë të ndryshme. Prandaj, gjatë përdorimit të materialit, përdoruesi duhet të përcaktojë kohën e lidhjes së kryqëzuar sipas temperaturës dhe lagështisë lokale dhe mbizotëruese, si dhe specifikimit të kabllit dhe trashësisë së shtresës izoluese.
Koha e postimit: 13 gusht 2022