Kinerja material isolasi secara langsung memengaruhi kualitas, efisiensi pemrosesan, dan cakupan aplikasi kawat dan kabel. Kinerja material isolasi secara langsung memengaruhi kualitas, efisiensi pemrosesan, dan cakupan aplikasi kawat dan kabel.
1.Kabel dan kawat PVC polivinil klorida
Polivinil klorida (selanjutnya disebutPVC) Bahan isolasi adalah campuran yang mengandung stabilisator, plasticizer, penghambat api, pelumas, dan aditif lainnya yang ditambahkan ke dalam bubuk PVC. Formula disesuaikan dengan berbagai aplikasi dan karakteristik kawat dan kabel. Setelah puluhan tahun produksi dan aplikasi, teknologi manufaktur dan pemrosesan PVC kini telah sangat matang. Bahan isolasi PVC memiliki aplikasi yang sangat luas di bidang kawat dan kabel dan memiliki karakteristik tersendiri:
A. Teknologi manufakturnya sudah matang, mudah dibentuk dan diproses. Dibandingkan dengan jenis bahan isolasi kabel lainnya, bahan ini tidak hanya berbiaya rendah, tetapi juga dapat secara efektif mengontrol perbedaan warna, kilap, pencetakan, efisiensi pemrosesan, kelembutan dan kekerasan permukaan kawat, daya rekat konduktor, serta sifat mekanik, fisik, dan listrik kawat itu sendiri.
B. Memiliki kinerja tahan api yang sangat baik, sehingga kabel berisolasi PVC dapat dengan mudah memenuhi tingkat tahan api yang ditetapkan oleh berbagai standar.
C. Dalam hal ketahanan suhu, melalui optimalisasi dan peningkatan formula material, jenis insulasi PVC yang umum digunakan saat ini terutama mencakup tiga kategori berikut:
Dalam hal tegangan pengenal, umumnya digunakan pada level tegangan pengenal 1000V AC dan di bawahnya, dan dapat diterapkan secara luas dalam industri seperti peralatan rumah tangga, instrumen dan meteran, pencahayaan, dan komunikasi jaringan.
PVC juga memiliki beberapa kelemahan bawaan yang membatasi penerapannya:
A. Karena kandungan klorinnya yang tinggi, bahan ini akan mengeluarkan asap tebal dalam jumlah besar saat terbakar, yang dapat menyebabkan sesak napas, memengaruhi jarak pandang, serta menghasilkan beberapa karsinogen dan gas HCl, yang menyebabkan kerusakan serius pada lingkungan. Dengan perkembangan teknologi manufaktur material insulasi halogen nol asap rendah, penggantian insulasi PVC secara bertahap telah menjadi tren yang tak terelakkan dalam pengembangan kabel.
B. Isolasi PVC biasa memiliki ketahanan yang buruk terhadap asam dan alkali, minyak panas, dan pelarut organik. Berdasarkan prinsip kimia "like dissolves like", kabel PVC sangat rentan terhadap kerusakan dan keretakan dalam lingkungan spesifik yang disebutkan. Namun, dengan kinerja pemrosesan yang sangat baik dan biaya rendah, kabel PVC masih banyak digunakan pada peralatan rumah tangga, perlengkapan pencahayaan, peralatan mekanik, instrumen dan meteran, komunikasi jaringan, kabel gedung, dan bidang lainnya.
2. Kabel dan kawat polietilen ikatan silang
PE yang terhubung silang (selanjutnya disebutXLPE) adalah jenis polietilena yang dapat berubah dari struktur molekul linear menjadi struktur tiga dimensi dalam kondisi tertentu di bawah pengaruh sinar berenergi tinggi atau agen pengikat silang. Pada saat yang sama, polietilena juga dapat berubah dari termoplastik menjadi plastik termoset yang tidak larut.
Saat ini, dalam penerapan isolasi kawat dan kabel, ada tiga metode ikatan silang utama:
A. Pengikatan silang peroksida: Proses ini melibatkan penggunaan resin polietilena yang dikombinasikan dengan agen pengikat silang dan antioksidan yang sesuai, kemudian menambahkan komponen lain sesuai kebutuhan untuk menghasilkan partikel campuran polietilena yang dapat diikat silang. Selama proses ekstrusi, pengikatan silang terjadi melalui pipa pengikat silang uap panas.
B. Ikatan silang silana (ikatan silang air hangat): Ini juga merupakan metode ikatan silang kimia. Mekanisme utamanya adalah mengikat silang organosiloksan dan polietilena dalam kondisi tertentu,
dan tingkat ikatan silang secara umum dapat mencapai sekitar 60%.
C. Ikatan silang iradiasi: Ikatan silang ini menggunakan sinar berenergi tinggi seperti sinar-R, sinar alfa, dan sinar elektron untuk mengaktifkan atom karbon dalam makromolekul polietilena dan menyebabkan ikatan silang. Sinar berenergi tinggi yang umum digunakan pada kawat dan kabel adalah sinar elektron yang dihasilkan oleh akselerator elektron. Karena ikatan silang ini bergantung pada energi fisik, ikatan silang ini tergolong ikatan silang fisik.
Ketiga metode ikatan silang yang berbeda di atas mempunyai karakteristik dan aplikasi yang berbeda pula:
Dibandingkan dengan polietilena termoplastik (PVC), isolasi XLPE memiliki keunggulan sebagai berikut:
A. Telah meningkatkan ketahanan terhadap deformasi panas, memperbaiki sifat mekanik pada suhu tinggi, dan meningkatkan ketahanan terhadap retak tegangan lingkungan dan penuaan panas.
B. Stabilitas kimia dan ketahanan pelarutnya meningkat, aliran dingin berkurang, dan pada dasarnya kinerja listriknya tetap sama. Suhu kerja jangka panjang dapat mencapai 125℃ dan 150℃. Kawat dan kabel berisolasi polietilena ikatan silang juga meningkatkan ketahanan hubung singkat, dan ketahanan suhu jangka pendeknya dapat mencapai 250℃. Untuk kawat dan kabel dengan ketebalan yang sama, kapasitas hantar arus polietilena ikatan silang jauh lebih besar.
C. Memiliki sifat mekanik, kedap air, dan tahan radiasi yang sangat baik, sehingga banyak digunakan di berbagai bidang. Seperti: kabel sambungan internal untuk peralatan listrik, kabel motor, kabel lampu, kabel kontrol sinyal tegangan rendah untuk mobil, kabel lokomotif, kabel dan kawat untuk kereta bawah tanah, kabel perlindungan lingkungan untuk tambang, kabel laut, kabel untuk pembangkit listrik tenaga nuklir, kabel tegangan tinggi untuk TV, kabel tegangan tinggi untuk penembakan sinar-X, serta kabel dan kawat transmisi daya, dll.
Kawat dan kabel berisolasi XLPE memiliki kelebihan yang signifikan, tetapi juga memiliki beberapa kelemahan bawaan yang membatasi penerapannya:
A. Daya rekat tahan panas yang buruk. Saat memproses dan menggunakan kabel di atas suhu yang ditentukan, kabel mudah saling menempel. Dalam kasus yang parah, hal ini dapat menyebabkan kerusakan isolasi dan korsleting.
B. Daya hantar panas yang buruk. Pada suhu di atas 200℃, insulasi kabel menjadi sangat lunak. Saat terkena tekanan atau benturan gaya eksternal, insulasi rentan menyebabkan kabel putus dan korsleting.
C. Sulit untuk mengontrol perbedaan warna antar batch. Masalah seperti goresan, pemutihan, dan pengelupasan karakter cetak rentan terjadi selama pemrosesan.
D. Insulasi XLPE dengan tingkat ketahanan suhu 150℃ sepenuhnya bebas halogen dan dapat lulus uji pembakaran VW-1 sesuai standar UL1581, dengan tetap mempertahankan sifat mekanik dan listrik yang sangat baik. Namun, masih terdapat beberapa kendala dalam teknologi manufaktur dan biayanya tinggi.
3. Kawat dan kabel karet silikon
Molekul polimer karet silikon merupakan struktur rantai yang dibentuk oleh ikatan SI-O (silikon-oksigen). Ikatan SI-O adalah 443,5KJ/MOL, jauh lebih tinggi daripada energi ikatan CC (355KJ/MOL). Sebagian besar kawat dan kabel karet silikon diproduksi melalui proses ekstrusi dingin dan vulkanisasi suhu tinggi. Di antara berbagai jenis kawat dan kabel karet sintetis, berkat struktur molekulnya yang unik, karet silikon memiliki kinerja yang lebih unggul dibandingkan karet biasa lainnya.
A. Sangat lembut, memiliki elastisitas yang baik, tidak berbau dan tidak beracun, serta tahan suhu tinggi dan dapat menahan suhu dingin yang ekstrem. Kisaran suhu pengoperasiannya adalah -90 hingga 300℃. Karet silikon memiliki ketahanan panas yang jauh lebih baik daripada karet biasa. Dapat digunakan terus menerus pada suhu 200℃ dan untuk jangka waktu tertentu pada suhu 350℃.
B. Ketahanan cuaca yang sangat baik. Bahkan setelah terpapar sinar ultraviolet dan kondisi iklim lainnya dalam jangka panjang, sifat fisiknya hanya mengalami sedikit perubahan.
C. Karet silikon memiliki resistivitas yang sangat tinggi dan resistansinya tetap stabil pada rentang suhu dan frekuensi yang luas.
Sementara itu, karet silikon memiliki ketahanan yang sangat baik terhadap lucutan korona tegangan tinggi dan lucutan busur listrik. Kawat dan kabel berisolasi karet silikon memiliki serangkaian keunggulan di atas dan banyak digunakan pada kabel perangkat tegangan tinggi untuk televisi, kabel tahan suhu tinggi untuk oven microwave, kabel untuk kompor induksi, kabel untuk teko kopi, kabel untuk lampu, peralatan UV, lampu halogen, serta kabel sambungan internal untuk oven dan kipas angin, terutama di bidang peralatan rumah tangga kecil.
Namun, beberapa kekurangannya sendiri juga membatasi penerapannya secara lebih luas. Misalnya:
A. Daya tahan sobek yang buruk. Selama pemrosesan atau penggunaan, produk rentan terhadap kerusakan akibat tekanan, goresan, dan gesekan eksternal, yang dapat menyebabkan korsleting. Langkah perlindungan saat ini adalah menambahkan lapisan serat kaca atau serat poliester tahan suhu tinggi yang dijalin di luar insulasi silikon. Namun, selama pemrosesan, cedera akibat tekanan eksternal tetap perlu dihindari sebisa mungkin.
B. Agen vulkanisir yang saat ini paling banyak digunakan dalam pencetakan vulkanisasi adalah dobel, dua, empat. Agen vulkanisir ini mengandung klorin. Agen vulkanisir yang sepenuhnya bebas halogen (seperti vulkanisir platina) memiliki persyaratan ketat untuk suhu lingkungan produksi dan harganya mahal. Oleh karena itu, saat memproses wire harness, hal-hal berikut perlu diperhatikan: tekanan roda penekan tidak boleh terlalu tinggi. Sebaiknya gunakan bahan karet untuk mencegah keretakan selama proses produksi, yang dapat menyebabkan penurunan ketahanan tekanan.
4. Kawat karet monomer etilen propilen diena (EPDM) ikatan silang (XLEPDM)
Karet monomer etilena propilena diena (EPDM) ikatan silang merupakan terpolimer etilena, propilena, dan diena tak terkonjugasi, yang diikat silang melalui metode kimia atau iradiasi. Kawat berinsulasi karet EPDM ikatan silang menggabungkan keunggulan kawat berinsulasi poliolefin dan kawat berinsulasi karet biasa:
A. Lembut, fleksibel, elastis, tidak lengket pada suhu tinggi, tahan terhadap penuaan jangka panjang, dan tahan terhadap kondisi cuaca buruk (-60 hingga 125℃).
B. Tahan terhadap ozon, tahan terhadap sinar UV, tahan terhadap isolasi listrik, dan tahan terhadap korosi kimia.
C. Ketahanan minyak dan pelarutnya sebanding dengan insulasi karet kloroprena serbaguna. Diproses dengan peralatan ekstrusi panas biasa dan menggunakan teknik ikatan silang iradiasi, sehingga mudah diproses dan berbiaya rendah. Kawat berinsulasi karet etilena propilena diena monomer (EPDM) ikatan silang memiliki berbagai keunggulan yang telah disebutkan sebelumnya dan banyak digunakan di berbagai bidang seperti kabel kompresor pendingin, kabel motor tahan air, kabel transformator, kabel bergerak di pertambangan, pengeboran, otomotif, peralatan medis, kapal, dan kabel internal umum peralatan listrik.
Kerugian utama kabel XLEPDM adalah:
A. Seperti kabel XLPE dan PVC, kabel ini memiliki ketahanan sobek yang relatif buruk.
B. Daya rekat dan daya rekat yang buruk mempengaruhi kemampuan proses selanjutnya.
5. Kawat dan kabel fluoroplastik
Dibandingkan dengan kabel polietilena dan polivinil klorida biasa, kabel fluoroplastik memiliki fitur menonjol berikut:
A. Fluoroplastik tahan suhu tinggi memiliki stabilitas termal yang luar biasa, memungkinkan kabel fluoroplastik beradaptasi dengan lingkungan bersuhu tinggi, berkisar antara 150 hingga 250 derajat Celcius. Dengan konduktor dengan luas penampang yang sama, kabel fluoroplastik dapat menghantarkan arus yang diizinkan lebih besar, sehingga memperluas jangkauan aplikasi jenis kawat berinsulasi ini secara signifikan. Karena sifat unik ini, kabel fluoroplastik sering digunakan untuk kabel internal dan kabel utama di pesawat terbang, kapal, tungku suhu tinggi, dan peralatan elektronik.
B. Tahan api yang baik: Fluoroplastik memiliki indeks oksigen yang tinggi, dan ketika terbakar, jangkauan penyebaran apinya kecil, sehingga menghasilkan lebih sedikit asap. Kawat yang terbuat dari fluoroplastik cocok untuk peralatan dan tempat-tempat dengan persyaratan tahan api yang ketat. Misalnya: jaringan komputer, kereta bawah tanah, kendaraan, gedung tinggi, dan tempat umum lainnya. Setelah kebakaran terjadi, orang-orang memiliki waktu untuk evakuasi tanpa tertabrak asap tebal, sehingga menghemat waktu penyelamatan.
C. Performa listrik yang unggul: Dibandingkan dengan polietilena, fluoroplastik memiliki konstanta dielektrik yang lebih rendah. Oleh karena itu, dibandingkan dengan kabel koaksial dengan struktur serupa, kabel fluoroplastik memiliki atenuasi yang lebih rendah dan lebih cocok untuk transmisi sinyal frekuensi tinggi. Saat ini, peningkatan frekuensi penggunaan kabel telah menjadi tren. Sementara itu, karena ketahanan fluoroplastik terhadap suhu tinggi, fluoroplastik umumnya digunakan sebagai kabel internal untuk peralatan transmisi dan komunikasi, jumper antara pengumpan dan pemancar transmisi nirkabel, serta kabel video dan audio. Selain itu, kabel fluoroplastik memiliki kekuatan dielektrik dan resistansi isolasi yang baik, sehingga cocok digunakan sebagai kabel kontrol untuk instrumen dan meter penting.
D. Sifat mekanik dan kimia yang sempurna: Fluoroplastik memiliki energi ikatan kimia yang tinggi, stabilitas yang tinggi, hampir tidak terpengaruh oleh perubahan suhu, serta memiliki ketahanan cuaca dan kekuatan mekanik yang sangat baik. Fluoroplastik juga tidak terpengaruh oleh berbagai asam, alkali, dan pelarut organik. Oleh karena itu, fluoroplastik cocok untuk lingkungan dengan perubahan iklim yang signifikan dan kondisi korosif, seperti petrokimia, penyulingan minyak, dan kontrol instrumen sumur minyak.
E. Memudahkan penyambungan pengelasan. Pada instrumen elektronik, banyak sambungan dibuat dengan pengelasan. Karena titik leleh plastik umum yang rendah, plastik cenderung mudah meleleh pada suhu tinggi, sehingga membutuhkan keterampilan pengelasan yang mahir. Selain itu, beberapa titik las membutuhkan waktu pengelasan tertentu, yang juga menjadi alasan mengapa kabel fluoroplastik populer. Kabel ini digunakan untuk kabel internal peralatan komunikasi dan instrumen elektronik.
Tentu saja, fluoroplastik masih memiliki beberapa kelemahan yang membatasi penggunaannya:
A. Harga bahan baku tinggi. Saat ini, produksi dalam negeri masih bergantung terutama pada impor (Daikin dari Jepang dan DuPont dari Amerika Serikat). Meskipun fluoroplastik dalam negeri telah berkembang pesat dalam beberapa tahun terakhir, jenis produksinya masih terbatas. Dibandingkan dengan bahan impor, masih terdapat beberapa kekurangan dalam stabilitas termal dan sifat komprehensif lainnya dari bahan-bahan tersebut.
B. Dibandingkan dengan bahan isolasi lainnya, proses produksinya lebih sulit, efisiensi produksinya rendah, karakter yang dicetak rentan rontok, dan kehilangannya besar, yang membuat biaya produksi relatif tinggi.
Kesimpulannya, penerapan semua jenis bahan isolasi yang disebutkan di atas, terutama bahan isolasi khusus suhu tinggi dengan ketahanan suhu di atas 105℃, masih dalam masa transisi di Tiongkok. Baik dalam produksi kawat maupun pemrosesan wire harness, tidak hanya terdapat proses yang matang, tetapi juga proses pemahaman rasional tentang kelebihan dan kekurangan jenis kawat ini.
Waktu posting: 27 Mei 2025