Kinerja bahan isolasi secara langsung memengaruhi kualitas, efisiensi pemrosesan, dan ruang lingkup aplikasi kawat dan kabel. Kinerja bahan isolasi secara langsung memengaruhi kualitas, efisiensi pemrosesan, dan ruang lingkup aplikasi kawat dan kabel.
1. Kabel dan kawat PVC (polivinil klorida)
Polivinil klorida (selanjutnya disebut sebagaiPVCBahan isolasi PVC adalah campuran yang mengandung stabilisator, plasticizer, penghambat api, pelumas, dan aditif lainnya yang ditambahkan ke bubuk PVC. Formula disesuaikan dengan berbagai aplikasi dan karakteristik kabel dan kawat. Setelah puluhan tahun produksi dan aplikasi, teknologi manufaktur dan pengolahan PVC kini telah sangat matang. Bahan isolasi PVC memiliki aplikasi yang sangat luas di bidang kabel dan kawat serta memiliki karakteristik khas tersendiri:
A. Teknologi manufakturnya sudah matang, mudah dibentuk dan diproses. Dibandingkan dengan jenis bahan isolasi kabel lainnya, bahan ini tidak hanya memiliki biaya rendah, tetapi juga dapat secara efektif mengontrol perbedaan warna, kilap, pencetakan, efisiensi pemrosesan, kelembutan dan kekerasan permukaan kawat, daya rekat konduktor, serta sifat mekanik dan fisik dan sifat listrik dari kawat itu sendiri.
B. Karena memiliki kinerja tahan api yang sangat baik, kabel berisolasi PVC dapat dengan mudah memenuhi standar ketahanan api yang ditetapkan oleh berbagai standar.
C. Dari segi ketahanan suhu, melalui optimalisasi dan peningkatan formula material, jenis isolasi PVC yang umum digunakan saat ini terutama meliputi tiga kategori berikut:
Dari segi tegangan nominal, umumnya digunakan pada tingkat tegangan 1000V AC dan di bawahnya, dan dapat diaplikasikan secara luas di berbagai industri seperti peralatan rumah tangga, instrumen dan meteran, penerangan, dan komunikasi jaringan.
PVC juga memiliki beberapa kekurangan bawaan yang membatasi penerapannya:
A. Karena kandungan klorinnya yang tinggi, bahan ini akan menghasilkan asap tebal dalam jumlah besar saat terbakar, yang dapat menyebabkan sesak napas, memengaruhi jarak pandang, dan menghasilkan beberapa zat karsinogen dan gas HCl, yang menyebabkan kerusakan serius pada lingkungan. Dengan perkembangan teknologi pembuatan bahan isolasi rendah asap dan bebas halogen, penggantian isolasi PVC secara bertahap telah menjadi tren yang tak terhindarkan dalam pengembangan kabel.
B. Isolasi PVC biasa memiliki ketahanan yang buruk terhadap asam dan basa, minyak panas, dan pelarut organik. Menurut prinsip kimia "yang sejenis larut dalam yang sejenis", kabel PVC sangat rentan terhadap kerusakan dan retak di lingkungan spesifik yang disebutkan. Namun, dengan kinerja pemrosesannya yang sangat baik dan biaya yang rendah, kabel PVC masih banyak digunakan dalam peralatan rumah tangga, perlengkapan penerangan, peralatan mekanik, instrumen dan meteran, komunikasi jaringan, instalasi listrik bangunan, dan bidang lainnya.
2. Kawat dan kabel polietilen yang terikat silang
PE yang terikat silang (selanjutnya disebut sebagaiXLPEPolietilena (Purena) adalah jenis polietilena yang dapat berubah dari struktur molekul linier menjadi struktur tiga dimensi dalam kondisi tertentu di bawah pengaruh sinar berenergi tinggi atau zat pengikat silang. Pada saat yang sama, ia berubah dari termoplastik menjadi plastik termoset yang tidak larut.
Saat ini, dalam penerapan isolasi kawat dan kabel, terdapat tiga metode utama yang saling terkait:
A. Pengikatan silang peroksida: Proses ini melibatkan penggunaan resin polietilen terlebih dahulu yang dikombinasikan dengan agen pengikatan silang dan antioksidan yang sesuai, kemudian menambahkan komponen lain sesuai kebutuhan untuk menghasilkan partikel campuran polietilen yang dapat diikat silang. Selama proses ekstrusi, pengikatan silang terjadi melalui pipa pengikatan silang uap panas.
B. Pengikatan silang silana (pengikatan silang air hangat): Ini juga merupakan metode pengikatan silang kimia. Mekanisme utamanya adalah mengikat silang organosiloksana dan polietilena dalam kondisi tertentu.
dan tingkat ikatan silang umumnya dapat mencapai sekitar 60%.
C. Pengikatan silang iradiasi: Metode ini menggunakan sinar berenergi tinggi seperti sinar R, sinar alfa, dan sinar elektron untuk mengaktifkan atom karbon dalam makromolekul polietilen dan menyebabkan pengikatan silang. Sinar berenergi tinggi yang umum digunakan pada kawat dan kabel adalah sinar elektron yang dihasilkan oleh akselerator elektron. Karena pengikatan silang ini bergantung pada energi fisik, maka termasuk dalam pengikatan silang fisik.
Ketiga metode pengikatan silang yang berbeda di atas memiliki karakteristik dan aplikasi yang berbeda:
Dibandingkan dengan polietilen termoplastik (PVC), isolasi XLPE memiliki keunggulan sebagai berikut:
A. Hal ini telah meningkatkan ketahanan terhadap deformasi panas, memperbaiki sifat mekanik pada suhu tinggi, dan meningkatkan ketahanan terhadap retak akibat tekanan lingkungan dan penuaan akibat panas.
B. Ia memiliki stabilitas kimia dan ketahanan pelarut yang lebih baik, mengurangi aliran dingin, dan pada dasarnya mempertahankan kinerja listrik aslinya. Suhu kerja jangka panjang dapat mencapai 125℃ dan 150℃. Kawat dan kabel berisolasi polietilen ikatan silang juga meningkatkan ketahanan terhadap korsleting, dan ketahanan suhu jangka pendeknya dapat mencapai 250℃. Untuk kawat dan kabel dengan ketebalan yang sama, kapasitas daya hantar arus polietilen ikatan silang jauh lebih besar.
C. Kabel ini memiliki sifat mekanik, tahan air, dan tahan radiasi yang sangat baik, sehingga banyak digunakan di berbagai bidang. Misalnya: kabel penghubung internal untuk peralatan listrik, kabel motor, kabel penerangan, kabel kontrol sinyal tegangan rendah untuk mobil, kabel lokomotif, kabel dan kawat untuk kereta bawah tanah, kabel perlindungan lingkungan untuk pertambangan, kabel laut, kabel untuk pemasangan tenaga nuklir, kabel tegangan tinggi untuk TV, kabel tegangan tinggi untuk penembakan sinar-X, dan kabel dan kawat transmisi daya, dll.
Kabel dan kawat berinsulasi XLPE memiliki keunggulan yang signifikan, tetapi juga memiliki beberapa kekurangan bawaan yang membatasi penerapannya:
A. Kinerja adhesi 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. Ketahanan konduksi panas yang buruk. Pada suhu di atas 200℃, isolasi kabel menjadi sangat lunak. Ketika terkena gaya eksternal seperti tekanan atau benturan, isolasi tersebut rentan menyebabkan kabel putus dan terjadi korsleting.
C. Sulit untuk mengontrol perbedaan warna antar batch. Masalah seperti goresan, pemutihan, dan pengelupasan karakter cetak rentan terjadi selama proses produksi.
D. Isolasi XLPE dengan tingkat ketahanan suhu 150℃ sepenuhnya bebas halogen dan dapat lolos uji pembakaran VW-1 sesuai dengan standar UL1581, sambil mempertahankan sifat mekanik dan listrik yang sangat baik. Namun, masih ada beberapa kendala dalam teknologi manufaktur dan biayanya tinggi.
3. Kabel dan kawat karet silikon
Molekul polimer karet silikon adalah struktur rantai yang dibentuk oleh ikatan SI-O (silikon-oksigen). Energi ikatan SI-O adalah 443,5 KJ/MOL, yang jauh lebih tinggi daripada energi ikatan CC (355 KJ/MOL). Sebagian besar kawat dan kabel karet silikon diproduksi melalui proses ekstrusi dingin dan vulkanisasi suhu tinggi. Di antara berbagai kawat dan kabel karet sintetis, karena struktur molekulnya yang unik, karet silikon memiliki kinerja yang unggul dibandingkan dengan karet biasa lainnya.
A. Karet silikon sangat lembut, memiliki elastisitas yang baik, tidak berbau dan tidak beracun, serta tidak takut suhu tinggi dan dapat menahan suhu dingin yang ekstrem. Kisaran suhu operasinya adalah dari -90 hingga 300℃. Karet silikon memiliki ketahanan panas yang jauh lebih baik daripada karet biasa. Karet ini 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 perubahan kecil.
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 pelepasan korona tegangan tinggi dan pelepasan busur listrik. Kabel dan kawat berisolasi karet silikon memiliki serangkaian keunggulan di atas dan banyak digunakan dalam 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, kabel penghubung internal untuk oven dan kipas angin, terutama di bidang peralatan rumah tangga kecil.
Namun, beberapa kekurangannya sendiri juga membatasi penerapannya yang lebih luas. Misalnya:
A. Ketahanan sobek yang buruk. Selama pemrosesan atau penggunaan, rentan terhadap kerusakan akibat tekanan, goresan, dan gesekan dari luar, yang dapat menyebabkan korsleting. Tindakan perlindungan saat ini adalah menambahkan lapisan serat kaca atau serat poliester suhu tinggi yang dikepang di luar isolasi silikon. Namun, selama pemrosesan, tetap perlu untuk menghindari cedera akibat tekanan dari luar sebisa mungkin.
B. Bahan vulkanisasi yang saat ini banyak digunakan dalam pencetakan vulkanisasi adalah double, two, four. Bahan vulkanisasi ini mengandung klorin. Bahan vulkanisasi yang sepenuhnya bebas halogen (seperti vulkanisasi platinum) memiliki persyaratan ketat untuk suhu lingkungan produksi dan mahal. Oleh karena itu, saat memproses rangkaian kabel, poin-poin berikut perlu diperhatikan: tekanan roda penekan tidak boleh terlalu tinggi. Sebaiknya gunakan bahan karet untuk mencegah keretakan selama proses produksi, yang dapat menyebabkan ketahanan tekanan yang buruk.
4. Kawat karet etilen propilen diena monomer (EPDM) yang terikat silang (XLEPDM)
Karet etilena propilena diena monomer (EPDM) yang terikat silang adalah terpolimer etilena, propilena, dan diena non-terkonjugasi, yang terikat silang melalui metode kimia atau iradiasi. Kawat berisolasi karet EPDM yang terikat silang menggabungkan keunggulan kawat berisolasi poliolefin dan kawat berisolasi karet biasa:
A. Lembut, fleksibel, elastis, tidak lengket pada suhu tinggi, tahan terhadap penuaan jangka panjang, dan tahan terhadap kondisi cuaca ekstrem (-60 hingga 125℃).
B. Ketahanan terhadap ozon, ketahanan terhadap sinar UV, ketahanan isolasi listrik, dan ketahanan terhadap korosi kimia.
C. Ketahanan terhadap minyak dan pelarut sebanding dengan isolasi karet kloroprena serbaguna. Prosesnya menggunakan peralatan ekstrusi panas biasa dan menerapkan pengikatan silang iradiasi, yang mudah diproses dan berbiaya rendah. Kawat berisolasi karet etilen propilen diena monomer (EPDM) yang terikat silang memiliki banyak keunggulan yang disebutkan di atas dan banyak digunakan di berbagai bidang seperti kabel kompresor pendingin, kabel motor tahan air, kabel transformator, kabel bergerak di pertambangan, pengeboran, otomotif, perangkat medis, kapal, dan pengkabelan internal umum peralatan listrik.
Kelemahan utama dari kawat XLEPDM adalah:
A. Seperti kawat XLPE dan PVC, kawat ini memiliki ketahanan sobek yang relatif buruk.
B. Daya rekat dan kemampuan merekat sendiri yang buruk memengaruhi kemampuan pemrosesan selanjutnya.
5. Kawat dan kabel fluoroplastik
Dibandingkan dengan kabel polietilen dan polivinil klorida biasa, kabel fluoroplastik memiliki fitur-fitur unggulan berikut:
A. Fluoroplastik tahan suhu tinggi memiliki stabilitas termal yang luar biasa, memungkinkan kabel fluoroplastik untuk beradaptasi dengan lingkungan suhu tinggi mulai dari 150 hingga 250 derajat Celcius. Dengan kondisi konduktor dengan luas penampang yang sama, kabel fluoroplastik dapat menghantarkan arus yang diizinkan lebih besar, sehingga sangat memperluas jangkauan aplikasi jenis kawat berisolasi ini. Karena sifat unik ini, kabel fluoroplastik sering digunakan untuk pengkabelan internal dan kabel penghantar di pesawat terbang, kapal, tungku suhu tinggi, dan peralatan elektronik.
B. Ketahanan 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 bahan ini cocok untuk peralatan dan tempat-tempat dengan persyaratan ketat untuk ketahanan api. Misalnya: jaringan komputer, kereta bawah tanah, kendaraan, gedung-gedung tinggi, dan tempat umum lainnya. Begitu terjadi kebakaran, orang-orang dapat memiliki waktu untuk mengevakuasi diri tanpa terganggu oleh asap tebal, sehingga mendapatkan waktu penyelamatan yang berharga.
C. Kinerja listrik yang sangat baik: Dibandingkan dengan polietilen, fluoroplastik memiliki konstanta dielektrik yang lebih rendah. Oleh karena itu, dibandingkan dengan kabel koaksial dengan struktur serupa, kabel fluoroplastik memiliki redaman yang lebih rendah dan lebih cocok untuk transmisi sinyal frekuensi tinggi. Saat ini, peningkatan frekuensi penggunaan kabel telah menjadi tren. Sementara itu, karena ketahanan suhu tinggi fluoroplastik, kabel ini umum digunakan sebagai kabel internal untuk peralatan transmisi dan komunikasi, jumper antara pengumpan transmisi nirkabel dan pemancar, 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 tinggi, hampir tidak terpengaruh oleh perubahan suhu, dan memiliki ketahanan penuaan cuaca dan kekuatan mekanik yang sangat baik. Selain itu, fluoroplastik 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 industri petrokimia, penyulingan minyak, dan pengendalian instrumen sumur minyak.
E. Mempermudah penyambungan las. Pada instrumen elektronik, banyak sambungan dibuat dengan pengelasan. Karena titik leleh plastik pada umumnya rendah, plastik cenderung mudah meleleh pada suhu tinggi, sehingga membutuhkan keterampilan pengelasan yang mumpuni. Selain itu, beberapa titik las membutuhkan waktu pengelasan tertentu, yang juga menjadi alasan mengapa kabel fluoroplastik populer. Misalnya, untuk pengkabelan internal peralatan komunikasi dan instrumen elektronik.
Tentu saja, fluoroplastik masih memiliki beberapa kekurangan yang membatasi penggunaannya:
A. Harga bahan baku tinggi. Saat ini, produksi dalam negeri masih sebagian besar bergantung pada impor (Daikin dari Jepang dan DuPont dari Amerika Serikat). Meskipun fluoroplastik domestik telah berkembang pesat dalam beberapa tahun terakhir, varietas produksinya masih terbatas. Dibandingkan dengan bahan impor, masih ada kesenjangan tertentu dalam stabilitas termal dan sifat komprehensif lainnya dari bahan tersebut.
B. Dibandingkan dengan bahan isolasi lainnya, proses produksinya lebih sulit, efisiensi produksinya rendah, karakter yang dicetak mudah lepas, dan kerugiannya besar, sehingga biaya produksinya 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 itu produksi kawat maupun pengolahan rangkaian kawat, tidak hanya terdapat proses yang matang, tetapi juga proses pemahaman rasional tentang kelebihan dan kekurangan dari jenis kawat ini.
Waktu posting: 27 Mei 2025