Was ist chloriertes Polyethylen (CPE) und wo wird es verwendet?
Ein Kabelisolationsmaterial aus argonisiertem Polyethylen (CPE), Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) und Polydimethylsiloxan (PDMS), kompatibilisiert durch Ethylmethacrylat (EMA), ist ein effektives, hitzebeständiges Material. Verschiedene elektrische, mechanische und thermische Eigenschaften des Materials wurden untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass das Material als Wärmedämmstoff eingesetzt werden kann und im Vergleich zu Silikonkautschuk ein besseres Kosten-Nutzen-Verhältnis aufweist.
Silikonkautschuk galt lange Zeit als Spezialkautschuk für Kabel in einem breiten Spektrum hoher und niedriger Temperaturen. Der hohe Preis von Silikonkautschuk schränkt jedoch seinen Anwendungsbereich ein.
LDPE ist der in der Industrie am häufigsten verwendete Kunststoff. Aufgrund seiner geringen Kosten und hervorragenden elektrischen Eigenschaften wird es häufig als Isolierpolymer in Mittel- und Niederspannungsleitungen und -kabeln eingesetzt. LDPE ist nicht nur kostengünstig, sondern weist auch eine relativ niedrige Dielektrizitätskonstante und einen geringen Verlustfaktor, einen hohen spezifischen Widerstand sowie ausgezeichnete mechanische Eigenschaften unterhalb von 90 °C auf. Daher haben die meisten synthetischen Kautschuke, wie z. B. Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Butylkautschuk (IR) und Neopren (CR), Marktanteile verloren. Im Vergleich zu Silikonkautschuk-Isoliermaterialien bietet die Mischung aus Polydimethylsiloxan (PDMS) und LDPE den Vorteil geringerer Kosten und erfüllt verschiedene Anforderungen. Neben den speziellen Anforderungen an Kabel für die Energieübertragung, Steuerung und Messtechnik wurden kontinuierlich neue Polymerisolationsmaterialien entwickelt. Die mechanischen Eigenschaften und die Wärmebeständigkeit von Materialien für Niederspannungssysteme (< 10 kV) sind jedoch höher als …
Elektrische Eigenschaften sind wichtiger.
Beispielsweise muss die Kabelisolierung für Öfen eine gute Stabilität der mechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen aufweisen. Ebenso sind die Anforderungen an raucharme, ölbeständige und flammhemmende Kabel unterschiedlich. Daher bestimmt der Anwendungsfall die Anforderungen an die speziellen Eigenschaften des Kabels. Die oxidative Zersetzung des Kautschuks und die Bildung einer Oxidschicht auf der Oberfläche erhöhen die Leitfähigkeit, da nach der Oxidation des Kautschuks eine Polarität zwischen den Rußpartikeln entsteht.
Gruppen (wie z. B. Carboxylgruppen) bieten einen kürzeren Weg für Elektronen. Bei der Materialauswahl für eine Anwendung sind verschiedene Faktoren zu berücksichtigen. Im Hinblick auf Kabelisolierungen ist ein wichtiger Parameter die Dielektrizitätskonstante, die den Stromfluss durch die Isolierschicht begrenzt. Bei Gleichstrom (DC) kann die Dicke der Isolierschicht durch die Verwendung hochohmiger Materialien reduziert werden; bei Wechselstrom (AC) sind die relative Permittivität und die Verluste vergleichsweise gering.
Der Verlustfaktor verringert auch die Isolationsdicke.
Ethylmethacrylat (EMA) kann weitgehend durch Silikonkautschuk als Isoliermaterial ersetzt werden, indem PDMS-Mischungen für verschiedene elektrische Eigenschaften, mechanische Eigenschaften und Hitzebeständigkeit verwendet werden.
Die Wirksamkeit der gleichen Menge als Kompatibilisator für LDPE- und PDMSA-Mischungen (50:50).
1. Stabiles Schutzsystem: CPE setzt beim Erhitzen oder Vulkanisieren Chlorwasserstoff frei, daher sollten in der Rezeptur Stabilisatoren mit Säureabsorptionswirkung verwendet werden, wie z. B. Calciumstearat, Bariumstearat, Tribleissulfat oder Magnesiumoxid.
2. Weichmachersystem. In CPEZ werden häufig Esterweichmacher wie Dioctylphthalat (DOP) und Dioctyladipat (DOA) eingesetzt. Ihre Löslichkeitsparameter ähneln denen von CM. Gute Eigenschaften. Durch die Verwendung von DOA und DOP im Kautschuk erhält dieser eine ausgezeichnete Kältebeständigkeit.
3. Vulkanisation von CPE: CPE ist ein gesättigter Kautschuk, der mit herkömmlichen Schwefelvulkanisationsverfahren nicht effektiv vulkanisiert werden kann. Das erste Vulkanisationsverfahren für CPE war das Thioharnstoff-Verfahren, wobei Na-22 das wirksamste war. Na-22 weist jedoch eine langsame Vulkanisationsgeschwindigkeit, eine geringe Alterungsbeständigkeit und einen hohen Druckverformungsrest auf und ist zudem stark krebserregend. Es erzeugt einen unangenehmen Geruch, weshalb seine Verwendung im Ausland eingeschränkt ist.
4. Verstärkungssystem: CPE ist ein nicht selbstverstärkender Gummi, der ein Verstärkungssystem benötigt, um eine höhere Festigkeit zu erzielen. Dieses Verstärkungssystem ähnelt dem von Standardklebstoffen. Als Verstärkungsmittel dienen hauptsächlich Ruß und Weißruß. Weißruß verbessert die Reißfestigkeit von CPE und bildet ein Metamethylrußsystem, das die Haftung zwischen CPE und Trägermaterial verbessert. CPE besitzt ein hohes Füllvermögen; das Füllsystem umfasst hauptsächlich Calciumcarbonat, Talkumpuder, Ton usw.
Veröffentlichungsdatum: 05.01.2023
