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XLPE 交联聚乙烯-传输质量好/又好焊的信号线

文摘   2024-09-10 14:10   中国台湾  

大家挑一条信号线都看什么?
没有意外就是手感软不软-编织密不密….
但是这些都不是一条优质双绞线的关键因素!!
         

 

经过日升多年科普之后
行业或多或少已经认识到了”对绞”很重要
但是对绞的结构 会带来连接器制作的”难处”
加上频率响应的考虑
有甚么材质可以满足制造信号线的需要呢?
目前日升在自有品牌上使用的是” XLPE 交联聚乙烯”
         

 

下面就让我们来认识一下这种材料吧!
         

 

低电容的好材料- PE 聚乙烯
在目前人类使用的塑料材料里面 
用量最大 不含”氯”的-就属PE 聚乙烯
被广泛用在塑料提袋 保鲜膜 牛奶包装罐 化妆品分装瓶罐
由于不含氯 燃烧后不会产生盐酸
而且燃烧后不会冒黑烟可以让火灾逃生有较好的机会    
         

 

正是因为聚乙烯（PE）具有良好的物性且价格合理-在五大通用塑料之中，其产量和消费量位居各种合成树脂之首，在工业、农业和日常生活中得到广泛的应用。
         

 

对于电缆行业来说: PE 聚乙烯具有较低的介电常数 所制造的线缆电容值低
优于PVC 聚氯乙烯,且抗张强度良好
加上线缆导体本身的电阻值两者搭配 所构成的截止频率较高,因此适合一些使用频率较高的场合;例如DMX-512  AES/EBU CAT5E CAT6 网络线 都使用了PE材料
         

 

         

 

高密度对绞+焊接组装=使用PE材料不够完美
一般的PE 是热塑型材料-换言之遇到热就会变形!
可是我们的信号线缆是高对绞的,如果对铜丝上锡焊接难保不会导致:
1.塑料融化(偏心)
  *在高频线材上会影响到特性阻抗
2.塑料融化 加上对绞 导致两个导体短路
因此如何选择一种低电容又耐温的就成为产品能否成功的关键!
         

 

不然就是需要舍弃焊接的连接器加工方式-改用压着
这也就是为何网络线一直以来都使用压接方式做端子处理的原因    
         

 

         

 

高密度对绞加上焊接加工的线
尤其需要交连聚乙烯来强化绝缘
         

 

         

 

         

 

“交联”-化学键交联/架桥 变为热固型材料
 “交联”聚乙烯是得名自化学键”键结””架桥”
当化学键构成网状之后 材料就变成了热固性材料
         

 

交联制程可以显著提高:
  • PE的力学性能、
  • 耐环境应力开裂性能、
  • 耐化学药品腐蚀性能、
  • 抗蠕变性和电性能等综合性能，
  • 而且非常明显地提高了耐温等级，可使PE的耐热温度从70℃提高到100℃以上，拓宽了PE的应用领域。    
采用交联聚乙烯作绝缘的电缆，其长期工作温度可提高到90℃，能承受的瞬时短路温度可达170-250℃。目前是光伏线缆材料的首选!!
         

 

交联聚乙烯优点 详列如下：
特性
优点
耐热性
网状立体结构的XLPE具有十分优异的耐热性能。
在200℃以下不会分解及碳化，
长期工作温度可达90℃，热寿命可达40年。
绝缘
XLPE保持了PE原有的良好绝缘特性，
且绝缘电阻进一步增大。其介质损耗角正切值很小，且受温度影响不大。
介电常数低,是优异的低电容材料
机械
由于在大分子间建立了新的化学键，XLPE的硬度、刚度、耐磨性和抗冲击性均有提高，从而弥补了PE易受环境应力而龟裂的缺点。
耐化学特性
XLPE具有较强的耐酸碱和耐油性，其燃烧产物主要为水和二氧化碳，对环境的危害较小，满足现代消防安全的要求。
         

 

         

 

    
三种塑料上锡后型变对比
         

 

         

 

交联原理
聚乙烯（[CH2-CH2]n，n-重复单元数）是含有碳氢两种元素的高分子化合物，具有线型或支链式分子结构大分子链，常温条件下呈固态形式，在固态形式的聚乙烯中呈晶相和无定型相共存形式。聚乙烯的相对分子量在6千-30万之间。而线型的大分子链经过化学或物理方法处理后以键结交联的过程叫做交联;类似的工艺在橡胶称为"硫化"。
聚乙烯经过交联后具有网型的结构性质，其耐热性能会随着交联度的提高而增强，相对热延伸率也相应地下降。由于其机械性能和耐热性能的显著改善，从而成为被广泛使用的电力电缆绝缘材料。
聚乙烯的交联方式有多种:    
1.辐照交联 在高能射线（如γ射线、α射线、电子射线等）下照射
2.化学交联(过氧化物) 透过热作用下，分解而生成活性的游离基，这些游离基使聚合物碳链上生成活性点，并产生碳一碳交联，形成网状结构。该技术需要高压挤出设备，使交联反应在机筒内进行，然后使用快速加热方式对制品加热，从而产生交联制品。所以采用过氧化物交联法生产聚乙烯管材不易控制，产品质量不稳，连续作业比较困难。
3.温水交联(硅烷交联)
利用含有双键的乙烯基硅烷在引发剂的作用下与熔融的聚合物反应，形成硅烷接枝聚合物，该聚合物在硅烷醇缩合催化剂的存在下，遇水发生水解，从而形成网状的氧烷链交联结构。
硅烷交联法有如下优点：
  • 设备投资少，生产效率高，成本低。
  • 工艺通用性强，适用于所有密度的聚乙烯，亦适用于大部分有填充料的聚乙烯。
  • 不受厚度限制。
  • 过氧化物用量少（仅为单独用过氧化物交联时的10%），因此在聚乙烯绝缘层生成微孔较少，有利于保持聚乙烯的高绝缘性。
  • 耐老化性能好，使用寿命长。
可以说温水硅烷交联法推动了交连聚乙烯电缆的生产普及!
每一种交联方式都有其优点与缺点    
如果是细线 又希望电容值低 目前以辐照为主
粗线则会选择温水硅烷交联为主
         

 

图片引用自 zshq.zuiyouliao.com
         

 

         

 

         

 

掏心话:够用就好不要刻意追求低电容
信号线有低电容特性是很好的,但是必须考虑结构是否能应付恶劣环境!
极低电容的绝缘材料里面需要填充空气,这种的材料通常称为”发泡聚乙烯”
但是用”空气”撑着塑料?这意味着 遭遇强外力时 存在挤压变形的风险,因此并不适合一些恶劣的环境使用  只适合”文明安装:””短距离””有外部支撑”的固定安装使用场合    
         

 

目前有哪些品种有用交连聚乙烯?
类别
品号
流动
音频信号线                

 

S-1710
S-1700
S-098
S-176
工程安装
音频信号线
S-202(S-1808)
S-126
音箱线                 

 

3070720151 2.5mm2*2C
3070720161 2.5mm2*4C
3070720167 4.0mm2*2C
3070720168 4.0mm2*4C
流动DMX线
S-1788
S-1758
工程安装
DMX线
                 

 

S-203(S-1798)
3075100001
3075100006
KYJV 
控制线
3071800032 
2.0mm2*2C
3071800033 
2.0mm2*3C
3071800080 
1.5mm2*2C
3071800081 
1.5mm2*3C
3071800084 
4.0mm2*5C
         

 

         

 

结束语:
绝缘对于线缆的影响 并不亚于导体的铜丝纯度
交连聚乙烯 受到光伏产业的影响
目前已经大量的应用在许多面向    
在需要高对绞与焊接加工的环境下
确实需要交连聚乙烯 来负责这个重要位置!
         

 

引用/参考数据:
https://baike.baidu.hk/item/%E4%BA%A4%E8%81%AF%E8%81%9A%E4%B9%99%E7%83%AF/5424788
         

 

   
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