절연 재료의 성능은 전선 및 케이블의 품질, 가공 효율 및 적용 범위에 직접적인 영향을 미칩니다. 절연 재료의 성능은 전선 및 케이블의 품질, 가공 효율 및 적용 범위에 직접적인 영향을 미칩니다.
1.PVC 폴리염화비닐 전선 및 케이블
폴리염화비닐(이하 "폴리염화비닐"이라 함)PVC) 절연재는 PVC 분말에 안정제, 가소제, 난연제, 윤활제 및 기타 첨가제를 첨가한 혼합물입니다. 전선 및 케이블의 다양한 용도와 특성 요구 사항에 따라 배합이 조정됩니다. 수십 년간 생산 및 적용되어 온 PVC의 제조 및 가공 기술은 이제 매우 성숙되었습니다. PVC 절연재는 전선 및 케이블 분야에서 매우 광범위하게 사용되며 고유한 특성을 가지고 있습니다.
A. 제조 기술이 성숙되어 있고 성형 및 가공이 용이합니다. 다른 유형의 케이블 절연 재료와 비교하여 비용이 저렴할 뿐만 아니라 전선 표면의 색상 차이, 광택, 인쇄, 가공 효율, 연성 및 경도, 도체의 접착력, 전선 자체의 기계적 및 물리적 특성과 전기적 특성을 효과적으로 제어할 수 있습니다.
나. 난연성능이 우수하여 PVC절연전선은 각종 규격에서 규정하는 난연등급을 쉽게 충족시킬 수 있다.
C. 내열성 측면에서 재료 공식의 최적화 및 개선을 통해 현재 일반적으로 사용되는 PVC 단열재 유형은 주로 다음 세 가지 범주를 포함합니다.
정격 전압 측면에서는 일반적으로 1000V AC 및 그 이하의 정격 전압 레벨에서 사용되며 가전 제품, 계측기 및 미터, 조명, 네트워크 통신 등의 산업에 널리 적용될 수 있습니다.
PVC는 또한 그 적용을 제한하는 몇 가지 고유한 단점을 가지고 있습니다.
A. 염소 함량이 높아 연소 시 다량의 짙은 연기가 발생하여 질식, 시야 방해, 발암 물질 및 염산 가스 발생 등 심각한 환경 피해를 초래할 수 있습니다. 저연성 무할로겐 절연재 제조 기술의 발전으로 케이블 개발에 있어 PVC 절연재의 점진적인 대체는 필연적인 추세가 되었습니다.
B. 일반 PVC 절연은 산과 알칼리, 열유, 유기 용매에 대한 내성이 약합니다. '유사 물질은 유사 물질을 용해한다'는 화학 원리에 따라 PVC 전선은 위에서 언급한 특정 환경에서 손상과 균열이 발생하기 쉽습니다. 그러나 우수한 가공 성능과 저렴한 가격으로 인해 PVC 케이블은 가전제품, 조명 기구, 기계 장비, 계측기, 네트워크 통신, 건물 배선 등 다양한 분야에서 여전히 널리 사용되고 있습니다.
2. 가교 폴리에틸렌 와이어 및 케이블
가교 PE(이하 가교 PE라 함)XLPE)는 특정 조건 하에서 고에너지선이나 가교제의 작용으로 선형 분자 구조에서 3차원 구조로 변형될 수 있는 폴리에틸렌의 한 종류입니다. 동시에 열가소성 플라스틱에서 불용성 열경화성 플라스틱으로 변형됩니다.
현재 전선 및 케이블 절연의 적용에는 주로 세 가지 가교 방법이 있습니다.
A. 과산화물 가교: 폴리에틸렌 수지를 적절한 가교제 및 산화방지제와 함께 사용한 후, 필요에 따라 다른 성분을 첨가하여 가교 가능한 폴리에틸렌 혼합물 입자를 생성합니다. 압출 공정에서는 고온 증기 가교 파이프를 통해 가교가 이루어집니다.
B. 실란 가교(온수 가교): 이 역시 화학적 가교 방법 중 하나입니다. 주요 메커니즘은 특정 조건 하에서 유기실록산과 폴리에틸렌을 가교시키는 것입니다.
그리고 가교도는 일반적으로 약 60%에 도달할 수 있습니다.
C. 방사선 가교: R선, 알파선, 전자선과 같은 고에너지선을 이용하여 폴리에틸렌 고분자의 탄소 원자를 활성화시켜 가교를 유발합니다. 전선 및 케이블에 일반적으로 사용되는 고에너지선은 전자가속기에서 생성되는 전자선입니다. 이러한 가교는 물리적 에너지에 의존하므로 물리적 가교에 속합니다.
위의 세 가지 가교 방법은 각기 다른 특성과 용도를 가지고 있습니다.
열가소성 폴리에틸렌(PVC)과 비교했을 때 XLPE 단열재는 다음과 같은 장점이 있습니다.
A. 열 변형 저항성을 향상시키고, 고온에서의 기계적 성질을 개선하고, 환경 응력 균열 및 열 노화에 대한 저항성을 향상시켰습니다.
B. 화학적 안정성과 내용제성이 향상되고, 저온 유동이 감소하며, 원래의 전기적 성능을 기본적으로 유지합니다. 장기 작동 온도는 125°C와 150°C에 도달할 수 있습니다. 가교 폴리에틸렌 절연 전선 및 케이블은 단락 저항성도 향상되었으며, 단기 온도 저항은 250°C에 도달할 수 있습니다. 동일한 두께의 전선 및 케이블의 경우, 가교 폴리에틸렌의 전류 전달 용량이 훨씬 더 높습니다.
C. 우수한 기계적, 방수성, 내방사성 특성을 가지고 있어 다양한 분야에 널리 사용됩니다. 예를 들어, 전기 제품 내부 연결선, 모터 리드, 조명 리드, 자동차 저전압 신호 제어선, 기관차 전선, 지하철용 전선 및 케이블, 광산용 환경 보호 케이블, 해양 케이블, 원자력 발전용 케이블, TV용 고전압 전선, X-RAY 조사용 고전압 전선, 송전선 및 케이블 등입니다.
XLPE 절연 전선 및 케이블은 상당한 장점이 있지만, 그 적용을 제한하는 몇 가지 고유한 단점도 있습니다.
A. 내열 접착 성능이 좋지 않습니다. 전선을 정격 온도 이상으로 가공 및 사용할 경우 전선끼리 서로 달라붙기 쉽습니다. 심한 경우 절연 손상 및 단락으로 이어질 수 있습니다.
B. 열전도율이 낮습니다. 200℃를 초과하는 온도에서는 전선의 절연이 매우 약해집니다. 외부의 힘에 의해 압착되거나 충돌할 경우 전선이 절단되어 단락될 가능성이 높습니다.
C. 배치 간 색상 차이를 조절하기 어렵습니다. 가공 과정에서 긁힘, 백화, 인쇄 문자 벗겨짐 등의 문제가 발생하기 쉽습니다.
D. 내열 등급 150℃의 XLPE 절연체는 할로겐을 전혀 포함하지 않으며, UL1581 규격에 따른 VW-1 연소 시험을 통과하면서도 우수한 기계적 및 전기적 특성을 유지합니다. 그러나 제조 기술에는 여전히 몇 가지 병목 현상이 존재하며 비용이 많이 듭니다.
3. 실리콘 고무 와이어 및 케이블
실리콘 고무의 고분자 분자는 SI-O(규소-산소) 결합으로 형성된 사슬 구조입니다. SI-O 결합 에너지는 443.5KJ/MOL로, CC 결합 에너지(355KJ/MOL)보다 훨씬 높습니다. 대부분의 실리콘 고무 와이어와 케이블은 냉간 압출 및 고온 가황 공정을 통해 생산됩니다. 다양한 합성 고무 와이어와 케이블 중에서도 실리콘 고무는 독특한 분자 구조로 인해 다른 일반 고무보다 우수한 성능을 보입니다.
A. 매우 부드럽고 탄력성이 좋으며, 무취, 무독성이고 고온에도 강하며, 극한의 추위에도 견딜 수 있습니다. 사용 온도 범위는 -90℃에서 300℃까지입니다. 실리콘 고무는 일반 고무보다 내열성이 훨씬 우수하며, 200℃에서 연속 사용 가능하고 350℃에서도 일정 시간 동안 사용할 수 있습니다.
B. 뛰어난 내후성. 자외선 및 기타 기후 조건에 장기간 노출되어도 물리적 특성은 거의 변하지 않습니다.
C. 실리콘 고무는 저항률이 매우 높고, 그 저항률은 광범위한 온도와 주파수에서 안정적으로 유지됩니다.
실리콘 고무는 고전압 코로나 방전 및 아크 방전에 대한 내성이 우수합니다. 실리콘 고무 절연 전선 및 케이블은 위와 같은 장점을 가지고 있으며, 텔레비전용 고전압 장치 전선, 전자레인지용 고온 내열 전선, 인덕션 조리기용 전선, 커피포트용 전선, 램프, 자외선 장비, 할로겐 램프, 오븐 및 선풍기용 내부 연결 전선, 특히 소형 가전제품 분야에 널리 사용됩니다.
그러나 몇 가지 단점은 그 자체의 적용 범위를 제한하기도 합니다. 예를 들면 다음과 같습니다.
A. 인열 강도가 낮습니다. 가공 또는 사용 중 외부 힘에 의한 압착, 긁힘, 마찰로 인해 손상되기 쉽고, 이로 인해 단락이 발생할 수 있습니다. 현재 보호 조치는 실리콘 절연체 외부에 유리 섬유 또는 고온 폴리에스터 섬유 편조 층을 추가하는 것입니다. 그러나 가공 중에는 외부 힘에 의한 압착으로 인한 부상을 최대한 방지해야 합니다.
B. 현재 가황 성형에 주로 사용되는 가황제는 2가, 2가, 4가입니다. 이 가황제는 염소를 함유하고 있습니다. 완전히 할로겐이 없는 가황제(예: 백금 가황)는 생산 환경 온도에 대한 엄격한 요건을 갖추고 있으며, 가격이 비쌉니다. 따라서 와이어 하네스 가공 시 다음 사항에 유의해야 합니다. 가압 휠의 압력이 너무 높아서는 안 됩니다. 생산 공정 중 파손을 방지하기 위해 고무 재질을 사용하는 것이 가장 좋습니다. 파손은 내압성 저하로 이어질 수 있습니다.
4. 가교 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM) 고무(XLEPDM) 와이어
가교 에틸렌 프로필렌 디엔 단량체(EPDM) 고무는 에틸렌, 프로필렌, 그리고 비공액 디엔의 삼원공중합체로, 화학적 또는 방사선 조사법을 통해 가교됩니다. 가교 EPDM 고무 절연 전선은 폴리올레핀 절연 전선과 일반 고무 절연 전선의 장점을 모두 갖추고 있습니다.
A. 부드럽고, 유연하고, 탄력성이 있으며, 고온에서도 붙지 않고, 장기 노화 방지 효과가 있으며, 혹독한 기상 조건(-60~125℃)에도 견딥니다.
B. 내오존성, 내자외선성, 전기절연성, 내화학성.
C. 내유성 및 내용제성은 범용 클로로프렌 고무 절연과 유사합니다. 일반적인 열간 압출 장비로 가공되며, 방사선 가교법을 채택하여 가공이 간단하고 비용이 저렴합니다. 가교 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM) 고무 절연 전선은 위에서 언급한 수많은 장점을 가지고 있으며, 냉동 압축기 리드, 방수 모터 리드, 변압기 리드, 광산, 시추, 자동차, 의료기기, 선박, 그리고 일반 전기 제품의 내부 배선 등 다양한 분야에 널리 사용됩니다.
XLEPDM 와이어의 주요 단점은 다음과 같습니다.
A. XLPE 및 PVC 와이어와 마찬가지로 인열 저항성이 비교적 낮습니다.
B. 접착력 및 자체 접착력이 부족하여 후속 가공성에 영향을 미칩니다.
5. 불소수지 전선 및 케이블
일반적인 폴리에틸렌 및 폴리염화비닐 케이블과 비교했을 때, 불소 플라스틱 케이블은 다음과 같은 두드러진 특징을 가지고 있습니다.
A. 고온 내성 불소수지는 뛰어난 열 안정성을 가지고 있어 불소수지 케이블이 150~250°C의 고온 환경에 적응할 수 있도록 합니다. 동일한 단면적의 도체 조건에서 불소수지 케이블은 더 큰 허용 전류를 전달할 수 있어 이러한 절연 전선의 적용 범위를 크게 확장합니다. 이러한 고유한 특성으로 인해 불소수지 케이블은 항공기, 선박, 고온로 및 전자 장비의 내부 배선 및 리드선에 자주 사용됩니다.
B. 우수한 난연성: 불소수지는 산소 지수가 높아 연소 시 화염 확산 범위가 좁아 연기 발생이 적습니다. 불소수지로 만든 와이어는 난연성이 엄격한 공구 및 장소에 적합합니다. 예를 들어 컴퓨터 네트워크, 지하철, 차량, 고층 빌딩 및 기타 공공장소 등이 있습니다. 화재 발생 시, 사람들은 짙은 연기에 휩쓸리지 않고 대피할 시간을 확보하여 소중한 구조 시간을 확보할 수 있습니다.
C. 우수한 전기적 성능: 불소수지는 폴리에틸렌에 비해 유전율이 낮습니다. 따라서 유사한 구조의 동축 케이블에 비해 불소수지 케이블은 감쇠율이 낮고 고주파 신호 전송에 더 적합합니다. 최근 케이블 사용 빈도가 증가하는 추세입니다. 불소수지는 고온 내성을 지니고 있어 송전 및 통신 장비의 내부 배선, 무선 전송 피더와 송신기 사이의 점퍼, 그리고 영상 및 음성 케이블로 널리 사용됩니다. 또한, 불소수지 케이블은 유전 강도와 절연 저항이 우수하여 주요 계측기 및 계측기의 제어 케이블로 사용하기에 적합합니다.
D. 완벽한 기계적 및 화학적 특성: 불소수지는 높은 화학 결합 에너지와 높은 안정성을 가지고 있으며, 온도 변화에 거의 영향을 받지 않고, 우수한 내후성 및 기계적 강도를 가지고 있습니다. 또한, 다양한 산, 알칼리 및 유기 용매에 영향을 받지 않습니다. 따라서 석유화학, 정유, 유정 계측 제어와 같이 기후 변화가 심하고 부식성이 강한 환경에 적합합니다.
E. 용접 연결 용이 전자 기기의 많은 연결은 용접으로 이루어집니다. 일반 플라스틱은 녹는점이 낮아 고온에서 쉽게 녹는 경향이 있어 숙련된 용접 기술이 필요합니다. 또한, 일부 용접 부위는 일정 시간 동안 용접해야 하므로 불소 수지 케이블이 널리 사용되는 이유이기도 합니다. 통신 장비 및 전자 기기의 내부 배선과 같은 용도로 사용됩니다.
물론, 불소수지는 여전히 그 사용을 제한하는 몇 가지 단점을 가지고 있습니다.
A. 원자재 가격이 높습니다. 현재 국내 생산은 여전히 주로 수입에 의존하고 있습니다(일본 다이킨, 미국 듀폰). 최근 몇 년간 국내 불소수지는 빠르게 발전했지만, 생산 품목은 여전히 단일합니다. 수입 재료와 비교했을 때, 열 안정성 등 재료의 종합적인 특성 면에서 여전히 어느 정도 차이가 있습니다.
나. 다른 절연재료에 비해 생산공정이 어렵고, 생산효율이 낮으며, 인쇄문자가 벗겨지기 쉽고 손실이 커서 생산원가가 비교적 높다.
결론적으로, 위에서 언급한 모든 유형의 절연 재료, 특히 105℃ 이상의 내열성을 가진 고온 특수 절연 재료의 적용은 중국에서 아직 과도기에 있습니다. 전선 생산이든 와이어 하네스 가공이든, 이미 성숙한 공정일 뿐만 아니라 이러한 유형의 전선의 장단점을 합리적으로 이해하는 과정도 필요합니다.
게시 시간: 2025년 5월 27일