2023-10-12
הביצועים של חומרי בידוד משפיעים ישירות על האיכות, יעילות העיבוד והיקף היישום של כבלים פוטו-וולטאיים סולאריים.מאמר זה ינתח בקצרה את היתרונות והחסרונות של חומרי בידוד סולאריים פוטו-וולטאיים הנפוצים, במטרה לדון עם התעשייה ולקצר בהדרגה את הפער עם כבלים בינלאומיים.
בשל ההבדלים בין חומרי בידוד שונים, לייצור חוטים וכבלים ולעיבוד תיל יש מאפיינים משלהם.הבנה מלאה של מאפיינים אלו תועיל לבחירת חומרי הכבלים הפוטו-וולטאיים ולבקרת איכות המוצר.
חומר בידוד PVC פוליוויניל כלוריד (להלן PVC) הוא תערובת של מייצבים, פלסטיקאים, מעכבי בעירה, חומרי סיכה ותוספים נוספים המוספים לאבקת PVC.על פי היישום השונה והמאפיינים השונים של החוט והכבל, הנוסחה מותאמת בהתאם.לאחר עשרות שנים של ייצור ושימוש, טכנולוגיית הייצור והעיבוד הנוכחית של PVC הפכה בשלה מאוד.לחומר בידוד PVC מגוון רחב מאוד של יישומים בתחום הכבלים הפוטו-וולטאיים הסולאריים, ויש לו מאפיינים ברורים משלו:
1) טכנולוגיית הייצור בוגרת וקלה ליצירה ולעיבוד.בהשוואה לסוגים אחרים של חומרי בידוד כבלים, זה לא רק בעל עלות נמוכה, אלא גם ניתן לשלוט ביעילות במונחים של הבדל צבע פני השטח, דרגת אילם קלה, הדפסה, יעילות עיבוד, קשיות רכה, הידבקות מוליכים, תכונות מכניות, פיזיות וחשמליות של החוט עצמו.
2) יש לו תכונות מעכב בעירה טובות מאוד, כך שכבלים מבודדים PVC יכולים להגיע בקלות לדרגות מעכבי בעירה הנדרשות על פי תקנים שונים.
3) מבחינת עמידות בטמפרטורה, באמצעות אופטימיזציה ושיפור של נוסחת החומר, סוגי בידוד ה-PVC הנפוצים כיום כוללים בעיקר את שלוש הקטגוריות הבאות:
| קטגוריית חומרים | טמפרטורה מדורגת (מקסימום) | יישום | השתמש במאפיינים |
| סוג רגיל | 105℃ | בידוד ומעיל | ניתן להשתמש בקשיות שונה בהתאם לדרישות, בדרך כלל רכה, קלה לעיצוב ולעיבוד. |
| חצי קשיח (SR-PVC) | 105℃ | בידוד ליבה | הקשיות גבוהה יותר מהסוג הרגיל, והקשיות היא מעל Shore 90A.בהשוואה לסוג הרגיל, החוזק המכני של הבידוד משתפר, והיציבות התרמית טובה יותר.החיסרון הוא שהרכות לא טובה, והיקף השימוש מושפע. |
| PVC מוצלב (XLPVC) | 105℃ | בידוד ליבה | בדרך כלל, הוא מקושר על ידי הקרנה כדי להפוך PVC תרמופלסטי רגיל לפלסטיק תרמוסטי בלתי מסיס.המבנה המולקולרי יציב יותר, החוזק המכני של הבידוד משופר וטמפרטורת הקצר יכולה להגיע ל-250 מעלות צלזיוס. |
4) במונחים של מתח מדורג, הוא משמש בדרך כלל עבור מתחים מדורגים של 1000V AC ומטה, שיכולים להיות בשימוש נרחב במכשירי חשמל ביתיים, מכשור, תאורה, תקשורת רשת ותעשיות אחרות.
ל-PVC יש גם כמה חסרונות המגבילים את השימוש בו:
1) מכיוון שהוא מכיל כמות גדולה של כלור, כמות גדולה של עשן צפוף תיחנק בעת השריפה, תשפיע על הראות ויפיק כמה חומרים מסרטנים וגז HCl, שיגרמו לפגיעה חמורה בסביבה.עם הפיתוח של טכנולוגיית ייצור חומרי בידוד ללא הלוגן דל עשן, החלפה הדרגתית של בידוד PVC הפכה למגמה בלתי נמנעת בפיתוח כבלים.נכון לעכשיו, כמה מפעלים משפיעים ואחראים חברתית הציגו בבירור את לוח הזמנים להחלפת חומרי PVC בתקנים הטכניים של החברה.
2) לבידוד PVC רגיל עמידות ירודה לחומצות ולאלקליות, שמנים עמידים בחום וממיסים אורגניים.על פי עקרונות כימיים דומים של תאימות, חוטי PVC ניזוקים ונסדקים בקלות בסביבה שצוינה.עם זאת, עם ביצועי העיבוד המצוינים והעלות הנמוכה שלו.כבלי PVC עדיין נמצאים בשימוש נרחב במכשירי חשמל ביתיים, תאורה, ציוד מכני, מכשור, תקשורת רשת, חיווט בניין ותחומים אחרים.
פוליאתילן צולב (Cross-linke PE, להלן XLPE) הוא פוליאתילן הנתון לקרני אנרגיה גבוהה או לחומרי קישור צולב, ויכול להפוך ממבנה מולקולרי ליניארי למבנה תלת מימדי בתנאים מסוימים .במקביל, הוא הופך מתרמופלסטי לפלסטיק בלתי מסיס.לאחר שהוקרנו,כבל סולארי XLPEלנדן בידוד יש תכונות של עמידות בטמפרטורה גבוהה, עמידות לקרינה אולטרה סגולה, עמידות בשמן, עמידות בפני קור וכו', עם חיי שירות של יותר מ-25 שנים, שאין להשוות עם כבלים רגילים.
נכון לעכשיו, קיימות שלוש שיטות צולבות עיקריות ביישום בידוד תיל וכבלים:
1) פרוקסיד צולבות.ראשית, שרף פוליאתילן מעורבב עם חומר צולב מתאים ונוגדי חמצון, ומרכיבים נוספים מתווספים לפי הצורך כדי ליצור חלקיקי תערובת פוליאתילן הניתנים להצלבה.במהלך תהליך האקסטרוזיה, הצלבה מתרחשת דרך צינור הצלבת הקיטור החם.
2) הצלבת סילאן (הצלבת מים חמים).זוהי גם שיטת חיבור כימי.המנגנון העיקרי הוא הצלבת אורגנוסילוקסן ופוליאתילן בתנאים ספציפיים.מידת ההצלבה יכולה להגיע בדרך כלל לכ-60%.
3) קרינה צולבת היא שימוש בקרניים בעלות אנרגיה גבוהה כגון קרני r, קרני α, קרני אלקטרונים ואנרגיות אחרות כדי להפעיל את אטומי הפחמן במקרומולקולות פוליאתילן לצורך הצלבה.קרני האנרגיה הגבוהה הנפוצות בשימוש בחוטים וכבלים הן קרני אלקטרונים המיוצרות על ידי מאיצי אלקטרונים., מכיוון שהקישור צולב מסתמך על אנרגיה פיזית, זהו קישור צולב פיזי.לשלוש שיטות ההצלבה השונות לעיל יש מאפיינים ויישומים שונים:
| קטגוריית קישורים צולבים | מאפיינים | יישום |
| פרוקסיד צולב | במהלך תהליך ההצלבה, יש לשלוט בקפדנות על הטמפרטורה, והצלבה נוצרת דרך צינור הצלבת הקיטור החם. | הוא מתאים לייצור כבלים במתח גבוה, באורך גדול, בחתך גדול, וייצור מפרטים קטנים בזבזני יותר. |
| סילאן צולב | סילאן צולב יכול להשתמש בציוד כללי.שחול אינו מוגבל על ידי טמפרטורה.קישור צולב מתחיל כאשר הוא נחשף ללחות.ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, כך מהירות ההצלבה תהיה מהירה יותר. | זה מתאים לכבלים עם גודל קטן, מפרט קטן ומתח נמוך.ניתן להשלים את תגובת ההצלבה רק בנוכחות מים או לחות, המתאימים לייצור כבלים במתח נמוך. |
| הצלבת קרינה | בשל האנרגיה של מקור הקרינה, הוא משמש לבידוד לא עבה מדי.כאשר הבידוד עבה מדי, צפויה להתרחש קרינה לא אחידה. | זה מתאים לעובי הבידוד אינו עבה מדי, כבל מעכב בעירה עמיד בטמפרטורה גבוהה. |
בהשוואה לפוליאתילן תרמופלסטי, לבידוד XLPE יש את היתרונות הבאים:
1) עמידות משופרת לעיוות חום, שיפור בתכונות מכניות בטמפרטורות גבוהות, ועמידות משופרת בפני פיצוח מתח סביבתי והזדקנות חום.
2) יציבות כימית משופרת ועמידות לממסים, זרימת קור מופחתת, שמרה בעצם על הביצועים החשמליים המקוריים, טמפרטורת עבודה לטווח ארוך יכולה להגיע ל-125 ℃ ו- 150 ℃, חוט וכבל מבודדים מפוליאתילן צולבים, משופרת גם יכולת העמידות לקצר , הטמפרטורה לטווח הקצר שלה יכולה להגיע ל-250 ℃, אותו עובי של חוט וכבל, כושר הנשיאה הנוכחי של XLPE גדול בהרבה.
3) חוטים וכבלים מבודדים XLPE הם בעלי תכונות מכניות מצוינות, עמיד למים ועמידות בפני קרינה, כך שיש להם מגוון רחב של יישומים.כגון: חוטי חיבור פנימיים חשמליים, מובילי מנוע, מובילי תאורה, חוטי בקרת אותות במתח נמוך לרכב, חוטי קטר, חוטי וכבלים של רכבת תחתית, כבלים להגנת הסביבה, כבלים ימיים, כבלים להנחת חשמל גרעיני, כבלי מתח גבוה לטלוויזיה, X -RAY ירי כבלי מתח גבוה, ותעשיות תיל וכבלים להעברת כוח.
כבל סולארי XLPE הניתן להחלקה
לחוטים וכבלים מבודדים XLPE יש יתרונות משמעותיים, אך יש להם גם כמה חסרונות משלהם, המגבילים את השימוש בהם:
1) ביצועי חסימה גרועים עמידים בחום.עיבוד ושימוש בחוטים בטמפרטורה העולה על הטמפרטורה הנקובת של החוטים יכולים בקלות לגרום להידבקות בין החוטים, מה שעלול לגרום ברצינות לשבירת הבידוד וליצירת קצר חשמלי.
2) ביצועי חיתוך גרועים עמידים בחום.בטמפרטורות העולות על 200 מעלות צלזיוס, בידוד החוט הופך לרך במיוחד, ונלחץ ונפגע מכוחות חיצוניים עלול לגרום בקלות לחתוך החוט ולקצר אותו.
3) קשה לשלוט בהבדלי הצבע בין קבוצות.במהלך העיבוד, קל לגרד, לבנבן ולהדפיס.
4) בידוד XLPE ברמת עמידות בטמפרטורה של 150 מעלות צלזיוס, נטול הלוגן לחלוטין ומסוגל לעבור את מבחן הבעירה של VW-1 של מפרט UL1581, ולשמור על ביצועים מכניים וחשמליים מצוינים, עדיין ישנם צווארי בקבוק מסוימים בטכנולוגיית הייצור, והעלות גבוה.
5) אין תקן לאומי רלוונטי עבור חוט מבודד של סוג זה של חומר בחיבור של מכשירים אלקטרוניים וחשמליים.
גומי סיליקון הוא גם מולקולת פולימר היא מבנה שרשרת הנוצר על ידי קשרי SI-O (סיליקון-חמצן).קשר SI-O הוא 443.5KJ/MOL, שהוא הרבה יותר גבוה מאנרגיית הקשר CC (355KJ/MOL).רוב החוטים והכבלים של גומי סיליקון משתמשים בתהליכי שחול קר ותהליכי גיפור בטמפרטורה גבוהה.בין חוטי וכבלים גומי סינטטי רבים, בשל המבנה המולקולרי הייחודי שלו, לגומי סיליקון יש ביצועים טובים יותר מגומיות רגילות אחרות:
1) רך מאוד, גמישות טובה, חסר ריח ולא רעיל, לא מפחד מטמפרטורה גבוהה ועמיד בפני קור עז.טווח טמפרטורת ההפעלה הוא -90 ~ 300 ℃.לגומי סיליקון יש עמידות בחום טובה בהרבה מגומי רגיל, וניתן להשתמש בו ברציפות ב-200 מעלות צלזיוס או לפרק זמן ב-350 מעלות צלזיוס.כבלי גומי סיליקוןבעלי פונקציות פיזיות ומכאניות טובות ויציבות כימית.
2) עמידות מצוינת במזג האוויר.באור אולטרה סגול ובתנאי אקלים אחרים במשך זמן רב, לתכונות הפיזיקליות שלו יש רק שינויים קלים.
3) גומי סיליקון בעל התנגדות גבוהה, ועמידותו נשארת יציבה בטווח רחב של טמפרטורות ותדירות.
כבל גמיש גומי עמיד בפני מזג אוויר
יחד עם זאת, לגומי סיליקון יש עמידות טובה בפני פריקת קורונה ופריקת קשת במתח גבוה.לכבלים מבודדים מגומי סיליקון יש את סדרת היתרונות הנ"ל, במיוחד בכבלי מכשירי טלוויזיה במתח גבוה, כבלים עמידים לטמפרטורה גבוהה של תנורי מיקרוגל, כבלי כיריים אינדוקציה, כבלי קנקן קפה, כבלי מנורות, ציוד UV, מנורות הלוגן, תנור ומאוורר. כבלי חיבור פנימיים וכו'. תחום מכשירי החשמל הביתיים הקטנים הוא בעל מגוון רחב של יישומים, אך חלק מהחסרונות שלו מגבילים גם את היישום הרחב יותר.כמו:
1) עמידות נמוכה בפני דמעות.מופעל על ידי כוח חיצוני במהלך עיבוד או שימוש, קל להינזק על ידי גרידה וגרימת קצר חשמלי.אמצעי ההגנה הנוכחיים הוא הוספת שכבת סיבי זכוכית או סיבי פוליאסטר בטמפרטורה גבוהה לבידוד הסיליקון, אך עדיין יש צורך להימנע ככל האפשר מנזק שנגרם על ידי שחול חיצוני בכוח במהלך העיבוד.
2) חומר הגיפור שמתווסף לגיפור משתמש כיום בעיקר בכפול 24. חומר הגיפור מכיל כלור, ולחומרי גיפור נטולי הלוגן לחלוטין (כגון גיפור פלטינה) יש דרישות מחמירות על טמפרטורת סביבת הייצור והם יקרים.לכן, יש לשים לב לעיבוד רתמת התיל: הלחץ של רולר הלחץ לא צריך להיות גבוה מדי, ועדיף להשתמש בחומר גומי כדי למנוע עמידות ירודה בלחץ הנגרמת משבר בתהליך הייצור.יחד עם זאת, שימו לב: יש לנקוט באמצעי הגנה הכרחיים במהלך ייצור חוט סיבי זכוכית כדי למנוע שאיפה לריאות ולהשפיע על בריאות העובדים.
גומי אתילן פרופילן מוצלב הוא טרפולימר של אתילן, פרופילן ודיאן לא מצומד, אשר מקושר על ידי כימיקלים או הקרנה.היתרונות של חוטים מבודדים מגומי EPDM מוצלבים, חוטים מבודדים משולבים מפוליאולפין וחוטים מבודדים גומי רגילים:
1) רך, גמיש, אלסטי, לא דביק בטמפרטורה גבוהה, עמידות להזדקנות ארוכת טווח, עמידות בפני מזג אוויר קשה (-60 ~ 125℃).
2) עמידות לאוזון, עמידות בפני UV, עמידות בידוד חשמלי ועמידות כימית.
3) עמידות לשמן ועמידות לממסים דומות לבידוד גומי כלורופרן לשימוש כללי.העיבוד מתבצע על ידי ציוד רגיל לעיבוד שחול חם, ומאומצת הצלבת קרינה, שהיא פשוטה ובעלות נמוכה.לחוטים מבודדים מגומי EPDM מוצלבים יש רבים מהיתרונות שלעיל, והם משמשים בהובלות מדחס קירור, מובילי מנוע עמיד למים, מובילי שנאים, כבלים ניידים למכרות, קידוחים, מכוניות, ציוד רפואי, סירות וחיווט פנימי חשמלי כללי.
החסרונות העיקריים של חוט XLEPDM הם:
1) בהשוואה לחוטי XLPE ו-PVC, עמידות הקריעה גרועה.
2) ההדבקה וההדבקה העצמית גרועות, מה שמשפיע על יכולת העיבוד שלאחר מכן.
Dongguan Slocable Photovoltaic Technology Co., LTD.
הוסף: פארק המדע והטכנולוגיה של הונגמי הייצור של גואנגדה, מס' 9-2, מדור הונגמיי, דרך וואנגשה, העיר הונגמיי, דונגגוואן, גואנגדונג, סין
טל: 0769-22010201
