1. Введение

Полупроводящая нейлоновая лента, состоящая из материалов на основе нейлона с полупроводящими покрытиями, нашла широкое применение в кабельной отрасли. Она в основном используется для экранирования и связывания в кабелях, особенно в силовых кабелях высокого и сверхвысокого напряжения. Эффективно ослабляя напряженность электрического поля, она помогает повысить стабильность и безопасность эксплуатации кабеля. Поскольку спрос на высокопроизводительные кабели в современных энергосистемах, системах связи и других областях продолжает расти, исследования и разработки новых технологий для полупроводящей нейлоновой ленты становятся все более важными.

2. Новые материалы и их применение

2.1 Нанокомпозитные материалы

- Одной из замечательных тенденций в технологии полупроводниковой нейлоновой ленты является использование нанокомпозитных материалов. Например, включение углеродных нанотрубок (УНТ) в нейлоновую матрицу открыло новые возможности. Углеродные нанотрубки обладают чрезвычайно высокой электропроводностью и механической прочностью. При равномерном распределении в нейлоновой смоле они могут образовывать проводящую сеть внутри ленты. Это не только значительно улучшает полупроводниковые свойства ленты, но и повышает ее механические характеристики.

- Исследования показали, что небольшое количество (обычно 1 - 5% масс.) многослойных углеродных нанотрубок, добавленных в нейлоновую матрицу, может снизить поверхностное сопротивление полупроводящей нейлоновой ленты на несколько порядков. Между тем, прочность на разрыв и модуль изгиба ленты могут быть увеличены на 20 - 50% по сравнению с традиционными полупроводящими нейлоновыми лентами. Это происходит потому, что углеродные нанотрубки действуют как проводящие наполнители и армирующие агенты, усиливая межмолекулярные силы внутри нейлонового материала.

- Другим примером является использование нанокомпозитов на основе графена. Графен, двумерный углеродный материал с превосходными электрическими, термическими и механическими свойствами, может быть объединен с нейлоном для создания высокопроизводительных полупроводящих нейлоновых лент. Графеновые нанолисты могут быть равномерно распределены в нейлоновой матрице с помощью методов смешивания в растворе или полимеризации in situ. Полученная композитная лента демонстрирует улучшенную электропроводность, способность рассеивать тепло и химическую стабильность. Она может лучше выдерживать суровые условия окружающей среды, такие как высокая влажность и перепады температур, которые являются обычными в условиях эксплуатации кабелей.

2.2 Высокоэффективные огнестойкие материалы

- В ответ на растущие требования к пожарной безопасности в кабельных системах в полупроводящие нейлоновые ленты были введены новые высокоэффективные огнестойкие материалы. Например, были разработаны и включены в нейлоновую матрицу огнестойкие добавки на основе фосфора и азота. Эти добавки работают посредством комбинации газофазных и конденсированных огнестойких механизмов.

- В газовой фазе, когда лента подвергается воздействию высоких температур, добавки на основе фосфора и азота разлагаются с выделением негорючих газов, таких как производные аммиака и фосфорной кислоты. Эти газы разбавляют концентрацию кислорода и горючих продуктов пиролиза вокруг ленты, подавляя процесс горения. В конденсированной фазе продукты разложения образуют слой угля на поверхности ленты. Этот слой угля действует как физический барьер, предотвращая дальнейшую передачу тепла и кислорода и защищая лежащий под ней нейлоновый материал от горения.

- Кроме того, некоторые вспучивающиеся огнезащитные системы также были применены к полупроводящим нейлоновым лентам. Эти системы состоят из источника углерода (например, крахмала или полиола), источника кислоты (например, полифосфата аммония) и вспенивающего агента (например, меламина). При нагревании источник кислоты разлагается с выделением фосфорной кислоты, которая способствует дегидратации и карбонизации источника углерода. Вспенивающий агент одновременно разлагается с образованием газа, заставляя карбонизированный слой расширяться и образовывать пористый вспененный слой угля. Этот вспучивающийся слой угля обладает превосходными теплоизоляционными и огнезащитными свойствами, эффективно повышая огнестойкость полупроводящей нейлоновой ленты.

3. Передовые производственные процессы

3.1 Технология прецизионного покрытия

- Прецизионное покрытие является ключевым процессом в производстве высококачественных полупроводящих нейлоновых лент. Метод покрытия щелевой головкой получил широкое распространение благодаря своим высокоточным возможностям покрытия. В этом процессе раствор полупроводящего покрытия, который может содержать проводящие наполнители (такие как технический углерод, УНТ или графен), связующие вещества и другие добавки, точно дозируется и подается в щелевую головку.

- Щелевая головка имеет точно обработанную щель, через которую раствор покрытия выдавливается на движущуюся нейлоновую подложку. Благодаря точному контролю таких параметров, как ширина щели, скорость покрытия и вязкость раствора, толщина полупроводящего слоя может контролироваться в очень узком диапазоне допусков, обычно ± 0,005 - 0,01 мм. Это обеспечивает равномерную проводимость и постоянную производительность по всей поверхности ленты.

- Например, при производстве полупроводящих нейлоновых лент для высоковольтных силовых кабелей метод нанесения покрытия щелевой головкой может гарантировать, что полупроводящий слой имеет равномерную толщину, что имеет решающее значение для поддержания стабильного распределения электрического поля внутри кабеля. Кроме того, этот метод может уменьшить дефекты покрытия, такие как колебания толщины, полосы и пузыри, улучшая общее качество и надежность полупроводящей нейлоновой ленты.

3.2 Технология непрерывного производства и интеграции

- Технология непрерывного производства и интеграции произвела революцию в процессе производства полупроводящих нейлоновых лент. Современные производственные линии рассчитаны на непрерывную работу от подачи сырья до окончательной намотки готового продукта.

- Например, полностью автоматизированная непрерывная производственная линия может начинаться с размотки нейлоновых базовых материалов, за которыми следуют непрерывные операции нанесения покрытия, сушки, отверждения и резки. Весь процесс контролируется усовершенствованной системой автоматизации, которая может отслеживать и регулировать ключевые параметры в режиме реального времени, такие как температура