Da sie ständigen thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt sind, erfordern Komponenten von Industriemaschinen und Elektromotoren eine außergewöhnliche Isolierung. Bei der Konstruktion oder Verkabelung eines Stators bestimmt die Wahl der Elektromotorkabel und der entsprechenden Isoliermaterialien die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit des gesamten Systems.
In diesem technischen Artikel untersuchen wir, wie der Prozess der Strahlvernetzung (Cross-Linking) die Struktur der Polymere verändert, wodurch RADOXⓇ-Kabel eine außergewöhnliche thermische Leistungsfähigkeit aufweisen und Ausschuss in der Produktionslinie vermieden wird.
Die Grenzen von Standardmaterialien bei der Isolierung von Elektrokabeln
Herkömmliche thermoplastische Materialien wie PVC oder Standardgummi bestehen aus langen, dünnen Molekülen, die zufällig angeordnet sind. Die Adhäsion zwischen den einzelnen Molekülen ist die einzige Kraft, die die Struktur zusammenhält.
Sobald das Material erhitzt wird, löst sich diese schwache Adhäsionsbindung auf. Die Moleküle können nun frei übereinander gleiten, was zum Schmelzen der Isolierung führt. Wenn das Material abkühlt, bilden sich die Bindungen wieder und legen eine neue geometrische Form fest. Diese Instabilität macht herkömmliche Kabel ungeeignet für den Einsatz als hitzebeständige Kabel in rauen Industrieumgebungen oder bei starken Überlastungen.
Was ist ein strahlungsvernetztes Kabel und wie entsteht es?
Diese Einschränkung wird durch den Vernetzungsprozess überwunden, eine Behandlung, die der Vulkanisierung von Gummi ähnelt und auf synthetische Polymere angewendet wird. Die Vernetzung kann chemisch oder – wesentlich präziser und sauberer – durch Bestrahlung mit Elektronenstrahlen (Betastrahlen) oder Gammastrahlen erreicht werden.
Heute nutzt die von Huber+Suhner entwickelte RADOXⓇ-Technologie genau diesen Bestrahlungsprozess mit Hochenergie-Elektronenbeschleunigern. Bei dieser Behandlung wird die Kabelisolierung mit einem Elektronenstrahl beschossen, der bestimmte Wasserstoff-Kohlenstoff-Bindungen aufbricht und dabei Wasserstoffatome freisetzt.
Um ein neues energetisches Gleichgewicht zu erreichen, gehen die vorübergehend ungebundenen Kohlenstoffatome sofort neue chemische Bindungen mit den Kohlenstoffatomen benachbarter Molekülketten ein. Das Ergebnis ist die Umwandlung des Polymers von einem Thermoplast (schmelzbar) in ein Elastomer (unschmelzbar). So entsteht eine extrem robuste und stabile dreidimensionale Netzstruktur: das vernetzte Polyethylen.
Warum die hitzebeständigen RADOXⓇ-Kabel die Produktion optimieren
Die durch die Bestrahlung erzielte Veränderung der Molekülstruktur bietet den Herstellern von elektrischen Maschinen eine Reihe von Anwendungsvorteilen und löst die häufigsten Probleme, die in Montage- und Verkabelungsabteilungen auftreten:
- Lötbeständigkeit: Die Isolierung der RADOXⓇ-Kabel schmilzt nicht und schrumpft nicht, selbst wenn sie vorübergehend hohen Temperaturen ausgesetzt ist oder in direkten Kontakt mit der Zinnlötstation kommt. Dadurch entfallen Produktionsausschussmengen aufgrund von freiliegenden Leitern während des Lötvorgangs.
- Thermische Stabilität: Das Material behält seine mechanischen, chemischen und dielektrischen Eigenschaften auch bei dauerhaft hohen Betriebstemperaturen bei und verträgt vorübergehende Temperaturspitzen von bis zu 250 °C.
- Elastischer Memory-Effekt: Das Materialverhalten ähnelt dem von Schrumpfschläuchen. Eventuelle Quetschungen oder kleine geometrische Verformungen, die durch mechanische Bearbeitung oder automatisches Abisolieren verursacht werden, lassen sich durch einfache Wärmeeinwirkung wiederherstellen.
- Chemische Verträglichkeit bei Isolationsprozessen: Die vernetzte Struktur widersteht der aggressiven Einwirkung von Lacken und Imprägnierharzen, sodass das Kabel die Einbrennzyklen im Ofen ohne Rissbildung oder Verhärtung übersteht.
Technischer Vergleich zwischen herkömmlichen Isolationsmaterialien und RADOXⓇ-Kabeln
Um die Auswahl in der Planungsphase zu erleichtern, zeigt diese Tabelle das Verhalten gängiger thermoplastischer Isolierungen im Vergleich zu den von der RADOXⓇ-Technologie garantierten Leistungen:
| Isolierungseigenschaften | Standardkabel (PVC oder Gummi) | RADOXⓇ-Technologiekabel (vernetztes Polyethylen) | Vorteil für Werkstatt und Planung |
| Verhalten beim Schweißen | Schmilzt und schrumpft schnell, wodurch der Leiter freigelegt wird | Stabil, kein thermisches Schrumpfen | Keine Ausschussware in der Verkabelungslinie |
| Transiente Spitzentemperatur | ~105 °C (darüber hinaus zersetzt sich das Material) | Bis zu 250 °C (behält die elektrische Isolierung bei, abhängig vom gewählten Kabeltyp) | Absolute Sicherheit gegen Kurzschlüsse durch Überlastung |
| Reaktion auf Imprägnieröfen | Risiko vorzeitiger Alterung und Rissbildung | Perfekte chemische Beständigkeit gegenüber Lacken und Lösungsmitteln | Optimierung des Isolationszyklus des Stators |
Durch den Einsatz eines hochwertigen vernetzten Kabels lässt sich der Außendurchmesser der Isolierung bei gleicher elektrischer Isolationsspannung reduzieren. Dies fördert die Miniaturisierung von Motoren und senkt das Gesamtgewicht von industriellen Verkabelungen. Die einzigartigen Eigenschaften dieser Produktreihe sind das Ergebnis eines hochtechnologischen Produktionsprozesses, der eine stabile Leistung über die gesamte Lebensdauer der Maschine gewährleistet.
Um die technischen Spezifikationen der Leiter zu analysieren oder den richtigen Querschnitt für Ihre industrielle Anwendung zu ermitteln, können Sie unsere direkten Supportkanäle nutzen: sprechen Sie mit einem Techniker.