Wypełniacze kablowe z EPDM i TPE-O – zastosowanie granulatów w przemyśle kablowym

Wypełniacze kablowe EPDM to granulaty z kauczuku etylenowo-propylenowego, które chronią przewody i nadają kablom okrągły przekrój. EPDM zapewnia odporność na ozon, UV i wysokie temperatury, co sprawia, że dobrze sprawdza się w kablach średnich i wysokich napięć. TPE-O stanowi alternatywę dla EPDM tam, gdzie wymagane jest łatwiejsze przetwórstwo lub recykling. Firma STARGUM produkuje mieszanki EP(D)M i TPE-O dla kablowni w całej Europie.

Czym jest wypełniacz kablowy i dlaczego ma znaczenie?

Wypełniacz kablowy to materiał umieszczany między żyłami wieloprzewodowego kabla, który wypełnia przestrzenie powietrzne i nadaje przewodowi okrągły kształt. Brak wypełnienia prowadzi do powstawania pustek, które osłabiają izolację, zmniejszają wytrzymałość mechaniczną i mogą prowadzić do uszkodzeń kabla podczas eksploatacji.

Wypełnienie kablowe pełni kilka funkcji równocześnie:

• utrzymuje okrągły przekrój kabla podczas wytłaczania powłoki zewnętrznej,
• eliminuje pustki powietrzne między żyłami,
• zwiększa odporność mechaniczną na ściskanie i skręcanie,
• poprawia właściwości izolacyjne całego przewodu.

W kablach energetycznych średnich i wysokich napięć te wymagania są szczególnie wysokie. Dlatego producenci kabli sięgają po granulaty elastomerowe – przede wszystkim na bazie EPDM (kauczuku etylenowo-propylenowego dienowego) oraz TPE-O (elastomerów termoplastycznych olejowych).

Granulaty EPDM jako wypełniacze kablowe

Format granulatu i jego rola w kablowni

Granulaty EPDM do kabli produkowane są w standardowym formacie 3×7 mm – cylindryczne granulki o tej wielkości dobrze zachowują się podczas wytłaczania na liniach kablowych. Format 3×7 mm zapewnia równomierne dozowanie materiału i stabilną plastyfikację w ekstruderze bez ryzyka zbrylania.

Kablownie stosują te granulaty bezpośrednio w procesie wytłaczania, gdzie materiał trafia do ślimakowego ekstrudera, ulega uplastycznieniu i jest nakładany między żyły kabla lub jako warstwa wypełniająca przed nałożeniem powłoki zewnętrznej.

Właściwości EPDM decydujące o zastosowaniu w kablach

Kauczuk etylenowo-propylenowy zawdzięcza swoje właściwości budowie chemicznej opartej na polimerze etylenu i propylenu z domieszką dienu. W zastosowaniach kablowych kluczowe znaczenie mają:

• odporność na ozon i UV – nasyty łańcuch główny polimeru nie reaguje z ozonem ani promieniowaniem UV,
• odporność na warunki atmosferyczne, tlen i parę wodną,
• elastyczność w szerokim zakresie temperatur – od kilkudziesięciu stopni poniżej zera do powyżej 100°C,
• wodoodporność i dobre właściwości dielektryczne,
• trwałość mechaniczna po sieciowaniu.

Ważny parametr techniczny to zawartość etylenu w kopolimerze. Zawartość etylenu poniżej 60% molowych zapewnia elastyczność granulatu kablowego. Przekroczenie tej wartości prowadzi do krystalizacji polimeru i twardnienia materiału, co jest niepożądane w wypełniaczach kablowych wymagających elastyczności.

Sieciowanie EPDM w wypełniaczach kablowych

Sieciowanie EPDM siarka lub nadtlenkiem organicznym zwiększa odporność termiczną i poprawia trwałość mechaniczną gotowego wypełniacza. Wybór metody sieciowania zależy od wymagań końcowego kabla.

Sieciowanie siarkowe daje bardziej elastyczny materiał i jest tańsze technologicznie. Sieciowanie nadtlenkowe zapewnia wyższą odporność termiczną i lepsze właściwości elektryczne – dlatego jest preferowane w kablach energetycznych wyższych napięć. Dokładne receptury mieszanek, w tym proporcje napełniaczy nieorganicznych (np. sadzy), plastyfikatorów i silanów, są zastrzeżone przez poszczególnych wytwórców kabli.

TPE-O jako alternatywa dla EPDM w wypełniaczach kablowych

TPE-O, czyli termoplastyczne elastomery na bazie olefin, to materiały łączące elastyczność gumy z przetwórczością tworzyw termoplastycznych. W odróżnieniu od EPDM, TPE-O nie wymaga sieciowania, co upraszcza proces produkcji i obniża koszty przetwórstwie.

Główne zalety TPE-O w zastosowaniach kablowych:

• łatwe przetwórstwo – materiał można wytłaczać na standardowych liniach bez konieczności wulkanizacji,
• możliwość recyklingu – odpady produkcyjne można przetworzyć ponownie,
• dobra elastyczność i odporność chemiczna,
• stabilność wymiarowa gotowego wypełniacza.

TPE-O stosuje się tam, gdzie nie jest wymagana wulkanizacja i gdzie warunki eksploatacji kabla nie przekraczają ograniczeń termicznych tego materiału. W kablach pracujących w ekstremalnie wysokich temperaturach lub wymagających certyfikacji EPR, EPDM pozostaje lepszym wyborem.

EPDM jako izolacja EPR w kablach średnich napięć

Poza funkcją wypełniacza, EPDM stosowany jest również jako materiał izolacyjny EPR (ethylene propylene rubber) w kablach średnich napięć. Izolacja EPR/EPDM wykazuje bardzo dobre właściwości elektryczne, wysoką odporność na starzenie i długą żywotność w instalacjach energetycznych.

Mieszanki EPDM do kablowni muszą spełniać wymagania norm IEC oraz EN dla kabli energetycznych, co dotyczy zarówno właściwości elektrycznych, jak i mechanicznych materiału izolacyjnego.

Jak wybrać między EPDM a TPE-O do wypełniaczy kablowych?

Wybór odpowiedniego materiału zależy od trzech grup wymagań: termicznych, mechanicznych i środowiskowych dla konkretnego typu kabla.

Kiedy stosować EPDM?

EPDM sprawdza się w kablach wymagających:

• pracy w wysokich temperaturach (powyżej 90°C),
• certyfikacji zgodnej z normami EPR,
• długotrwałej odporności na ozon i UV,
• zastosowań w energetyce – kable średnich i wysokich napięć.

Kiedy stosować TPE-O?

TPE-O jest właściwym wyborem, gdy:

• priorytetem jest łatwość przetwórstwa i szybka zmiana produkcji,
• wymagana jest możliwość recyklingu odpadów kablowych,
• kabel pracuje w umiarkowanych warunkach temperaturowych,
• producent kabla nie wymaga sieciowania wypełniacza.

Produkcja granulatów kablowych – oferta STARGUM

STARGUM produkuje mieszanki EP(D)M i TPE-O w formacie granulatu 3×7 mm przeznaczone do zastosowań kablowych. Granulaty kablowe STARGUM dostarczane są do kablowni w całej Europie. Firma oferuje zarówno standardowe mieszanki kablowe, jak i materiały opracowywane pod specyfikacje konkretnych producentów kabli.

Pełna oferta granulatów STARGUM obejmuje różne rodzaje materiałów elastomerowych dopasowanych do wymagań branżowych.

Najczęściej zadawane pytania

Jak przebiega proces wytłaczania wypełniacza kablowego z granulatu EPDM w kablowni?

Granulat EPDM trafia do zasobnika ekstrudera ślimakowego, gdzie ulega uplastycznieniu pod wpływem temperatury i ciśnienia. Uplastyczniony materiał jest wytłaczany między żyły kabla lub jako warstwa wypełniająca, a następnie – w przypadku EPDM sieciowanego – przechodzi przez komorę wulkanizacyjną (parową lub ciągłą). TPE-O nie wymaga tego etapu, co skraca czas produkcji.

Czy wypełniacze kablowe z EPDM i TPE-O podlegają certyfikacji zgodnie z normami IEC lub EN?

Tak, materiały stosowane w kablach energetycznych muszą spełniać wymagania odpowiednich norm IEC i EN. Dotyczy to właściwości elektrycznych, mechanicznych i termicznych zarówno izolacji EPR, jak i wypełniaczy kablowych. Konkretne wymagania zależą od klasy napięciowej kabla i jego przeznaczenia. Producenci granulatów kablowych powinni dostarczać dokumentację techniczną potwierdzającą zgodność z wymaganymi parametrami.

Jak warunki magazynowania i transportu wpływają na jakość granulatów kablowych 3×7 mm?

Granulaty kablowe EPDM i TPE-O należy przechowywać w suchym miejscu, z dala od bezpośredniego promieniowania UV i źródeł ciepła. Niewłaściwe warunki mogą prowadzić do zbrylania granulatu, zmiany jego właściwości powierzchniowych lub wstępnego starzenia materiału. Transport powinien odbywać się w szczelnych opakowaniach chroniących przed wilgocią i zanieczyszczeniami. Zachowanie właściwych warunków magazynowania gwarantuje stabilność parametrów przetwórczych podczas wytłaczania.

Czy granulaty TPE-O do kabli można poddać recyklingowi i ponownie przetworzyć?

Tak, to jedna z głównych zalet TPE-O nad EPDM. Granulaty TPE-O są termoplastyczne, więc odpady produkcyjne – np. z rozruchów linii kablowej – można ponownie zmielić i przetworzyć bez utraty kluczowych właściwości materiału. EPDM po sieciowaniu (wulkanizacji) nie jest termoplastyczny i nie podlega ponownemu przetopieniu, co ogranicza możliwości recyklingu.