Dây dẫn và cáp, đóng vai trò là phương tiện truyền tải cốt lõi cho việc truyền tải điện năng và thông tin, có hiệu suất phụ thuộc trực tiếp vào quy trình cách điện và bọc vỏ. Với sự đa dạng hóa các yêu cầu của ngành công nghiệp hiện đại đối với hiệu suất cáp, bốn quy trình chính – ép đùn, quấn dọc, quấn xoắn ốc và nhúng phủ – thể hiện những ưu điểm riêng biệt trong các tình huống khác nhau. Bài viết này đi sâu vào việc lựa chọn vật liệu, quy trình sản xuất và các tình huống ứng dụng của từng quy trình, cung cấp cơ sở lý thuyết cho thiết kế và lựa chọn cáp.
1. Quy trình ép đùn
1.1 Hệ thống vật liệu
Quá trình ép đùn chủ yếu sử dụng vật liệu polyme nhiệt dẻo hoặc nhiệt rắn:
① Polyvinyl Clorua (PVC): Giá thành thấp, dễ gia công, phù hợp với các loại cáp điện áp thấp thông thường (ví dụ: cáp tiêu chuẩn UL 1061), nhưng khả năng chịu nhiệt kém (nhiệt độ sử dụng lâu dài ≤70°C).
②Polyethylene liên kết chéo (XLPE)Thông qua quá trình liên kết ngang bằng peroxide hoặc chiếu xạ, khả năng chịu nhiệt tăng lên đến 90°C (tiêu chuẩn IEC 60502), được sử dụng cho cáp điện trung và cao áp.
③ Polyurethane nhiệt dẻo (TPU): Khả năng chống mài mòn đạt tiêu chuẩn ISO 4649 cấp A, được sử dụng cho cáp xích kéo robot.
④ Nhựa flo (ví dụ: FEP): Chịu được nhiệt độ cao (200°C) và chống ăn mòn hóa học, đáp ứng yêu cầu cáp hàng không vũ trụ MIL-W-22759.
1.2 Đặc điểm của quy trình
Sử dụng máy đùn trục vít để tạo lớp phủ liên tục:
① Kiểm soát nhiệt độ: XLPE yêu cầu kiểm soát nhiệt độ ba giai đoạn (vùng cấp liệu 120°C → vùng nén 150°C → vùng đồng nhất 180°C).
② Kiểm soát độ dày: Độ lệch tâm phải ≤5% (theo quy định trong GB/T 2951.11).
③ Phương pháp làm nguội: Làm nguội theo gradient trong máng nước để ngăn ngừa nứt do ứng suất kết tinh.
1.3 Các kịch bản ứng dụng
① Truyền tải điện: Cáp cách điện XLPE 35 kV trở xuống (GB/T 12706).
② Bộ dây dẫn điện ô tô: Lớp cách điện PVC thành mỏng (tiêu chuẩn ISO 6722, độ dày 0,13 mm).
③ Cáp đặc biệt: Cáp đồng trục cách điện PTFE (ASTM D3307).
2. Quy trình quấn dọc
2.1 Lựa chọn vật liệu
① Dải kim loại: 0,15 mmbăng thép mạ kẽm(Theo yêu cầu của tiêu chuẩn GB/T 2952), băng nhôm phủ nhựa (cấu trúc Al/PET/Al).
② Vật liệu chống thấm: Băng keo chống thấm phủ keo nóng chảy (tỷ lệ trương nở ≥500%).
③ Vật liệu hàn: Dây hàn nhôm ER5356 dùng cho hàn hồ quang argon (tiêu chuẩn AWS A5.10).
2.2 Các công nghệ chính
Quy trình quấn dọc bao gồm ba bước chính:
① Tạo hình dải: Uốn các dải phẳng thành hình chữ U → hình chữ O thông qua quá trình cán nhiều giai đoạn.
② Hàn liên tục: Hàn cảm ứng tần số cao (tần số 400 kHz, tốc độ 20 m/phút).
③ Kiểm tra trực tuyến: Máy kiểm tra tia lửa điện (điện áp thử nghiệm 9 kV/mm).
2.3 Các ứng dụng điển hình
① Cáp ngầm dưới biển: Lớp bọc dọc bằng thép hai lớp (tiêu chuẩn IEC 60840, độ bền cơ học ≥400 N/mm²).
② Cáp khai thác mỏ: Vỏ bọc bằng nhôm dạng sóng (MT 818.14, cường độ nén ≥20 MPa).
③ Cáp truyền thông: Lớp chắn quấn dọc bằng vật liệu composite nhôm-nhựa (suy hao truyền dẫn ≤0,1 dB/m @1GHz).
3. Quy trình quấn xoắn ốc
3.1 Sự kết hợp vật liệu
① Băng keo mica: Hàm lượng muscovite ≥95% (GB/T 5019.6), nhiệt độ chịu lửa 1000°C/90 phút.
② Băng bán dẫn: Hàm lượng muội than 30%～40% (điện trở suất thể tích 10²～10³ Ω·cm).
③ Băng keo composite: Màng polyester + vải không dệt (độ dày 0,05 mm ±0,005 mm).
3.2 Thông số quy trình
① Góc quấn: 25°～55° (góc nhỏ hơn cho khả năng chống uốn tốt hơn).
② Tỷ lệ chồng chéo: 50%～70% (cáp chống cháy yêu cầu tỷ lệ chồng chéo 100%).
③ Điều chỉnh lực căng: 0,5～2 N/mm² (điều khiển vòng kín bằng động cơ servo).
3.3 Ứng dụng sáng tạo
① Cáp điện hạt nhân: Bọc băng keo mica ba lớp (đạt tiêu chuẩn thử nghiệm LOCA theo tiêu chuẩn IEEE 383).
② Cáp siêu dẫn: Lớp băng bán dẫn chống thấm nước (tỷ lệ giữ dòng điện tới hạn ≥98%).
③ Cáp tần số cao: Lớp màng PTFE bọc ngoài (hằng số điện môi 2.1 @1MHz).
4. Quy trình nhúng phủ
4.1 Hệ thống lớp phủ
① Lớp phủ nhựa đường: Độ xuyên thấu 60～80 (0,1 mm) @25°C (GB/T 4507).
② Polyurethane: Hệ hai thành phần (NCO∶OH = 1,1∶1), độ bám dính ≥3B (ASTM D3359).
③ Lớp phủ nano: Nhựa epoxy biến tính SiO₂ (thử nghiệm phun muối >1000 giờ).
4.2 Cải tiến quy trình
① Ướp chân không: Áp suất 0,08 MPa được duy trì trong 30 phút (tỷ lệ lấp đầy lỗ rỗng >95%).
② Làm khô bằng tia UV: Bước sóng 365 nm, cường độ 800 mJ/cm².
③ Sấy theo phương pháp gradient: 40°C × 2 giờ → 80°C × 4 giờ → 120°C × 1 giờ.
4.3 Ứng dụng đặc biệt
① Dây dẫn trên không: Lớp phủ chống ăn mòn được cải tiến bằng graphene (mật độ lắng đọng muối giảm 70%).
② Cáp trên tàu: Lớp phủ polyurea tự phục hồi (thời gian tự phục hồi vết nứt <24 giờ).
③ Cáp ngầm: Lớp phủ bán dẫn (điện trở nối đất ≤5 Ω·km).
5. Kết luận
Với sự phát triển của vật liệu mới và thiết bị thông minh, các quy trình sản xuất cáp đang dần chuyển dịch theo hướng tích hợp và số hóa. Ví dụ, công nghệ kết hợp ép đùn - quấn dọc cho phép sản xuất tích hợp lớp vỏ ba lớp ép đùn + vỏ nhôm, và cáp truyền thông 5G sử dụng lớp phủ nano + lớp cách điện composite. Đổi mới quy trình trong tương lai cần tìm ra sự cân bằng tối ưu giữa kiểm soát chi phí và nâng cao hiệu suất, thúc đẩy sự phát triển chất lượng cao của ngành công nghiệp cáp.
Thời gian đăng bài: 31/12/2025