1. Introdução

A fita de nylon semicondutora, composta por materiais à base de nylon com revestimentos semicondutores, tem ampla aplicação na área de cabos. É utilizada principalmente para blindagem e amarração de cabos, especialmente em cabos de alta e extra-alta tensão. Ao enfraquecer efetivamente a intensidade do campo elétrico, ela ajuda a melhorar a estabilidade e a segurança da operação do cabo. À medida que a demanda por cabos de alto desempenho em sistemas modernos de energia, sistemas de comunicação e outros campos continua a crescer, a pesquisa e o desenvolvimento de novas tecnologias para fitas de nylon semicondutoras tornam-se cada vez mais cruciais.

2. Novos materiais e suas aplicações

2.1 Materiais Nanocompósitos

Uma das tendências notáveis ​​na tecnologia de fitas de náilon semicondutoras é a utilização de materiais nanocompósitos. Por exemplo, a incorporação de nanotubos de carbono (NTCs) à matriz de náilon abriu novas possibilidades. Os nanotubos de carbono possuem condutividade elétrica e resistência mecânica extremamente altas. Quando uniformemente dispersos na resina de náilon, eles podem formar uma rede condutora dentro da fita. Isso não apenas melhora significativamente as propriedades semicondutoras da fita, mas também aprimora seu desempenho mecânico.

Pesquisas demonstraram que uma pequena quantidade (geralmente 1 a 5% em peso) de nanotubos de carbono de paredes múltiplas adicionados à matriz de náilon pode reduzir a resistência superficial da fita de náilon semicondutora em várias ordens de magnitude. Ao mesmo tempo, a resistência à tração e o módulo de flexão da fita podem ser aumentados em 20 a 50% em comparação com as fitas de náilon semicondutoras tradicionais. Isso ocorre porque os nanotubos de carbono atuam como cargas condutoras e agentes de reforço, fortalecendo as forças intermoleculares dentro do material de náilon.

Outro exemplo é o uso de nanocompósitos à base de grafeno. O grafeno, um material bidimensional de carbono com excelentes propriedades elétricas, térmicas e mecânicas, pode ser combinado com nylon para criar fitas de nylon semicondutoras de alto desempenho. Nanofolhas de grafeno podem ser distribuídas uniformemente na matriz de nylon por meio de métodos de mistura em solução ou polimerização in situ. A fita composta resultante apresenta condutividade elétrica, capacidade de dissipação de calor e estabilidade química aprimoradas. Ela pode suportar melhor condições ambientais adversas, como alta umidade e variações de temperatura, comuns em ambientes de operação com cabos.

2.2 Materiais retardantes de chamas de alto desempenho

Em resposta aos crescentes requisitos de segurança contra incêndio em sistemas de cabos, novos materiais retardantes de chamas de alto desempenho foram introduzidos em fitas de náilon semicondutoras. Por exemplo, aditivos retardantes de chamas à base de nitrogênio e fósforo foram desenvolvidos e incorporados à matriz de náilon. Esses aditivos atuam por meio de uma combinação de mecanismos retardantes de chamas em fase gasosa e fase condensada.

Na fase gasosa, quando a fita é exposta a altas temperaturas, os aditivos à base de fósforo e nitrogênio se decompõem, liberando gases não inflamáveis, como amônia e derivados de ácido fosfórico. Esses gases diluem a concentração de oxigênio e produtos de pirólise inflamáveis ​​ao redor da fita, suprimindo o processo de combustão. Na fase condensada, os produtos de decomposição formam uma camada de carvão na superfície da fita. Essa camada de carvão atua como uma barreira física, impedindo a transferência de calor e oxigênio e protegendo o material de nylon subjacente da queima.

Além disso, alguns sistemas intumescentes retardantes de chamas também foram aplicados a fitas de náilon semicondutoras. Esses sistemas consistem em uma fonte de carbono (como amido ou poliol), uma fonte de ácido (como polifosfato de amônio) e um agente de expansão (como melamina). Quando aquecida, a fonte de ácido se decompõe, liberando ácido fosfórico, que promove a desidratação e a carbonização da fonte de carbono. O agente de expansão se decompõe simultaneamente, gerando gás, fazendo com que a camada carbonizada se expanda e forme uma camada de carvão porosa e espumosa. Essa camada de carvão intumescente possui excelentes propriedades de isolamento térmico e retardantes de chamas, aumentando efetivamente a resistência ao fogo da fita de náilon semicondutora.

3. Processos avançados de fabricação

3.1 Tecnologia de Revestimento de Precisão

O revestimento de precisão é um processo essencial na produção de fitas de nylon semicondutoras de alta qualidade. O método de revestimento por matriz ranhurada tem sido amplamente adotado devido às suas capacidades de revestimento de alta precisão. Nesse processo, a solução de revestimento semicondutora, que pode conter cargas condutoras (como negro de fumo, nanotubos de carbono ou grafeno), ligantes e outros aditivos, é dosada com precisão e alimentada em uma matriz ranhurada.

A matriz de ranhura possui uma fenda usinada com precisão através da qual a solução de revestimento é extrudada sobre o substrato de nylon em movimento. Ao controlar com precisão parâmetros como largura da fenda, velocidade do revestimento e viscosidade da solução, a espessura da camada semicondutora pode ser controlada dentro de uma faixa de tolerância muito estreita, tipicamente ± 0,005 - 0,01 mm. Isso garante condutividade uniforme e desempenho consistente em toda a superfície da fita.

Por exemplo, na produção de fitas de nylon semicondutoras para cabos de alta tensão, o método de revestimento por matriz ranhurada garante que a camada semicondutora tenha uma espessura uniforme, o que é crucial para manter uma distribuição estável do campo elétrico dentro do cabo. Além disso, esse método pode reduzir defeitos de revestimento, como variações de espessura, estrias e bolhas, melhorando a qualidade geral e a confiabilidade da fita de nylon semicondutora.

3.2 Tecnologia de Produção e Integração Contínua

- A tecnologia de produção e integração contínuas revolucionou o processo de fabricação de fitas de nylon semicondutoras. As linhas de produção modernas são projetadas para operar continuamente, desde a alimentação da matéria-prima até o enrolamento final do produto acabado.

Por exemplo, uma linha de produção contínua totalmente automatizada pode começar com o desenrolamento de materiais de base de nylon, seguido por operações contínuas de revestimento, secagem, cura e corte. Todo o processo é controlado por um sistema de automação avançado, que pode monitorar e ajustar parâmetros-chave em tempo real, como temperatura.