Tên gọi của Thử nghiệm Hot-set trong tiếng Việt

Thử nghiệm Hot-set có tên gọi trong các tiêu chuẩn quốc gia TCVN là “Thử nóng”, “Thử chịu nóng”, “Thử chịu nhiệt” (TCVN 5935: 1995), “Thử nghiệm kéo giãn trong lò nhiệt” (TCVN 5935-1: 2013, TCVN 5935-2: 2013), “Thử nóng không đổi” (TCVN 5936: 1995), “Thử nghiệm sau khi xử lý nóng không đổi” (TCVN 6447: 1995)… Các tiêu chuẩn khu vực châu Âu gọi là “Hot set test”, khu vực bắc Mỹ gọi là “Hot creep test”. Có nhiều tên gọi bằng tiếng Việt trong các tiêu chuẩn TCVN. Vì vậy, trong bài này, chúng tôi sẽ gọi ngắn gọn là “Thử nghiệm Hot-set”, trong đó “Hot” được hiểu là kết quả lúc mẫu đang treo tải và đang Nóng, còn “Set” là kết quả lúc mẫu co lại khi Nguội.

Thử nghiệm Hot-set được quy định cho các vật liệu nhiệt rắn (thermoset)

Tức là các vật liệu có liên kết ngang trong cấu trúc mạch phân tử. Nhựa nhiệt dẻo (thermoplactics) không có liên kết ngang, bị biến dạng hoặc chảy ra khi tiếp xúc nhiệt độ cao. Nhựa nhiệt dẻo có thể tái chế dễ dàng. Một số loại nhiệt dẻo có thể “nâng cấp” để trở thành nhựa nhiệt rắn bằng cách tạo ra liên kết ngang trong mạch phân tử. Nhưng đây là quy trình một chiều không thể đảo ngược, nghĩa là khi đã thành nhiệt rắn rồi thì không có cách nào để cho nó trở lại nhiệt dẻo! Vật liệu nhiệt rắn thì không bị chảy dẻo ra, không bị biến dạng khi tiếp xúc với nhiệt độ cao. Đây là ưu điểm tuyệt vời về khả năng chịu nhiệt cũng như khả năng giữ hình dạng của vật liệu nhiệt rắn đối với nhiệt độ, nhưng song song với ưu điểm này thì nó cũng có nhược điểm là không thể tái chế được một khi liên kết ngang đã hình thành. Trong cáp điện, các vật liệu nhiệt rắn thường được dùng là XLPE, EPR, HEPR, XLPO, PCP, Silicon…, trong đó XLPE là thông dụng nhất. Thử nghiệm Hot-set là một trong những thử nghiệm quan trọng. Khi sản xuất cáp điện sử dụng các vật liệu nêu trên thì phải thực hiện thử nghiệm hot- set tại cơ sở sản xuất. Thử nghiệm lần đầu để đánh giá vật liệu/ công nghệ sản xuất cũng như thử nghiệm lặp lại trên mẫu sản phẩm với tần suất được quy định để kiểm soát tính ổn định về chất lượng sản phẩm.

Thử nghiệm hot-set trong tiêu chuẩn IEC 60811-507

Thử nghiệm hot-set được mô tả chi tiết trong các tiêu chuẩn kỹ thuật của sản phẩm hoặc tiêu chuẩn phương pháp thử (IEC 60811-507). Một cách vắn tắt thì nó được thực hiện bằng cách cắt vật liệu từ cáp ra thành miếng có độ dày khoảng 0,8 mm đến 2,0 mm, rồi dùng khuôn dạng chày dập để tạo ra mẫu thử dạng chày (giống như cây chày giả tiêu, có 2 đầu to, ở giữa nhỏ). Một tải trọng quy định được tính theo tiết diện mẫu được treo phía dưới mẫu, phía trên treo vào giá thử rồi đưa vào tủ nhiệt với nhiệt độ và thời gian thử nghiệm được quy định. Yêu cầu là mẩu thử vừa chịu tải treo, vừa chịu nhiệt độ cao nhưng không bị giãn quá mức quy định, phép đo phải thực hiện trực tiếp bên trong tủ nhiệt. Sau đó bỏ tải ra nhưng vẫn để mẩu thử trong tủ nhiệt 5 phút rồi lấy ra khỏi tủ để làm nguội tự nhiên ở nhiệt độ phòng, mẫu phải co lại trong giới hạn được quy định. Điều kiện thử nghiệm và các yêu cầu của thử nghiệm hot-set của một số vật liệu được tóm tắt trong bảng “Bảng tóm tắt điều kiện và yêu cầu của thử nghiệm hot-set cho một số vật liệu thông dụng” đính kèm.

Thử nghiệm hot-set là thử nghiệm có tính đặc trưng của các vật liệu nhiệt rắn

Thử nghiệm hot-set là thử nghiệm có tính đặc trưng của các vật liệu nhiệt rắn, cũng có nghĩa là đặc trưng cho vật liệu có liên kết ngang trong cấu trúc phân tử. Tùy theo vật liệu và công nghệ sản xuất, quá trình hình thành các liên kết ngang có thể diễn ra ngay trong công đoạn tạo hình (đùn, bọc) hoặc công đoạn lưu hóa/ khâu mạch (vulcanization/curing) sau quá trình tạo hình. Liên kết ngang giúp cải thiện một số đặc tính quan trọng của vật liệu, nhưng nếu quá trình tạo liên kết ngang thất bại thì vật liệu đó được xem như hư hỏng hoàn toàn. Kết quả thử nghiệm hot-set cho biết vật liệu có liên kết ngang hay không cũng như mật độ liên kết ngang của vật liệu. Mật độ liên kết ngang càng cao, kết quả thử nghiệm hot-set nhận được càng tốt

XLPE là vật liệu nhiệt rắn được sử dụng rất nhiều trong ngành cáp điện.

XLPE là vật liệu được “nâng cấp” từ PE (polyethylene). PE là vật liệu nhiệt dẻo (thermoplastics), không có liên kết ngang nhưng khi đã tạo liên kết ngang cho PE thì nó trở thành XLPE. XLPE là tên gọi khác của PE có liên kết ngang (Cross-linked polyethylene). Khả năng chịu nhiệt của PE là 70 độ C nhưng khi có liên kết ngang khả năng chịu nhiệt được tăng lên 90 độ C. Đối với cáp XLPE trung thế hoặc cao thế người ta tạo liên kết ngang bằng phương pháp Peroxide, đây là phương pháp hóa học, quá trình tạo liên kết ngang diễn ra trong đoạn ống có nhiệt độ và áp suất cao ngay ở công đoạn đùn định hình (công nghệ bọc CCV). Đối với cáp XLPE hạ thế, phương pháp liên kết ngang Silane thường được sử dụng, đây cũng là phương pháp hóa học, nó được tạo ra ở công đoạn lưu hóa/ khâu mạch (vulcanization/curing) riêng, sau khi bọc xong, bằng cách sử dụng hơi nước nóng hoặc luộc trong nước nóng. Công đoạn lưu hóa/ khâu mạch cho cáp XLPE hạ thế cũng có thể thực hiện bằng cách để ngoài môi trường tự nhiên, nhưng phương pháp này phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết (nhiệt độ, độ ẩm) và thời gian khâu mạch tự nhiên dài hơn nhiều so với phương pháp khâu mạch cưỡng bức bằng hơi nước nóng hoặc luộc. Ngoài ra, liên kết ngang cũng có thể được tạo ra bằng phương pháp vật lý, dùng tia gama chiếu xạ (radiation) vào bề mặt vật liệu. Phương pháp chiếu xạ chỉ có thể sử dụng cho một số loại cáp XLPE hạ thế có lớp cách điện mỏng. Sản xuất cáp XLPE thì phải kiểm soát độ liên kết ngang của nó thông qua Thử nghiệm Hot-set. Sản xuất cáp XLPE mà không thực hiện được thử nghiệm hot-set tại cơ sở sản xuất là một thiếu sót lớn và sản phẩm có thể xem là không thể tin cậy được.

Chắc hẳn một số người còn nhớ, lốp xe đạp thời bao cấp thỉnh thoảng hay gặp tình trạng khi xài qua một thời gian ngắn thì lớp cao su ren nứt, hoặc chảy sệ dưới trời nắng nóng, có thể dùng hai ngón tay kéo để lấy cao su ra, nó dẻo dẻo giống như dầu hắc/ nhựa đường vậy ! Những chiếc lốp xe cao su sau khi đúc (định hình) hoàn chỉnh, người ta cho qua công đoạn lưu hóa để tạo liên kết ngang cho nó. Vật liệu kém chất lượng hoặc thất bại ở công đoạn lưu hóa này thì liên kết ngang không hình thành hoặc mật độ liên kết ngang quá thấp, nhìn ngoại quan bên ngoài không thể biết được, nhưng sản phẩm như vậy được xem như hư hỏng, không thể sử dụng !

Chất lượng nguyên liệu và kỹ thuật gia công quyết định chất lượng cách điện nhiệt rắn

Độ liên kết ngang hay kết quả thử nghiệm hot-set phụ thuộc nhiều vào nguyên vật liệu đầu vào cũng như các thông số gia công trong quá trình sản xuất. Nguyên vật liệu kém chất lượng hoặc tốt nhưng bảo quản không tốt (bị thủng bao, hơi ẩm xâm nhập) hoặc để tồn kho quá hạn thì dù quá trình sản xuất tốt đến đâu cũng không thể tạo ra sản phẩm tốt. Ngược lại, nếu vật liệu tốt nhưng quá trình đùn/bọc, lưu hóa/ khâu mạch không tốt thì sản phẩm tạo ra vẫn không đạt yêu cầu. Các loại nhựa nhiệt rắn, một khi đã không thành công ở công đoạn tạo liên kết ngang thì có lẽ chỉ còn cách bỏ đi chứ không thể tái chế hay tận dụng cho việc gì được nữa !

Nguồn: Doan Ngo 230415/VCG

Dây và cáp điện Vạn Xuân – Nhà sản xuất dây và cáp điện uy tín hàng đầu

Liên hệ với chúng tôi để nhận được tư vấn và hỗ trợ tốt nhất về các sản phẩm dây và cáp điện. Bạn sẽ hoàn toàn yên tâm và hài lòng với dịch vụ của chúng tôi.

CÔNG TY TNHH DÂY VÀ CÁP ĐIỆN VẠN XUÂN

Văn phòng: 41 Hàng Cháo, Đống Đa, Hà Nội

KD miền Bắc: 0972 592 222

KD miền Trung: 0904 596 188

KD miền Nam: 0919 161 289

CSKH: 0242 263 5656 – 0902110756

Hỗ trợ Kỹ thuật: 0963 065 726