Wat Cross-Linking betekent

Wat 'cross-linking' betekent voor Rolling Stock Cross-linking: het vernetten van kabels door bestraling, kan veel betekenen voor Rolling Stock. Een paar pluspunten & klantvoordelen van door bestraling vernette elektrische kabels, ten opzichte niet-vernette elektrische kabels, worden hieronder genoemd.

Inleiding Met behulp van het vernettingsproces door bestraling kunnen aan polymere materialen eigenschappen worden gegeven die gelijk zijn aan hoogwaardige kunststoffen. De hoge energie-inhoud van de bestraling veroorzaakt een reactie in de moleculenketens. Er worden extra intermoleculaire verbindingen gevormd (Figuur 1).

Wateratoomketens worden losgekoppeld

Moleculaire verbindingen worden gevormd (vernetten)

Figuur 1) Schematische weergave van vernetting door bestraling

Na het vernetten kan het materiaal niet meer smelten. Het vernettingsproces door bestraling: - maakt de toepassing van de kabels in hogere bedrijfstemperaturen mogelijk - vermindert de koude vloei - zorgt dat het materiaal beter bestand is tegen warmtedruk - verbetert de tribologische eigenschappen - verhoogt de hersteleigenschappen van het materiaal - maakt het beter bestand tegen de invloed van chemische vloeistoffen - verlaagt de thermische uitzettingscoĂŤfficiĂŤnt - verbetert de prestaties bij lage temperaturen.

Voor het specifiek vernetten van hoogwaardige kunststoffen wordt veelal gebruikgemaakt van bestraling (elektronenstralen, BETAstralen). Het vernetten met behulp van elektronenstralen vindt hoofdzakelijk plaats in het amorfe materiaalgedeelte van semi-kristallijne thermoplasten. Zo wordt de thermoplast veranderd in een elastomeer.

Twee belangrijke positieve aspecten zijn lage thermische belasting van het product, zowel tijdens als na afloop van het vernettingsproces door bestraling. Deze hebben er aan bijgedragen dat vernetting door bestraling zo breed wordt gebruikt.

Voordelen van vernette kabels zijn: o o o o o o

Kabel smelt niet Hittebestendig Mechanisch robuust Bestand tegen chemicaliĂŤn Bestand tegen lage temperaturen Milieuvriendelijk

Door bestraling vernette kabels voor rollend spoorwegmaterieel

FELTEN Wire & Cable Solutions BV, Veldhoven, Netherlands

Voordelen van vernette kabels 1. Kabel smelt niet Eigenschap:

Vorming van een driedimensionaal netwerk door elektronenstraling

Eerste pluspunt:

Bestand tegen kortsluiting

Voordelen:

De vernetting voorkomt dat in een kortsluitingssituatie de kabelisolatie en kabelmantel worden vervormd.

Zonder vernetten kunnen echter verklevingen en verborgen schade, of, in extreme gevallen, nog meer kortsluitingen met nabijgelegen kabels optreden. Dit kan leiden tot defecten van complete kabelbundels.

Tweede pluspunt:

Bestand tegen contactwarmte

Voordelen:

In de goed geĂŻsoleerde rijtuigen van tegenwoordig heeft contactwarmte en beperkte warmteafvoer hoge prioriteit.

Voordelen:

De beproefde methode van "eenmalige installatie� is slechts mogelijk als alle kabels vernet zijn door middel van bestraling.

Voorbeeld:

Twee vermogensrelais in een BLS-locomotief type Re425 veroorzaakten een brand in september 2005 (Foto 2)

Foto 2) Gesmolten kabelisolatie

Derde pluspunt:

Bestand tegen soldeerbouten

Voordelen:

Langdurige garantie van de installatie met betrekking tot schade veroorzaakt door mechanische, elektrische en thermische effecten. De slechte ervaringen van de afgelopen jaren werden vaak veroorzaakt door las-, boor- en slijpwerkzaamheden, vooral bij renovatie- en aanpassingsprojecten.

Voordelen:

Thermische weerstand in de nabijheid van elektrische contacten met een grote stroomsterkte. Vanwege een slechte warmteafvoer in de connector zelf vindt de warmteoverdracht plaats via de kabel. We zien dit effect ook bij kabels die rechtstreeks worden aangesloten op warmtebronnen zoals motoren, transformators en verwarmingsapparaten.

Door bestraling vernette kabels voor rollend spoorwegmaterieel

FELTEN Wire & Cable Solutions BV, Veldhoven, Netherlands

Voorbeeld:

Vergelijking van kabels voor rijdend materieel na aanraking met een soldeerbout van 350 °C (Foto’s 3,4,5)

Foto 3) niet bestand tegen soldeerbout

Foto 4) niet bestand tegen soldeerbout Foto 5) bestand tegen soldeerbout

2. Hittebestendig Eigenschap:

De vernette materialen zijn vormvast (geheugeneffect). Niet-vernette producten blijven na vervorming daarentegen permanent vervormd.

Eerste pluspunt:

Bestand tegen warmtedruk

Voordelen:

Veiligheid en bescherming tegen overbelasting - niet alleen bij kortsluiting en brand.

Bij de grote kabelvolumes van tegenwoordig, in een kleine ruimte en met een krappere buigradius, moet de warmtedrukfactor niet worden onderschat.

Voorbeeld:

Hoe een kabel volledige kabelbundels kan beschadigen (Foto 6)

Foto 6) Risico op verborgen schade

Tweede pluspunt:

Bestand tegen thermische belasting De bestraling van het materiaal leidt tot een lagere thermische uitzettingscoëfficiënt.

Voordelen:

De thermische weerstand bij temperaturen ver boven de smelttemperatuur garandeert een volledige inzetbaarheid, zelfs na 20 jaar. Plotselinge storingen worden voorkomen.

Door bestraling vernette kabels voor rollend spoorwegmaterieel

FELTEN Wire & Cable Solutions BV, Veldhoven, Netherlands

3. Mechanische robuustheid Kenmerk:

De bestraling leidt tot het gedeeltelijk vernetten van de moleculen, vooral in de amorfe delen, wat naast bovengenoemde hittebestendigheid ook de mechanische kracht vergroot. Tegelijkertijd zien we een vermindering van de vloei doordat de verplaatsing van moleculen wordt gehinderd door de dwarsverbindingen.

De ‘temperatuurafhankelijke mobiliteit’ van molecuulketens neemt af bij een toenemende mate van bestraling, wat leidt tot een hogere glasovergangstemperatuur. Dit betekent dat bij toenemende temperatuur de vorm van het materiaal behouden blijft.

Pluspunt:

Verminderde koude vloei Vernette materialen hebben bijna geen koude vloei (met uitzondering van silicone).

Voordelen:

n

Als kabels worden geïnstalleerd met kabelwartels is het opnieuw vastzetten niet nodig.

Trillingen veroorzaken geen gevaarlijke schade in afdichtings-, hechtings- en montagetoepassingen.

Pluspunt:

Zeer slijtvast De bestraling met elektronen wordt meestal uitgevoerd bij kamertemperatuur en maakt het materiaal beter bestand tegen wrijving en inscheuren.

Voordelen:

-

beter beter beter beter beter

bestand bestand bestand bestand bestand

tegen tegen tegen tegen tegen

schade door trekken snijden krassen scheuren door koude scheuren na mechanische schade

Pluspunt:

Bestand tegen lage temperaturen

Voordelen:

-

verhoogde weersbestendigheid toepasbaar bij lage temperaturen zeer goed buigvermogen bij lage temperaturen trilbestendig bij lage temperaturen

De voordelen zijn zelfs aanwezig bij verouderd materiaal.

4. Bestand tegen chemicaliën Eigenschap: v

De 3D-moleculaire vernetting zorgt ervoor dat de kabel beter bestand is tegen de invloed van chemicaliën.

Het vernetten vermindert het opzwellen van kabels in olieachtige vloeistoffen en maakt het materiaal beter bestand tegen wrijving en inscheuren bij contact met schoonmaakmiddelen en oplosmiddelen.

Pluspunt:

Vermindert het opzwellen in olieachtige vloeistoffen

Voordelen: l

Biedt meer mogelijkheden voor gebruik in toepassingen met olie en hydraulische vloeistoffen.

In geval van morsen is het niet noodzakelijk om bedrading en kabels direct te vervangen.

Door bestraling vernette kabels voor rollend spoorwegmaterieel

FELTEN Wire & Cable Solutions BV, Veldhoven, Netherlands

Pluspunt:

Bestand tegen oplosmiddelen

Voordelen:

Maakt contact met bijtende vloeistoffen, schoonmaakmiddelen en oplosmiddelen mogelijk. Hetzelfde geldt voor het aanbrengen van kleuren en lak die gebruikt wordt bij opknapbeurten en reparaties.

o

5. Milieuvriendelijk Eigenschap:

Het proces werkt met "elektronen als grondstof”, zoals gebruikt voor beeldbuizen, waarbij een grote versnellingsspanning en elektrische energie worden toegepast.

Pluspunt:

Vermindert aanzienlijk het vrijkomen, het vervoer en de verwerking van reactieve chemicaliën.

Voordelen:

Een verantwoordelijke bijdrage aan de vermindering van milieuvervuiling.

Kwaliteit Testen van de vernetting Vanwege het gebruik van uiteenlopende materialen bij de spoorwegen dient de vernetting getest te worden. De thermische uitzettingstest, uit te voeren bij 20-30 °C boven het smeltpunt van het gebruikte polymeer, is verplicht. Een “vaste” temperatuur als breukcriterium kan niet worden gebruikt. Dit zou tot verkeerde uitkomsten leiden (Figuur 2 en 3) Voorbeeld:

Het breukcriterium van PEEK 450G in de thermische uitzettingstest zou minimaal 190 °C moeten zijn, aangezien het smeltpunt ≈ 160 °C is.

Figuur 2 / 3) Grafieken van de treksterkte en elasticiteitsmodulus van PEEK materialen van Victrex

Mate van vernetting Om de mate van vernetting vast te stellen wordt de standaard verlengproef bij hoge temperatuur conform EN 60811-1-1 en 2-1 gebruikt.

Door bestraling vernette kabels voor rollend spoorwegmaterieel

FELTEN Wire & Cable Solutions BV, Veldhoven, Netherlands

Duurzaamheid en veroudering De vernetting heeft een beperkte invloed op de temperatuurbestendigheid van kabelisolatie op lange termijn. De duurzaamheid is hoofdzakelijk afhankelijk van de samenstelling van het polymeermengsel.

Om de duurzaamheid van een vernette kabel op lange termijn te bepalen wordt de thermische duurzaamheidsproef conform IEC 50216-1 uitgevoerd. Daarbij worden de materialen gedurende een bepaalde tijd blootgesteld aan verschillende temperaturen (tot 5.000 uur). Als evaluatiecriterium wordt een minimum van 50% residuele rek gedefinieerd. De resultaten worden weergegeven in een Arrhenius-diagram en de diverse meetresultaten worden ter vergelijking geëxtrapoleerd naar de 20.000 uur lijn.

De “20.000 uur bij minimaal 50% residuele rek” is de officiële T.I.-referentie (temperatuurindex) geworden voor vernette kabels binnen de branche voor rijdend spoorwegmaterieel.

Smelttest volgens normen van de Zwitserse spoorwegen Deze testmethode, waarbij de smeltbaarheid van kabels wordt getest, maakt nog steeds integraal deel uit van de GKW-normen voor kabels voor tractiematerieel en rollend materieel van de Zwitserse spoorwegen (SBB).

Test deel 1 Om een horizontaal gehouden uiteinde van een soldeerbout, met een temperatuur van 350°C, wordt een kabel in een lus gehangen. Aan de kabel hangt een gewicht van 250g. Vervolgens wordt tussen het uiteinde van de soldeerbout en het kabeluiteinde 36V toegepast.

Evaluatiecriterium = Tijd tot kortsluiting, maar minimaal 7 minuten.

Test deel 2 Kabel wordt gedompeld in een waterbad dat gedurende 1 minuut onder een spanning van 3000V wordt getest.

Bij een frequentie van 50Hz.

Evaluatiecriterium = Geen defect

Conclusie Door bestraling vernette elektrische kabels bieden duurzaamheid en veiligheid. De voordelen voor besturingsen tractiekabels in spoorrijtuigen zijn succesvol beproefd. Het aantal kabels binnen treinstellen neemt toe, waarbij door bestraling vernette data- en buskabels steeds vaker worden toegepast. De hierboven beschreven pluspunten maken aanvullende klantvoordelen duidelijk. De economische voordelen van niet door bestraling vernette kabels zijn voordelen op de korte termijn; met bestraalde kabels is de combinatie van duurzaamheid, veiligheid, weinig beslag op ruimte en gewichtsreductie mogelijk.

Door bestraling vernette kabels voor rollend spoorwegmaterieel

FELTEN Wire & Cable Solutions BV, Veldhoven, Netherlands