Die Bestrahlungs-Vernetzung—auch als Elektronenstrahl-Vernetzung bekannt—ist ein Verfahren, bei dem ein hochenergetischer Elektronenstrahl verwendet wird, der von einem Elektronenbeschleuniger erzeugt wird, um die Molekülbindungen innerhalb der Isolier- und Mantelschichten eines Kabels aufzubrechen und anschließend neu aufzubauen. Wenn dieser hochenergetische Elektronenstrahl in Materialien wie Polyolefine eindringt, wirkt er wie eine Vielzahl von molekularen Skalpellen, die gleichzeitig arbeiten: Er trennt alle schwachen Verbindungen in den ursprünglichen Molekülketten und verschweißt sie dann zu einer dichten, dreidimensionalen Netzwerkstruktur neu. Dadurch erhalten die Rohmaterialien eine einzigartige Kombination von Eigenschaften, darunter außergewöhnliche Wärmebeständigkeit, Beständigkeit gegen Säuren und Strahlengefahren, ein hohes Maß an Flammhemmung und überlegene Zähigkeit.

(Veränderungen der inneren Struktur vor und nach der Bestrahlungs-Vernetzung)

Bestrahlungs-vernetzte, flammhemmend isolierte Drähte und Kabel werden hauptsächlich in Projekten für Wohnhäuser, Hochhäuser, Hotels, Krankenhäuser, U-Bahn-Stationen, Kernkraftwerke, Tunnel, Kraftwerke, Bergwerke, Öl- und Gasanlagen sowie Chemieanlagen eingesetzt. Darüber hinaus sind sie unverzichtbar für Stromversorgungskreise in Notfallsystemen—wie Brandmeldeanlagen, Sicherheitseinrichtungen, Rauchabzugssystemen, Notfall-Transportwegen und Notbeleuchtung—in allen Bereichen, in denen Brandschutz eine entscheidende Anforderung ist.

Die Vorteile von elektronenstrahlbestrahlten vernetzten Drähten und Kabeln umfassen:

1. Bestrahlungs-vernetzte Produkte bieten überlegene Leistung, Energieeffizienz und keine Umweltverschmutzung;

2. Die Bestrahlungs-Vernetzung ist ein Verfahren, mit dem Drähte und Kabel hergestellt werden können, die gleichzeitig vernetzt und flammhemmend sind;

3. Hohe Temperaturbeständigkeitsklasse. Die Temperaturbeständigkeitsklasse von bestrahlungs-vernetzten Produkten kann 105–150°C erreichen, während andere chemische Vernetzungsverfahren derzeit auf 90°C begrenzt sind und PVC auf nur 70°C begrenzt ist;

4. Hohe Strahlenbeständigkeit (ausgezeichnete Alterungsbeständigkeit und thermische Stabilität) sowie überlegene Beständigkeit gegen Rissbildung;

5. Bestrahlungs-vernetzte Produkte werden bei Umgebungstemperatur vernetzt; dieses Verfahren verhindert das Ausglühen des Leiters und beseitigt Defekte, die durch thermische Spannungen während der Herstellung verursacht werden, wodurch thermische Spannungen innerhalb der Isolierschicht vermieden werden.

(I) Aktueller Stand der Anwendungen der Strahlenverarbeitung in der Draht- und Kabelindustrie meines Landes

Die Entwicklung der Strahlenverarbeitungstechnologie in der Draht- und Kabelindustrie meines Landes spiegelt sich hauptsächlich in den folgenden Aspekten wider:

1. Rasches Wachstum der Anzahl der Elektronenbeschleuniger und der Aufbau großer Produktionskapazitäten. Anfang der 1990er Jahre verzeichnete die Kabelindustrie einen Investitionsboom in Produktionslinien für Elektronenbeschleuniger, die speziell für die Herstellung von strahlenvernetzten Drähten und Kabeln bestimmt waren. Angetrieben durch technologische Fortschritte wuchs die Zahl der Elektronenbeschleuniger-Produktionslinien im Besitz der Kabelindustrie rasch. Obwohl die Produktionskapazität meines Landes für strahlenverarbeitete Drähte und Kabel derzeit noch hinter der der Vereinigten Staaten zurückbleibt, hat sich der Abstand zwischen China und Ländern wie Japan, Russland und den Staaten Westeuropas deutlich verringert; folglich wird China international als das Land mit der schnellsten Entwicklungsgeschwindigkeit im Bereich der Strahlenverarbeitung anerkannt.

2. Bedeutende Fortschritte bei der Marktentwicklung für strahlenvernetzte Draht- und Kabelprodukte. In den 1990er Jahren stand die Marktdurchdringung von strahlenvernetzten Drähten und Kabeln vor erheblichen Hürden. Dazu gehörten Rückstände bei der Entwicklung der Strahlenverarbeitungstechniken, ein Mangel an im Inland hergestellten Rohstoffvarianten—verbunden mit deren uneinheitlicher Qualität—sowie Verzögerungen bei der Formulierung relevanter inländischer Normen. Infolgedessen arbeiteten viele Produktionslinien für Elektronenbeschleuniger mit Unterauslastung, was die vollständige Realisierung ihrer wirtschaftlichen Vorteile behinderte. In den letzten Jahren hat sich die Situation jedoch erheblich verbessert. Während der jährliche Produktionswert von strahlenvernetzten Drähten und Kabeln 1992 nur 30 million RMB betrug, ist er inzwischen auf fast 3 billion RMB gestiegen. Zu den Produkten, die erfolgreich entwickelt wurden und sich relativ ausgereifte Marktpositionen erarbeitet haben, gehören hauptsächlich:

(1) 10kV- und 1kV-Freileitungskabel mit strahlenvernetzter Polyethylen-Isolierung. Diese Produktkategorie markierte den ersten großen Erfolg in der Geschichte der chinesischen strahlenvernetzten Draht- und Kabelindustrie; bis heute bleibt sie das Flaggschiffprodukt für strahlenvernetzte Kabel in zahlreichen Kabelherstellungswerken.

(2) 1kV-Stromkabel mit strahlenvernetzter Polyethylen-Isolierung (einschließlich flammhemmender, feuerbeständiger und halogenfreier/raucharmer Varianten). Dieses Produkt gehörte zu den frühesten entwickelten Sorten von strahlenvernetzten Drähten und Kabeln; aufgrund verschiedener Faktoren fand es jedoch über einen längeren Zeitraum keine Marktakzeptanz. Mit den erhöhten Investitionen des Landes in die Modernisierung der Stromnetze und der Beschleunigung der wirtschaftlichen Entwicklung haben diese Kabel nach und nach Akzeptanz bei Stromversorgungsbehörden und der breiteren Nutzerschaft gefunden. Der Ersatz von PVC-isolierten Stromkabeln durch Stromkabel mit vernetzter Polyethylen (XLPE)-Isolierung ist zu einem unumkehrbaren Trend geworden; ihr Einsatzvolumen steigt jährlich, und sie sind zum Flaggschiffprodukt für bestrahlte vernetzte Kabel in zahlreichen Kabelherstellungswerken geworden. Folglich werden sie als eine volumenstarke, breit anwendbare Kategorie bestrahlter Kabelprodukte eingestuft.

(3) Steuerkabel mit bestrahlter vernetzter Polyethylen-Isolierung (einschließlich flammhemmender, feuerbeständiger und raucharmer, halogenfreier Typen). Ähnlich wie bei Stromkabeln werden PVC-isolierte Steuerkabel unweigerlich durch XLPE-isolierte Steuerkabel ersetzt werden; außerdem ist für Kabel mit kleinem Querschnitt—insbesondere halogenfreie und flammhemmende Kabel—das Bestrahlungs-Vernetzungsverfahren die bevorzugte Herstellungstechnik.

(4) Flughafenbeleuchtungskabel mit bestrahlter vernetzter Polyethylen-Isolierung. Dieses Produkt wird sowohl auf zivilen Flughäfen als auch auf Militärflugplätzen weithin eingesetzt.

(5) 125°C Lokomotivverdrahtung mit bestrahlter vernetzter Polyolefin-Isolierung. Dieses Produkt wurde vom Eisenbahnministerium und verschiedenen Lokomotivherstellungswerken akzeptiert; seine Leistungsmerkmale warten jedoch noch auf weitere Verbesserungen.

(6) 105°C Drähte mit bestrahlter vernetzter PVC (XLPVC)-Isolierung. XLPVC-isolierte Drähte können *nur* mit dem Bestrahlungs-Vernetzungsverfahren hergestellt werden. Derzeit werden Produkte dieses Typs hauptsächlich gemäß U.S.-Normen wie UL 1429, 1430, 1431 und 1672 hergestellt; sie werden als Geräteverdrahtung für elektronische Produkte verwendet, die für den Export bestimmt sind, und die Herstellungsunternehmen für diese Drähte konzentrieren sich überwiegend auf die Regionen des Perlflussdeltas und des Jangtse-Deltas.

(7) 125°C–150°C Drähte mit bestrahlter vernetzter Polyolefin-Isolierung. Derzeit werden Produkte dieses Typs hauptsächlich gemäß U.S.-Normen wie UL 3266, 3173, 3271, 3272 und 3321 hergestellt; sie dienen als Geräteverdrahtung für Produkte wie Elektromotoren und Beleuchtungskörper, die für den Export bestimmt sind. Die Marktnachfrage nach diesen Drähten ist erheblich, und die Herstellungsunternehmen konzentrieren sich überwiegend auf die Regionen des Perlflussdeltas und des Jangtse-Deltas.

(8) Niederspannungs-Automobilleitungen mit bestrahlter Vernetzung. Derzeit sind zwei Haupttypen dieser Leitungen auf den Markt gekommen: erstens 105°C Automobilleitungen mit bestrahlter vernetzter PVC-Isolierung; und zweitens 125°C Automobilleitungen mit bestrahlter vernetzter Polyolefin-Isolierung. Zu den angewandten Normen gehören die der USA (SAE), Japans (JASO), Deutschlands (DIN) und Frankreichs (PSA); jedoch entsprechen Vielfalt und Qualität dieser Produkte noch nicht vollständig der Marktnachfrage, sodass weiterhin umfangreiche Importe erforderlich sind.

(9) Zu den weiteren erfolgreich entwickelten Produkten gehören Unterwasser-Ölpumpenkabel mit bestrahlter vernetzter Polyethylen-Isolierung, Kabel für Kernkraftwerke und Hochspannungskabel für Farbfernsehgeräte.

3. Verschiedene Materialien, die speziell für bestrahlungs-vernetzte Drähte und Kabel entwickelt wurden, wurden erfolgreich entwickelt, darunter hauptsächlich:

(1) Bestrahlungs-vernetzte Isoliermaterialien für Freileitungskabel von 1 kV bis 10 kV;

(2) 90°C bis 105°C halogenfreie, flammhemmende, bestrahlungs-vernetzte Isolier- und Mantelmaterialien für Kabel;

(3) 150°C bestrahlungs-vernetzte Polyolefin-Kabelmaterialien;

(4) 125°C bestrahlungs-vernetzte Polyolefin-Kabelmaterialien;

(5) 105°C bestrahlungs-vernetzte Polyvinylchlorid (PVC)-Kabelmaterialien;

(6) Spezielle bestrahlungs-vernetzte Materialien für Flughafenbeleuchtungskabel;

(7) 125°C bis 150°C bestrahlungs-vernetzte Polyolefin-Isoliermaterialien für Motoranschlussleitungen.

(II) Der Abstand zu fortschrittlichen internationalen Standards und bestehende Herausforderungen

Im Vergleich zu den wichtigsten Ländern der Bestrahlungsindustrie—wie den USA, Deutschland und Japan—bestehen in meinem Land noch erhebliche Lücken in Bezug auf industriellen Maßstab, technologische Raffinesse und die Konzentration von Fachkräften. Die wichtigsten Herausforderungen und eine Analyse ihrer zugrunde liegenden Ursachen sind nachstehend aufgeführt:

(1) Unternehmen, die in der Bestrahlungsverarbeitung von Drähten und Kabeln tätig sind, leiden im Allgemeinen unter unzureichenden Investitionen in Technologie und einer geringen Fähigkeit zur technologischen Innovation. Es ist nicht nur wichtig, über moderne Ausrüstung zu verfügen, sondern auch entscheidend, eine robuste Fähigkeit zur technologischen Innovation zu entwickeln—die jeden Aspekt von Produktdesign und Materialwissenschaft bis hin zu Herstellungsprozessen und Ausrüstungstechnik umfasst.

(2) In bestimmten Regionen leiden Unternehmen unter niedrigen Auslastungsraten der Ausrüstung und ungleichmäßiger wirtschaftlicher Leistung. Selbst jene Unternehmen, die relativ starke finanzielle Ergebnisse vorweisen, liegen in Bezug auf die wirtschaftliche Effizienz noch deutlich hinter ihren Pendants in fortgeschrittenen Ländern zurück. Die Ursachen für diese Diskrepanz sind vielfältig und ergeben sich hauptsächlich aus einer begrenzten Vielfalt bestehender Produkte und dem intensiven Wettbewerb zwischen den Unternehmen, was insgesamt die Gewinnmargen drückt. Darüber hinaus hinken Produktnormen den Branchenfortschritten oft hinterher, Marketing- und Werbemaßnahmen sind unzureichend, Initiativen zur Markterschließung verlaufen schleppend, und der gesamte Marktanteil bleibt niedrig. (3) Bei der Bestrahlungsverarbeitung von Drähten und Kabeln verfügen einige Unternehmen über Beschleuniger-Strahlführungsausrüstungen, die die Auslegungsspezifikationen nicht erfüllen, verbunden mit einem Mangel an Möglichkeiten zur Überwachung der Strahlführung. Infolgedessen ist die Oberflächendosisverteilung der Drähte und Kabel nach der Bestrahlung ungleichmäßig; dadurch können sie die Anforderungen an die Materialmodifizierung nicht erfüllen, was zu einer niedrigen Produkt-Bestehensquote führt.

(4) Die Produktentwicklung bleibt weitgehend auf eine begrenzte Auswahl von Artikeln beschränkt, wie Niederspannungs-Stromkabel, Freileitungs-Insulationskabel, Motoranschlussleitungen, Lokomotivverdrahtung und Beleuchtungskabel. Es gibt einen relativen Mangel an hochwertigen, spezialisierten bestrahlten Kabeln—insbesondere solchen für militärische, Luft- und Raumfahrt- sowie Offshore-Ölplattform-Anwendungen. Die Gründe dafür sind dreifach: Erstens hinkt die Materialentwicklung den Investitionen in die Ausrüstung hinterher, wodurch das Feld hochwertiger bestrahlungs-vernetzter Materialien fast völlig unerforscht bleibt. Zweitens mangelt es an spezialisiertem technischem Fachpersonal im Bereich der Bestrahlungsverarbeitung, und die Unternehmen haben nicht ausreichend in Forschung und Entwicklung investiert, wodurch die Entwicklung neuer Produkte erheblich zurückgeblieben ist. Drittens befindet sich die Kultivierung und Reifung des Marktes selbst noch in einem fortlaufenden Prozess, der Zeit erfordert.

(III) Zukünftige Entwicklungstrends

Bestrahlte Kabel machen weiterhin stetige Fortschritte in Bezug auf technologische Innovation. Beispielsweise haben Fortschritte wie die dynamische Elektronenstrahl-Steuerungstechnologie, hochenergetische Elektronenstrahl-Bestrahlungstechniken und koextrudierte Doppelschichtverfahren nicht nur die Haltbarkeit und Sicherheit von Drähten verbessert, sondern auch ihre Herstellungsprozesse umweltfreundlicher gemacht. Mit Blick auf die Zukunft wird erwartet, dass bestrahlte Kabel, angetrieben durch kontinuierlichen technologischen Fortschritt, in einer wachsenden Zahl von Bereichen Anwendung finden werden—wie intelligente Stromnetze und hocheffiziente Energiemanagementsysteme—und damit noch breitere Marktaussichten eröffnen.

Quelle: Shandong Wire and Cable Association (Der Inhalt wird auf Anfrage entfernt, falls er Rechte verletzt.)