پلیمر ها در صنعت سیم و کابل

ما در این مقاله می خواهیم به تعریف و توضیح پلیمر ها در صنعت سیم و کابل صنعتی بپردازیم.

یکی از بهترین عایق های فیزیکی قابل استفاده در تولید سیم و کابلهای  های الکتریکی و مخابراتی  و …  پلیمرها می باشند.

عایق ها در مدارهای الکتریکی وظیفه جلوگیری از تماس و اتصال الکتریکی بین خطوط رسانا در رشته سیم ها را به عهده دارد. در صنعت کابل سازی جهت عایق سازی کابل ها و سیم ها بر اساس ویژگی و نیاز هر سیستم از جامدات ، گازها و مایعات می توان به عنوان عایق استفاده کرد

ضمن این که عایق وظیفه جلوگیری از انتقال جریان برق از طرف هادی به زمین و یا جریانی را با پتانسیل  پایین تر را به عهده دارد باید توجه داشت که در برخی از سیم و کابل ها ، عایق ها  مسیولیت حفاظت فیزیکی  را نیز به عهداه دارند .

با توجه به خاصیت نارسایی، پلیمرها  کاربردهای زیادی در کابل های مخابراتی و سیم و کابل های  الکتریکی دارند. و جز سیستم جدایی ناپذیر در شبکه های توزیع برق می باشند. در سال های نخستین تولید سیم وکابل فلزات  هادی برق بدون هیچ گونه پوششی استفاده می شدند اما کم کمک با توجه با آشکار شدن خظرات برق گرفتگی روکش های عایق به یکی از اجزای اساسی در سیستم های توزیع برق تبدیل شد.

با توجه به مقاومت بالای پلیمر در برابر جریان الکتریکی ، این مواد در روکش سیم و کابل به عنوان عایق استفاده می شوند.

پلیمرها در روکش سیم و کابل به دو گروه ترموپلاستیک و ترموست تقسیم می شوند. که در این بخش ترموپلاستیک ها را معرفی می کنیم.

ترموپلاستیک : CPE استحکام بالایی در برابر اسید و باز دارد و مقاوم در برابر آتش است و این خصوصیت باعث استفاده زیاد از این ماده در کابل های مورد استفاده در صنایع شیمیایی و موارد آسیب زا شده است.

پی وی سی در دماهای بین ۲۰تا ۶۰ درجه کاربرد دارد و در ولتاژ های پایین برای صنایع خودرو سازی و ساختمان بکاربرده می شود در ولتاژهای بالاتر از یک کلیو وات به دلیل افت دی الکتریک استفاده از آن توصیه نمی شود .از خصوصیت های پی وی سی می توان به مقاومت آن در برابر آتش و ویژگی خود خاموش کنی اشاره کرد . پی وی سی پرکاربردترین پلیمر گرما نرم در حوزه سیم و کابل است و بیشتر در عایق و غلاف سیم وکابل های فشار ضعیف به کار می رود.

فلوئورو پلیمرها، نیز خواص الکتریکی عالی و مقاوم در برابر مواد شیمیایی و حرارت هستند

این مواد در کابل هایی که ولتاژ پایین دارند استفاده می شوند ودر برابر تشعشعات رادیواکتیو بسیار مقاوم می باشند به همین دلیل در تجهیزات هسته ای کاربرد دارند.

PE نیز یکی از پرکاربردترین پلیمرها در حوزه سیم و کابل است. از ویژگی های این پلیمر می توان به مقاومت بالا در برابر جریان برق و انعطاف پذیری کم آن  اشاره کرد.

پلیمر PP مشابه PE  است اما با توجه به خواص مکانیکی بهتر در کابل هایی که روکش نازک دارند استفاده می شوند.

TPE ، خواصی مشابه ه PE و PP دارند. و امکان  افزایش انعطاف پذیری  بیشتر در آن ها وجود دارد.

TPU یکی از بهترین  انتخاب ها در  روکش دهی سیم و کابل است. مقاومت عالی در مقابل مسایل  محیطی وشیمیایی، قابلیت حافظه شکلی و انعطافپذیری بالا از مهمترین خصوصیت های  TPU است. همچنین TPU درحجم  وسیعی از فرکانس و ولتاژ قابل کاربرد است.

 سیستم عایق بندی

در هر وسیله الکتریکی ، سیستم عایق بندی قابل اعتماد بودن ان مشخص می کند و نوع و خصوصیات کیفی عایق بر هزینه تمام شده  ، وزن و کارایی وسیله تاثیر می گذارد. برای عایق بندی سیستم های برقی معمولا چندین عایق مثل کاغذ ، فیلم ، نوار ، لاستیک و روغن به صورت سری مورد استفاده قرار میگیرد.

معمولا عایق هایی که صورت جامد هستند متداول ترین عایق های مورد استفاده در مدارهای الکتریکی و  سیم و کابل هستند. حتی در مواردی که از عایق های گازی و یا مایع استفاده می شود ، ماده جامد نیز توامان استفاده می گردد.

در بیشتر  موارد عایق هایی که به صورت جامد هستند از همان ابتدا به صورت جامد استفاده می گردد ولی در برخی موارد به صورت محلول استفاده می شود . ملکول پلیمر ساختار زنجیری دارد. به عبارت دیگر ماده ای که از مولکول های بسیار بزرگ ساخته شده که از اتصال ملکول های ساده به وجود آمده است  مثل پلی اتیلن که از یک زنجیر پلی اتیلن تشکیل شده است.

واحد هایی که در پلیمر تکرار می شوند، مونومر نام دارند. به عنوان نمونه می توان از منومر پلی اتیلن نام برد که گاز اتیلن است یا منومر پی وی سی که وینیل کلراید است در بیشتر منومترها می توان پیوند دوگانه کربن- کربن را مشاهده کرد که در زمان پلیمر شدن این پیوند شکسته می شود و به دو طرف منتقل می شوند

زمانی که زنجیره ملکولی از یک مونومر به وجود آمده باشد زنجیر هوموپلیمر نامیده می شود و اگر دو منومرمتفاومت باشد زنجیر را کوپلیمر و سه مونومر زنجیر را ترپولیمر نام گذاری می کنند.

دسته بندی پلیمر ها در سیم و کابل برق صنعتی چگونه است؟

در حال حاضر  مهمترین پلیمرها در صنعت برق با ویژگی های زیر تقسیم بندی می شوند :

• گرمانرم ها
• گرماسخت ها
• گرما نرم ها

پلیمر های گرمانرم را می توان با بیشتر کردن حرارت و  گرما و یا حذف  آن به طور متناوب نرم و فریز  کرد . بر این اساس این مواد را می توان به صورت مکرر در اکسترودر ، فرآیند تزریق و … فرآوری کرد.

 گرما سخت ها

پلیمرهای گرماسخت بعد  از پروسه خنک کردن ، گرمای  دوباره باعث منعطف شدن بیش از حد  و روان شدن  پلیمر نمی شود . به صورت کلی باید گفت که  ، پلیمرهای گرماسخت را به عنوان مواد قابل بازیافت محسوب نمی کنند. به عنوان نمونه می توان از   پلیمر های گرماسخت به پی وی سی اشاره کرد.

از پلیمرهای گرمانرم می توان به عایق پلی اتیلن ( PE ) ، پلی پروپیلن ( PP ) ، پلی وینیل کلراید ( PVC ) و از پلیمرهای گرماسخت می توان به EPDM اشاره نمود .

پلیمرهای الاستومری به شکلی هستند که می شود  با  اعمال فشار  به صورت متناوب  تغییر شکل داده و پس از برداشتن نیرو به شکل اول خود برگردند . الاستومرها با توجه به ترکیب شیمیایی خود و نیز فرآیند  فرآوری می توانند به صورت گرمانرم یا گرما سخت وجود داشته باشند.

پی وی سی پرمصرف ترین پلیمر در صنعت سیم و کابل:

انعطاف پذیری بالا در پلیمر پی وی سی ، قیمت کم ، جذب بالای نرم کننده ها و افزودنی ها باعث استفاده گسترده از پلیمر پی وی سی در صنعت سیم و کابل شده است همپنین این پلیمر قابلیت آلیاژ شدن یا کوپلیمر شدن با بقیه لاستیک ها را نیز دارد. که این مطلب می تواند برخی از خصوصیت های ان از جمله تحمل حرارتی و شکل دهی آسان را بهبود بخشد.