الأسلاك والكابلات ذات العزل المطاطي: الأنواع ، المزايا والعيوب ، المواد ، تكنولوجيا الإنتاج
تُستخدم الأسلاك والكابلات المعزولة بالمطاط لتوصيل المنساخ وتوزيع الكهرباء في شبكات التيار الكهربائي الثانوية ، كما تُستخدم على نطاق واسع في الصناعة والزراعة والنقل والبناء والحياة اليومية.
أنواع الكابلات والأسلاك ذات العزل المطاطي
يمكن تقسيم الكابلات والأسلاك والكابلات ذات العزل المطاطي إلى المجموعات التالية:
- تركيب الكابلات والأسلاك والكابلات.
- اسلاك الطاقة؛
- كابلات التحكم
- الكابلات والأسلاك المرنة للخراطيم.
- الكابلات والأسلاك البحرية.
- كابلات الجسم
- أسلاك لعربات الدرفلة الكهربائية ؛
- أسلاك الطائرات والسيارات والجرارات.
لا يرجع استخدام العزل المطاطي أو البلاستيكي إلى الرغبة في الحصول على كابل مرن ، حيث يتم ذلك لتسهيل وتبسيط أطراف الكابلات.
لا يتيح استخدام غمد الرصاص إمكانية استخدام المرونة المتزايدة لطبقة العزل للكابل ، وبالتالي في الحالات التي تتطلب كبلًا بمرونة متزايدة ، وليس الرصاص ، ولكن تكون أغطية الخراطيم مصنوعة من المطاط أو البلاستيك المفلكن مستخدم.
لا يمكن استخدام متوسط القوة العازلة العالية لعزل المطاط في معظم الحالات نظرًا لوجود أماكن ضعيفة في طبقة العزل ، مما يستلزم زيادة سماكة طبقة العزل مقارنة ، على سبيل المثال ، بعزل الورق المشبع ويؤدي إلى الاستهلاك المفرط لطلاءات المواد الواقية لزيادة قطر الكابل.
المرحلة الأولى من الإنتاج هي مد الأسلاك متعددة النواة للأسلاك والكابلات والأسلاك من الأسلاك النحاسية المعلبة وغير المعلبة.
تكنولوجيا انتاج الاسلاك والكابلات مع عزل المطاط
تشمل عمليات العملية الرئيسية إنتاج المطاط والبلاستيك وتطبيقهما على قلب أو سلك ، ويشمل إنتاج المطاط بلاستيك مطاط وإدخال مواد الحشو (الطباشير والتلك) والملينات والمحسنات وعوامل الفلكنة.
يتم تطبيق مركب المطاط على القلب عن طريق الضغط الساخن على مكابس دودية أو الضغط البارد على بكرات ملفوفة خاصة. تعتمد سماكة العازل المطاطي على حجم المقطع العرضي للسلك والجهد المقنن للسلك أو الكابل ، بينما يتم تحديد سمك غلاف الخرطوم حسب قطر الكابل.
يمكن أن يختلف سمك الغلاف من 1 إلى 8 مم للخراطيم المطاطية ومن 2 إلى 4 مم للسترات المصنوعة من الفينيل PVC.
يتم فلكنة العزل المطاطي ، بعد تطبيقه على القلب بطريقة باردة أو ساخنة ، لإعطاء طبقة العزل الخصائص الفيزيائية الضرورية: القوة الميكانيكية والمرونة. لا تتطلب الأغطية البلاستيكية الفلكنة.
في الجزء العلوي من طبقة العزل المطاطي للأسلاك ، يتم تطبيق جديلة من خيوط قطنية ، يمكن تشريبها بالبيتومين أو تركيبة أخرى أو تغطيتها بطبقة من نيترو ورنيش (أسلاك الطائرات والسيارات).
يتم تنفيذ بقية العمليات التكنولوجية ، مثل التواء في كابل ووضع أغطية واقية ، بنفس طريقة العمليات الأخرى. منتجات الكابلات.
مزايا وعيوب العزل المطاطي
جعلت الخصائص الكهربائية والميكانيكية العالية لعزل المطاط من الممكن تحقيق عدد من هياكل الأسلاك والكابلات التي تعمل في ظل ظروف عمل صعبة للغاية (القطع ، التسجيل ، الحفارات ، إلخ).
مجموعة واسعة من قيم المقاومة (من 1013 إلى 1017 أوم سم) وتنوع كبير ثابت العزل الكهربائي اعتمادًا على تركيبة المطاط وتكنولوجيا إنتاجه ، توفر إمكانية الإنتاج عزل الأسلاك والكابلات بمختلف أنواعها.
إلى جانب الصفات الإيجابية لعزل المطاط ، هناك أيضًا صفات سلبية ، وأكثر ما يميزها ما يلي:
- وجود فقاعات الهواء والأفلام في طبقة العزل ؛
- عدم استقرار المطاط المفلكن ضد الأوزون ؛
- تأثير القوى الميكانيكية والضغوط على قوة العزل الكهربائي ؛
- تقليل الخصائص الميكانيكية والكهربائية للمطاط عند تسخينه ؛
- عدم تجانس البنية الكلية (وجود حبيبات مواد مالئة ، شوائب ، إلخ) ؛
- نفاذية رطوبة ملحوظة وامتصاص الرطوبة ؛
- مقاومة منخفضة لتأثيرات المنتجات البترولية والزيوت المعدنية ؛
- فقدان الخواص الميكانيكية اعتمادًا على مدة التسخين في وجود الأكسجين الجوي (الشيخوخة الحرارية).
المواد العازلة من المطاط والخصائص التكنولوجية
يتم استخدام المطاط المفلكن فوق المطاط الطبيعي والصناعي لتصنيع أنواع مختلفة من منتجات الكابلات وبالتالي يلعب دورًا مهمًا في تصنيع الكابلات.
تواجه أكبر الصعوبات عند استخدام العزل المطاطي لإنتاج أسلاك وكابلات التيار المتردد عالية الجهد ، على سبيل المثال ، لكابلات الطاقة 6 و 10 كيلو فولت التي توفر الكهرباء للحفارات المتحركة ، والجرافات ، وآلات الخث ، والجرارات الكهربائية ، إلخ.
تؤدي مقاومة الأوزون غير الكافية للمطاط إلى تدمير سريع وتقليل حاد في عمر خدمة مثل هذا الكابل. في هذه الحالات ، يتم استخدام مطاط خاص مقاوم للأوزون ، وهو أقل عرضة لتأثير الأوزون ، ويتم تلميع الغلاف كطلاء واقي.
تم تطوير وصفات مطاطية مقاومة للزيت والبنزين تتيح إنتاج عازل مطاطي لهيكل الكابلات التي تعمل في آبار النفط في درجات حرارة عالية في ظل ظروف قاسية بشكل خاص. تعمل أسلاك الإشعال ذات الجهد العالي في شدة مجال كهربائي عالية وفي نطاق درجة حرارة واسع من -50 إلى + 150 درجة مئوية.
يشمل تكوين العزل المطاطي المواد الأساسية التالية:
- المطاط الطبيعي (NK) أو الاصطناعية (SK) ؛
- الحشو - الطباشير ، الكاولين ، التلك ، إلخ.
- المطريات - حامض دهني ، بارافين ، هلام البترول ، البيتومين ، إلخ.
- تعمل التعزيزات على تحسين الخواص الميكانيكية لمركبات المطاط (أسود الكربون).
تختلف كمية المطاط في مركبات المطاط المستخدمة في إنتاج الأسلاك والكابلات (حسب الوزن) في النطاق من 25 إلى 60٪ ، والكمية الإجمالية لجميع الحشوات - من 70 إلى 35٪ / حوالي 2٪ تقع على المنعمات و حوالي 0.5٪ للمبركنات (الكبريت).
حاليًا ، يستخدم المطاط على نطاق واسع لعزل الأسلاك والكابلات ، والتي تتم عملية الفلكنة بسبب الكبريت المنطلق أثناء عملية الفلكنة أثناء تحلل بعض مركبات الكبريت ، على سبيل المثال ، رباعي ميثيل ثيورام ثنائي كبريتيد (ثيورام). زادت هذه الإطارات "الخالية من الكبريت" من مقاومة الحرارة وبالتالي عمر خدمة طويل. الخصائص الميكانيكية لهذا المطاط أقل قليلاً من تلك الخاصة بالمطاط المفلكن بالكبريت.
وتجدر الإشارة بشكل خاص إلى أن المطاط الخالي من الكبريت أو ، كما يطلق عليه ، ليس له تأثير مدمر على الموصلات النحاسية في الأسلاك أو الكابلات ، وبالتالي ليست هناك حاجة إلى تعليب الأسلاك والموصلات التي تدخل في إنتاج الأسلاك والكابلات المعزولة بالمطاط.
إلى جانب المطاط ، كما ذكرنا سابقًا ، تُستخدم على نطاق واسع مواد اللدائن الحرارية الاصطناعية ، والتي تسمى أيضًا اللدائن.
من بينها ، أولاً وقبل كل شيء ، يجب تضمينه في خليط بلاستيكي شائع جدًا مصنوع من راتينج PVC ، والذي يستخدم على نطاق واسع في صناعة الكابلات ، بشكل أساسي لإنتاج الأسلاك ذات الجهد المنخفض والطلاءات الواقية للكابلات (الخراطيم).
يتم الحصول على راتينج PVC عن طريق بلمرة كلوريد الفينيل. يتم الحصول على المرونة عن طريق خلط الراتينج المقسم بدقة مع الملدنات والمثبتات والحشو.
غالبًا ما يتم استخدام أسود الكربون الأبيض ، والكاولين كمواد مالئة ، ويتم استخدام فوسفات ترايكريسيل ، وفثالات ثنائي البوتايد ، وما إلى ذلك كمواد ملدنة.بالإضافة إلى PVC ، تُستخدم أيضًا البوليمرات المشتركة لكلوريد الفينيل ، على سبيل المثال مع أسيتات الفينيل.
العيوب الرئيسية لعزل PVC:
- الخواص الكهربائية غير الكافية (مقاومة العزل غير الكافية وقيمة كبيرة لظل زاوية فقدان العزل الكهربائي) ، وهو ما يفسره وجود الملدنات ، وكذلك سهولة التخلص من أيون الكلور في راتينج PVC ؛
- مقاومة الصقيع غير كافية.
مع الاختيار المناسب من الملدنات ، يمكن تحقيق خصائص كهربائية مرضية.
تشمل الخصائص الإيجابية لـ PVC ما يلي:
- مقاومة عالية لشيخوخة الحرارة ؛
- مقاومة آثار الزيوت وأي مواد تشحيم ؛
- مقاومة تآكل عالية
- مقاوم المياه؛
- مقاومة عدد من المذيبات والأحماض والقواعد ، باستثناء 93٪ حمض الكبريتيك وحمض الخليك الجليدي ؛ يتأثر البنزين سلبًا بالمذيبات ، مما يقلل من مقاومة الشد للمركب البلاستيكي المعرض لتأثير البنزين لمدة 12 يومًا بأكثر من 7 مرات ، ومقاومة الحجم المحددة بمقدار 2-2.5 مرة ؛
- غير قابلة للاشتعال.
يستخدم البولي إيثيلين على نطاق واسع لإنتاج عزل عالي الجودة للأسلاك والكابلات ... وهو مادة ناعمة نسبيًا (عند تسخينها إلى 70 درجة مئوية ، تقل كثافتها بشكل موحد) ، والتي تتمتع بمقاومة جيدة للصقيع ومقاومة للأوزون ، وهي تستخدم على نطاق واسع للعزل كطاقة (الكابلات المعزولة XLPE) والأسلاك والكابلات عالية التردد.
يتم تحديد جودة المركب البلاستيكي ليس فقط من خلال خصائص البوليمر الأساسي ، ولكن إلى حد كبير من خلال الاختيار الصحيح ونوعية المواد المالئة والملدنات.يعد اختيار مواد الحشو والملدنات تحديًا كبيرًا للمصنعين الذين يرغبون في الحصول على الخصائص المطلوبة.
يتم حل جميع المهام الأكثر صعوبة من الناحية الفنية والاقتصادية ، على سبيل المثال ، الحصول على المطاط المقاوم للأوزون ، وما إلى ذلك ، عن طريق اختيار المواد البلاستيكية الأساسية أو الاصطناعية مع الخصائص اللازمة.
مع الوضع الحالي للكيمياء ، يمكن توقع ظهور عدد من المواد الاصطناعية في المستقبل القريب ، والتي سيمكن استخدامها من حل المشكلات التي لم يتم حلها تمامًا مع عزل الأسلاك والكابلات.