پلی وینیل کلراید( پی وی سی ) در صنعت سیم و کابل

در میان انواع مختلف پلیمرها، تولید پلی وینیل کلراید به دلیل تنوع بالا از روند رشد چشمگیری برخوردار است. این پلیمرمی‌تواند به عنوان یک پلاستیک قوی وسفت بکار رود

امروزه صنعت پلیمر به طور گسترده ای در تمام حوزه های فنی و مهندسی وارد شده که از جمله می توان به صنایع الکتریکی اشاره کرد. انواع پلیمرهای هادی، نیمه هادی و عایق در صنعت الکترونیک وجود دارند که با استفاده از آنها قیمت بسیاری از محصولات الکترونیکی کاهش یافته است. در میان انواع مختلف پلیمرها، تولید پلی وینیل کلراید به دلیل تنوع بالا از روند رشد چشمگیری برخوردار است. این پلیمرمی‌تواند به عنوان یک پلاستیک قوی وسفت بکار رود، یا با انواع نرم¬کننده ها آمیزه کاری شده و به پلاستیک انعطاف¬پذیر مبدل شود. آمیزه کاری پی وی سی با نرم کننده های با پایداری حرارتی بالا موجب تولید گرید کابل پی وی سی شده که دارای ویژگی های از جمله استحکام مکانیکی بالا، مقاوم در برابر روغن، مقاوم در برابر شعله و … است. در این مقاله در مورد ویژگیهای کابل های مختلف و مقایسه آنها با پی وی سی پرداخته شده است.

آشنایی با پلیمر پلی وینیل کلراید یا PVC مورد استفاده در سیم و کابل

پی وی سی یا پلی وینیل کلراید پر مصرف ترین پلیمر گرمانرم در صنعت سیم و کابل طی چند دهه اخیر بوده است . بیشترین مصرف آن در عایق و روکش ( غلاف ) سیم و کابل های فشار ضعیف که در دما و شرایط معمولی کار می کنند است . هزینه کم مواد و فرآیند ، کارایی مناسب ، ویزگی های مکانیکی خوب در دمای کارکرد ، مقاوت در برابر برخی از حلال ها و مواد شیمیایی و از همه مهمتر مقاومت آن در برابر گسترش آتش به دلیل ویژگی خود خاموش کنی آن در صورت حذف شعله ، از مزایای مهم این پلیمر به شمار می رود .

البته در ولتاژهای بیش از یک کیلوولت به دلیل افت دی الکتریک استفاده از این پلیمر مناسب نمی باشد .

پلیمر PVC در اترها ، دی اکسانها ۱ ، تتراهیدروفیوران ۲ ، استون ۳ ، سیکلوهگزانون ۴ ، نیتروبنزن ۵ و حلال های کلره حل می شود . اغلب در ساختار این پلیمر از مواد نرم کننده برای مصارف مختلف استفاده می شود و در نتیجه خواص آن بستگی زیادی به نوع و میزان استفاده از این افزودنی ها بخصوص نرم کننده ها دارد .

اسیدها ، قلیاها و اکسید کننده ها مانند اسید کرمیک ۶ برروی PVC بی اثر می باشند به همین جهت از این پلیمر جهت پوشش مخازن ضد اسید استفاده می شود .

مقاومت این پلیمر در برابر حرارت و نور ماوراء بنفش در مقایسه با سایر پلیمرها کمتر است .

از این پلیمر در اغلب صنایع خصوصا” صنایع ساخت کف پوش ها ، سیم و کابل ، لوله ، شیلنگ و … استفاده می گردد .

بهره گیری از پلیمر پی وی سی ( PVC ) در صنعت سیم و کابل

بی شک یکی از کاربردی ترین و پرمصرف ترین مواد پلیمری در صنعت سیم و کابل پی وی سی ( PVC ) می باشد و به دلیل خواص جذاب و کاربرد عمومی آن در صنعت مورد توجه قرار گرفته است .

انعطاف پذیری بسیار زیاد در خواص پلیمر پی وی سی ( PVC ) به دلیل امکان پذیرش انواع افزودنی ها و نرم کننده ها ، استفاده آن را در صنعت سیم و کابل به نحو چشمگیری افزایش داده است .

معمولا” از پی وی سی ( PVC ) در دامنه حرارتی بین ۴۲- تا ۱۰۵+ درجه سانتیگراد استفاده می گردد . به طور معمول گرانول مورد مصرف در عایق سیم و کابل برق برای دمای ۷۰ درجه سانتیگراد طراحی شده است ولی می توان با استفاده از نرم کننده ها و سایر افزودنی های مناسب ، تحمل حرارتی آن را تا ۱۰۵ درجه سانتیگراد نیز افزایش داد . از پی وی سی ( PVC ) بیشتر در کابل های فشار ضعیف تا ولتاژ نامی ۱ کیلوولت استفاده می شود . برای کابل های با ولتاژ نامی بیش از ۳ کیلوولت ، پی وی سی باید دارای ویژگی های برقی بهبود یافته تری شود . در این راستا استاندارد IEC شماره ۶۰۵۰۲ مواردی را الزام نموده است ، از جمله آنکه دمای بهره برداری را تا ۸۵ درجه سانتیگراد تعیین نموده به شرط آنکه حاصل ضرب نفوذ پذیری ویژه و زاویه افت عایق کمتر از ۷۵/۰ بماند ، همچنین زاویه افت عایق DLA در دمای ۸۰ درجه سانتیگراد نباید از مقدار آن در ۶۰ درجه سانتیگراد فراتر رود .

این مشخصات به همراه قیمت پایین ، قدرت جذب بالای نرم کننده ها – و به طبع آن انعطاف یافتن بیشتر – آلیاژ شدن یا کوپلیمر شدن باسایر لاستیک ها ( از PVC می توان به عنوان آلیاژ یا کوپلیمر با سایر پلیمرها استفاده نمود ، در این صورت می توان برخی از خواص آن را از قبیل تحمل حرارتی ، شکل دهی آسان و … بهبود بخشید . اولفین ها ، توموپلاستیک پلی یورتان یا TPU و پلی استرها بدین منظور می توانند مورد استفاده قرار بگیرند ) ، باعث استفاده گسترده از PVC به عنوان روکش سیم و کابل گردیده است .

اگرچه خواص الکتریکی P.V.C به خوبی پلی اتیلن نیست ، ولی ویژگی های الکتریکی آن قابل تامل است و بدین منظور در برخی خطوط تلفنی و خطوط شبکه های اطلاع رسانی مورد استفاده قرار می گیرد . در فرکانس های بالا نیز از ایجاد پدیده هم شنوایی یا CROSS TALK در کابل های مخابراتی جلوگیری می نماید . تنها اشکال آن در کابل های مخابراتی این است که در این کابل ها در حال حاضر علاوه بر امکان ارسال صدا بایستی سیگنال های کدگذاری شده را نیز ارسال نمایند که این امر به طور همزمان توسط کابل های P.V.C امکان پذیر نمی باشد .

پی وی سی به راحتی شکل داده شده و توسط اکسترودر به شکل دلخواه بیرون می آید اما نسبت به حرارت حساس بوده و با تغییرات دما برخی خواص آن از جمله شفافیت و … تغییر می نماید و بازیابی آن بسیار آسان است لیکن به دلیل عدم تجزیه آن از لحاظ زیست محیطی مشکل ساز است .

برخی از کابل هایی که با عایق P.V.C ساخته می شوند در بازار با نام پرتودور شناخته می شوند . این کابل ها برای مناطق سردسیر نیز مناسب بوده و به آسانی در دمای ۵- درجه سانتیگراد به بالا کار می کنند . این کابل ها همراه با افزودنی های ویژه برای رویارویی با شرایط دشوار آتش سوزش آماده می شوند و در برابر گسترش آتش ، اثر خورندگی گازهای احتراق ، دود چگال ، حفظ ویژگی عایق در دوره آتش سوزی رفتار مناسبی از خود نشان می دهند .

روکش های پی وی سی رنگین کابل ها می بایستی با یک کد شناسایی همراه شوند ، زیرا این روکش ها پس از خواباندن در زیر زمین به علت وجود ترکیبات گوگرد دار و پایدار سازهای سربی که ترکیب سولفید سرب را پدید می آورند تیره تر شده و یا سیاه رنگ می شوند . البته با بهره گیری از روش های گران تری که در آن از پایدارساز کلسیم – باریم – کادمیم استفاده می شود ، می توان بر این دشواری چیره شد .

در پایان بایستی به این نکته اشاره کرد که در مقایسه با پلیمرهایی با ساختار قطبی مانند P.V.C پلیمرهایی با ساختار ناقطبی همانند پلی اتیلن و یا XLPE از ویژگی های برجسته تری برخوردار می باشند . هرچند این مواد برای قالب ریزی در سرکابل ها یا مفصل ها به خوبی پی وی سی نیستند چون چسبندگی کمتری دارند .

پی نوشت :

دی اکسان : اتر حلقوی از اتیلن گلیکول که به هر نسبتی در آب محلول است و به عنوان حلال استفاده می شود .

تترا هیدرو فیوران tetrahydrofuran یا O C12H8 : مایعی شفاف و بی رنگ با نقطه جوش ۶۶ درجه سانتیگراد محلول در آب و حلال های آلی ، به عنوان حلال برای رزین ها ، در چسب ها ، مرکب های چاپ استفاده می شود . اختصار آن تی . اچ . اف است .

استون یا acetone یا CH3COCH3 : مایعی بسیار قابل اشتعال ، فرار و بی رنگ ، محلول در آب ، که عنوان حلال و معرف به کار می رود . نام دیگر آن ۲- پروپانونا است .

Cyclo hexanone یا C8H10O : مایعی روغنی با بویی شبیه به نعناع و استون ، محلول در الکل ، اتر و دیگر حلال های آلی ، به عنوان حلال صنعتی در تولید آدیپیک اسید در تهیه رزین های سیکلوهگزانون استفاده می شود .

Nitro benzene یا C6H5NO2 : بلورهایی متمایل به سبز یا مایع متمایل به زرد و سمی با نقطه ذوب ۷۰/۵ درجه سانتیگراد که در ساختن آنیلین به کار می رود . نام دیگر آن روغن میزبان است .

Chromic acid یا H2CRO4 : هیدرات CRO3 که فقط به صورت نمک یا محلول وجود دارد .