یکی از مهم ترین فرايند های تولید سیم وکابل، عایق بندی آن است. نوع عایق بندی که در سیم به کار میرود، به عواملی از جمله پایداری سیم، مدت زمان استفاده از سیم، مقاومت سیم در برابر رطوبت و دما و… بستگی دارد. در این مقاله به دلایل عایق بندی سیم، انواع آسیب ها، انواع عایق ها و ویژگی های هر کدام از عایق ها میپردازیم.
دلایل عایق بندی سیم چیست؟
در ابتدا باید بگوییم که چرا عایق بندی صورت میگیرد. اگرچه ممکن است پاسخ آن ساده بنظر برسد، اما بسیار مهم است.برای دانستن این مطلب باید بدانیم معمولاً چه چیزهایی باعث آسیب به سیم و خوردگی آن میشود.
به طور کلی قرارگیری سیم در برابرآب وهوا، مواد شیمیایی، آسیب های مکانیکی و… باعث آسیب رسیدگی به سیم میشود.در ادامه به انواع آسیب های احتمالی خواهیم پرداخت.
1. مواد شیمیایی:
بسیاری از مواد شیمیایی مثل پاک کننده ها، شوینده ها، موادضدعفونی کننده و… میتوانند به سیم ها آسیب برسانند وباعث خوردگی آن شوند. برای حل این مسئله از کابل های حفاظت کاتدی استفاده میشود. عایقِ کاتدی این کابل ها، سیم هارا در برابرترکیب های مختلف شیمیایی مثل سورفاکتانت، حلّال های صنعتی، آنزیم ها، کلر، گاز هیدروژن و… مقاوم میکند. معمولاً کابل های حفاظت کاتدی به طور مستقیم درآب و محیط های مرطوب استفاده میشوند.
2. رطوبت و آب و هوا:
تماس مستقیم با آب، رطوبت زیاد و دمای بسیار بالا یا بسیار پایین باعث آسیب به سیم میشوند. برای عملکرد خوب در این شرایط، سیم های عایق بندی شده ای ساخته شده اند. پلی اتیلن های مشبک یا متقاطع ونمونه ای از این سیم ها هستند.
3. انعطاف پذیری:
برای خم شدگی مکرر و آزادی حرکتِ سیم، باید عایق مناسب آن وجود داشته باشد.عایق های XLPE برای این کار مناسب خواهند بود.البته کابل های دارنده عایقXLPE، در برابر رطوبت و مواد شیمیایی هم مقاوم اند.
4. فشاروآسیب های فیزیکی :
معمولاً سیم ها و کابل های به کار رفته در ساختمان در زیر زمین و داخل دیوار ها قرار میگیرند. اما قرار گیری آنها در زیر زمین و فشار ناشی از آن روی کابل مورد توجه ماست. مشخصاً فشار بی اندازه زمین روی سیم ها و کابل ها، باعث له شدگی و آسیب جدی به آنها میشود. برای کارایی در این شرایط و مقاومت در برابر فشار ناشی از وزن زیاد، عایق بندی های مخصوص ساخته شده اند.عایق هایی که از جنس پلی اتیلن و با مقاومت و تراکم بالا تعبیه شده اند برای این کار مناسب هستند. کابل های حفاظت کاتدی که قبلاً به آن اشاره کردیم، نمونه ای از کابل های مناسب برای مقاومت در برابر این آسیب ها هستند.
چه عایق هایی برای سیم و کابل استفاده میشوند؟
انواع مختلفی از عایق ها برای سیم ها و کابل ها استفاده می شود. متداول ترین انواع آن شامل ترموپلاستیک ها، پلاستیک های گرماسخت( ترموست) و الاستومرها هستند .
ترموپلاستیک:
ترمو پلاستیک ها به طور کلی موادی هستند که هنگام گرما و سرما انعطاف پذیری آنها تغییر میکند و نرم یا سخت میشوند بدون این که دچار تغییر شیمیایی شوند.
مواردی مثل پی وی سی(PVC)، پلی اتیلن و نایلون نمونه ای از ترموپلاستیک ها هستند.
ترموست:
ترمو ست ها یا پلاستیک های گرما سخت، نوعی از پلیمر هستند که پس از یک بار حرارت ، در حالت جامد قرار میگیرند و در دما های بسیار بالا دیگر ذوب نمیشوند.
مواردی مثل لاستیک سیلیکونی، EPDM و نئوپرن، انواعی از ترموست ها هستند.
الاستومرها :
الاستومر ماده ای است که پس از کشش زیاد میتواند شکل اصلی خود را پیدا کند و به حالت قبلی خود برگردد. به این مواد، پلیمر الاستیک هم گفته میشود.
لاستیک های طبیعی و مصنوعی نمونه ای از الاستومرها هستند.
ویژگی های عایق های پرکاربرد چیستند؟
در قمست قبل به دسته بندی کلی عایق های به کار رفته در سیم و کابل اشاره کردیم و برای هر کدام ، نمونه هایی را مثال زدیم. در ادامه به توصیف دقیق تر هر کدام از این نمونه ها میپردازیم.
عایق PVC:
– در کاربردهایی مانند سیم کشی ساختمان، سیم کشی لوازم خانگی و سیم کشی خودرو استفاده می شود.
– متداول ترین عایق گرمانرم برای کاربردهای ولتاژ پایین است.
– عایق الکتریکی بسیار خوبی را ارائه میدهد.
– مقرون به صرفه است.
– پردازش آن آسان است.
– در برابر رطوبت ،سایش و مواد شیمیایی مقاوم است.
– برای استفاده در محیط های سخت ایده آل است.
عایق پلی اتیلن:
– در کاربردهایی مثل کابل های مخابراتی و داده، سیم کشی خودرو و سیستم های امنیتی استفاده می شود.
– برای عایق های اولیه استفاده میشود.
– به طور گسترده برای کاربردهای ولتاژ پایین مناسب است.
– وزن آن سبک است.
– خواص دی الکتریک عالی دارد.
– مقاومت حرارتی بالایی دارد.
نایلون:
– در کاربردهایی مانند کابل های برق و کنترل، رباتیک و هوافضا استفاده می شود.
– محکم، مقاوم و در عین حال انعطاف پذیر است.
– به دلیل مقاومت پایین در برابر آب بیشتر به عنوان عایق ثانویه استفاده میشود.
– در برابر سایش انعطاف پذیر و مقاوم است.
عایق لاستیکی سیلیکونی:
– در کاربردهای با دمای بالا مثل سیم پیچی موتور، ترانسفورماتور و هوافضا استفاده می شود.
– دربرابر سایش نسبتاً مقاوم و دربرابر حرارت بسیار مقاوم است.
– پایداری حرارتی عالی، انعطاف پذیری و مقاومت در برابر رطوبت و مواد شیمیایی را فراهم می کند.
عایقEPDM:
– در سیم کشی خودرو، پنل های خورشیدی و توربین های بادی استفاده می شود.
– بیشتر در سیم کشی خودرو، پنل های خورشیدی و توربین های بادی استفاده می شود.
– در برابر ازن، اشعه ماوراء بنفش و سایر خطرات محیطی مقاوم است.
نئوپرن :
– در کاربردهایی مثل سرب موتور، کابل های جوشکاری و تجهیزات حفاری نفت و گاز استفاده می شود.
– در کاربردهایی مانند سرب موتور، کابل های جوشکاری و تجهیزات حفاری نفت و گاز استفاده می شود.
– در برابرسایش، حرارت شعله و مواد شیمیایی مثل روغن مقاوم است.
لاستیک طبیعی :
– عایق لاستیکی طبیعی در کاربردهایی مانند سرب های جوشکاری، کابل های باتری و تجهیزات دریایی استفاده می شود.
– از طبیعت و از نوعی گیاه به دست می آید.
– عایق الکتریکی بسیار خوبی است.
– در برابر گرما و سرما مقاوم است.
لاستیک مصنوعی:
– درابزارهای برقی، موتورها و کابل های کنترل استفاده می شود.
– در محیط آزمایشگاهی به دست می آید و از محصولات جانبی نفت است.
– در برابر سایش و مواد شیمیایی مقاوم است.
علاوه بر انواع عایق های مورد بحث در بالا، عایق های تخصصی نیز برای کاربردهای خاص مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان مثال، عایق کاپتون یک فیلم پلی آمیدی است که در کاربردهای با دمای بالا مانند سیم کشی فضاپیماها و نیروگاه های هسته ای استفاده می شود. عایق تفلون (پلی تترا فلوئورواتیلن) در کاربردهایی مانند کابل های داده پرسرعت و سیم کشی هوافضا استفاده می شود.
کلام آخر:
عایق سیم و کابل جزء ضروری سیستم های الکتریکی است. عایق از آسیب به سیم ها و به جلوگیری از اتصال کوتاه کمک می کند. نوع عایق مورد استفاده برای سیم ها و کابل ها به ولتاژ سیم، و شرایط محیطی سیم و کابل بستگی دارد.
