בחירת חומר נרתיק הכבלים הנכון: סוגים ומדריך לבחירה

מעטפת הכבל (הידועה גם כמעטפת חיצונית או נרתיק) היא השכבה החיצונית ביותר של כבל, כבל אופטי או חוט, כמחסום החשוב ביותר בכבל להגנה על הבטיחות המבנית הפנימית, ומגנה על הכבל מפני חום חיצוני, קור, רטיבות, קרינה אולטרה סגולה, אוזון או נזקים כימיים ומכניים במהלך ההתקנה ואחריה. מעטפת הכבל אינה מיועדת להחליף את החיזוק בתוך הכבל, אך היא יכולה גם לספק רמה גבוהה למדי של הגנה מוגבלת. בנוסף, מעטפת הכבל יכולה גם לקבע את צורת המוליך השזור, כמו גם את שכבת המיגון (אם קיימת), ובכך למזער הפרעות לתאימות האלקטרומגנטית (EMC) של הכבל. זה חשוב כדי להבטיח העברה עקבית של חשמל, אות או נתונים בתוך הכבל או החוט. מעטפת גם ממלאת תפקיד חשוב בעמידותם של כבלים וחוטים אופטיים.

ישנם סוגים רבים של חומרי מעטפת כבלים, חומרי מעטפת כבלים נפוצים הם -פוליאתילן צולב (XLPE), פוליאטטראפלואורואתילן (PTFE), אתילן פרופילן פלואור (FEP), שרף פרפלואורואלקוקס (PFA), פוליאוריטן (PUR),פוליאתילן (PE), אלסטומר תרמופלסטי (TPE) ופוליוויניל כלוריד (PVC)לכל אחד מהם מאפייני ביצועים שונים.

בחירת חומרי הגלם לציפוי כבלים חייבת לקחת בחשבון תחילה את יכולת ההסתגלות לסביבה ואת תאימות השימוש במחברים. לדוגמה, סביבות קרות במיוחד עשויות לדרוש ציפוי כבלים שנשאר גמיש בטמפרטורות נמוכות מאוד. בחירת חומר הציפוי הנכון היא קריטית לקביעת הכבל האופטי הטוב ביותר לכל יישום. לכן, חשוב להבין בדיוק לאיזו מטרה הכבל או החוט האופטי חייבים לעמוד ואילו דרישות עליהם לעמוד. פוליוויניל כלוריד (PVC)הוא חומר נפוץ לציפוי כבלים. הוא עשוי משרף מבוסס פוליוויניל כלוריד, ומוסיף מייצב, פלסטייזר, חומרי מילוי אנאורגניים כמו סידן פחמתי, תוספים וחומרי סיכה וכו', באמצעות ערבוב, לישה וחילוץ. יש לו תכונות פיזיקליות, מכניות וחשמליות טובות, עמידות בפני מזג אוויר ויציבות כימית טובה, והוא יכול גם לשפר את ביצועיו על ידי הוספת תוספים שונים, כגון מעכב בעירה, עמידות בחום וכן הלאה.

שיטת הייצור של מעטפת כבל PVC היא להוסיף חלקיקי PVC למכבש ולחיצה שלהם תחת טמפרטורה ולחץ גבוהים ליצירת מעטפת כבל צינורית.

יתרונותיו של כיסוי כבלים מ-PVC הם זול, קל לעיבוד והתקנה, ומגוון רחב של יישומים. הוא משמש לעתים קרובות בכבלים במתח נמוך, כבלי תקשורת, חוטי בנייה ותחומים אחרים. עם זאת, עמידות לטמפרטורות גבוהות, עמידות לקור, עמידות לקרינת UV ותכונות אחרות של כיסוי כבלים מ-PVC חלשים יחסית, מכילים חומרים מזיקים לסביבה ולגוף האדם, וישנן בעיות רבות כאשר מיישמים אותו בסביבות מיוחדות. עם עלייה במודעות הסביבתית של אנשים ושיפור דרישות ביצועי החומרים, הועלו דרישות גבוהות יותר לחומרי PVC. לכן, בתחומים מיוחדים מסוימים, כגון תעופה, חלל, אנרגיה גרעינית ותחומים אחרים, נעשה שימוש בזריזות בכיסויי כבלים מ-PVC. פוליאתילן (PE)הוא חומר נפוץ לכבלים. יש לו תכונות מכניות טובות ויציבות כימית, ועמידות טובה בחום, בקור ובמזג אוויר. ניתן לשפר את כיפת הכבלים מפוליאתילן על ידי הוספת תוספים, כגון נוגדי חמצון, סופגי UV וכו'.

שיטת הייצור של מעטפת כבל PE דומה לזו של PVC, וחלקיקי PE מתווספים למכבש ומחולצים תחת טמפרטורה ולחץ גבוהים ליצירת מעטפת כבל צינורית.

למעטפת כבל PE יתרונות של עמידות טובה להזדקנות סביבתית ועמידות בפני קרינת UV, בעוד שמחירה נמוך יחסית, והוא נמצא בשימוש נרחב בכבלים אופטיים, כבלי מתח נמוך, כבלי תקשורת, כבלי כרייה ותחומים אחרים. פוליאתילן צולב (XLPE) הוא חומר מעטפת כבלים בעל תכונות חשמליות ומכניות גבוהות. הוא מיוצר על ידי קישור צולב של חומרי פוליאתילן בטמפרטורות גבוהות. תגובת הקישור הצלב יכולה לגרום לחומר הפוליאתילן ליצור מבנה רשת תלת-ממדי, מה שהופך אותו לחוזק גבוה ועמיד בפני טמפרטורה גבוהה. מעטפת כבלי XLPE נמצאת בשימוש נרחב בתחום כבלי מתח גבוה, כגון קווי תמסורת, תחנות משנה וכו'. יש לה תכונות חשמליות מצוינות, חוזק מכני ויציבות כימית, אך יש לה גם עמידות מצוינת בחום ובמזג אוויר.

פוליאוריטן (PUR)מתייחס לקבוצת פלסטיק שפותחה בסוף שנות ה-30. הוא מיוצר בתהליך כימי הנקרא פולימריזציה של הוספה. חומר הגלם הוא בדרך כלל נפט, אך ניתן להשתמש גם בחומרים צמחיים כמו תפוחי אדמה, תירס או סלק סוכר בייצורו. PUR הוא חומר נפוץ לציפוי כבלים. זהו חומר אלסטומר בעל עמידות מצוינת בפני שחיקה, הזדקנות, עמידות לשמן ועמידות בפני חומצות ובסיס, ובו זמנית בעל חוזק מכני טוב ותכונות התאוששות אלסטיות. ניתן לשפר את ציפוי הכבל PUR על ידי הוספת תוספים שונים, כגון מעכבי בעירה, חומרים עמידים בטמפרטורות גבוהות וכו'.

שיטת הייצור של מעטפת כבל PUR היא הוספת חלקיקי PUR למכונת אקסטרודר ויישורם תחת טמפרטורה ולחץ גבוהים ליצירת מעטפת כבל צינורית. לפוליאוריטן תכונות מכניות טובות במיוחד.

לחומר עמידות מצוינת בפני שחיקה, חיתוך ועמידות בפני קרעים, והוא נשאר גמיש מאוד גם בטמפרטורות נמוכות. זה הופך את PUR למתאים במיוחד ליישומים הדורשים תנועה דינמית ודרישות כיפוף, כגון שרשראות גרירה. ביישומים רובוטיים, כבלים עם ציפוי PUR יכולים לעמוד במיליוני מחזורי כיפוף או כוחות פיתול חזקים ללא בעיות. ל-PUR יש גם עמידות חזקה לשמן, ממסים וקרינה אולטרה סגולה. בנוסף, בהתאם להרכב החומר, הוא נטול הלוגן ומעכב בעירה, שהם קריטריונים חשובים לכבלים בעלי תו UL המשמשים בארצות הברית. כבלי PUR נמצאים בשימוש נפוץ בבניית מכונות ומפעלים, אוטומציה תעשייתית ותעשיית הרכב.

למרות שלמעטפת כבל PUR יש תכונות פיזיקליות, מכניות וכימיות טובות, מחירה גבוה יחסית והוא אינו מתאים לאירועים של ייצור המוני בעלות נמוכה. אלסטומר תרמופלסטי מפוליאוריתן (TPU)הוא חומר נפוץ לציפוי כבלים. בניגוד לאלסטומר פוליאוריטן (PUR), TPU הוא חומר תרמופלסטי בעל יכולת עיבוד ופלסטיות טובות.

לנרתיק כבל TPU עמידות טובה בפני שחיקה, עמידות לשמן, עמידות בחומצה ובסיס ועמידות בפני מזג אוויר, ובעל חוזק מכני טוב וביצועי התאוששות אלסטית, שיכולים להסתגל לסביבות תנועה מכניות מורכבות ורעידות.

מעטפת כבל TPU מיוצרת על ידי הוספת חלקיקי TPU למכבש ויישום שלהם תחת טמפרטורה ולחץ גבוהים ליצירת מעטפת כבל צינורית.

ציפוי כבלים מ-TPU נמצא בשימוש נרחב באוטומציה תעשייתית, ציוד מכונות, מערכות בקרת תנועה, רובוטים ותחומים אחרים, כמו גם במכוניות, ספינות ותחומים אחרים. יש לו עמידות טובה בפני שחיקה וביצועי התאוששות אלסטית, יכול להגן ביעילות על הכבל, אך יש לו גם עמידות מצוינת בטמפרטורות גבוהות ונמוכות.

בהשוואה ל-PUR, לציפוי כבלים מ-TPU יש יתרון של ביצועי עיבוד טובים ופלסטיות, שיכולים להסתגל לדרישות גודל וצורה רבות יותר של כבלים. עם זאת, מחיר ציפוי הכבלים מ-TPU גבוה יחסית, והוא אינו מתאים לאירועים זולים לייצור המוני.

גומי סיליקון (PU)הוא חומר נפוץ לציפוי כבלים. זהו חומר פולימרי אורגני, המתייחס לשרשרת הראשית המורכבת לסירוגין מאטומי סיליקון וחמצן, כאשר אטום הסיליקון מחובר בדרך כלל לשתי קבוצות אורגניות של גומי. גומי סיליקון רגיל מורכב בעיקר משרשראות סיליקון המכילות קבוצות מתיל וכמות קטנה של ויניל. הכנסת קבוצת פניל ​​יכולה לשפר את עמידות גומי הסיליקון לטמפרטורות גבוהות ונמוכות, והכנסת קבוצת טריפלואורופרופיל וציאניד יכולה לשפר את עמידות הטמפרטורה ואת עמידות השמן של גומי הסיליקון. ל-PU יש עמידות טובה לטמפרטורות גבוהות, עמידות לקור ועמידות לחמצון, וגם יש לו תכונות רכות ואלסטיות טובות. לציפוי כבלים מגומי סיליקון ניתן לשפר את ביצועיו על ידי הוספת תוספים שונים, כגון חומרים עמידים בפני שחיקה, חומרים עמידים בשמן וכו'.

שיטת הייצור של מעטפת כבל גומי סיליקון היא להוסיף את תערובת גומי הסיליקון למכבש ושיחולה תחת טמפרטורה ולחץ גבוהים ליצירת מעטפת כבל צינורית. מעטפת כבל גומי סיליקון נמצאת בשימוש נרחב בדרישות עמידות בפני טמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה, כגון תעופה וחלל, תחנות כוח גרעיניות, פטרוכימיה, צבא ותחומים אחרים.

יש לו עמידות טובה לטמפרטורה גבוהה ועמידות טובה לחמצון, יכול לעבוד ביציבות בטמפרטורה גבוהה, לחץ גבוה וסביבת קורוזיה חזקה, אך יש לו גם חוזק מכני טוב וביצועי התאוששות אלסטית, והוא יכול להסתגל לסביבות תנועה מכניות מורכבות ורעידות.

בהשוואה לחומרי ציפוי כבלים אחרים, ציפוי כבלים מגומי סיליקון בעל עמידות גבוהה יותר לטמפרטורה ועמידות גבוהה יותר לחמצון, אך גם בעל רכות טובה וביצועי התאוששות אלסטית, המתאימים לסביבות עבודה מורכבות יותר. עם זאת, מחיר ציפוי הכבלים מגומי סיליקון גבוה יחסית, והוא אינו מתאים לאירועי ייצור המוני בעלות נמוכה. פוליאטטראפלואורואתילן (PTFE)הוא חומר נפוץ לציפוי כבלים, המכונה גם פוליטרפלואורואתילן. זהו חומר פולימרי בעל עמידות מצוינת בפני קורוזיה, עמידות לטמפרטורות גבוהות ועמידות כימית, ויכול לעבוד ביציבות בסביבות טמפרטורה גבוהות במיוחד, לחץ גבוה וקורוזיה חזקה. בנוסף, לפלסטיק פלואורי יש גם תכונות מעכבות בעירה ועמידות בפני שחיקה טובות.

שיטת הייצור של מעטפת כבלים מפלסטיק פלואור היא להוסיף חלקיקי פלסטיק פלואור למכבש ולחיצה שלהם תחת טמפרטורה ולחץ גבוהים ליצירת מעטפת כבלים צינורית.

מעטפת כבל מפלסטיק פלואור נמצאת בשימוש נרחב בתעופה וחלל, תחנות כוח גרעיניות, פטרוכימיה ותחומים יוקרתיים אחרים, כמו גם מוליכים למחצה, תקשורת אופטית ותחומים אחרים. יש לה עמידות מצוינת בפני קורוזיה ועמידות בטמפרטורה גבוהה, יכול לעבוד ביציבות בטמפרטורה גבוהה, לחץ גבוה וסביבת קורוזיה חזקה לאורך זמן, אך יש לה גם חוזק מכני טוב וביצועי התאוששות אלסטית, יכול להסתגל לתנועה מכנית מורכבת ולסביבת רטט.

בהשוואה לחומרי מעטפת כבלים אחרים, מעטפת כבלים מפלסטיק פלואור בעלת עמידות גבוהה יותר בפני קורוזיה ועמידות גבוהה בטמפרטורות גבוהות, ומתאימה לסביבות עבודה קיצוניות יותר. עם זאת, מחיר מעטפת הכבלים מפלסטיק פלואור גבוה יחסית, והיא אינה מתאימה לייצור המוני בעלות נמוכה.