پی وی سی ماده گرما – نرمی است که از کلردار شدن ماده اتیلن به دست می آید وملکول یا تکپاری که در زنجیره یا بسیار پی وی سی تکرار می شود عبارتست از :
این ماده از راه امولسیون (E.PVC)، روش تعلیق (S-PVC) یا روش زنجیره سازی (بسپارش) انبوه (M.PVC) تولید می گردد و ساختار ملکولی زیر را پیدامی کند.
ماده PVC که برای عایق کاری و روکش کاری کابل مصرف می شود با شیوه تعلیق تهیه می شود. این نوع PVC در صنعت با نام S-PVC شناخته می شود و انواع آن با توجه به دانه بندی و ضریب k مشخص می گردد. ضریب k در استاندارد فیخنر (فیکشنر) ۵۳۷۲۶ DIN تعریف شده است و میانگین وزن ملکولی ماده را مشخص می سازد. ساختار دانه بندی PVC نیز از دیدگاه فرآیند پذیری آن اهمیت بسیاری دارد.
برای تهیه ترکیب های نرمی از ماده PVC از ترکیب S-PVC با دانه بندی پرسوراخ (ماده نرم ساز Sorption )که ضریب آن نزدیک به ۷۰ است استفاده می شود. پی وی سی خالص برای عایق و روکش در کابل های انعطاف پذیر مناسب نیست . زیرا در دمای کار سخت شکننده می شود و از نظر گرمایشی نیز ناپایدار می باشد از این روی به آن افزودنی هایی مانند نرم سازها، روانسازها، پرسازهای کانی ، پایدارسازها، ضداکسیدها، رنگدانه های لازم را می افزایند و این کار را هنگامی که روند مخلوط سازی و ژله سازی را می پیماید انجام می دهند تا ترکیب دلخواه را بیابد و سپس به صورت یک ماده دانه بندی شده ارائه می گردد.
این ماده بدون افزودن مواد نرم ساز و پرساز نمی تواند فرآیند تزریق و اندود (اکسترود) را به خوبی طی کند. PVC به خاطر گشتاور دو قطبی C-CI بسیار قطبی است. افزایش مواد نرم ساز به ماده پی وی سیدمایی را که در آن بیشترین تلف برقی در فرکانس ثابت روی می دهد پایین می آورد.
به جز نرم سازها، افزودنی های دیگرمانند پرسازها و پایدارسازها نیز برای تولید ترکیب های مورد نیاز در صنعت برق به کار می روند. متداول ترین ماده نرم ساز، دی اکتیل فاتالات می باشد که بیشترهمراه با نرم ساز دوم که ویژگی کلرینه کردن ملکول و زنجیره سازی را دارد مانند اکستندر کلرنیت شده (سرکلور) به کار می رود.
یکی دیگر از پرکننده های معمولی کربنات کلسیم است که معمولاً ترکیب گل سفید می باشد و ممکن است با یک ماده روانساز مانند استیرت کلسیم همراه باشد. این مواد فرآیند تزریق و اندودکاری را آسان می کنند. کربنات کلسیم تنها یک ماده رقیق ساز نیست بلکه مقاومت ترکیب را در برابر تغییر شکل آن در شرایط داغ افزایش می دهد. متداولترین مواد پرکننده کربنات سرب و سولفات سرب دی بازیک هستند.
در استانداردIEC ۶۰۵۰۲، مقررات به کارگیری ماده پی وی سی و ترکیبهای آن برای عایق کاری، غلاف گذاری و روکش کاری ارائه شده اند .افزون بر ترکیب هایی که مصرف عام دارند ترکیب های تازه ای از PVC برای کاربردهای ویژه همیشه در دسترس اند. برای نمونه جایی که به مقاومت بیشتری در برابر دما نیاز باشد مانند روکش کابل هایی که دارای عایق گرما – سخت هستند، اندکی از یک ماده نرم ساز فرار مانند دی دسیل فاتالات سودمند خواهد بود، برای افزایش مقاومت عایق در برابر دماهای بالا ممکن است از دی تری دسیل فاتالات سود برد. برای آنکه PVC در دماهای تا ۴۰- درجه سانتی گراد انعطاف پذیر بماند مواد پرکن حذف و از نرم سازهایی مانند سباکات یا آدیپات استر به جای بخشی از فاتالات های نرمال سود می برند.
از پی وی سی بیشتر در کابل های تا ۱ کیلوولت استفاده می شود. برای کابل های فراتر از ۳ کیلوولت، PVC باید دارای ویژگی های برقی بهبود یافته تری شود، در این چارچوب IEC شماره ۶۰۵۰۲ مواردی را مقرر داشته است از جمله آنکه دمای بهره برداری را تا ۸۵ درجه سانتی گراد تعیین نموده است به شرط آنکه حاصل ضرب نفوذپذیری ویژه و زاویه افت عایق کمتر از ۰/۷۵ بماند.
همچنین زاویه افت عایق DLA در دمای ۸۰درجه سانتی گراد نباید از مقدار آن در ۶۰ درجه سانتی گراد فراتر رود. برای رسیدن به این ویژگی ها مقدار کمی از یک ماده پرکن مناسب استفاده می شود، این کار حساسیت زیاد به آب را در شرایط بهره برداری کاهش می دهد همچنین نرم ساز دوم نیز حذف می شود.
از آنجا که ماده عایق دریک کابل برقدار، حتی در بی باری ، گرم می شود پس دارای تلف انرژی می باشد، مقدار این تلف از معاده زیر روشن می گردد:
این گرما باید در پیرامون کابل پراکنده شود و پس از مدت زمانی میان کابل و محیط پیرامون تعادل برقرار گردد. هر چند اگر ولتاژ افزایش یابد یا از رسانای کابل جریان های اضافی بگذرد و یا بخشی از تنه کابل باعث کندی جریان گرما شود، این موازنه از بین می رود و در نتیجه دمای رسانا و عایق همچنان افزایش می یابد تا آنجا که منجر به گسیختگی عایق می شود شکل (۹۵) وابستگی میان تلف عایق و دما را نمایش می دهد. منحنی A و B نمودارهای آرمانی دما/DLA هستند به گونه ای که سرعت پراکنش گرما در پیرامون کابل متناسب با افزایش دما تغییری می کند.
خط های C و D متناسب با این شرایط هر کدام با دمای پیرامونی متفاوتی آغاز می شوند. برای نمونه کابل A و سرعت پراکنش گرمای نشان داده شده در C را در نظر می گیریم ،سرعت پراکنش گرما بر سرعت تولید گرمای کابل اثر می گذارد و آن را افزایش می دهد تا آنکه دو منحنی در نقطه (۱) یکدیگر را قطع کنند.
در بالاتر از این نقطه گرما سریعتر از آن تولید می شود که بتواند پراکنده شود، پس تلفات افزایش بیشتری می یابد و شرایط کابل رو به گسیختگی می رود و در این شرایط ویژگی های کابل B در کل نامطلوب است، به همین روال کابل A تنها می تواند در دمای محیط 40 درجه سانتی گراد بهره برداری شود اگر گنجایش آن را کاهش دهند . به همین دلایل گزینش مواد برای کابل های فشار قوی نیاز به دقت بسیار دارد. منحنیهای دما DLA در شکل (۱۰۵) تشریح شده اند .
روکشهای رنگین کابل از جنس PVC با یک کد شناسایی همراه اند. زیرا این روکش ها پس از خواباندن در زیرزمین به علت وجود ترکیب های گوگرددار و پایدارسازهای سربی که ترکیب سولفید سرب را پدید می آورند، تیره تر شده و یا سیاه رنگ می شوند. با بهره گیری از روش های گران تری که در آن از پایدارساز کلسیم – باریم – کادمیوم استفاده می شود بر این دشواری می توان چیره شد.
پایدارساز کلسیم – باریم – کادمیوم استفاده می شود بر این دشواری می توان چیره شد.از آنجا که PVC در برابر نور فرابنفش حساس نیست و همانند پلی الفین ها نمیپوسد، سفارش می شود درجایی که کابل در برابر تابش آفتاب باشد ، ترکیب سیاه رنگ آن به کار رود.
با افزودن پرسازهایی مانند تری هیدرات آلومینیوم و تری اکسید آنتیموان و نرم سازهای فسفات دار مقاومت ماده پی وی سی در برابر آتش افزایش می یابد، استفاده از کربنات کلسیم باعث می شود تا در روند آتش سوزی از تمرکزهیدروژن کلراید رها شده جلوگیری شود. شایان یادآوری است که در مقایسه با بسپارهای با ساختار قطبی مانند PVC ، بسپارهایی با ساختار ناقطبی مانند PE و XLPE از ویژگی های برجسته تری برخوردارند .هرچند این مواد برای قالب ریزی در سر کابل ها یا مفصل ها به خوبی PVC نیستند چون چسبندگی کمتری دارند .
برخی از کابل هایی که با عایق PVC ساخته می شوند در بازار با نام پروتودور عرضه می گردند این کابل ها انعطاف پذیرند و در سیم کشی به کار گرفته می شوند و به آسانی از دمای ۵ – درجه سانتی گراد به بالا کارمی کنند اگر کابل ها به هنگام خواباندن دمای بسیار پایین داشته باشند می باید آنها را به آرامی گرم کرد اصولاً کابل های سیم کشی و انعطاف پذیر از کابل های نیرو لاغرترند، از این روی به هنگام نصب تنش کمتری را تحمل می کنند. کابلهای پروتودور برای مناطق بسیار سرد مناسب اند. این کابل ها همراه با افزودنی های ویژه برای رویارویی با شرایط دشوار آتش سوزی 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 .
دیدگاهتان را بنویسید