استخدام مواد البولي أوليفين في صناعة الأسلاك والكابلات

أصبحت مواد البولي أوليفين، المعروفة بخصائصها الكهربائية الممتازة وقابليتها للمعالجة وأدائها البيئي، واحدة من أكثر مواد العزل والتغليف استخدامًا في صناعة الأسلاك والكابلات.

البولي أوليفينات هي بوليمرات ذات وزن جزيئي عالٍ يتم تصنيعها من مونومرات الأوليفين مثل الإيثيلين والبروبيلين والبيوتين. وهي تُستخدم على نطاق واسع في صناعات الكابلات والتعبئة والتغليف والبناء والسيارات والطب.

في صناعة الكابلات، توفر مواد البولي أوليفين ثابت عزل كهربائي منخفض، وعزلاً فائقاً، ومقاومة كيميائية ممتازة، مما يضمن استقراراً وأماناً على المدى الطويل. كما أن خصائصها الخالية من الهالوجين والقابلة لإعادة التدوير تتوافق مع التوجهات الحديثة في التصنيع الأخضر والمستدام.

أولاً: التصنيف حسب نوع المونومر

1. البولي إيثيلين (PE)

البولي إيثيلين (PE) هو راتنج لدن حراري يُصنع من مونومرات الإيثيلين، وهو من أكثر أنواع البلاستيك استخدامًا على مستوى العالم. وبناءً على كثافته وبنيته الجزيئية، يُقسم إلى أنواع LDPE وHDPE وLLDPE وXLPE.

(1)البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE)
التركيب: يتم إنتاجه عن طريق بلمرة الجذور الحرة تحت ضغط عالٍ؛ يحتوي على العديد من السلاسل المتفرعة، مع بلورية تتراوح بين 55-65% وكثافة تتراوح بين 0.91-0.93 جم/سم³.

الخصائص: ناعم وشفاف ومقاوم للصدمات ولكنه يتمتع بمقاومة معتدلة للحرارة (حتى حوالي 80 درجة مئوية).

الاستخدامات: يستخدم عادة كمادة غلاف لكابلات الاتصالات والإشارة، حيث يوازن بين المرونة والعزل.

(2) البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE)
التركيب: يتم بلمرته تحت ضغط منخفض باستخدام محفزات زيغلر-ناتا؛ يحتوي على عدد قليل من الفروع أو لا يحتوي على فروع على الإطلاق، وبلورية عالية (80-95٪)، وكثافة 0.94-0.96 جم/سم³.

الخصائص: قوة وصلابة عاليتان، استقرار كيميائي ممتاز، ولكن صلابة منخفضة قليلاً في درجات الحرارة المنخفضة.

التطبيقات: يستخدم على نطاق واسع لطبقات العزل، وقنوات الاتصالات، وأغلفة كابلات الألياف الضوئية، مما يوفر حماية فائقة من العوامل الجوية والميكانيكية، وخاصة للتركيبات الخارجية أو تحت الأرض.

(3) البولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة (LLDPE)
التركيب: متجانس من الإيثيلين والأوليفين ألفا، مع تفرعات قصيرة السلسلة؛ الكثافة بين 0.915-0.925 جم/سم³.

الخصائص: يجمع بين المرونة والقوة مع مقاومة ممتازة للثقب.

التطبيقات: مناسب لمواد الغلاف والعزل في كابلات الجهد المنخفض والمتوسط ​​وكابلات التحكم، مما يعزز مقاومة الصدمات والانحناء.

(4)البولي إيثيلين المتشابك (XLPE)
البنية: شبكة ثلاثية الأبعاد تتشكل من خلال الربط الكيميائي أو الفيزيائي (السيليان، أو البيروكسيد، أو شعاع الإلكترون).

الخصائص: مقاومة حرارية فائقة، وقوة ميكانيكية، وعزل كهربائي، ومقاومة للعوامل الجوية.

التطبيقات: يستخدم على نطاق واسع في كابلات الطاقة ذات الجهد المتوسط ​​والعالي، وكابلات الطاقة الجديدة، وأحزمة أسلاك السيارات - وهي مادة عازلة رئيسية في صناعة الكابلات الحديثة.

2. البولي بروبيلين (PP)

يتميز البولي بروبيلين (PP)، الذي يتم بلمرته من البروبيلين، بكثافة تتراوح بين 0.89 و 0.92 جم/سم³، ونقطة انصهار تتراوح بين 164 و 176 درجة مئوية، ونطاق درجة حرارة تشغيل يتراوح بين -30 درجة مئوية و 140 درجة مئوية.
الخصائص: خفيف الوزن، قوة ميكانيكية عالية، مقاومة كيميائية ممتازة، وعزل كهربائي فائق.

الاستخدامات: يُستخدم بشكل أساسي كمادة عازلة خالية من الهالوجين في الكابلات. ومع تزايد التركيز على حماية البيئة، يحل البولي بروبيلين المتشابك (XLPP) والبولي بروبيلين المعدل محل البولي إيثيلين التقليدي بشكل متزايد في أنظمة الكابلات ذات درجات الحرارة العالية والجهد العالي، مثل كابلات السكك الحديدية وطاقة الرياح والمركبات الكهربائية.

3. بولي بيوتيلين (PB)

يشمل البولي بيوتيلين بولي (1-بيوتين) (PB-1) وبولي إيزوبوتيلين (PIB).

الخصائص: مقاومة ممتازة للحرارة، وثبات كيميائي، ومقاومة للزحف.

التطبيقات: يستخدم PB-1 في الأنابيب والأغشية والتغليف، بينما يتم تطبيق PIB على نطاق واسع في صناعة الكابلات كجل مانع لتسرب الماء، ومادة مانعة للتسرب، ومركب حشو نظرًا لعدم نفاذيته للغاز وخموله الكيميائي - ويستخدم بشكل شائع في كابلات الألياف الضوئية للإغلاق والحماية من الرطوبة.

ثانيًا: مواد البولي أوليفين الشائعة الأخرى

(1) كوبوليمر الإيثيلين-فينيل أسيتات (EVA)

يجمع EVA بين الإيثيلين وأسيتات الفينيل، ويتميز بالمرونة ومقاومة البرودة (يحافظ على مرونته عند درجة حرارة -50 درجة مئوية).
الخصائص: ناعم، مقاوم للصدمات، غير سام، ومقاوم للتقادم.

التطبيقات: في الكابلات، غالبًا ما يتم استخدام EVA كمعدل للمرونة أو راتنج حامل في تركيبات منخفضة الدخان وخالية من الهالوجين (LSZH)، مما يحسن استقرار المعالجة ومرونة مواد العزل والتغليف الصديقة للبيئة.

(2) البولي إيثيلين ذو الوزن الجزيئي العالي للغاية (UHMWPE)

بفضل وزنها الجزيئي الذي يتجاوز 1.5 مليون، تعتبر مادة UHMWPE من أفضل أنواع البلاستيك الهندسي.

الخصائص: أعلى مقاومة للتآكل بين أنواع البلاستيك، وقوة تحمل للصدمات أكبر بخمس مرات من مادة ABS، ومقاومة كيميائية ممتازة، وامتصاص منخفض للرطوبة.

التطبيقات: يستخدم في الكابلات الضوئية والكابلات الخاصة كغلاف أو طلاء عالي التآكل للعناصر الشدية، مما يعزز مقاومة التلف الميكانيكي والتآكل.

ثالثًا: الخاتمة

تتميز مواد البولي أوليفين بأنها خالية من الهالوجينات، ومنخفضة الدخان، وغير سامة عند احتراقها. كما أنها توفر استقرارًا كهربائيًا وميكانيكيًا وتصنيعيًا ممتازًا، ويمكن تحسين أدائها بشكل أكبر من خلال تقنيات التطعيم والمزج والربط المتشابك.

بفضل ما تتميز به من أمان، وملاءمة للبيئة، وأداء موثوق، أصبحت مواد البولي أوليفين نظام المواد الأساسي في صناعة الأسلاك والكابلات الحديثة. ومع استمرار نمو قطاعات مثل مركبات الطاقة الجديدة، والخلايا الكهروضوئية، واتصالات البيانات، ستساهم الابتكارات في تطبيقات البولي أوليفين في تعزيز الأداء العالي والتنمية المستدامة لصناعة الكابلات.