اختيار مادة غلاف الكابل المناسبة: الأنواع ودليل الاختيار

غلاف الكابل (المعروف أيضًا بالغلاف الخارجي) هو الطبقة الخارجية للكابل، سواءً كان كابلًا ضوئيًا أو سلكًا، ويُعدّ الحاجز الأهم لحماية بنيته الداخلية، إذ يحميه من الحرارة والبرودة والرطوبة والأشعة فوق البنفسجية والأوزون، فضلًا عن الأضرار الكيميائية والميكانيكية أثناء التركيب وبعده. لا يُقصد بغلاف الكابل أن يحل محل التعزيزات الداخلية، ولكنه يوفر مستوىً عاليًا من الحماية المحدودة. إضافةً إلى ذلك، يُثبّت غلاف الكابل شكل الموصل المجدول، وكذلك طبقة الحماية (إن وُجدت)، مما يقلل من التداخل مع التوافق الكهرومغناطيسي للكابل. وهذا ضروري لضمان نقل الطاقة أو الإشارة أو البيانات بسلاسة داخل الكابل أو السلك. كما يلعب الغلاف دورًا هامًا في متانة الكابلات والأسلاك الضوئية.

توجد أنواع عديدة من مواد غلاف الكابلات، ومن أكثر مواد غلاف الكابلات استخدامًا ما يلي:البولي إيثيلين المتشابك (XLPE)، متعدد رباعي فلورو الإيثيلين (PTFE)، إيثيلين بروبيلين مفلور (FEP)، راتنج بيرفلورو ألكوكسي (PFA)، بولي يوريثان (PUR)،البولي إيثيلين (PE)، المطاط اللدائني الحراري (TPE)كلوريد البولي فينيل (PVC)لكل منها خصائص أداء مختلفة.

يجب أن يراعي اختيار المواد الخام لتغليف الكابلات أولاً مدى ملاءمتها للبيئة وتوافقها مع استخدام الموصلات. على سبيل المثال، قد تتطلب البيئات شديدة البرودة تغليفًا للكابلات يحافظ على مرونته في درجات الحرارة المنخفضة جدًا. يُعد اختيار مادة التغليف المناسبة أمرًا بالغ الأهمية لتحديد أفضل كابل ضوئي لكل تطبيق. لذلك، من المهم فهم الغرض من استخدام الكابل أو السلك الضوئي بدقة، والمتطلبات التي يجب أن يستوفيها. كلوريد البولي فينيل (PVC)يُعدّ هذا النوع من المواد شائع الاستخدام في تغليف الكابلات. وهو مصنوع من راتنج أساسه كلوريد البولي فينيل، مع إضافة مواد مُثبّتة، ​​ومُلدّنة، وحشوات غير عضوية مثل كربونات الكالسيوم، ومواد مُضافة، ومواد تشحيم، وغيرها، وذلك من خلال الخلط والعجن والبثق. يتميّز هذا النوع بخصائص فيزيائية وميكانيكية وكهربائية جيدة، بالإضافة إلى مقاومة جيدة للعوامل الجوية وثبات كيميائي عالٍ. كما يُمكن تحسين أدائه بإضافة مواد مُضافة مختلفة، مثل مُثبّطات اللهب، ومُقاومات الحرارة، وغيرها.

تتمثل طريقة إنتاج غلاف كابل PVC في إضافة جزيئات PVC إلى جهاز البثق وبثقها تحت درجة حرارة وضغط عاليين لتشكيل غلاف كابل أنبوبي.

تتميز أغلفة كابلات PVC بانخفاض تكلفتها وسهولة تصنيعها وتركيبها، فضلاً عن تنوع استخداماتها. فهي شائعة الاستخدام في كابلات الجهد المنخفض، وكابلات الاتصالات، وأسلاك البناء، وغيرها من المجالات. مع ذلك، فإن مقاومتها للحرارة العالية والمنخفضة والأشعة فوق البنفسجية ضعيفة نسبيًا، كما أنها تحتوي على مواد ضارة بالبيئة والإنسان، مما يُسبب العديد من المشاكل عند استخدامها في بيئات خاصة. ومع ازدياد الوعي البيئي وتحسن متطلبات أداء المواد، أصبحت معايير استخدام مواد PVC أكثر صرامة. لذا، يُستخدم غلاف كابلات PVC بحذر في بعض المجالات الخاصة، مثل الطيران والفضاء والطاقة النووية وغيرها. البولي إيثيلين (PE)يُعد البولي إيثيلين مادة شائعة الاستخدام في صناعة أغلفة الكابلات. يتميز بخصائص ميكانيكية جيدة وثبات كيميائي عالٍ، بالإضافة إلى مقاومة جيدة للحرارة والبرودة والظروف الجوية. ويمكن تحسين غلاف كابلات البولي إيثيلين بإضافة مواد مضافة، مثل مضادات الأكسدة ومواد امتصاص الأشعة فوق البنفسجية، وغيرها.

طريقة إنتاج غلاف كابل البولي إيثيلين تشبه طريقة إنتاج البولي فينيل كلوريد، حيث يتم إضافة جزيئات البولي إيثيلين إلى جهاز البثق ويتم بثقها تحت درجة حرارة وضغط عاليين لتشكيل غلاف كابل أنبوبي.

يتميز غلاف كابلات البولي إيثيلين بمقاومة جيدة للتقادم البيئي والأشعة فوق البنفسجية، وبسعر منخفض نسبيًا، مما يجعله واسع الاستخدام في الكابلات الضوئية، وكابلات الجهد المنخفض، وكابلات الاتصالات، وكابلات التعدين، وغيرها من المجالات. أما البولي إيثيلين المتشابك (XLPE) فهو مادة غلاف كابلات ذات خصائص كهربائية وميكانيكية عالية. يُنتج هذا الغلاف عن طريق تشابك مواد البولي إيثيلين في درجات حرارة عالية. يُمكّن تفاعل التشابك مادة البولي إيثيلين من تكوين بنية شبكية ثلاثية الأبعاد، مما يمنحها قوة عالية ومقاومة للحرارة. يُستخدم غلاف كابلات XLPE على نطاق واسع في مجال كابلات الجهد العالي، مثل خطوط النقل والمحطات الفرعية، وغيرها. يتميز هذا الغلاف بخصائص كهربائية ممتازة، وقوة ميكانيكية عالية، وثبات كيميائي، بالإضافة إلى مقاومة ممتازة للحرارة والظروف الجوية.

البولي يوريثان (PUR)يشير مصطلح البولي يوريثان (PUR) إلى مجموعة من أنواع البلاستيك التي طُوّرت في أواخر ثلاثينيات القرن العشرين. يُنتج هذا النوع من البلاستيك بعملية كيميائية تُسمى بلمرة الإضافة. عادةً ما تكون المادة الخام هي البترول، ولكن يمكن أيضًا استخدام مواد نباتية مثل البطاطس والذرة وبنجر السكر في إنتاجه. يُعد البولي يوريثان مادة شائعة الاستخدام في تغليف الكابلات. وهو مادة مطاطية تتميز بمقاومة ممتازة للتآكل والتقادم والزيوت والأحماض والقلويات، بالإضافة إلى قوة ميكانيكية جيدة وخصائص استعادة مرنة. يمكن تحسين غلاف كابلات البولي يوريثان بإضافة مواد مختلفة، مثل مثبطات اللهب ومواد مقاومة لدرجات الحرارة العالية، وغيرها.

تعتمد طريقة إنتاج غلاف كابل البولي يوريثان على إضافة جزيئات البولي يوريثان إلى جهاز بثق، ثم بثقها تحت درجة حرارة وضغط عاليين لتشكيل غلاف كابل أنبوبي. يتميز البولي يوريثان بخصائص ميكانيكية ممتازة.

تتميز هذه المادة بمقاومة فائقة للتآكل والقطع والتمزق، وتحافظ على مرونتها العالية حتى في درجات الحرارة المنخفضة. وهذا ما يجعل البولي يوريثان (PUR) مناسبًا بشكل خاص للتطبيقات التي تتطلب حركة ديناميكية وانحناءً، مثل سلاسل السحب. في تطبيقات الروبوتات، تتحمل الكابلات ذات الغلاف المصنوع من البولي يوريثان ملايين دورات الانحناء أو قوى الالتواء القوية دون أي مشاكل. كما يتميز البولي يوريثان بمقاومة عالية للزيوت والمذيبات والأشعة فوق البنفسجية. بالإضافة إلى ذلك، وبحسب تركيبته، فهو خالٍ من الهالوجينات ومثبط للهب، وهما معياران مهمان للكابلات الحاصلة على شهادة UL والمستخدمة في الولايات المتحدة. تُستخدم كابلات البولي يوريثان على نطاق واسع في بناء الآلات والمصانع، والأتمتة الصناعية، وصناعة السيارات.

على الرغم من أن غلاف كابل PUR يتمتع بخصائص فيزيائية وميكانيكية وكيميائية جيدة، إلا أن سعره مرتفع نسبيًا ولا يناسب حالات الإنتاج الضخم منخفضة التكلفة. البولي يوريثان الحراري المرن (TPU)مادة شائعة الاستخدام في تغليف الكابلات. تختلف مادة TPU عن مادة البولي يوريثان المرنة (PUR)، فهي مادة لدن بالحرارة تتميز بسهولة تشكيلها ومرونتها.

يتميز غلاف كابل TPU بمقاومة جيدة للتآكل والزيوت والأحماض والقلويات والظروف الجوية، كما أنه يتمتع بقوة ميكانيكية جيدة وأداء استعادة مرن، مما يجعله قادراً على التكيف مع الحركة الميكانيكية المعقدة وبيئة الاهتزاز.

يتم تصنيع غلاف كابل TPU عن طريق إضافة جزيئات TPU إلى جهاز بثق وبثقها تحت درجة حرارة وضغط عاليين لتشكيل غلاف كابل أنبوبي.

تُستخدم أغلفة كابلات TPU على نطاق واسع في الأتمتة الصناعية، ومعدات أدوات الآلات، وأنظمة التحكم في الحركة، والروبوتات، وغيرها من المجالات، بالإضافة إلى السيارات والسفن وغيرها. تتميز هذه الأغلفة بمقاومة جيدة للتآكل ومرونة عالية، مما يوفر حماية فعالة للكابل، كما أنها تتمتع بمقاومة ممتازة لدرجات الحرارة العالية والمنخفضة.

بالمقارنة مع البولي يوريثان، يتميز غلاف كابلات البولي يوريثان الحراري (TPU) بسهولة تشكيله ومرونته، مما يجعله مناسبًا لأحجام وأشكال كابلات متنوعة. مع ذلك، فإن سعر غلاف كابلات البولي يوريثان الحراري مرتفع نسبيًا، ولا يُناسب الإنتاج بكميات كبيرة وبتكلفة منخفضة.

مطاط السيليكون (PU)البولي يوريثان (PU) مادة شائعة الاستخدام في تغليف الكابلات. وهو مادة بوليمرية عضوية، تتكون سلسلتها الرئيسية من ذرات السيليكون والأكسجين بالتناوب، وترتبط ذرة السيليكون عادةً بمجموعتين عضويتين من المطاط. يتكون مطاط السيليكون العادي بشكل أساسي من سلاسل سيليكون تحتوي على مجموعات ميثيل وكمية قليلة من الفينيل. يُحسّن إدخال مجموعة الفينيل مقاومة مطاط السيليكون لدرجات الحرارة العالية والمنخفضة، بينما يُحسّن إدخال مجموعتي ثلاثي فلورو بروبيل والسيانيد مقاومته للحرارة والزيوت. يتميز البولي يوريثان بمقاومة جيدة لدرجات الحرارة العالية والمنخفضة والأكسدة، كما يتميز بنعومة ومرونة عاليتين. يمكن تحسين أداء غلاف كابل مطاط السيليكون بإضافة مواد مختلفة، مثل عوامل مقاومة التآكل والزيوت، وغيرها.

تعتمد طريقة إنتاج غلاف كابلات مطاط السيليكون على إضافة خليط مطاط السيليكون إلى آلة البثق، ثم بثقه تحت درجة حرارة وضغط مرتفعين لتشكيل غلاف كابل أنبوبي. يُستخدم غلاف كابلات مطاط السيليكون على نطاق واسع في التطبيقات التي تتطلب مقاومة عالية للحرارة والضغط والظروف الجوية القاسية، مثل صناعات الطيران والفضاء، ومحطات الطاقة النووية، والبتروكيماويات، والصناعات العسكرية، وغيرها.

يتميز بمقاومة جيدة لدرجات الحرارة العالية ومقاومة للأكسدة، ويمكنه العمل بثبات في درجات الحرارة العالية والضغط العالي وبيئة التآكل الشديد، ولكنه يتمتع أيضًا بقوة ميكانيكية جيدة وأداء استعادة مرن، ويمكنه التكيف مع بيئة الحركة الميكانيكية المعقدة والاهتزاز.

بالمقارنة مع مواد تغليف الكابلات الأخرى، يتميز غلاف كابلات مطاط السيليكون بمقاومة أعلى للحرارة والأكسدة، بالإضافة إلى ليونة جيدة ومرونة عالية، مما يجعله مناسبًا لبيئات العمل المعقدة. مع ذلك، فإن سعر غلاف كابلات مطاط السيليكون مرتفع نسبيًا، ولا يُناسب الإنتاج بكميات كبيرة وبتكلفة منخفضة. بولي تترافلوروإيثيلين (PTFE)مادة شائعة الاستخدام في تغليف الكابلات، تُعرف أيضًا باسم متعدد رباعي فلورو الإيثيلين. وهي مادة بوليمرية تتميز بمقاومة ممتازة للتآكل، ومقاومة عالية لدرجات الحرارة المرتفعة، ومقاومة كيميائية قوية، ويمكنها العمل بثبات في بيئات ذات درجات حرارة وضغوط عالية للغاية، وفي ظروف تآكل شديدة. إضافةً إلى ذلك، تتمتع بلاستيكات الفلور بخصائص جيدة في مقاومة اللهب والتآكل.

تتمثل طريقة إنتاج غلاف كابل البلاستيك الفلوري في إضافة جزيئات البلاستيك الفلوري إلى جهاز البثق وبثقها تحت درجة حرارة وضغط عاليين لتشكيل غلاف كابل أنبوبي.

يُستخدم غلاف الكابل البلاستيكي المصنوع من الفلور على نطاق واسع في مجالات الطيران والفضاء، ومحطات الطاقة النووية، والبتروكيماويات، وغيرها من المجالات المتقدمة، بالإضافة إلى أشباه الموصلات، والاتصالات الضوئية، وغيرها. يتميز هذا الغلاف بمقاومة ممتازة للتآكل ودرجات الحرارة العالية، حيث يمكنه العمل بثبات في بيئات ذات درجات حرارة وضغوط عالية وظروف تآكل شديدة لفترات طويلة. كما يتمتع بقوة ميكانيكية جيدة وقدرة على استعادة مرونته، مما يجعله مناسبًا للبيئات التي تشهد حركات ميكانيكية واهتزازات معقدة.

بالمقارنة مع مواد تغليف الكابلات الأخرى، يتميز غلاف الكابل المصنوع من البلاستيك الفلوري بمقاومة أعلى للتآكل ودرجات الحرارة المرتفعة، مما يجعله مناسبًا لبيئات العمل القاسية. مع ذلك، فإن سعر غلاف الكابل المصنوع من البلاستيك الفلوري مرتفع نسبيًا، ولا يُناسب الإنتاج بكميات كبيرة وبتكلفة منخفضة.