ما هي المواد المستخدمة في صناعة الأسلاك والكابلات المقاومة للهب؟

يشير مصطلح "السلك المقاوم للهب" إلى السلك الذي يتمتع بخصائص مقاومة للحريق. ففي حالة الاختبار، بعد احتراق السلك، إذا تم قطع التيار الكهربائي، يتم التحكم في الحريق ضمن نطاق معين، ولا ينتشر، وذلك بفضل خصائصه المقاومة للهب ومنع انبعاث الدخان السام. يُعد السلك المقاوم للهب جزءًا مهمًا من السلامة الكهربائية، لذا فإن اختيار مادته أمر بالغ الأهمية. تشمل المواد الشائعة الاستخدام في السوق حاليًا في صناعة الأسلاك المقاومة للهب ما يلي:مادة PVC, XLPE، مطاط السيليكون ومواد العزل المعدنية.

اختيار مواد الأسلاك والكابلات المقاومة للهب

كلما ارتفع مؤشر الأكسجين للمادة المستخدمة في الكابلات المقاومة للهب، تحسنت مقاومتها للهب، ولكن مع زيادة مؤشر الأكسجين، لا بد من فقدان بعض الخصائص الأخرى. فإذا انخفضت الخصائص الفيزيائية وخصائص التصنيع للمادة، يصبح التشغيل صعبًا، وتزداد تكلفة المادة، لذا من الضروري اختيار مؤشر الأكسجين بشكل معقول ومناسب. يصل مؤشر الأكسجين لمواد العزل العامة إلى 30، ويمكن للمنتج أن يجتاز متطلبات اختبار الفئة C في المعيار، وإذا كانت مواد التغليف والحشو من المواد المقاومة للهب، فيمكن للمنتج أن يفي بمتطلبات الفئتين B و A. تنقسم مواد الأسلاك والكابلات المقاومة للهب بشكل أساسي إلى مواد مقاومة للهب مهلجنة ومواد مقاومة للهب خالية من الهالوجين.

1. مواد مثبطة للهب محتوية على الهالوجين

بسبب تحلل هاليد الهيدروجين وإطلاقه عند تسخين الاحتراق، يستطيع هاليد الهيدروجين التقاط جذور الهيدروكسيل الحرة النشطة (HO)، مما يؤدي إلى تأخير احتراق المادة أو إخماده، وبالتالي تحقيق الغرض من مثبطات اللهب. ومن المواد الشائعة الاستخدام في هذا المجال: كلوريد البولي فينيل، ومطاط النيوبرين، والبولي إيثيلين الكلوروسلفوني، ومطاط الإيثيلين-بروبيلين، وغيرها.

(1) كلوريد البولي فينيل المقاوم للهب (PVC): نظرًا لانخفاض سعر PVC، وعزله الجيد، ومقاومته للهب، فإنه يُستخدم على نطاق واسع في الأسلاك والكابلات العادية المقاومة للهب. ولتحسين مقاومة PVC للهب، تُضاف عادةً مثبطات اللهب الهالوجينية (مثل إيثرات ثنائي فينيل ديكا بروم)، والبارافينات المكلورة، ومثبطات اللهب التآزرية إلى تركيبته.

مطاط الإيثيلين بروبيلين (EPDM): هيدروكربونات غير قطبية، ذات خصائص كهربائية ممتازة، ومقاومة عزل عالية، وفقدان عازل منخفض، ولكن مطاط الإيثيلين بروبيلين مادة قابلة للاشتعال، لذا يجب علينا تقليل درجة التشابك في مطاط الإيثيلين بروبيلين، وتقليل انقطاع السلسلة الجزيئية الناتج عن المواد ذات الوزن الجزيئي المنخفض، من أجل تحسين خصائص مقاومة اللهب للمادة؛

(2) مواد مثبطة للهب منخفضة الدخان ومنخفضة الهالوجين
يُستخدم هذا المركب بشكل أساسي في مادتي البولي فينيل كلوريد والبولي إيثيلين المُكلوروسلفوني. يُضاف كربونات الكالسيوم (CaCO3) وهيدروكسيد الألومنيوم (Al(IOH)3) إلى تركيبة البولي فينيل كلوريد. يُمكن لبورات الزنك وأكسيد الموليبدينوم (MoO3) تقليل انبعاث حمض الهيدروكلوريك (HCl) وكمية الدخان الناتج عن البولي فينيل كلوريد المُثبِّط للهب، مما يُحسِّن من مقاومة المادة للهب، ويُقلِّل من انبعاثات الهالوجين والضباب الحمضي والدخان، ولكنه قد يُؤدي إلى انخفاض طفيف في مؤشر الأكسجين.

2. مواد مثبطة للهب خالية من الهالوجين

البولي أوليفينات مواد خالية من الهالوجينات، تتكون من هيدروكربونات تتحلل إلى ثاني أكسيد الكربون والماء عند احتراقها دون إنتاج دخان كثيف أو غازات ضارة. تشمل البولي أوليفينات بشكل أساسي البولي إيثيلين (PE) وبوليمرات إيثيلين-فينيل أسيتات (E-VA). لا تحتوي هذه المواد بحد ذاتها على مثبطات اللهب، لذا يلزم إضافة مثبطات اللهب غير العضوية ومثبطات اللهب الفوسفورية لتحويلها إلى مواد عملية خالية من الهالوجينات ذات خصائص مثبطة للهب. مع ذلك، ونظرًا لافتقار السلسلة الجزيئية للمواد غير القطبية إلى المجموعات القطبية ذات الخاصية الكارهة للماء، فإنّ انجذابها لمثبطات اللهب غير العضوية ضعيف، ويصعب تكوين روابط قوية معها. لتحسين النشاط السطحي للبولي أوليفينات، يمكن إضافة مواد فعالة سطحية إلى تركيبتها، أو مزجها مع بوليمرات تحتوي على مجموعات قطبية، وذلك لزيادة كمية الحشو المثبط للهب، وتحسين الخواص الميكانيكية وخصائص التصنيع للمادة، وبالتالي الحصول على مثبطات لهب أفضل. يتضح أن الأسلاك والكابلات المقاومة للهب لا تزال مفيدة للغاية، واستخدامها صديق للبيئة للغاية.