پلی اتیلن و کاربرد آن در صنعت کابل سازی

پلی اتیلن سبک که به دو شکل معمولی یا LDPE و پلی اتیلن سبک خطی یا LLDPE وجود دارد ، هم به عنوان عایق سیم و کابل و هم به عنوان روکش سیم و کابل های مخابراتی در صنعت کابل سازی مورد کاربرد قرار می‌گیرد . پلی اتیلن LDPE با درجه معمولی بیشترین استفاده را دارد . در این مقاله به پلی اتیلن و کاربرد آن در صنعت کابل سازی خواهیم پرداخت.

پلی اتیلن و کاربرد آن در صنعت کابل سازی :

 پلی اتیلن یک پلیمر کریستالی است با ساختاری پارافینی که با روشهای گوناگون پلیمریزاسیون تهیه می‌شود و با گریدهای متفاوتی از نظر وزن ملکولی و چگالی در دسترس است . این ماده گرما – نرم را برای مصرف در صنعت کابل سازی با روشهای ویژه ای آماده می‌کنند .

پلی اتیلن یک ماده غیرقطبی با ویژگی های عالی برقی است . تلفات عایق آن بسیار اندک بوده و بخش عمده این تلفات نیز مربوط به ناخالصی های موجود مانند فرآوردهای اکسایش یا پسماندهای فرآیند بسپارش می‌باشد .

ماده پلی اتیلن در برابر تابش های فرابنفش حساس است و اکسید می‌گردد . این فرآیند کیفیت پلیمر پلی اتیلن را کاهش می‌دهد . در صورتی‌که از این ماده به جای روکش و غلاف استفاده شود پیشنهاد می‌گردد که تا 5/2 درصد ذرات ریز دوده به آن افزوده شود .

انواع پلی اتیلن مورد استفاده در صنعت سیم و کابل بشرح زیر می باشد :

• پلی اتیلن سبک که به دو شکل معمولی یا LDPE و پلی اتیلن سبک خطی یا LLDPE وجود داشته و هم به عنوان عایق سیم و کابل و هم به عنوان روکش سیم و کابل های مخابراتی مورد استفاده قرار می گیرد . پلی اتیلن LDPE با درجه معمولی بیشترین کاربرد را دارد . نقطه گداخت یا ذوب آن نزدیک به 110 تا 115 درجه سانتیگراد است که در دمای 80 تا 90 درجه سانتیگراد شروع به نرم شدن می نماید . بر همین اساس بیشترین دمای بهره برداری پیوسته برای آن 70 درجه سانتیگراد در نظر گرفته شده است.

پلی اتیلن سبک خطی (Linear Low Density Polyethylene)

یک پلیمر خطی است که دارای شاخه های کوتاه است و عموما از کوپلیمریزاسیون با آلفا اولفین های زنجیر کوتاه همانند 1-بوتن ، 1-هگزن ، و 1-اکتن تولید می شود. LLDPE در مقایسه با LDPE استحکام کششی بالاتری دارد و همچنین از مقاومت بالاتری در برابر ضربه و سوراخ شدن برخوردار است.

گرید مناسب برای تولید مغزی کابل پلی اتیلن سبک LF0200  یا همان پلی اتیلن سبک 020 میباشد . 

• پلی اتیلن متوسط و یا MDPE
• پلی اتیلن متوسط یا MDPE  چیست ؟ 

پلی اتیلن دانسیته متوسط / MDPE  خواص مقاومت ضربه­ای و شوک خوبی دارد. این پلیمر نسبت به پلی اتیلن سنگین حساسیت کمتری به شکاف (ترک های بزرگ) دارد. مقاومت تنش ترک آن بهتر از پلی اتیلن سنگین است.

Medium Density Polyethylene معمولاً در لوله‌های گاز و اتصالات، تانکرهای آب، کایاک‌ها (قایق‌های پارویی)، وان‌های شست و شو و دسته پیچ‌گوشتی استفاده می‌شود.

• پلی اتیلن سنگین یا HDPE که با خواص الکتریکی بهتر به عنوان عایق و روکش کابل‌های مخابراتی به جهت مقاومت بیشتر در برابر ضربات مکانیکی استفاده می‌گردد .

 پلی‌اتیلن سنگین‌(High density polyethylene) نوع دانسیته بالا از polyethylene است و دارای استحکام و مقاوت خوبی در برابر ضربه ، نور‌خورشید ، مواد شیمیایی و … است . از این ماده در تولید لوله‌ها ، بطری‌ها و … استفاده فراوان می‌شود.

مراحل کاربرد پلی اتیلن در صنعت ساخت سیم و کابل:

روند تولید انواع سیم در کارخانه تولید سیم و کابل‌های مختلف، تقریباً یکسان است. البته این فرآیند بسته به نوع سیم یا کابل تفاوتهایی دارند.

مرحله ۱: نازک کاری در کارخانه تولید سیم و کابل

این عملیات توسط یک دستگاه نازک کن راد و دستگاه نازک کن فاین در دو مرحله انجام می شود.در مرحله اول مفتول مس ۸ میلی متر توسط دستگاه راد به مفتول مس ۱.۳۸ میلی متر تبدیل شده و این مفتول ها بعنوان ورودی مرحله دوم نازک کاری توسط دستگاه فاین به مفتولهای مناسب با سفارش مشتری، تبدیل می‌شود.

دستگاه های تولید سیم و کابل مانند دستگاه کشش راد، وظیفه انجام فرآیند کشش و نازک کاری مفتول به سیم با سایزهای کوچکتر را بر عهده دارند. با کمک این دستگاه، مفتول آلومینیوم با قطر ۹.۵ وارد دستگاه شده و با عبور از سری قالب های الماسی در دستگاه به قطر مورد نظر می‌رسد.

فرایند کشش در داخل روغن به منظور روانکاری، خنک کاری و شستشو انجام می گیرد. سیم نازک شده بر روی قرقره ها جمع شده تا در مرحله استرندر مورد استفاده قرار گیرد.

مرحله ۲: آنیل کاری در خط تولید سیم و کابل

کلیه مفتول‌های نازک شده در دستگاه فاین در محلی مشخص در کناره کوره آنیل کاری، با توجه به تابلو مربوطه جمع آوری گردیده و پس از رسیدن به حداقل تعداد مورد نیاز جهت آنیل کاری آماده قرارگیری در کوره و آنیل شدن می‌گردد.

مرحله ۳: بانچ (تاباندن رشته های مس)

این عملیات توسط دستگاه بانچر انجام می شود. مواد اولیه این مرحله مفتولهای آنیل شده روی قرقره می‌باشد ودر صورتیکه تعداد قرقره‌ها وقطر آنها مطابق سفارش مشتری واستاندارد مربوطه باشد.

برای تولید کابل های چند رشته مثل خودنگهدار و قدرت لازم است رشته های مختلف کابل با ساختار منظمی بهم تابیده شود که این عمل توسط دستگاه تابنده انجام می‌گیرد. در کابل‌های خودنگهدار رشته مغزی که وظیفه تحمل وزن کابل را دارد در مغزی قرارگرفته و سایر رشته‌ها با طول تاب معین و جهت چرخش مشخصی به دور آن پیچیده می‌شوند.

مرحله ۴: مرحله عایق کاری در خط تولید کابل برق

در این مرحله، رشته‌های پانچ شده بعنوان مواد اولیه اصلی و گرانول عایق بعنوان دیگر ماده اصلی جهت تولید سیم یا زیر کابلی بکارمی‌رود.فرآورده تولید شده توسط دستگاه اکسترودر، اگر محصول نهایی سیم باشد جهت بسته بندی به واحد مربوطه ارسال می‌گردند و چنانچه زیره کابلی باشند روی قرقره‌های مخصوص جمع شده تا در مرحله تاب زیره (استرندر) بکار رود.

عایق کاری در دستگاه‌های اکسترودر انجام می‌گیرد. اکسترودر‌ها جهت تزریق یکپارچه مواد LDPE, XLPE,PVC و نیمه هادی به عنوان لایه‌های میانی، عایق و یا روکش استفاده می‌شوند.

مواد به صورت تدریجی در داخل ماردون پس از عبوراز المنت های حرارتی به تدریج ذوب به صورت خمیری از کلگی دستگاه خارج شده در خروجی دستگاه اکسترودر قالب هایی تعبیه شده است که این قالب ها متناسب با سایز کابل بوده و ضخامت مورد نیاز را برای انواع محصولات تامین می کنند.

کابل عایق شده پس از خروج از کلگی وارد کانال آب خنک شده تا در طول وان به دمای محیط رسیده و در نهایت توسط جریان هوا کاملاً خشک شده در مرحله بعد کابل از مجاورت دستگاه جت پرینتر عبور می کند، تا مشخصات فنی روی آن چاپ شود.

 چاپ کابل حاوی اطلاعاتی اعم از نام شرکت، سایز کابل، استاندارد کابل، ولتاژ کاری، سال ساخت و … می باشد و کابل پس از مرحله چاپ به دستگاه تیک آپ رفته و روی قرقره جمع می‌شود.

مرحله ۵: روکش زنی (اکسترودرکابل)

دستگاههای اکسترودر خط جهت عملیات روکش زنی استفاده می گردد. مواد اولیه اصلی این مرحله زیره‌های استرندر شده گرانول روکش و پودر تالک می‌باشد.

در کابل‌های قدرت لازم است که رشته‌های تابیده شده در دستگاه اکسترودر توسط لایه ای از مواد پلی اتیلن یا PVC روکش شوند. این لایه نقش محافظت مکانیکی برای کابل را دارد.

فرایند کراسلینک در تولید کابل برق:

مواد XLPE به عنوان عایق در کابل ها روکش دار هوایی از مزیت خاصی نسبت به سایر مواد عایقی برخوردار است که بستگی به خواص کراسلینک آن دارد.

 در عملیات کراسلینک مواد پلی اتیلن از ساختار مولکولی خطی تبدیل به ساختار شبکه‌ای شده تا مواد PEX بوجود آیند، این فرایند ویژگی‌های خاصی از لحاظ خواص مکانیکی، الکتریکی، تعییر شکل و مقاومت به سایش را فراهم می‌کند، این عملیات در اتاق های بخار ( سونا) انجام می‌گیرد.

رشته کابل ها بر روی قرقره به اتاق بخار منتقل شده و با توجه به ضخامت عایق مدت زمان مشخصی را درون اتاق بخار سپری می کنند تا این فرایند تکمیل شود.

مرحله ۶: بسته بندی

این مرحله از تولید که آخرین مرحله می باشد محصول نهایی درمتراژ وشکل ونوعی که مشتری درخواست کرده است بسته بندی می‌شود. سیم وکابل تولیدشده به دوصورت قرقره‌ای وکلافی قابل تحویل به مشتری هستند.

در بسته بندی کلافی نیز برحسب خواست مشتری پوشش نایلکس انجام می‌شود ولی درنوع اتوماتیک کلافهای سیم وکابل بصورت اتوماتیک توسط دستگاه بسته بندی، وکیوم می‌شود.

پلی اتیلن و کاربرد آن در صنعت کابل سازی

نظر به اینکه فرآیند تولید کابل دارای چرخه بسیار پیچیده و طولانی است و در فصل اول به اجمال توضیح داده شد در این فصل چرخه تولید سیم و کابل و کاربرد پلی اتیلن در صنعت کابل سازی را بطور خلاصه تعریف می‌نماییم.

ساخت مفتول:

ابتداء مفتول ۸ میلیمتری مس که در قرقره های بزرگ پیچیده شده به وسیله لیفتراک روی سکوی مخصوص قرار میگیرد و در مرحله اول وارد دستگاه کشش راد می شود اساس کار دستگاه کشش راد نورد می باشد مفتول ۸ میلیمتری پس از عبور از بین قرقره های مضاعف که ۱.۳۸ میلیمتر رسیده در قرقره اصطلاحا قالب نامیده می شود نازک شده و در نهایت به قطر های بزرگ پیچیده می شود . به دلیل اینکه هنگام نور، گرما و حرارت زیادی تولید می شود تمام دستگاههای کشش توسط مایع آب و صابون سرد و روغنکاری می گردد.

این مایع بصورت یک چرخه به تمامی دستگاههای در حال کار تزریق شده و توسط لوله های ارتباطی به مخزن اصلی برگردانده می شود و این چرخه مرتبا در حال تکرار می باشد.

سیم های ۱.۳۸ میلیمتری به روی دستگاههای کشش ثانویه یا فاین انتقال یافته و در آنجا به / قرقره های سیم ۰.۱۸۵ ، ۰.۲۳۴ ، ۰.۲۸۵ ، ۰.۳۷۵ تبدیل می شود دلیل تبدیل به قطر های مختلف ساخت و تولید انواع قطرهای سیمهای افشان موجود در بازار می باشد.

مرحله بانچ:

بعد از این مرحله قرقره های سیم داخل مخزن فلزی کوره چیده شده توسط جرثقیل برقی به داخل کوره آنیل هدایت می گردد. عملیات حرارتی باعث می گردد تا سیم حالت خشکی خود را از دست بدهد و نرم شود تا هنگام تاب خوردن و پیچیدن شدن در دستگاه بانچر شکسته نشود.

قرقره ها پس از عملیات حرارتی روی سکوئی که پی اف نامیده می شود چیده شده و به سوی دستگاه بانچر هدایت می شود. دستگاه بانچر وظیفه تاباندن رشته های نازک سیم را به عهده دارد داخل دستگاه بانچر قرقره ای نصب شده تا سیمهای پیچیده شده آن پیچیده شود.

پوشش عایق پلی اتیلن :

مرحله بعدی پوشاندن سیم توسط عایق پلی اتیلن پلاستیکی می باشد که توسط دستگاه اکسترودر انجام می پذیرد. مواد پلی اتیلنی (پلی اتیلن سبک خطی – پلی اتیلن سبک 020-)و رنگ توسط اکسترودر، بصورت مذاب در آمده و روی سیمهای افشان بصورت غلافی قرار می‌گیرند و پس از آن داخل آب عبور کرده تا سرد شوند. سیمها پس از روکش شدن وارد دستگاه چاپ شده و مشخصات سیم و کارخانه تولید کننده روی آن چاپ می گردد . جهت تولید سیمهای مختلف بایستی تعداد رشته ها و سایر مشخصات آن دقیقاً تعیین گردد.

سیم ها پس از تولید به دستگاه کلاف کن هدایت می شوند این دستگاه وظیفه دسته بندی سیمها را در کلافهای ۱۰۰ متری به عهده دارد در تمامی مراحل تولید سکوهایی وجود دارد که مانع از گره خوردن سیم می شود این سکوها اصطلاحا پی اف نامیده می شود.

کنترل کیفیت :

از مهمترین مراحل تولید سیم مرحله کنترل کیفیت و آزمایشگاه می باشد که بایستی در هر کارخانه وجود داشته باشد در این مرحله مقاومت الکتریکی سیم هادی بودن و روکش آن، مقاومت در مقابل کشش و سرما و … آزمایش شده و پس از تائید روانه بازار می‌گردد.

جهت تهیه مواد اولیه کوتینگ کابل ( مواد پلی اتیلن سبک و سنگین ) و مشاوره در خصوص گریدهای جایگزین با مشاوران خبره ما در پلاستوایران تماس بگیرید.