Nowoczesne systemy elektryczne opierają się na połączeniach między różnymi urządzeniami, płytkami drukowanymi i urządzeniami peryferyjnymi. Niezależnie od tego, czy przesyłają energię elektryczną, czy sygnały elektryczne, kable stanowią podstawę połączeń przewodowych, co czyni je integralną częścią wszystkich systemów.
Jednak znaczenie osłon kabli (zewnętrznej warstwy otaczającej i chroniącej wewnętrzne przewody) jest często niedoceniane. Wybór odpowiedniego materiału osłony kabla jest kluczową decyzją w projektowaniu i produkcji kabli, zwłaszcza w trudnych warunkach. Zrozumienie równowagi między parametrami mechanicznymi, odpornością na czynniki środowiskowe, elastycznością, kosztami i zgodnością z przepisami jest kluczem do dokonania mądrego wyboru.
Sercem osłony kabla jest ekran, który chroni i zapewnia żywotność oraz niezawodność kabla wewnętrznego. Ta ochrona zabezpiecza przed wilgocią, chemikaliami, promieniowaniem UV oraz naprężeniami fizycznymi, takimi jak ścieranie i uderzenia.
Materiały na osłony kabli obejmują szeroki zakres, od prostych tworzyw sztucznych po zaawansowane polimery – każdy z nich charakteryzuje się unikalnymi właściwościami, pozwalającymi spełnić określone wymagania środowiskowe i mechaniczne. Proces selekcji jest kluczowy, ponieważ odpowiedni materiał gwarantuje optymalną wydajność i ochronę w przewidywanych warunkach użytkowania.
Nie ma jednego uniwersalnego rozwiązania dla osłon kabli. Wybór materiału może się znacznie różnić w zależności od indywidualnych warunków zastosowania.
Przy wyborze odpowiedniego materiału osłony kabla należy wziąć pod uwagę kilka czynników.
1. Warunki środowiskowe
Odporność chemiczna jest kluczowym czynnikiem przy wyborze osłon kabli, ponieważ kable mogą być narażone na działanie olejów, rozpuszczalników, kwasów lub zasad, w zależności od zastosowania. Dobrze dobrana osłona kabla może zapobiec degradacji lub korozji jego elementów, zachowując tym samym integralność kabla przez cały okres jego eksploatacji. Na przykład, w środowiskach przemysłowych, gdzie narażenie na działanie substancji chemicznych jest powszechne, kluczowe jest dobranie materiałów odpornych na tak trudne warunki. W tym przypadku należy ocenić konkretne substancje chemiczne, na które kabel będzie narażony, ponieważ determinuje to potrzebę stosowania specjalistycznych materiałów, takich jak fluoropolimery, w celu uzyskania ekstremalnej odporności chemicznej.
Odporność na warunki atmosferyczne i światło słoneczne to kolejny cenny czynnik, szczególnie w przypadku kabli użytkowanych na zewnątrz. Długotrwała ekspozycja na światło słoneczne może osłabić tradycyjne materiały, prowadząc do kruchości i ewentualnego uszkodzenia. Materiały odporne na promieniowanie UV zapewniają funkcjonalność i trwałość kabla nawet w intensywnym świetle słonecznym. Do takich zastosowań idealnymi materiałami są termoplasty CPE, termostaty CPE lub termostaty EPR. Inne zaawansowane materiały, takie jak usieciowany polietylen (XLPE), zostały opracowane w celu zapewnienia zwiększonej odporności na promieniowanie UV, gwarantując w ten sposób długą żywotność kabla w zastosowaniach zewnętrznych.
Ponadto, w środowiskach, w których ryzyko pożaru jest wysokie, wybór osłony kabla trudnopalnej lub samogasnącej może uratować życie. Materiały te zostały zaprojektowane tak, aby zapobiegać rozprzestrzenianiu się płomieni, zapewniając istotny poziom bezpieczeństwa w krytycznych zastosowaniach. W przypadku trudnopalności, doskonałym wyborem są:PCVTworzywa termoplastyczne i tworzywa termoplastyczne CPE. Takie materiały mogą spowolnić rozprzestrzenianie się płomieni, jednocześnie redukując emisję toksycznych gazów podczas spalania.
2. Właściwości mechaniczne
Odporność na ścieranie, uderzenia i zgniatanie osłony kabla bezpośrednio wpływają na trwałość poliuretanu. Jest to szczególnie istotne w zastosowaniach, w których kabel porusza się w trudnym terenie lub wymaga częstego transportu. W zastosowaniach o wysokiej mobilności, takich jak robotyka czy maszyny dynamiczne, wybór osłony kabla o doskonałych właściwościach mechanicznych może pomóc uniknąć częstej wymiany i konserwacji. Do najlepszych materiałów odpornych na zużycie na osłony osłon należą termoplastyczne poliuretany i termoplastyczne CPE.
3. Zagadnienia dotyczące temperatury
Zakres temperatur pracy materiału osłony kabla może decydować o sukcesie lub porażce systemu. Materiały, które nie są w stanie wytrzymać zakresu temperatur pracy w docelowym środowisku, mogą stać się kruche w niskich temperaturach lub ulec degradacji pod wpływem wysokich temperatur. Ta degradacja może naruszyć integralność kabla i spowodować uszkodzenie izolacji elektrycznej, co może prowadzić do zakłóceń w działaniu lub zagrożenia bezpieczeństwa.
Chociaż wiele standardowych kabli może być przystosowanych do pracy w temperaturach do 105°C, specjalistyczne zastosowania z PVC mogą wymagać odporności na wyższe temperatury. W branżach takich jak przemysł naftowy i gazowy, specjalne zastosowania wymagają materiałów, takich jak materiały z serii SJS firmy ITT Cannon, które wytrzymują temperatury do 200°C. W przypadku tak wysokich temperatur konieczne może być zastosowanie różnych materiałów, w tym PVC po stronie termoplastycznej oraz CPE, EPR lub CPR po stronie termostatu. Materiały przeznaczone do pracy w takich warunkach są odporne na wysokie temperatury i starzenie cieplne, zapewniając wydajność kabla przez długi czas.
Weź pod uwagę środowiska o wysokiej temperaturze, takie jak platformy wiertnicze na lądzie. W takich warunkach wysokiego ciśnienia i temperatury konieczny jest wybór materiału osłony kabla, który wytrzyma ekstremalne temperatury bez degradacji lub uszkodzenia. Ostatecznie, wybór odpowiedniego materiału osłony kabla może zapewnić bezpieczną i niezawodną pracę, jednocześnie wydłużając żywotność sprzętu.
4. Potrzeba elastyczności
Niektóre zastosowania wymagają, aby kable zachowywały elastyczność przy wielokrotnym zginaniu i skręcaniu. Ta potrzeba elastyczności nie zmniejsza potrzeby trwałości; dlatego materiały muszą być starannie dobierane, aby skutecznie zrównoważyć te dwa wymagania. W takich przypadkach preferowane są materiały takie jak elastomery termoplastyczne (TPE) lub poliuretan (PUR) ze względu na ich elastyczność i sprężystość.
Kable stosowane na przykład w automatyce przemysłowej muszą być bardzo elastyczne, aby dostosować się do ruchu maszyn, takich jak roboty. Roboty siatkowe, wykorzystywane do zadań takich jak podnoszenie i układanie części, są doskonałym przykładem tej potrzeby. Ich konstrukcja umożliwia szeroki zakres ruchu, wywierając stałe obciążenie na kable, co wymusza stosowanie materiałów odpornych na zginanie i skręcanie bez pogorszenia wydajności.
Po uwzględnieniu warunków środowiskowych, właściwości mechanicznych, temperatury i wymagań dotyczących elastyczności, należy również pamiętać, że średnica zewnętrzna kabla będzie się różnić w zależności od materiału. Aby zachować przyjazność dla środowiska, średnica kabla musi mieścić się w granicach uszczelnienia osłony tylnej lub złącza.
Czas publikacji: 12 sierpnia 2024 r.