Oikean kaapelivaipan materiaalin valinta: tyypit ja valintaopas

Kaapelin vaippa (tunnetaan myös ulkovaippana tai suojana) on kaapelin, optisen kaapelin tai johtimen uloin kerros. Se on kaapelin tärkein suojakerros, joka suojaa kaapelia ulkoiselta kuumuudelta, kylmältä, kosteudelta, ultraviolettisäteilyltä, otsonilta tai kemiallisilta ja mekaanisilta vaurioilta asennuksen aikana ja sen jälkeen. Kaapelin vaipan ei ole tarkoitus korvata kaapelin sisällä olevaa vahvistusta, mutta se voi myös tarjota melko korkean tason rajoitettua suojaa. Lisäksi kaapelin vaippa voi myös kiinnittää säikeisen johtimen sekä suojakerroksen (jos sellainen on) muodon ja muotoa, mikä minimoi häiriöt kaapelin sähkömagneettiseen yhteensopivuuteen (EMC). Tämä on tärkeää, jotta varmistetaan tehon, signaalin tai datan tasainen siirto kaapelin tai johtimen sisällä. Vaipalla on myös tärkeä rooli optisten kaapeleiden ja johtojen kestävyydessä.

Kaapelin vaippamateriaaleja on monenlaisia, yleisesti käytettyjä kaapelin vaippamateriaaleja ovat –silloitettu polyeteeni (XLPE), polytetrafluoroetyleeni (PTFE), fluorattu etyleenipropeeni (FEP), perfluoroalkoksihartsi (PFA), polyuretaani (PUR),polyeteeni (PE), termoplastinen elastomeeri (TPE) japolyvinyylikloridi (PVC)Niillä jokaisella on erilaiset suorituskykyominaisuudet.

Kaapelivaipan raaka-aineiden valinnassa on ensin otettava huomioon niiden sopeutumiskyky ympäristöön ja liittimien käytön yhteensopivuus. Esimerkiksi erittäin kylmät ympäristöt saattavat vaatia kaapelivaipan, joka pysyy joustavana erittäin matalissa lämpötiloissa. Oikean vaippamateriaalin valinta on ratkaisevan tärkeää parhaan optisen kaapelin määrittämiseksi kuhunkin sovellukseen. Siksi on tärkeää ymmärtää tarkalleen, mihin tarkoitukseen optisen kaapelin tai johtimen on täytettävä ja mitä vaatimuksia sen on täytettävä. Polyvinyylikloridi (PVC)on yleisesti käytetty materiaali kaapelien vaippaukseen. Se on valmistettu polyvinyylikloridipohjaisesta hartsista, johon on lisätty stabilointiaineita, pehmittimiä, epäorgaanisia täyteaineita, kuten kalsiumkarbonaattia, lisäaineita ja voiteluaineita jne. sekoittamalla, vaivaamalla ja suulakepuristamalla. Sillä on hyvät fysikaaliset, mekaaniset ja sähköiset ominaisuudet. Sillä on hyvä säänkestävyys ja kemiallinen stabiilius, ja sen suorituskykyä voidaan parantaa lisäämällä erilaisia lisäaineita, kuten palonestoaineita, lämmönkestäviä aineita ja niin edelleen.

PVC-kaapelivaipan valmistusmenetelmä on lisätä PVC-hiukkasia ekstruuderiin ja puristaa ne korkeassa lämpötilassa ja paineessa putkimaisen kaapelivaipan muodostamiseksi.

PVC-kaapelivaipan etuja ovat halpa hinta, helppo käsitellä ja asentaa sekä laaja käyttöalue. Sitä käytetään usein pienjännitekaapeleissa, tietoliikennekaapeleissa, rakennuskaapeleissa ja muilla aloilla. PVC-kaapelivaipan korkean lämpötilan kestävyys, kylmänkestävyys, UV-säteilyn kestävyys ja muut ominaisuudet ovat kuitenkin suhteellisen heikkoja, ja se sisältää ympäristölle ja ihmiskeholle haitallisia aineita, ja erityisympäristöissä sovellettuna on monia ongelmia. Ihmisten ympäristötietoisuuden lisääntyessä ja materiaalien suorituskykyvaatimusten parantuessa PVC-materiaaleille on asetettu korkeampia vaatimuksia. Siksi joillakin erityisaloilla, kuten ilmailussa, avaruusteollisuudessa, ydinvoimassa ja muilla aloilla, PVC-kaapelivaippaa käytetään huolellisesti. Polyeteeni (PE)on yleinen kaapelivaippamateriaali. Sillä on hyvät mekaaniset ominaisuudet ja kemiallinen stabiilius, ja sillä on hyvä lämmönkestävyys, kylmänkestävyys ja säänkestävyys. PE-kaapelivaippaa voidaan parantaa lisäämällä siihen lisäaineita, kuten antioksidantteja, UV-absorboijia jne.

PE-kaapelivaipan valmistusmenetelmä on samanlainen kuin PVC:n, ja PE-hiukkasia lisätään ekstruuderiin ja ekstrudoidaan korkeassa lämpötilassa ja paineessa putkimaisen kaapelivaipan muodostamiseksi.

PE-kaapelivaipan etuna on hyvä ympäristön ikääntymisen kestävyys ja UV-kestävyys, ja sen hinta on suhteellisen alhainen. Sitä käytetään laajalti optisissa kaapeleissa, pienjännitekaapeleissa, tietoliikennekaapeleissa, kaivoskaapeleissa ja muilla aloilla. Ristisilloitettu polyeteeni (XLPE) on kaapelivaippamateriaali, jolla on korkeat sähköiset ja mekaaniset ominaisuudet. Se valmistetaan ristisilloittamalla polyeteenimateriaaleja korkeissa lämpötiloissa. Ristisilloitusreaktio voi muodostaa polyeteenimateriaalista kolmiulotteisen verkkorakenteen, mikä tekee siitä erittäin lujan ja kestävän korkeita lämpötiloja. XLPE-kaapelivaippaa käytetään laajalti suurjännitekaapeleissa, kuten siirtolinjoissa, sähköasemilla jne. Sillä on erinomaiset sähköiset ominaisuudet, mekaaninen lujuus ja kemiallinen stabiilius, mutta sillä on myös erinomainen lämmönkestävyys ja säänkestävyys.

Polyuretaani (PUR)viittaa 1930-luvun lopulla kehitettyyn muoviryhmään. Se valmistetaan kemiallisella prosessilla, jota kutsutaan additiopolymeroinniksi. Raaka-aine on yleensä öljy, mutta sen tuotannossa voidaan käyttää myös kasvimateriaaleja, kuten perunaa, maissia tai sokerijuurikasta. PUR on yleisesti käytetty kaapelien vaippamateriaali. Se on elastomeerimateriaali, jolla on erinomainen kulutuskestävyys, ikääntymisen kestävyys, öljynkestävyys sekä happo- ja emäskestävyys, ja jolla on hyvä mekaaninen lujuus ja elastiset palautumisominaisuudet. PUR-kaapelin vaippaa voidaan parantaa lisäämällä erilaisia lisäaineita, kuten palonestoaineita, korkeita lämpötiloja kestäviä aineita jne.

PUR-kaapelivaipan valmistusmenetelmä on lisätä PUR-hiukkasia ekstruuderiin ja ekstrudoida ne korkeassa lämpötilassa ja paineessa putkimaiseksi kaapelivaipaksi. Polyuretaanilla on erityisen hyvät mekaaniset ominaisuudet.

Materiaalilla on erinomainen kulutuskestävyys, leikkauskestävyys ja repäisylujuus, ja se pysyy erittäin joustavana myös alhaisissa lämpötiloissa. Tämä tekee PUR:sta erityisen sopivan sovelluksiin, jotka vaativat dynaamista liikettä ja taivutusta, kuten hinausketjut. Robottisovelluksissa PUR-vaippaiset kaapelit kestävät miljoonia taivutussyklejä tai voimakkaita vääntövoimia ongelmitta. PUR:lla on myös vahva öljyn, liuottimien ja ultraviolettisäteilyn kestävyys. Lisäksi materiaalin koostumuksesta riippuen se on halogeeniton ja palonestoainepitoinen, jotka ovat tärkeitä kriteerejä UL-sertifioiduille ja Yhdysvalloissa käytettäville kaapeleille. PUR-kaapeleita käytetään yleisesti kone- ja tehdasrakentamisessa, teollisuusautomaatiossa ja autoteollisuudessa.

Vaikka PUR-kaapelivaipalla on hyvät fysikaaliset, mekaaniset ja kemialliset ominaisuudet, sen hinta on suhteellisen korkea, eikä se sovellu edullisiin massatuotantotilanteisiin. Polyuretaanitermoplastinen elastomeeri (TPU)on yleisesti käytetty kaapelien vaippamateriaali. Toisin kuin polyuretaanielastomeeri (PUR), TPU on termoplastinen materiaali, jolla on hyvä prosessoitavuus ja plastisuus.

TPU-kaapelivaipalla on hyvä kulutuskestävyys, öljynkestävyys, happojen ja emästen kestävyys sekä säänkestävyys, ja sillä on hyvä mekaaninen lujuus ja elastinen palautumiskyky, jotka voivat sopeutua monimutkaisiin mekaanisiin liike- ja tärinäympäristöihin.

TPU-kaapelivaippa valmistetaan lisäämällä TPU-hiukkasia ekstruuderiin ja puristamalla ne korkeassa lämpötilassa ja paineessa putkimaiseksi kaapelivaipaksi.

TPU-kaapelivaippaa käytetään laajalti teollisuusautomaatiossa, työstökoneissa, liikkeenohjausjärjestelmissä, roboteissa ja muilla aloilla, samoin kuin autoissa, laivoissa ja muilla aloilla. Sillä on hyvä kulutuskestävyys ja elastinen palautumiskyky, se voi tehokkaasti suojata kaapelia, mutta sillä on myös erinomainen korkean lämpötilan ja alhaisen lämpötilan kestävyys.

Verrattuna PUR-muoviin, TPU-kaapelivaipan etuna on hyvä prosessointikyky ja plastisuus, minkä ansiosta se voi mukautua useampiin kaapelin koko- ja muotovaatimuksiin. TPU-kaapelivaipan hinta on kuitenkin suhteellisen korkea, eikä se sovellu edullisiin massatuotantotilanteisiin.

Silikonikumi (PU)on yleisesti käytetty kaapelivaippamateriaali. Se on orgaaninen polymeerimateriaali, jossa pääketju koostuu vuorotellen pii- ja happiatomeista, ja piiatomi on yleensä yhteydessä kahteen orgaaniseen kumiryhmään. Tavallinen silikonikumi koostuu pääasiassa silikoniketjuista, jotka sisältävät metyyliryhmiä ja pienen määrän vinyyliä. Fenyyliryhmän lisääminen voi parantaa silikonikumin korkean ja matalan lämpötilan kestävyyttä, ja trifluoripropyyli- ja syanidiryhmien lisääminen voi parantaa silikonikumin lämpötilankestoa ja öljynkestoa. PU:lla on hyvä korkean lämpötilan kestävyys, kylmänkestävyys ja hapettumisenkestävyys, ja sillä on myös hyvä pehmeys ja elastinen palautumiskyky. Silikonikumikaapelivaipan suorituskykyä voidaan parantaa lisäämällä erilaisia lisäaineita, kuten kulutusta ja öljyä kestäviä aineita.

Silikonikumikaapelivaipan valmistusmenetelmä on lisätä silikonikumisekoitus ekstruuderiin ja suulakepuristaa se korkeassa lämpötilassa ja paineessa putkimaiseksi kaapelivaipaksi. Silikonikumikaapelivaippaa käytetään laajalti korkeissa lämpötiloissa ja paineissa sekä säänkestävyydessä, kuten ilmailu- ja avaruusteollisuudessa, ydinvoimaloissa, petrokemianteollisuudessa, sotilasalalla ja muilla aloilla.

Sillä on hyvä korkean lämpötilan ja hapettumisen kestävyys, se voi toimia vakaasti korkeassa lämpötilassa, korkeassa paineessa ja voimakkaassa korroosioympäristössä, mutta sillä on myös hyvä mekaaninen lujuus ja elastinen palautumiskyky, ja se voi sopeutua monimutkaisiin mekaanisiin liike- ja tärinäympäristöihin.

Verrattuna muihin kaapelivaippamateriaaleihin, silikonikumikaapelivaipalla on korkeampi lämmönkestävyys ja hapettumisenkestävyys, mutta sillä on myös hyvä pehmeys ja elastinen palautumiskyky, mikä sopii monimutkaisempiin työympäristöihin. Silikonikumikaapelivaipan hinta on kuitenkin suhteellisen korkea, eikä se sovellu edullisiin massatuotantotilanteisiin. Polytetrafluorieteeni (PTFE)on yleisesti käytetty kaapelien vaippamateriaali, joka tunnetaan myös nimellä polytetrafluoroetyleeni. Se on polymeerimateriaali, jolla on erinomainen korroosionkestävyys, korkea lämmönkestävyys ja kemikaalien kestävyys, ja se voi toimia vakaasti äärimmäisen korkeissa lämpötiloissa, korkeassa paineessa ja voimakkaassa korroosioympäristössä. Lisäksi fluorimuovilla on myös hyvät palonesto-ominaisuudet ja kulutuskestävyys.

Fluorimuovisen kaapelivaipan valmistusmenetelmä on lisätä fluorimuovihiukkasia ekstruuderiin ja puristaa ne korkeassa lämpötilassa ja paineessa putkimaisen kaapelivaipan muodostamiseksi.

Fluorimuovista valmistettua kaapelivaippaa käytetään laajalti ilmailu- ja avaruusteollisuudessa, ydinvoimaloissa, petrokemianteollisuudessa ja muilla huippuluokan aloilla, samoin kuin puolijohteissa, optisessa viestinnässä ja muilla aloilla. Sillä on erinomainen korroosionkestävyys ja korkean lämpötilan kestävyys, se voi toimia vakaasti korkeissa lämpötiloissa, korkeassa paineessa ja voimakkaassa korroosioympäristössä pitkään, mutta sillä on myös hyvä mekaaninen lujuus ja elastinen palautumiskyky, ja se voi sopeutua monimutkaisiin mekaanisiin liike- ja tärinäympäristöihin.

Verrattuna muihin kaapelivaippamateriaaleihin, fluorimuovisella kaapelivaipalla on parempi korroosionkestävyys ja lämmönkestävyys, joten se soveltuu vaativampiin työympäristöihin. Fluorimuovisen kaapelivaipan hinta on kuitenkin suhteellisen korkea, eikä se sovellu edullisiin massatuotantotilanteisiin.