การประยุกต์ใช้วัสดุโพลีโอเลฟินในอุตสาหกรรมลวดและสายเคเบิล

วัสดุโพลีโอเลฟินซึ่งขึ้นชื่อในเรื่องคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยม ความสามารถในการแปรรูป และประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อม ได้กลายมาเป็นวัสดุฉนวนและปลอกหุ้มที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในอุตสาหกรรมสายไฟและสายเคเบิล

โพลีโอเลฟินส์เป็นพอลิเมอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง สังเคราะห์จากโมโนเมอร์โอเลฟินส์ เช่น เอทิลีน โพรพิลีน และบิวทีน โพลีโอเลฟินส์ถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมสายเคเบิล บรรจุภัณฑ์ ก่อสร้าง ยานยนต์ และการแพทย์

ในการผลิตสายเคเบิล วัสดุโพลีโอเลฟินมีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกต่ำ เป็นฉนวนไฟฟ้าคุณภาพสูง และทนต่อสารเคมีได้อย่างดีเยี่ยม ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความเสถียรและความปลอดภัยในระยะยาว คุณสมบัติที่ปราศจากฮาโลเจนและสามารถรีไซเคิลได้ยังสอดคล้องกับเทรนด์สมัยใหม่ด้านการผลิตสีเขียวและยั่งยืนอีกด้วย

I. การจำแนกตามชนิดของโมโนเมอร์

1. โพลีเอทิลีน (PE)

โพลีเอทิลีน (PE) เป็นเรซินเทอร์โมพลาสติกที่ถูกพอลิเมอร์จากโมโนเมอร์เอทิลีน และเป็นหนึ่งในพลาสติกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วโลก โพลีเอทิลีนสามารถแบ่งตามความหนาแน่นและโครงสร้างโมเลกุลได้เป็น LDPE, HDPE, LLDPE และ XLPE

(1)โพลีเอทิลีนความหนาแน่นต่ำ (LDPE)
โครงสร้าง: ผลิตโดยการเกิดพอลิเมอไรเซชันอนุมูลอิสระแรงดันสูง ประกอบด้วยโซ่กิ่งจำนวนมาก มีผลึก 55–65% และความหนาแน่น 0.91–0.93 g/cm³

คุณสมบัติ : อ่อนนุ่ม โปร่งใส ทนต่อแรงกระแทก แต่ทนความร้อนได้ปานกลาง (สูงสุดประมาณ 80°C)

การใช้งาน: มักใช้เป็นวัสดุปลอกหุ้มสำหรับสายสื่อสารและสายสัญญาณ โดยรักษาสมดุลระหว่างความยืดหยุ่นและฉนวน

(2) โพลีเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE)
โครงสร้าง: เกิดการพอลิเมอร์ภายใต้ความดันต่ำด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา Ziegler–Natta มีกิ่งก้านน้อยหรือไม่มีเลย ความเป็นผลึกสูง (80–95%) และความหนาแน่น 0.94–0.96 g/cm³

คุณสมบัติ: มีความแข็งแรงและความแข็งสูง มีเสถียรภาพทางเคมีดีเยี่ยม แต่ความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำลดลงเล็กน้อย

การใช้งาน: ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับชั้นฉนวน ท่อสื่อสาร และปลอกหุ้มสายใยแก้วนำแสง ให้การปกป้องจากสภาพอากาศและกลไกที่เหนือกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการติดตั้งกลางแจ้งหรือใต้ดิน

(3) โพลีเอทิลีนความหนาแน่นต่ำเชิงเส้น (LLDPE)
โครงสร้าง: โคพอลิเมอร์ไรซ์จากเอทิลีนและอัลฟาโอเลฟิน มีการแตกแขนงสายสั้น ความหนาแน่นอยู่ระหว่าง 0.915–0.925 g/cm³

คุณสมบัติ: ผสมผสานความยืดหยุ่นและความแข็งแกร่งพร้อมความทนทานต่อการเจาะได้ดีเยี่ยม

การใช้งาน: เหมาะสำหรับวัสดุปลอกและฉนวนในสายเคเบิลแรงดันต่ำและปานกลางและสายควบคุม ช่วยเพิ่มความทนทานต่อแรงกระแทกและการดัดงอ

(4)โพลีเอทิลีนเชื่อมขวาง (XLPE)
โครงสร้าง: เครือข่ายสามมิติที่เกิดขึ้นจากการเชื่อมโยงทางเคมีหรือกายภาพ (ไซเลน เปอร์ออกไซด์ หรือลำแสงอิเล็กตรอน)

คุณสมบัติ: ทนทานต่อความร้อน ความแข็งแรงเชิงกล ความเป็นฉนวนไฟฟ้า และทนต่อสภาพอากาศได้ดีเยี่ยม

การใช้งาน: ใช้กันอย่างแพร่หลายในสายไฟฟ้าแรงดันปานกลางและสูง สายพลังงานใหม่ และสายรัดสายไฟยานยนต์ ซึ่งเป็นวัสดุฉนวนหลักในการผลิตสายเคเบิลสมัยใหม่

2. โพลีโพรพีลีน (PP)

โพลิโพรพีลีน (PP) ซึ่งผ่านกระบวนการโพลิเมอร์จากโพรพิลีน มีความหนาแน่น 0.89–0.92 g/cm³ จุดหลอมเหลว 164–176 °C และอุณหภูมิในการทำงานอยู่ที่ –30 °C ถึง 140 °C
คุณสมบัติ: น้ำหนักเบา ความแข็งแรงเชิงกลสูง ทนทานต่อสารเคมีได้ดีเยี่ยม และเป็นฉนวนไฟฟ้าที่เหนือกว่า

การใช้งาน: ใช้เป็นวัสดุฉนวนที่ปราศจากฮาโลเจนเป็นหลักในสายเคเบิล ด้วยกระแสการให้ความสำคัญกับการปกป้องสิ่งแวดล้อมที่เพิ่มมากขึ้น โพลีโพรพิลีนแบบเชื่อมขวาง (XLPP) และโคพอลิเมอร์ PP ที่ผ่านการดัดแปลง จึงกำลังเข้ามาแทนที่โพลีเอทิลีนแบบดั้งเดิมในระบบสายเคเบิลอุณหภูมิสูงและแรงดันสูง เช่น สายเคเบิลทางรถไฟ พลังงานลม และยานพาหนะไฟฟ้า

3. โพลีบิวทิลีน (PB)

โพลีบิวทิลีนประกอบด้วยโพลี(1-บิวทีน) (PB-1) และโพลีไอโซบิวทิลีน (PIB)

คุณสมบัติ: ทนความร้อนได้ดีเยี่ยม ทนต่อสารเคมี และทนต่อการไหลหนืด

การใช้งาน: PB-1 ใช้ในท่อ ฟิล์ม และบรรจุภัณฑ์ ในขณะที่ PIB ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตสายเคเบิลเป็นเจลป้องกันน้ำ สารปิดผนึก และสารประกอบสำหรับอุดรอยรั่ว เนื่องจากมีคุณสมบัติกันน้ำจากก๊าซและเฉื่อยต่อสารเคมี โดยทั่วไปมักใช้ในสายเคเบิลใยแก้วนำแสงเพื่อการปิดผนึกและป้องกันความชื้น

II. วัสดุโพลีโอเลฟินทั่วไปอื่นๆ

(1) เอทิลีนไวนิลอะซิเตทโคพอลิเมอร์ (EVA)

EVA ผสมผสานเอทิลีนและไวนิลอะซิเตท ซึ่งทำให้มีความยืดหยุ่นและทนความเย็นได้ (ยังคงความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิ -50 °C)
คุณสมบัติ: อ่อนนุ่ม ทนต่อแรงกระแทก ปลอดสารพิษ และทนทานต่อการเสื่อมสภาพ

การใช้งาน: ในสายเคเบิล EVA มักใช้เป็นตัวปรับความยืดหยุ่นหรือเรซินตัวพาในสูตร Low Smoke Zero Halogen (LSZH) ซึ่งช่วยปรับปรุงเสถียรภาพในการประมวลผลและความยืดหยุ่นของวัสดุฉนวนและปลอกหุ้มที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

(2) โพลีเอทิลีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงมาก (UHMWPE)

ด้วยน้ำหนักโมเลกุลมากกว่า 1.5 ล้าน UHMWPE จึงเป็นพลาสติกวิศวกรรมชั้นยอด

คุณสมบัติ: ทนทานต่อการสึกหรอสูงสุดในบรรดาพลาสติก ทนต่อแรงกระแทกได้มากกว่า ABS ถึง 5 เท่า ทนทานต่อสารเคมีได้ดีเยี่ยม และดูดซับความชื้นได้ต่ำ

การใช้งาน: ใช้ในสายเคเบิลออปติกและสายเคเบิลพิเศษเป็นปลอกหุ้มหรือการเคลือบสำหรับชิ้นส่วนแรงดึงที่มีการสึกหรอสูง ช่วยเพิ่มความทนทานต่อความเสียหายทางกลและการเสียดสี

III. บทสรุป

วัสดุโพลีโอเลฟินปราศจากฮาโลเจน ควันน้อย และไม่เป็นพิษเมื่อถูกเผาไหม้ มีเสถียรภาพทางไฟฟ้า กลไก และกระบวนการแปรรูปที่ดีเยี่ยม และสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพให้ดียิ่งขึ้นได้ด้วยเทคโนโลยีการต่อกิ่ง การผสม และการเชื่อมขวาง

ด้วยการผสมผสานระหว่างความปลอดภัย ความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ วัสดุโพลีโอเลฟินจึงกลายเป็นวัสดุหลักในอุตสาหกรรมสายไฟและสายเคเบิลยุคใหม่ มองไปข้างหน้า ในขณะที่ภาคส่วนต่างๆ เช่น รถยนต์พลังงานใหม่ เซลล์แสงอาทิตย์ และการสื่อสารข้อมูลยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่อง นวัตกรรมในการใช้งานโพลีโอเลฟินจะผลักดันการพัฒนาประสิทธิภาพสูงและยั่งยืนของอุตสาหกรรมสายเคเบิลต่อไป