การเลือกวัสดุหุ้มสายเคเบิลที่เหมาะสม: ประเภทและคู่มือการเลือก

ปลอกสายเคเบิล (หรือที่เรียกว่าปลอกนอกหรือปลอกหุ้ม) คือชั้นนอกสุดของสายเคเบิล สายเคเบิลใยแก้วนำแสง หรือสายไฟ ทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันที่สำคัญที่สุดในสายเคเบิลเพื่อปกป้องความปลอดภัยเชิงโครงสร้างภายใน ป้องกันสายเคเบิลจากความร้อน ความเย็น ความชื้น รังสีอัลตราไวโอเลต โอโซน หรือความเสียหายทางเคมีและทางกลระหว่างและหลังการติดตั้ง ปลอกสายเคเบิลไม่ได้มีไว้เพื่อทดแทนการเสริมแรงภายในสายเคเบิล แต่ก็สามารถให้การป้องกันในระดับจำกัดที่ค่อนข้างสูงได้ นอกจากนี้ ปลอกสายเคเบิลยังสามารถกำหนดรูปร่างและลักษณะของตัวนำแบบตีเกลียว รวมถึงชั้นป้องกัน (ถ้ามี) ซึ่งจะช่วยลดการรบกวนต่อความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC) ของสายเคเบิลให้น้อยที่สุด สิ่งนี้มีความสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าการส่งพลังงาน สัญญาณ หรือข้อมูลภายในสายเคเบิลหรือสายไฟมีความสม่ำเสมอ ปลอกหุ้มยังมีบทบาทสำคัญต่อความทนทานของสายเคเบิลใยแก้วนำแสงและสายไฟอีกด้วย

วัสดุหุ้มสายเคเบิลมีหลายประเภท วัสดุหุ้มสายเคเบิลที่นิยมใช้กันทั่วไป ได้แก่ –โพลีเอทิลีนแบบเชื่อมโยงข้าม (XLPE)โพลีเตตระฟลูออโรเอทิลีน (PTFE), ฟลูออริเนตเต็ดเอทิลีนโพรพิลีน (FEP), เพอร์ฟลูออโรอัลคอกซีเรซิน (PFA), โพลียูรีเทน (PUR)โพลีเอทิลีน (PE)เทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ (TPE) และโพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC)แต่ละชนิดมีลักษณะการทำงานที่แตกต่างกัน

การเลือกวัตถุดิบสำหรับหุ้มสายเคเบิลต้องคำนึงถึงความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมและความเข้ากันได้กับการใช้งานของตัวเชื่อมต่อเป็นอันดับแรก ตัวอย่างเช่น สภาพแวดล้อมที่หนาวจัดอาจต้องการปลอกหุ้มสายเคเบิลที่ยังคงมีความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิต่ำมาก การเลือกวัสดุหุ้มที่เหมาะสมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการกำหนดสายเคเบิลใยแก้วนำแสงที่ดีที่สุดสำหรับแต่ละการใช้งาน ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องเข้าใจอย่างถ่องแท้ว่าสายเคเบิลหรือสายไฟใยแก้วนำแสงต้องมีวัตถุประสงค์อะไรและต้องตรงตามข้อกำหนดใดบ้าง โพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC)เป็นวัสดุที่นิยมใช้กันทั่วไปสำหรับหุ้มสายเคเบิล ผลิตจากเรซินโพลีไวนิลคลอไรด์ โดยเติมสารทำให้คงตัว สารเพิ่มความยืดหยุ่น สารตัวเติมอนินทรีย์ เช่น แคลเซียมคาร์บอเนต สารปรุงแต่ง และสารหล่อลื่น เป็นต้น ผ่านกระบวนการผสม การนวด และการอัดขึ้นรูป มีคุณสมบัติทางกายภาพ ทางกล และทางไฟฟ้าที่ดี รวมถึงทนต่อสภาพอากาศและมีความเสถียรทางเคมีที่ดี และยังสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพได้โดยการเติมสารปรุงแต่งต่างๆ เช่น สารหน่วงไฟ สารทนความร้อน เป็นต้น

วิธีการผลิตปลอกสายเคเบิล PVC คือการเติมอนุภาค PVC ลงในเครื่องอัดรีดและอัดรีดภายใต้อุณหภูมิและความดันสูงเพื่อขึ้นรูปเป็นปลอกสายเคเบิลทรงท่อ

ข้อดีของปลอกสายเคเบิล PVC คือราคาถูก ผลิตและติดตั้งง่าย และใช้งานได้หลากหลาย มักใช้ในสายเคเบิลแรงดันต่ำ สายเคเบิลสื่อสาร สายไฟก่อสร้าง และสาขาอื่นๆ อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติในการทนต่ออุณหภูมิสูง ความเย็น รังสียูวี และคุณสมบัติอื่นๆ ของปลอกสายเคเบิล PVC ค่อนข้างอ่อนแอ มีสารที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและร่างกายมนุษย์ และมีปัญหามากมายเมื่อนำไปใช้ในสภาพแวดล้อมพิเศษ ด้วยความตระหนักด้านสิ่งแวดล้อมที่เพิ่มมากขึ้นและความต้องการด้านประสิทธิภาพของวัสดุที่สูงขึ้น ทำให้มีการกำหนดข้อกำหนดที่สูงขึ้นสำหรับวัสดุ PVC ดังนั้น ในบางสาขาพิเศษ เช่น การบิน อวกาศ พลังงานนิวเคลียร์ และสาขาอื่นๆ จึงมีการใช้ปลอกสายเคเบิล PVC อย่างระมัดระวัง โพลีเอทิลีน (PE)โพลีเอทิลีน (PE) เป็นวัสดุหุ้มสายเคเบิลที่ใช้กันทั่วไป มีคุณสมบัติทางกลที่ดีและเสถียรภาพทางเคมีสูง รวมถึงทนความร้อน ทนความเย็น และทนต่อสภาพอากาศได้ดี สามารถปรับปรุงคุณภาพของปลอกหุ้มสายเคเบิล PE ได้โดยการเติมสารเติมแต่ง เช่น สารต้านอนุมูลอิสระ สารดูดซับรังสียูวี เป็นต้น

วิธีการผลิตปลอกสายเคเบิล PE คล้ายคลึงกับ PVC โดยจะเติมอนุภาค PE ลงในเครื่องอัดรีดและอัดรีดภายใต้อุณหภูมิและความดันสูงเพื่อขึ้นรูปเป็นปลอกสายเคเบิลทรงท่อ

ปลอกสายเคเบิล PE มีข้อดีคือทนทานต่อการเสื่อมสภาพจากสิ่งแวดล้อมและรังสียูวีได้ดี ในขณะที่ราคาค่อนข้างต่ำ จึงใช้กันอย่างแพร่หลายในสายเคเบิลใยแก้วนำแสง สายเคเบิลแรงดันต่ำ สายเคเบิลสื่อสาร สายเคเบิลสำหรับงานเหมือง และอื่นๆ โพลีเอทิลีนแบบเชื่อมโยงข้าม (XLPE) เป็นวัสดุปลอกสายเคเบิลที่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าและเชิงกลสูง ผลิตโดยการเชื่อมโยงข้ามวัสดุโพลีเอทิลีนที่อุณหภูมิสูง ปฏิกิริยาการเชื่อมโยงข้ามทำให้วัสดุโพลีเอทิลีนเกิดเป็นโครงสร้างเครือข่ายสามมิติ ซึ่งทำให้มีความแข็งแรงสูงและทนต่ออุณหภูมิสูง ปลอกสายเคเบิล XLPE ใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านสายเคเบิลแรงดันสูง เช่น สายส่ง สถานีไฟฟ้าย่อย เป็นต้น มีคุณสมบัติทางไฟฟ้า ความแข็งแรงเชิงกล และความเสถียรทางเคมีที่ดีเยี่ยม อีกทั้งยังทนความร้อนและทนต่อสภาพอากาศได้ดีเยี่ยม

โพลียูรีเทน (PUR)PUR หมายถึงกลุ่มพลาสติกที่พัฒนาขึ้นในช่วงปลายทศวรรษ 1930 ผลิตโดยกระบวนการทางเคมีที่เรียกว่าการพอลิเมอไรเซชันแบบเติม (addition polymerization) วัตถุดิบหลักมักเป็นปิโตรเลียม แต่ก็สามารถใช้วัตถุดิบจากพืช เช่น มันฝรั่ง ข้าวโพด หรือหัวบีทได้เช่นกัน PUR เป็นวัสดุหุ้มสายเคเบิลที่ใช้กันทั่วไป เป็นวัสดุอีลาสโตเมอร์ที่มีคุณสมบัติทนทานต่อการสึกหรอ ทนต่อการเสื่อมสภาพ ทนต่อน้ำมัน กรด และด่างได้ดีเยี่ยม ในขณะเดียวกันก็มีความแข็งแรงเชิงกลและคุณสมบัติการคืนตัวที่ยืดหยุ่นได้ดี สามารถปรับปรุงคุณภาพของปลอกสายเคเบิล PUR ได้โดยการเติมสารเติมแต่งต่างๆ เช่น สารหน่วงไฟ สารทนความร้อนสูง เป็นต้น

วิธีการผลิตปลอกสายเคเบิล PUR คือการเติมอนุภาค PUR ลงในเครื่องอัดรีดและอัดรีดภายใต้อุณหภูมิและความดันสูงเพื่อขึ้นรูปเป็นปลอกสายเคเบิลทรงท่อ โพลียูรีเทนมีคุณสมบัติทางกลที่ดีเป็นพิเศษ

วัสดุนี้มีคุณสมบัติทนทานต่อการสึกหรอ การตัด และการฉีกขาดได้ดีเยี่ยม และยังคงมีความยืดหยุ่นสูงแม้ในอุณหภูมิต่ำ ทำให้ PUR เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องการการเคลื่อนไหวแบบไดนามิกและการดัดงอ เช่น โซ่ลากจูง ในการใช้งานหุ่นยนต์ สายเคเบิลที่มีปลอกหุ้ม PUR สามารถทนต่อการดัดงอได้หลายล้านรอบหรือแรงบิดสูงโดยไม่มีปัญหา นอกจากนี้ PUR ยังทนทานต่อน้ำมัน ตัวทำละลาย และรังสีอัลตราไวโอเลตได้ดี ยิ่งไปกว่านั้น ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของวัสดุ มันยังปราศจากฮาโลเจนและทนไฟ ซึ่งเป็นเกณฑ์สำคัญสำหรับสายเคเบิลที่ได้รับการรับรอง UL และใช้งานในสหรัฐอเมริกา สายเคเบิล PUR นิยมใช้ในงานก่อสร้างเครื่องจักรและโรงงาน ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม และอุตสาหกรรมยานยนต์

แม้ว่าปลอกหุ้มสายเคเบิล PUR จะมีคุณสมบัติทางกายภาพ เชิงกล และทางเคมีที่ดี แต่ราคาก็ค่อนข้างสูง และไม่เหมาะสำหรับงานผลิตจำนวนมากในราคาประหยัด โพลียูรีเทนเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ (TPU)TPU เป็นวัสดุหุ้มสายเคเบิลที่ใช้กันทั่วไป แตกต่างจากโพลียูรีเทนอีลาสโตเมอร์ (PUR) ตรงที่ TPU เป็นวัสดุเทอร์โมพลาสติกที่มีคุณสมบัติในการขึ้นรูปและมีความยืดหยุ่นดี

ปลอกสายเคเบิล TPU มีคุณสมบัติทนทานต่อการสึกหรอ ทนทานต่อน้ำมัน กรด ด่าง และสภาพอากาศได้ดี อีกทั้งยังมีความแข็งแรงเชิงกลและประสิทธิภาพการคืนตัวแบบยืดหยุ่นที่ดี ซึ่งสามารถปรับตัวให้เข้ากับการเคลื่อนไหวเชิงกลและสภาพแวดล้อมการสั่นสะเทือนที่ซับซ้อนได้

ปลอกหุ้มสายเคเบิล TPU ผลิตโดยการเติมอนุภาค TPU ลงในเครื่องอัดรีด แล้วอัดรีดภายใต้อุณหภูมิและความดันสูงเพื่อขึ้นรูปเป็นปลอกหุ้มสายเคเบิลทรงท่อ

ปลอกหุ้มสายเคเบิล TPU ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม อุปกรณ์เครื่องจักร ระบบควบคุมการเคลื่อนที่ หุ่นยนต์ และสาขาอื่นๆ รวมถึงรถยนต์ เรือ และสาขาอื่นๆ มีคุณสมบัติทนทานต่อการสึกหรอและคืนตัวได้ดี สามารถปกป้องสายเคเบิลได้อย่างมีประสิทธิภาพ อีกทั้งยังทนต่ออุณหภูมิสูงและต่ำได้ดีเยี่ยม

เมื่อเปรียบเทียบกับ PUR แล้ว ปลอกหุ้มสายเคเบิล TPU มีข้อดีคือประสิทธิภาพในการขึ้นรูปและความยืดหยุ่นที่ดี ซึ่งสามารถปรับให้เข้ากับขนาดและรูปทรงของสายเคเบิลได้หลากหลายกว่า อย่างไรก็ตาม ราคาของปลอกหุ้มสายเคเบิล TPU ค่อนข้างสูง และไม่เหมาะสำหรับงานผลิตจำนวนมากที่ต้องการต้นทุนต่ำ

ยางซิลิโคน (PU)ยางซิลิโคนเป็นวัสดุหุ้มสายเคเบิลที่ใช้กันทั่วไป เป็นวัสดุพอลิเมอร์อินทรีย์ ซึ่งหมายถึงสายโซ่หลักที่ประกอบด้วยอะตอมของซิลิคอนและออกซิเจนสลับกัน โดยปกติอะตอมของซิลิคอนจะเชื่อมต่อกับกลุ่มอินทรีย์ของยางสองกลุ่ม ยางซิลิโคนทั่วไปส่วนใหญ่ประกอบด้วยสายโซ่ซิลิโคนที่มีกลุ่มเมทิลและไวนิลในปริมาณเล็กน้อย การเติมกลุ่มฟีนิลสามารถปรับปรุงความทนทานต่ออุณหภูมิสูงและต่ำของยางซิลิโคนได้ และการเติมกลุ่มไตรฟลูออโรโพรพิลและไซยาไนด์สามารถปรับปรุงความทนทานต่ออุณหภูมิและความทนทานต่อน้ำมันของยางซิลิโคนได้ ยางซิลิโคนมีความทนทานต่ออุณหภูมิสูง ความทนทานต่อความเย็น และความทนทานต่อการออกซิเดชันที่ดี อีกทั้งยังมีความนุ่มและคุณสมบัติการคืนตัวที่ยืดหยุ่นได้ดี ประสิทธิภาพของยางซิลิโคนในการหุ้มสายเคเบิลสามารถปรับปรุงได้โดยการเพิ่มสารเติมแต่งต่างๆ เช่น สารต้านทานการสึกหรอ สารต้านทานน้ำมัน เป็นต้น

วิธีการผลิตปลอกสายเคเบิลยางซิลิโคนคือการเติมส่วนผสมยางซิลิโคนลงในเครื่องอัดรีดและอัดรีดภายใต้อุณหภูมิและความดันสูงเพื่อขึ้นรูปเป็นปลอกสายเคเบิลทรงท่อ ปลอกสายเคเบิลยางซิลิโคนมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในงานที่ต้องการอุณหภูมิสูง ความดันสูง และทนต่อสภาพอากาศ เช่น อุตสาหกรรมการบินและอวกาศ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ปิโตรเคมี การทหาร และสาขาอื่นๆ

วัสดุนี้ทนต่ออุณหภูมิสูงและทนต่อการเกิดออกซิเดชันได้ดี สามารถทำงานได้อย่างเสถียรในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง ความดันสูง และการกัดกร่อนรุนแรง อีกทั้งยังมีความแข็งแรงเชิงกลและประสิทธิภาพการคืนตัวแบบยืดหยุ่นที่ดี สามารถปรับตัวให้เข้ากับการเคลื่อนไหวเชิงกลที่ซับซ้อนและสภาพแวดล้อมการสั่นสะเทือนได้

เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุหุ้มสายเคเบิลอื่นๆ ยางซิลิโคนมีคุณสมบัติทนต่ออุณหภูมิและการเกิดออกซิเดชันได้ดีกว่า อีกทั้งยังมีความนุ่มและยืดหยุ่นดี เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมการทำงานที่ซับซ้อนกว่า อย่างไรก็ตาม ราคาของยางซิลิโคนค่อนข้างสูง จึงไม่เหมาะสำหรับงานผลิตจำนวนมากที่ต้องการต้นทุนต่ำ โพลีเตตระฟลูออโรเอทิลีน (PTFE)เป็นวัสดุหุ้มสายเคเบิลที่ใช้กันทั่วไป หรือที่รู้จักกันในชื่อโพลีเตตระฟลูออโรเอทิลีน (PET) เป็นวัสดุพอลิเมอร์ที่มีคุณสมบัติทนต่อการกัดกร่อน ทนต่ออุณหภูมิสูง และทนต่อสารเคมีได้ดีเยี่ยม สามารถทำงานได้อย่างเสถียรในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง ความดันสูง และการกัดกร่อนรุนแรง นอกจากนี้ พลาสติกฟลูออรีนยังมีคุณสมบัติหน่วงไฟและทนต่อการสึกหรอได้ดีอีกด้วย

วิธีการผลิตปลอกสายเคเบิลพลาสติกฟลูออรีนคือการเติมอนุภาคพลาสติกฟลูออรีนลงในเครื่องอัดรีด แล้วอัดรีดภายใต้อุณหภูมิและความดันสูงเพื่อขึ้นรูปเป็นปลอกสายเคเบิลทรงท่อ

ปลอกสายเคเบิลพลาสติกฟลูออรีนมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ปิโตรเคมี และสาขาขั้นสูงอื่นๆ รวมถึงเซมิคอนดักเตอร์ การสื่อสารทางแสง และสาขาอื่นๆ มีคุณสมบัติทนต่อการกัดกร่อนและทนต่ออุณหภูมิสูงได้ดีเยี่ยม สามารถทำงานได้อย่างเสถียรในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง ความดันสูง และการกัดกร่อนรุนแรงเป็นเวลานาน นอกจากนี้ยังมีความแข็งแรงเชิงกลและประสิทธิภาพการคืนตัวแบบยืดหยุ่นที่ดี สามารถปรับให้เข้ากับการเคลื่อนไหวเชิงกลและสภาพแวดล้อมการสั่นสะเทือนที่ซับซ้อนได้

เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุหุ้มสายเคเบิลอื่นๆ ปลอกสายเคเบิลพลาสติกฟลูออรีนมีความทนทานต่อการกัดกร่อนและทนต่ออุณหภูมิสูงได้ดีกว่า เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมการทำงานที่รุนแรงกว่า อย่างไรก็ตาม ราคาของปลอกสายเคเบิลพลาสติกฟลูออรีนค่อนข้างสูง และไม่เหมาะสำหรับงานผลิตจำนวนมากที่ต้องการต้นทุนต่ำ