การเลือกวัสดุปลอกหุ้มสายเคเบิลที่เหมาะสม: ประเภทและคำแนะนำในการเลือก

ปลอกหุ้มสายเคเบิล (หรือที่เรียกว่าปลอกหุ้มด้านนอก) คือชั้นนอกสุดของสายเคเบิล สายใยแก้วนำแสง หรือสายไฟ ทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันที่สำคัญที่สุดในสายเคเบิล เพื่อปกป้องโครงสร้างภายในให้ปลอดภัย ป้องกันสายเคเบิลจากความร้อนภายนอก ความเย็น ความเปียกชื้น รังสีอัลตราไวโอเลต โอโซน หรือความเสียหายทางเคมีและทางกลทั้งในระหว่างและหลังการติดตั้ง ปลอกหุ้มสายเคเบิลไม่ได้มีไว้เพื่อทดแทนการเสริมแรงภายในสายเคเบิล แต่สามารถให้การป้องกันในระดับที่ค่อนข้างจำกัดได้ นอกจากนี้ ปลอกหุ้มสายเคเบิลยังสามารถกำหนดรูปร่างและรูปแบบของตัวนำไฟฟ้าแบบตีเกลียว รวมถึงชั้นป้องกัน (ถ้ามี) ซึ่งช่วยลดการรบกวนต่อความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC) ของสายเคเบิลให้น้อยที่สุด สิ่งนี้มีความสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าการส่งพลังงาน สัญญาณ หรือข้อมูลภายในสายเคเบิลหรือสายไฟมีความสม่ำเสมอ ปลอกหุ้มยังมีบทบาทสำคัญในความทนทานของสายเคเบิลและสายไฟใยแก้วนำแสงอีกด้วย

วัสดุหุ้มสายไฟมีหลายประเภท วัสดุหุ้มสายไฟที่นิยมใช้กันทั่วไปได้แก่โพลีเอทิลีนเชื่อมขวาง (XLPE), โพลีเตตระฟลูออโรเอทิลีน (PTFE), ฟลูออรีนเอทิลีนโพรพิลีน (FEP), เรซินเพอร์ฟลูออโรอัลคอกซี (PFA), โพลียูรีเทน (PUR),โพลีเอทิลีน (PE), เทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ (TPE) และโพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC), แต่ละอันมีคุณลักษณะการทำงานที่แตกต่างกัน

การเลือกวัตถุดิบสำหรับหุ้มสายเคเบิลต้องคำนึงถึงความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมและความเข้ากันได้ของการใช้งานขั้วต่อเป็นอันดับแรก ตัวอย่างเช่น ในสภาพแวดล้อมที่หนาวเย็นจัดอาจจำเป็นต้องใช้ปลอกหุ้มสายเคเบิลที่มีความยืดหยุ่นแม้ในอุณหภูมิต่ำมาก การเลือกวัสดุหุ้มที่เหมาะสมจึงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการตัดสินใจเลือกสายเคเบิลออปติคัลที่ดีที่สุดสำหรับการใช้งานแต่ละประเภท ดังนั้น สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจวัตถุประสงค์และข้อกำหนดของสายเคเบิลออปติคัลให้ชัดเจน โพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC)เป็นวัสดุที่นิยมใช้หุ้มสายเคเบิล ผลิตจากเรซินโพลีไวนิลคลอไรด์ ผสมสารเพิ่มความคงตัว สารพลาสติไซเซอร์ สารตัวเติมอนินทรีย์ เช่น แคลเซียมคาร์บอเนต สารเติมแต่งและสารหล่อลื่น ฯลฯ ผ่านการผสม การนวด และการอัดรีด มีคุณสมบัติทางกายภาพ เชิงกล และทางไฟฟ้าที่ดี ทนทานต่อสภาพอากาศและสารเคมีได้ดี นอกจากนี้ยังสามารถเพิ่มประสิทธิภาพโดยการเติมสารเติมแต่งต่างๆ เช่น สารหน่วงไฟ ทนความร้อน และอื่นๆ

วิธีการผลิตปลอกหุ้มสายเคเบิล PVC คือการเพิ่มอนุภาค PVC ลงในเครื่องอัดรีดและอัดภายใต้ความร้อนและแรงดันสูงเพื่อสร้างปลอกหุ้มสายเคเบิลแบบท่อ

ข้อดีของปลอกหุ้มสาย PVC คือราคาถูก ง่ายต่อการแปรรูปและติดตั้งง่าย และใช้งานได้หลากหลาย มักนิยมใช้ในสายแรงดันต่ำ สายสื่อสาร สายก่อสร้าง และงานด้านอื่นๆ อย่างไรก็ตาม ปลอกหุ้มสาย PVC มีคุณสมบัติทนความร้อน ทนความเย็น ทนรังสียูวี และคุณสมบัติอื่นๆ ที่ค่อนข้างอ่อนแอ เนื่องจากมีสารที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและร่างกายมนุษย์ และมักเกิดปัญหามากมายเมื่อนำไปใช้ในสภาพแวดล้อมพิเศษ ด้วยการเพิ่มความตระหนักด้านสิ่งแวดล้อมของผู้คนและการปรับปรุงข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของวัสดุ จึงมีการกำหนดข้อกำหนดสำหรับวัสดุ PVC ที่สูงขึ้น ดังนั้น ปลอกหุ้มสาย PVC จึงถูกนำมาใช้อย่างระมัดระวังในบางสาขาเฉพาะ เช่น การบิน อวกาศ พลังงานนิวเคลียร์ และงานด้านอื่นๆ โพลีเอทิลีน (PE)เป็นวัสดุหุ้มสายเคเบิลทั่วไป มีคุณสมบัติเชิงกลและความเสถียรทางเคมีที่ดี ทนความร้อน ทนความเย็น และทนต่อสภาพอากาศได้ดี ปลอกหุ้มสายเคเบิล PE สามารถปรับปรุงให้ดีขึ้นได้โดยการเติมสารเติมแต่ง เช่น สารต้านอนุมูลอิสระ สารดูดซับรังสียูวี เป็นต้น

วิธีการผลิตปลอกหุ้มสายเคเบิล PE นั้นคล้ายคลึงกับ PVC โดยจะเติมอนุภาค PE ลงในเครื่องอัดรีดและอัดขึ้นรูปภายใต้ความร้อนและแรงดันสูงเพื่อสร้างปลอกหุ้มสายเคเบิลแบบท่อ

ปลอกหุ้มสาย PE มีข้อดีคือทนทานต่อสภาพแวดล้อมและรังสี UV ได้ดี แม้จะมีราคาค่อนข้างต่ำ แต่ใช้กันอย่างแพร่หลายในสายใยแก้วนำแสง สายแรงดันต่ำ สายสื่อสาร สายเหมืองแร่ และสาขาอื่นๆ โพลิเอทิลีนแบบเชื่อมขวาง (XLPE) เป็นวัสดุปลอกหุ้มสายที่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าและทางกลสูง ผลิตโดยการเชื่อมขวางวัสดุโพลิเอทิลีนที่อุณหภูมิสูง ปฏิกิริยาการเชื่อมขวางสามารถทำให้วัสดุโพลิเอทิลีนมีโครงสร้างเครือข่ายสามมิติ ทำให้มีความแข็งแรงและทนต่ออุณหภูมิสูง ปลอกหุ้มสาย XLPE ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในสายไฟฟ้าแรงสูง เช่น สายส่งไฟฟ้า สถานีไฟฟ้าย่อย เป็นต้น มีคุณสมบัติทางไฟฟ้า ความแข็งแรงเชิงกล และความเสถียรทางเคมีที่ดีเยี่ยม อีกทั้งยังทนความร้อนและทนต่อสภาพอากาศได้เป็นอย่างดี

โพลียูรีเทน (PUR)หมายถึงกลุ่มพลาสติกที่พัฒนาขึ้นในช่วงปลายทศวรรษ 1930 ผลิตโดยกระบวนการทางเคมีที่เรียกว่า polymerization โดยทั่วไปวัตถุดิบจะเป็นปิโตรเลียม แต่สามารถใช้วัตถุดิบจากพืช เช่น มันฝรั่ง ข้าวโพด หรือหัวบีตน้ำตาล ในการผลิตได้เช่นกัน PUR เป็นวัสดุหุ้มสายเคเบิลที่นิยมใช้กันทั่วไป เป็นวัสดุอีลาสโตเมอร์ที่มีความทนทานต่อการสึกหรอ ทนทานต่อการเสื่อมสภาพ ทนน้ำมัน และทนกรดและด่างได้ดีเยี่ยม ในขณะเดียวกันก็มีความแข็งแรงเชิงกลและคุณสมบัติการคืนตัวที่ยืดหยุ่นได้ดี ปลอกหุ้มสายเคเบิล PUR สามารถปรับปรุงให้ดีขึ้นได้โดยการเติมสารเติมแต่งต่างๆ เช่น สารหน่วงไฟ สารทนอุณหภูมิสูง เป็นต้น

วิธีการผลิตปลอกหุ้มสายเคเบิล PUR คือการเติมอนุภาค PUR ลงในเครื่องอัดรีด และอัดขึ้นรูปภายใต้อุณหภูมิและแรงดันสูงเพื่อสร้างปลอกหุ้มสายเคเบิลแบบท่อ โพลียูรีเทนมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีเป็นพิเศษ

วัสดุนี้มีความทนทานต่อการสึกหรอ ทนทานต่อการตัด และการฉีกขาดได้ดีเยี่ยม และยังคงความยืดหยุ่นสูงแม้ในอุณหภูมิต่ำ ด้วยเหตุนี้ PUR จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องการการเคลื่อนที่แบบไดนามิกและการดัดโค้ง เช่น โซ่ลากจูง ในการใช้งานกับหุ่นยนต์ สายเคเบิลที่มีปลอกหุ้ม PUR สามารถทนต่อการดัดโค้งหรือแรงบิดสูงได้หลายล้านรอบโดยไม่มีปัญหาใดๆ PUR ยังมีความทนทานต่อน้ำมัน ตัวทำละลาย และรังสีอัลตราไวโอเลตได้ดี นอกจากนี้ PUR ยังปราศจากฮาโลเจนและสารหน่วงไฟ ซึ่งขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของวัสดุ ซึ่งเป็นเกณฑ์สำคัญสำหรับสายเคเบิลที่ได้รับการรับรองมาตรฐาน UL และใช้งานในสหรัฐอเมริกา สายเคเบิล PUR มักถูกใช้ในการก่อสร้างเครื่องจักรและโรงงาน ระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม และอุตสาหกรรมยานยนต์

แม้ว่าปลอกสาย PUR จะมีคุณสมบัติทางกายภาพ เชิงกล และทางเคมีที่ดี แต่ราคาค่อนข้างสูง และไม่เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมากที่มีต้นทุนต่ำ โพลียูรีเทนเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ (TPU)เป็นวัสดุหุ้มสายเคเบิลที่นิยมใช้กันทั่วไป TPU แตกต่างจากโพลียูรีเทนอีลาสโตเมอร์ (PUR) ตรงที่เป็นวัสดุเทอร์โมพลาสติกที่มีความสามารถในการขึ้นรูปและความยืดหยุ่นสูง

ปลอกสาย TPU มีความทนทานต่อการสึกหรอ ทนน้ำมัน ทนกรดและด่าง และทนต่อสภาพอากาศได้ดี และมีความแข็งแรงทางกลที่ดีและประสิทธิภาพการคืนตัวแบบยืดหยุ่น ซึ่งสามารถปรับให้เข้ากับการเคลื่อนไหวทางกลที่ซับซ้อนและสภาพแวดล้อมการสั่นสะเทือนได้

ปลอกหุ้มสาย TPU ผลิตขึ้นโดยการเพิ่มอนุภาค TPU ลงในเครื่องอัดรีดและอัดภายใต้ความร้อนและแรงดันสูงเพื่อสร้างปลอกหุ้มสายแบบท่อ

ปลอกหุ้มสายเคเบิล TPU ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม อุปกรณ์เครื่องมือกล ระบบควบคุมการเคลื่อนที่ หุ่นยนต์ และสาขาอื่นๆ รวมถึงยานยนต์ เรือ และสาขาอื่นๆ ปลอกหุ้มสายเคเบิล TPU มีความทนทานต่อการสึกหรอและความยืดหยุ่นสูง สามารถปกป้องสายเคเบิลได้อย่างมีประสิทธิภาพ อีกทั้งยังทนทานต่ออุณหภูมิสูงและอุณหภูมิต่ำได้เป็นอย่างดี

เมื่อเทียบกับ PUR แล้ว ปลอกหุ้มสายเคเบิล TPU มีข้อได้เปรียบในด้านประสิทธิภาพการประมวลผลและความยืดหยุ่นที่ดี ซึ่งสามารถปรับให้เข้ากับขนาดและรูปร่างของสายเคเบิลที่ต้องการได้มากขึ้น อย่างไรก็ตาม ราคาของปลอกหุ้มสายเคเบิล TPU ค่อนข้างสูง และไม่เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมากที่มีต้นทุนต่ำ

ยางซิลิโคน (PU)เป็นวัสดุหุ้มสายเคเบิลที่นิยมใช้กันทั่วไป เป็นวัสดุพอลิเมอร์อินทรีย์ ซึ่งหมายถึงสายโซ่หลักที่ประกอบด้วยอะตอมซิลิคอนและออกซิเจนสลับกัน และอะตอมซิลิคอนมักเชื่อมต่อกับยางอินทรีย์สองกลุ่ม ยางซิลิโคนทั่วไปประกอบด้วยสายโซ่ซิลิโคนที่มีหมู่เมทิลและไวนิลจำนวนเล็กน้อย การเติมหมู่ฟีนิลสามารถปรับปรุงความทนทานต่ออุณหภูมิสูงและต่ำของยางซิลิโคนได้ และการเติมหมู่ไตรฟลูออโรโพรพิลและไซยาไนด์สามารถปรับปรุงความทนทานต่ออุณหภูมิและความต้านทานต่อน้ำมันของยางซิลิโคน PU มีคุณสมบัติทนต่ออุณหภูมิสูง ทนความเย็น และทนต่อการเกิดออกซิเดชันได้ดี อีกทั้งยังมีความนุ่มและคืนตัวได้ดี ปลอกหุ้มสายเคเบิลยางซิลิโคนสามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้โดยการเติมสารเติมแต่งต่างๆ เช่น สารต้านทานการสึกหรอ สารต้านทานน้ำมัน เป็นต้น

วิธีการผลิตปลอกหุ้มสายเคเบิลยางซิลิโคนคือการเติมส่วนผสมยางซิลิโคนลงในเครื่องอัดรีด แล้วอัดขึ้นรูปภายใต้อุณหภูมิและแรงดันสูงจนได้ปลอกหุ้มสายเคเบิลแบบท่อ ปลอกหุ้มสายเคเบิลยางซิลิโคนถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมที่ต้องการความทนทานต่ออุณหภูมิสูง แรงดันสูง และสภาพอากาศ เช่น อุตสาหกรรมการบินและอวกาศ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ปิโตรเคมี การทหาร และอื่นๆ

มีคุณสมบัติทนต่ออุณหภูมิสูงและทนต่อการเกิดออกซิเดชันได้ดี สามารถทำงานได้อย่างเสถียรในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง แรงดันสูง และมีการกัดกร่อนสูง แต่ยังมีความแข็งแรงทางกลที่ดีและประสิทธิภาพการคืนตัวที่ยืดหยุ่น สามารถปรับให้เข้ากับการเคลื่อนไหวทางกลที่ซับซ้อนและสภาพแวดล้อมการสั่นสะเทือนได้

เมื่อเทียบกับวัสดุหุ้มสายเคเบิลชนิดอื่นๆ ปลอกหุ้มสายเคเบิลยางซิลิโคนมีความทนทานต่ออุณหภูมิและการเกิดออกซิเดชันสูงกว่า อีกทั้งยังมีความนุ่มและความยืดหยุ่นสูง เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมการทำงานที่ซับซ้อน อย่างไรก็ตาม ราคาของปลอกหุ้มสายเคเบิลยางซิลิโคนค่อนข้างสูง และไม่เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมากที่มีต้นทุนต่ำ โพลีเตตระฟลูออโรเอทิลีน (PTFE)เป็นวัสดุหุ้มสายเคเบิลที่นิยมใช้กันทั่วไป หรือที่รู้จักกันในชื่อพอลิเตตระฟลูออโรเอทิลีน เป็นวัสดุพอลิเมอร์ที่มีความทนทานต่อการกัดกร่อน ทนต่ออุณหภูมิสูง และทนต่อสารเคมีได้เป็นอย่างดี และสามารถทำงานได้อย่างเสถียรในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงมาก แรงดันสูง และการกัดกร่อนรุนแรง นอกจากนี้ พลาสติกฟลูออรีนยังมีคุณสมบัติหน่วงไฟและทนต่อการสึกหรอได้ดีอีกด้วย

วิธีการผลิตปลอกหุ้มสายเคเบิลฟลูออรีนพลาสติกคือการเติมอนุภาคพลาสติกฟลูออรีนลงในเครื่องอัดรีดและอัดภายใต้ความร้อนและแรงดันสูงเพื่อสร้างปลอกหุ้มสายเคเบิลรูปท่อ

ปลอกหุ้มสายเคเบิลพลาสติกฟลูออรีนถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ปิโตรเคมี และอุตสาหกรรมอื่นๆ ที่มีเทคโนโลยีขั้นสูง รวมถึงเซมิคอนดักเตอร์ การสื่อสารด้วยแสง และอุตสาหกรรมอื่นๆ ปลอกหุ้มสายเคเบิลพลาสติกฟลูออรีนมีความทนทานต่อการกัดกร่อนและอุณหภูมิสูงได้ดีเยี่ยม สามารถทำงานได้อย่างเสถียรในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง แรงดันสูง และการกัดกร่อนรุนแรงเป็นเวลานาน นอกจากนี้ยังมีความแข็งแรงเชิงกลและความยืดหยุ่นสูง สามารถปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่มีการเคลื่อนไหวและการสั่นสะเทือนทางกลที่ซับซ้อนได้

เมื่อเทียบกับวัสดุหุ้มสายเคเบิลชนิดอื่นๆ ปลอกหุ้มสายเคเบิลพลาสติกฟลูออรีนมีความทนทานต่อการกัดกร่อนและอุณหภูมิสูงกว่า จึงเหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมการทำงานที่รุนแรง อย่างไรก็ตาม ราคาของปลอกหุ้มสายเคเบิลพลาสติกฟลูออรีนค่อนข้างสูง และไม่เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมากที่มีต้นทุนต่ำ