จะเลือกวัสดุปลอกหุ้มสายเคเบิลให้เหมาะสมอย่างไร?

ระบบไฟฟ้าสมัยใหม่ต้องอาศัยการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ แผงวงจร และอุปกรณ์ต่อพ่วงต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นการส่งพลังงานหรือสัญญาณไฟฟ้า สายเคเบิลถือเป็นกระดูกสันหลังของการเชื่อมต่อแบบมีสาย ทำให้สายเคเบิลเป็นส่วนสำคัญของระบบทั้งหมด

อย่างไรก็ตาม ความสำคัญของปลอกหุ้มสายเคเบิล (ชั้นนอกที่หุ้มและปกป้องตัวนำด้านใน) มักถูกประเมินต่ำเกินไป การเลือกวัสดุปลอกหุ้มสายเคเบิลที่เหมาะสมถือเป็นการตัดสินใจที่สำคัญในการออกแบบและผลิตสายเคเบิล โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้งานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง การทำความเข้าใจความสมดุลระหว่างประสิทธิภาพเชิงกล ความทนทานต่อสิ่งแวดล้อม ความยืดหยุ่น ต้นทุน และการปฏิบัติตามกฎระเบียบถือเป็นกุญแจสำคัญในการตัดสินใจเลือกอย่างชาญฉลาด

เปลือกหุ้มสายเคเบิลเป็นส่วนสำคัญที่ช่วยปกป้องและรับประกันอายุการใช้งานและความน่าเชื่อถือของสายเคเบิลภายใน การป้องกันนี้จะช่วยป้องกันความชื้น สารเคมี รังสี UV และความเครียดทางกายภาพ เช่น การเสียดสีและการกระแทก

วัสดุสำหรับปลอกหุ้มสายเคเบิลมีตั้งแต่พลาสติกธรรมดาไปจนถึงโพลีเมอร์ขั้นสูง โดยแต่ละชนิดมีคุณสมบัติเฉพาะตัวเพื่อตอบสนองข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมและกลไกที่เฉพาะเจาะจง กระบวนการคัดเลือกมีความสำคัญ เนื่องจากวัสดุที่เหมาะสมจะช่วยให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพและการปกป้องที่เหมาะสมที่สุดภายใต้เงื่อนไขการใช้งานที่คาดหวัง

ไม่มีโซลูชันแบบ “ครอบคลุมทุกความต้องการ” สำหรับปลอกหุ้มสายเคเบิล วัสดุที่เลือกอาจแตกต่างกันอย่างมาก ขึ้นอยู่กับสถานการณ์การใช้งานเฉพาะ

มีหลายปัจจัยที่ต้องพิจารณาเมื่อเลือกวัสดุปลอกสายเคเบิลที่เหมาะสม

1. สภาพแวดล้อม
ความทนทานต่อสารเคมีเป็นปัจจัยสำคัญในการเลือกปลอกหุ้มสายเคเบิล เนื่องจากสายเคเบิลอาจสัมผัสกับน้ำมัน ตัวทำละลาย กรด หรือเบส ขึ้นอยู่กับการใช้งาน ปลอกหุ้มสายเคเบิลที่เลือกมาอย่างดีสามารถป้องกันการเสื่อมสภาพหรือการกัดกร่อนของส่วนประกอบด้านล่าง จึงช่วยรักษาความสมบูรณ์ของสายเคเบิลตลอดอายุการใช้งาน ตัวอย่างเช่น ในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมที่มักสัมผัสกับสารเคมี จำเป็นต้องเลือกวัสดุที่สามารถทนต่อสภาวะที่รุนแรงดังกล่าวได้ ในกรณีนี้ จะต้องประเมินสารเคมีเฉพาะที่สายเคเบิลจะสัมผัส เนื่องจากสารเคมีเหล่านี้จะกำหนดความจำเป็นในการใช้วัสดุเฉพาะ เช่น ฟลูออโรโพลีเมอร์ เพื่อให้มีความทนทานต่อสารเคมีในระดับสูงสุด

ความทนทานต่อสภาพอากาศและแสงแดดเป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่ควรพิจารณา โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสายเคเบิลที่ใช้กลางแจ้ง การสัมผัสกับแสงแดดเป็นเวลานานอาจทำให้วัสดุแบบดั้งเดิมอ่อนแอลง ส่งผลให้เปราะบางและพังในที่สุด วัสดุที่ออกแบบมาเพื่อต้านทานรังสี UV ช่วยให้สายเคเบิลยังคงใช้งานได้และทนทานแม้ในแสงแดดที่แรงจัด สำหรับการใช้งานดังกล่าว วัสดุที่เหมาะสมคือเทอร์โมพลาสติก CPE เทอร์โมสตัท CPE หรือเทอร์โมสตัท EPR วัสดุขั้นสูงอื่นๆ เช่น โพลีเอทิลีนแบบเชื่อมขวาง (เอ็กแอลพีอี) ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อให้มีความทนทานต่อรังสี UV มากขึ้น ช่วยให้สายเคเบิลมีอายุการใช้งานยาวนานในการใช้งานกลางแจ้ง

นอกจากนี้ ในสภาพแวดล้อมที่มีความเสี่ยงต่อการเกิดไฟไหม้ การเลือกปลอกหุ้มสายไฟที่มีคุณสมบัติหน่วงการติดไฟหรือดับไฟได้เองอาจเป็นทางเลือกที่ช่วยชีวิตได้ วัสดุเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อหยุดการลุกลามของเปลวไฟ ซึ่งเพิ่มชั้นความปลอดภัยที่สำคัญในการใช้งานที่สำคัญ สำหรับการหน่วงการติดไฟ ตัวเลือกที่ดีเยี่ยม ได้แก่พีวีซีเทอร์โมพลาสติกและเทอร์โมพลาสติก CPE วัสดุดังกล่าวสามารถชะลอการลุกลามของเปลวไฟได้ในขณะที่ลดการปล่อยก๊าซพิษในระหว่างการเผาไหม้

2. คุณสมบัติทางกล
ความต้านทานการสึกกร่อน แรงกระแทก และความสามารถในการบดของปลอกหุ้มสายเคเบิลส่งผลโดยตรงต่อความทนทานของโพลียูรีเทน ซึ่งจำเป็นอย่างยิ่งในการใช้งานที่สายเคเบิลต้องเคลื่อนที่ผ่านภูมิประเทศที่ท้าทายหรือต้องมีการจัดการบ่อยครั้ง ในการใช้งานที่มีการเคลื่อนที่สูง เช่น ในหุ่นยนต์หรือเครื่องจักรที่เคลื่อนไหวตลอดเวลา การเลือกปลอกหุ้มสายเคเบิลที่มีคุณสมบัติทางกลที่เหนือกว่าสามารถช่วยหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนและบำรุงรักษาบ่อยครั้งได้ วัสดุที่ทนทานต่อการสึกหรอที่ดีที่สุดสำหรับปลอกหุ้มสายเคเบิล ได้แก่ เทอร์โมพลาสติกโพลียูรีเทนและเทอร์โมพลาสติก CPE

3. การพิจารณาเรื่องอุณหภูมิ
อุณหภูมิในการทำงานของวัสดุหุ้มสายเคเบิลอาจเป็นตัวกำหนดความสำเร็จหรือความล้มเหลวของระบบ วัสดุที่ไม่สามารถทนต่ออุณหภูมิในการทำงานของสภาพแวดล้อมที่ต้องการได้อาจเปราะบางในสภาพอากาศหนาวเย็นหรือเสื่อมสภาพเมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิสูง การเสื่อมสภาพดังกล่าวอาจส่งผลกระทบต่อความสมบูรณ์ของสายเคเบิลและทำให้ฉนวนไฟฟ้าเสียหาย ส่งผลให้การทำงานหยุดชะงักหรือเกิดอันตรายต่อความปลอดภัย

แม้ว่าสายเคเบิลมาตรฐานจำนวนมากอาจได้รับการจัดอันดับให้ทนอุณหภูมิได้สูงถึง 105°C แต่การใช้งาน PVC เฉพาะทางอาจต้องทนต่ออุณหภูมิที่สูงกว่า สำหรับอุตสาหกรรม เช่น น้ำมันและก๊าซ การใช้งานพิเศษจำเป็นต้องใช้วัสดุ เช่น วัสดุซีรีส์ SJS ของ ITT Cannon ซึ่งสามารถทนต่ออุณหภูมิได้สูงถึง 200°C สำหรับอุณหภูมิสูงเหล่านี้ อาจต้องพิจารณาใช้วัสดุต่างๆ มากมาย รวมถึง PVC ในด้านเทอร์โมพลาสติก และ CPE หรือ EPR หรือ CPR ในด้านเทอร์โมสตัท วัสดุที่สามารถใช้งานในสภาพแวดล้อมดังกล่าวสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงและทนต่อการเสื่อมสภาพเนื่องจากความร้อนได้ ทำให้มั่นใจได้ว่าสายเคเบิลจะมีประสิทธิภาพในระยะยาว

พิจารณาสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง เช่น แท่นขุดเจาะบนบก ในสภาพแวดล้อมที่มีแรงดันสูงและอุณหภูมิสูงเหล่านี้ จำเป็นต้องเลือกวัสดุปลอกหุ้มสายเคเบิลที่สามารถทนต่ออุณหภูมิที่รุนแรงได้โดยไม่เสื่อมสภาพหรือเสียหาย ในที่สุด การเลือกวัสดุปลอกหุ้มสายเคเบิลที่เหมาะสมจะช่วยให้มั่นใจได้ว่าการทำงานจะปลอดภัยและเชื่อถือได้ พร้อมทั้งยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์

4. ความจำเป็นในการมีความยืดหยุ่น
การใช้งานบางประเภทต้องใช้สายเคเบิลที่มีความยืดหยุ่นภายใต้การเคลื่อนไหวแบบดัดและบิดซ้ำๆ ความจำเป็นในการมีความยืดหยุ่นนี้ไม่ได้ลดความจำเป็นในการมีความทนทานลง ดังนั้นจึงต้องเลือกวัสดุอย่างระมัดระวังเพื่อให้สมดุลกับความต้องการทั้งสองอย่างได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในกรณีดังกล่าว วัสดุเช่นเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ (TPE) หรือโพลียูรีเทน (PUR) ได้รับความนิยมเนื่องจากมีความยืดหยุ่นและคืนตัวได้ดี

ตัวอย่างเช่น สายเคเบิลที่ใช้ในระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรมต้องมีความยืดหยุ่นสูงเพื่อรองรับการเคลื่อนไหวของเครื่องจักร เช่น หุ่นยนต์ หุ่นยนต์ตาข่ายที่ใช้สำหรับงานต่างๆ เช่น การหยิบและวางชิ้นส่วน ถือเป็นตัวอย่างที่ดีของความต้องการนี้ การออกแบบของหุ่นยนต์ช่วยให้เคลื่อนไหวได้หลากหลาย ทำให้สายเคเบิลได้รับแรงกดตลอดเวลา จึงจำเป็นต้องใช้วัสดุที่ทนทานต่อการดัดงอและบิดโดยไม่กระทบต่อประสิทธิภาพ

หลังจากพิจารณาถึงสภาพแวดล้อม คุณสมบัติทางกล อุณหภูมิ และความต้องการความยืดหยุ่นแล้ว สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของสายเคเบิลจะแตกต่างกันไปตามวัสดุแต่ละชนิด เพื่อให้เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เส้นผ่านศูนย์กลางของสายเคเบิลจะต้องอยู่ภายในขอบเขตการปิดผนึกของเปลือกด้านหลังหรือขั้วต่อ