सामान्य तार और केबल इन्सुलेशन सामग्री के फायदे और नुकसान का विश्लेषण

इन्सुलेटिंग सामग्रियों का प्रदर्शन सीधे तारों और केबलों की गुणवत्ता, प्रसंस्करण दक्षता और अनुप्रयोग क्षेत्र को प्रभावित करता है।

1.पीवीसी पॉलीविनाइल क्लोराइड तार और केबल

पॉलीविनाइल क्लोराइड (जिसे आगे सेपीवीसीइंसुलेटिंग सामग्री ऐसे मिश्रण होते हैं जिनमें पीवीसी पाउडर में स्टेबलाइजर, प्लास्टिसाइजर, ज्वाला मंदक, स्नेहक और अन्य योजक मिलाए जाते हैं। तारों और केबलों के विभिन्न अनुप्रयोगों और विशिष्ट आवश्यकताओं के अनुसार, सूत्र को तदनुसार समायोजित किया जाता है। दशकों के उत्पादन और अनुप्रयोग के बाद, पीवीसी की निर्माण और प्रसंस्करण तकनीक अब बहुत परिपक्व हो गई है। पीवीसी इंसुलेटिंग सामग्री का तारों और केबलों के क्षेत्र में बहुत व्यापक अनुप्रयोग है और इसकी अपनी विशिष्ट विशेषताएँ हैं:

A. इसकी निर्माण तकनीक परिपक्व और निर्माण एवं प्रसंस्करण में आसान है। अन्य प्रकार की केबल इन्सुलेशन सामग्रियों की तुलना में, इसकी लागत न केवल कम है, बल्कि यह रंग अंतर, चमक, मुद्रण, प्रसंस्करण दक्षता, तार की सतह की कोमलता और कठोरता, कंडक्टर के आसंजन, और तार के यांत्रिक, भौतिक और विद्युत गुणों को भी प्रभावी ढंग से नियंत्रित कर सकती है।

बी. इसमें उत्कृष्ट ज्वाला मंदक प्रदर्शन है, इसलिए पीवीसी इंसुलेटेड तार आसानी से विभिन्न मानकों द्वारा निर्धारित ज्वाला मंदक ग्रेड को पूरा कर सकते हैं।

सी. तापमान प्रतिरोध के संदर्भ में, सामग्री सूत्रों के अनुकूलन और सुधार के माध्यम से, वर्तमान में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले पीवीसी इन्सुलेशन के प्रकारों में मुख्य रूप से निम्नलिखित तीन श्रेणियां शामिल हैं:

रेटेड वोल्टेज के संदर्भ में, इसका उपयोग आम तौर पर 1000V एसी और उससे नीचे के वोल्टेज स्तरों में किया जाता है, और इसे घरेलू उपकरणों, उपकरणों और मीटर, प्रकाश व्यवस्था और नेटवर्क संचार जैसे उद्योगों में व्यापक रूप से लागू किया जा सकता है।

पीवीसी में कुछ अंतर्निहित कमियां भी हैं जो इसके अनुप्रयोग को सीमित करती हैं:

A. इसकी उच्च क्लोरीन सामग्री के कारण, यह जलने पर बड़ी मात्रा में गाढ़ा धुआँ उत्सर्जित करेगा, जिससे घुटन हो सकती है, दृश्यता प्रभावित हो सकती है, और कुछ कार्सिनोजेन्स और HCl गैस उत्पन्न हो सकती है, जिससे पर्यावरण को गंभीर नुकसान हो सकता है। कम धुआँ-शून्य हैलोजन इन्सुलेशन सामग्री निर्माण तकनीक के विकास के साथ, धीरे-धीरे पीवीसी इन्सुलेशन को बदलना केबलों के विकास में एक अपरिहार्य प्रवृत्ति बन गई है।

B. साधारण पीवीसी इंसुलेशन में अम्लों और क्षारों, ऊष्मा तेल और कार्बनिक विलायकों के प्रति कम प्रतिरोधक क्षमता होती है। "समान विलयन" के रासायनिक सिद्धांत के अनुसार, पीवीसी तारों के ऊपर बताए गए विशिष्ट वातावरण में क्षतिग्रस्त होने और टूटने की संभावना बहुत अधिक होती है। हालाँकि, इसके उत्कृष्ट प्रसंस्करण प्रदर्शन और कम लागत के कारण, पीवीसी केबल का उपयोग अभी भी घरेलू उपकरणों, प्रकाश जुड़नार, यांत्रिक उपकरणों, उपकरणों और मीटरों, नेटवर्क संचार, भवन तारों और अन्य क्षेत्रों में व्यापक रूप से किया जाता है।

2. क्रॉस-लिंक्ड पॉलीइथाइलीन तार और केबल

क्रॉस-लिंक्ड पीई (जिसे आगे सेएक्स एल पी ई) एक प्रकार का पॉलीइथाइलीन है जो उच्च-ऊर्जा किरणों या क्रॉस-लिंकिंग एजेंटों की क्रिया के तहत कुछ परिस्थितियों में रैखिक आणविक संरचना से त्रि-आयामी संरचना में परिवर्तित हो सकता है। साथ ही, यह थर्मोप्लास्टिक से अघुलनशील थर्मोसेटिंग प्लास्टिक में परिवर्तित हो जाता है।

वर्तमान में, तार और केबल इन्सुलेशन के अनुप्रयोग में, मुख्य रूप से तीन क्रॉस-लिंकिंग विधियाँ हैं:

ए. पेरोक्साइड क्रॉस-लिंकिंग: इसमें पहले पॉलीइथाइलीन रेज़िन को उपयुक्त क्रॉस-लिंकिंग एजेंटों और एंटीऑक्सीडेंट्स के साथ मिलाकर इस्तेमाल किया जाता है, और फिर आवश्यकतानुसार अन्य घटकों को मिलाकर क्रॉस-लिंक करने योग्य पॉलीइथाइलीन मिश्रण कण बनाए जाते हैं। एक्सट्रूज़न प्रक्रिया के दौरान, क्रॉस-लिंकिंग गर्म भाप क्रॉस-लिंकिंग पाइपों के माध्यम से होती है।

बी. सिलेन क्रॉस-लिंकिंग (गर्म जल क्रॉस-लिंकिंग): यह भी रासायनिक क्रॉस-लिंकिंग की एक विधि है। इसका मुख्य तंत्र विशिष्ट परिस्थितियों में ऑर्गेनोसिलोक्सेन और पॉलीइथाइलीन को क्रॉस-लिंक करना है।
और क्रॉस-लिंकिंग की डिग्री आम तौर पर लगभग 60% तक पहुंच सकती है।

C. विकिरण क्रॉस-लिंकिंग: यह पॉलीइथाइलीन मैक्रोमोलेक्यूल्स में कार्बन परमाणुओं को सक्रिय करने और क्रॉस-लिंकिंग उत्पन्न करने के लिए R-किरणों, अल्फा किरणों और इलेक्ट्रॉन किरणों जैसी उच्च-ऊर्जा किरणों का उपयोग करता है। तारों और केबलों में आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली उच्च-ऊर्जा किरणें इलेक्ट्रॉन त्वरक द्वारा उत्पन्न इलेक्ट्रॉन किरणें होती हैं। चूँकि यह क्रॉस-लिंकिंग भौतिक ऊर्जा पर निर्भर करती है, इसलिए इसे भौतिक क्रॉस-लिंकिंग कहा जाता है।

उपरोक्त तीन अलग-अलग क्रॉसलिंकिंग विधियों की अलग-अलग विशेषताएं और अनुप्रयोग हैं:

थर्मोप्लास्टिक पॉलीइथिलीन (पीवीसी) की तुलना में, एक्सएलपीई इन्सुलेशन के निम्नलिखित लाभ हैं:

A. इसने ताप विरूपण प्रतिरोध को बढ़ाया है, उच्च तापमान पर यांत्रिक गुणों में सुधार किया है, और पर्यावरणीय तनाव दरार और ताप उम्र बढ़ने के प्रतिरोध में सुधार किया है।

B. इसने रासायनिक स्थिरता और विलायक प्रतिरोध को बढ़ाया है, शीत प्रवाह को कम किया है, और मूल विद्युत प्रदर्शन को मूल रूप से बनाए रखा है। दीर्घकालिक कार्य तापमान 125°C और 150°C तक पहुँच सकता है। क्रॉस-लिंक्ड पॉलीइथाइलीन इंसुलेटेड तार और केबल शॉर्ट-सर्किट प्रतिरोध में भी सुधार करते हैं, और इसका अल्पकालिक तापमान प्रतिरोध 250°C तक पहुँच सकता है। समान मोटाई वाले तारों और केबलों के लिए, क्रॉस-लिंक्ड पॉलीइथाइलीन की धारा-वहन क्षमता बहुत अधिक होती है।

C. इसमें उत्कृष्ट यांत्रिक, जलरोधी और विकिरण-रोधी गुण होते हैं, इसलिए इसका उपयोग विभिन्न क्षेत्रों में व्यापक रूप से किया जाता है। जैसे: विद्युत उपकरणों के आंतरिक कनेक्शन तार, मोटर लीड, प्रकाश लीड, ऑटोमोबाइल के लिए कम-वोल्टेज सिग्नल नियंत्रण तार, लोकोमोटिव तार, सबवे के लिए तार और केबल, खदानों के लिए पर्यावरण संरक्षण केबल, समुद्री केबल, परमाणु ऊर्जा बिछाने के लिए केबल, टीवी के लिए उच्च-वोल्टेज तार, एक्स-रे फायरिंग के लिए उच्च-वोल्टेज तार, और बिजली संचरण तार और केबल, आदि।

एक्सएलपीई इंसुलेटेड तारों और केबलों के महत्वपूर्ण लाभ हैं, लेकिन उनमें कुछ अंतर्निहित नुकसान भी हैं जो उनके अनुप्रयोग को सीमित करते हैं:

A. कमज़ोर ताप-प्रतिरोधी आसंजन। तारों को उनके निर्धारित तापमान से ज़्यादा तापमान पर संसाधित और उपयोग करने पर, तारों का एक-दूसरे से चिपकना आसान होता है। गंभीर मामलों में, इससे इन्सुलेशन क्षति और शॉर्ट सर्किट हो सकता है।

ख. कम ऊष्मा चालन प्रतिरोध। 200°C से अधिक तापमान पर, तारों का इन्सुलेशन अत्यंत नरम हो जाता है। बाहरी बल के दबाव या टक्कर के कारण तारों के कटने और शॉर्ट सर्किट होने का खतरा रहता है।

C. बैचों के बीच रंग के अंतर को नियंत्रित करना मुश्किल है। प्रसंस्करण के दौरान खरोंच, सफ़ेदी और मुद्रित अक्षरों के उखड़ने जैसी समस्याएँ होने की संभावना रहती है।

D. 150°C तापमान प्रतिरोध ग्रेड वाला XLPE इंसुलेशन पूरी तरह से हैलोजन-मुक्त है और उत्कृष्ट यांत्रिक और विद्युत गुणों को बनाए रखते हुए UL1581 मानकों के अनुसार VW-1 दहन परीक्षण पास कर सकता है। हालाँकि, निर्माण तकनीक में अभी भी कुछ अड़चनें हैं और लागत अधिक है।

3. सिलिकॉन रबर के तार और केबल

सिलिकॉन रबर के बहुलक अणु SI-O (सिलिकॉन-ऑक्सीजन) बंधों द्वारा निर्मित श्रृंखलाबद्ध संरचनाएँ हैं। SI-O बंध 443.5KJ/MOL है, जो CC बंध ऊर्जा (355KJ/MOL) से बहुत अधिक है। अधिकांश सिलिकॉन रबर के तार और केबल शीत निष्कासन और उच्च-तापमान वल्कनीकरण प्रक्रियाओं द्वारा निर्मित होते हैं। विभिन्न सिंथेटिक रबर के तारों और केबलों में, अपनी अनूठी आणविक संरचना के कारण, सिलिकॉन रबर अन्य साधारण रबरों की तुलना में बेहतर प्रदर्शन करता है।

A. यह अत्यंत मुलायम, उत्कृष्ट लचीलापन वाला, गंधहीन और विषैला नहीं होता, और उच्च तापमान से नहीं डरता और भीषण ठंड को सहन कर सकता है। इसका ऑपरेटिंग तापमान -90 से 300°C तक होता है। सिलिकॉन रबर में साधारण रबर की तुलना में बेहतर ताप प्रतिरोध होता है। इसे 200°C पर लगातार और 350°C पर कुछ समय के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।

B. उत्कृष्ट मौसम प्रतिरोध। पराबैंगनी किरणों और अन्य जलवायु परिस्थितियों के लंबे समय तक संपर्क में रहने के बाद भी, इसके भौतिक गुणों में केवल मामूली परिवर्तन ही हुए हैं।

C. सिलिकॉन रबर की प्रतिरोधकता बहुत अधिक होती है और इसका प्रतिरोध तापमान और आवृत्तियों की एक विस्तृत श्रृंखला पर स्थिर रहता है।

इसके अलावा, सिलिकॉन रबर में उच्च-वोल्टेज कोरोना डिस्चार्ज और आर्क डिस्चार्ज के लिए उत्कृष्ट प्रतिरोध होता है। सिलिकॉन रबर इंसुलेटेड तारों और केबलों में उपरोक्त सभी लाभ होते हैं और इनका व्यापक रूप से टेलीविजन के लिए उच्च-वोल्टेज उपकरण तारों, माइक्रोवेव ओवन के लिए उच्च-तापमान प्रतिरोधी तारों, इंडक्शन कुकर के तारों, कॉफी पॉट्स के तारों, लैंप, यूवी उपकरणों, हैलोजन लैंप, ओवन और पंखों के आंतरिक कनेक्शन तारों, विशेष रूप से छोटे घरेलू उपकरणों के क्षेत्र में उपयोग किया जाता है।

हालाँकि, इसकी कुछ कमियाँ भी इसके व्यापक अनुप्रयोग को सीमित करती हैं। उदाहरण के लिए:

क. कमज़ोर फाड़ प्रतिरोध। प्रसंस्करण या उपयोग के दौरान, बाहरी बल के दबाव, खरोंच और घिसाव के कारण यह क्षतिग्रस्त होने का खतरा रहता है, जिससे शॉर्ट सर्किट हो सकता है। वर्तमान सुरक्षात्मक उपाय सिलिकॉन इन्सुलेशन के बाहर ग्लास फाइबर या उच्च तापमान वाले पॉलिएस्टर फाइबर की एक परत लगाना है। हालाँकि, प्रसंस्करण के दौरान, बाहरी बल के दबाव से होने वाली चोटों से यथासंभव बचना आवश्यक है।

B. वर्तमान में वल्केनाइजेशन मोल्डिंग में मुख्य रूप से उपयोग किया जाने वाला वल्केनाइजिंग एजेंट डबल, टू, फोर है। इस वल्केनाइजिंग एजेंट में क्लोरीन होता है। पूरी तरह से हैलोजन-मुक्त वल्केनाइजिंग एजेंट (जैसे प्लैटिनम वल्केनाइजिंग) के लिए उत्पादन वातावरण के तापमान की सख्त आवश्यकता होती है और ये महंगे होते हैं। इसलिए, वायर हार्नेस को संसाधित करते समय, निम्नलिखित बातों पर ध्यान दिया जाना चाहिए: प्रेशर व्हील का दबाव बहुत अधिक नहीं होना चाहिए। उत्पादन प्रक्रिया के दौरान फ्रैक्चरिंग को रोकने के लिए रबर सामग्री का उपयोग करना सबसे अच्छा है, जिससे दबाव प्रतिरोध कम हो सकता है।

4. क्रॉस-लिंक्ड एथिलीन प्रोपलीन डायन मोनोमर (ईपीडीएम) रबर (एक्सएलईपीडीएम) तार

क्रॉस-लिंक्ड एथिलीन प्रोपिलीन डायन मोनोमर (ईपीडीएम) रबर एथिलीन, प्रोपिलीन और एक असंयुग्मित डायन का एक टेरपॉलीमर है, जिसे रासायनिक या विकिरण विधियों द्वारा क्रॉस-लिंक किया जाता है। क्रॉस-लिंक्ड ईपीडीएम रबर इंसुलेटेड तार, पॉलीओलेफ़िन इंसुलेटेड तार और साधारण रबर इंसुलेटेड तार, दोनों के लाभों को जोड़ता है:

A. नरम, लचीला, लोचदार, उच्च तापमान पर नॉन-स्टिक, दीर्घकालिक उम्र बढ़ने का प्रतिरोध, और कठोर मौसम की स्थिति (-60 से 125 ℃) के लिए प्रतिरोधी।

बी. ओजोन प्रतिरोध, यूवी प्रतिरोध, विद्युत इन्सुलेशन प्रतिरोध, और रासायनिक संक्षारण प्रतिरोध।

C. तेल और विलायक प्रतिरोध सामान्य प्रयोजन वाले क्लोरोप्रीन रबर इन्सुलेशन के बराबर है। इसे साधारण गर्म एक्सट्रूज़न उपकरण द्वारा संसाधित किया जाता है और विकिरण क्रॉस-लिंकिंग का उपयोग किया जाता है, जो प्रक्रिया में सरल और कम लागत वाला है। क्रॉस-लिंक्ड एथिलीन प्रोपलीन डायन मोनोमर (EPDM) रबर इंसुलेटेड तारों में उपर्युक्त कई लाभ हैं और इनका व्यापक रूप से प्रशीतन कंप्रेसर लीड, वाटरप्रूफ मोटर लीड, ट्रांसफार्मर लीड, खदानों में मोबाइल केबल, ड्रिलिंग, ऑटोमोबाइल, चिकित्सा उपकरण, जहाज और विद्युत उपकरणों की सामान्य आंतरिक वायरिंग जैसे क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है।

XLEPDM तारों के मुख्य नुकसान हैं:

ए. एक्सएलपीई और पीवीसी तारों की तरह, इसमें अपेक्षाकृत कम टूटन प्रतिरोध है।

बी. खराब आसंजन और स्वयं चिपकने वालापन बाद की प्रक्रियाशीलता को प्रभावित करता है।

5. फ्लोरोप्लास्टिक तार और केबल

सामान्य पॉलीइथिलीन और पॉलीविनाइल क्लोराइड केबलों की तुलना में, फ्लोरोप्लास्टिक केबलों में निम्नलिखित प्रमुख विशेषताएं हैं:

A. उच्च तापमान प्रतिरोधी फ्लोरोप्लास्टिक में असाधारण तापीय स्थिरता होती है, जिससे फ्लोरोप्लास्टिक केबल 150 से 250 डिग्री सेल्सियस तक के उच्च तापमान वाले वातावरण में भी अनुकूल हो जाते हैं। समान अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल वाले कंडक्टरों की स्थिति में, फ्लोरोप्लास्टिक केबल अधिक स्वीकार्य धारा संचारित कर सकते हैं, जिससे इस प्रकार के इंसुलेटेड तारों के अनुप्रयोग क्षेत्र काफ़ी विस्तृत हो जाते हैं। इस अद्वितीय गुण के कारण, फ्लोरोप्लास्टिक केबल का उपयोग अक्सर विमानों, जहाजों, उच्च तापमान वाली भट्टियों और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में आंतरिक तारों और लीड तारों के लिए किया जाता है।

B. अच्छी ज्वाला मंदक क्षमता: फ्लोरोप्लास्टिक्स में ऑक्सीजन सूचकांक उच्च होता है, और जलने पर ज्वाला का फैलाव छोटा होता है, जिससे कम धुआँ उत्पन्न होता है। इससे बने तार उन औज़ारों और स्थानों के लिए उपयुक्त होते हैं जहाँ ज्वाला मंदक की सख्त आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए: कंप्यूटर नेटवर्क, सबवे, वाहन, ऊँची इमारतें और अन्य सार्वजनिक स्थान, आदि। आग लगने पर, लोगों को घने धुएँ से प्रभावित हुए बिना बाहर निकलने का कुछ समय मिल सकता है, जिससे बचाव का बहुमूल्य समय बच जाता है।

C. उत्कृष्ट विद्युत प्रदर्शन: पॉलीइथाइलीन की तुलना में, फ्लोरोप्लास्टिक का परावैद्युतांक कम होता है। इसलिए, समान संरचना वाले समाक्षीय केबलों की तुलना में, फ्लोरोप्लास्टिक केबलों में कम क्षीणन होता है और ये उच्च-आवृत्ति सिग्नल संचरण के लिए अधिक उपयुक्त होते हैं। आजकल, केबल के उपयोग की बढ़ती आवृत्ति एक चलन बन गई है। इसी समय, फ्लोरोप्लास्टिक के उच्च-तापमान प्रतिरोध के कारण, इनका उपयोग आमतौर पर ट्रांसमिशन और संचार उपकरणों के लिए आंतरिक तारों, वायरलेस ट्रांसमिशन फीडर और ट्रांसमीटरों के बीच जम्पर, और वीडियो और ऑडियो केबल के रूप में किया जाता है। इसके अलावा, फ्लोरोप्लास्टिक केबलों में अच्छी परावैद्युत शक्ति और इन्सुलेशन प्रतिरोध होता है, जो उन्हें महत्वपूर्ण उपकरणों और मीटरों के लिए नियंत्रण केबल के रूप में उपयोग के लिए उपयुक्त बनाता है।

डी. उत्तम यांत्रिक और रासायनिक गुण: फ्लोरोप्लास्टिक में उच्च रासायनिक बंध ऊर्जा, उच्च स्थिरता, तापमान परिवर्तन से लगभग अप्रभावित, उत्कृष्ट मौसम प्रतिरोध और यांत्रिक शक्ति होती है। और यह विभिन्न अम्लों, क्षारों और कार्बनिक विलायकों से प्रभावित नहीं होता है। इसलिए, यह महत्वपूर्ण जलवायु परिवर्तन और संक्षारक परिस्थितियों वाले वातावरण, जैसे पेट्रोकेमिकल्स, तेल शोधन और तेल कुओं के उपकरण नियंत्रण, के लिए उपयुक्त है।

ई. वेल्डिंग कनेक्शन को आसान बनाता है। इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में, कई कनेक्शन वेल्डिंग द्वारा बनाए जाते हैं। सामान्य प्लास्टिक के कम गलनांक के कारण, वे उच्च तापमान पर आसानी से पिघल जाते हैं, जिसके लिए कुशल वेल्डिंग कौशल की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, कुछ वेल्ड बिंदुओं पर वेल्डिंग में एक निश्चित समय लगता है, यही कारण है कि फ्लोरोप्लास्टिक केबल लोकप्रिय हैं। जैसे संचार उपकरणों और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की आंतरिक वायरिंग।

बेशक, फ्लोरोप्लास्टिक्स में अभी भी कुछ नुकसान हैं जो उनके उपयोग को सीमित करते हैं:

A. कच्चे माल की कीमतें ऊँची हैं। वर्तमान में, घरेलू उत्पादन अभी भी मुख्य रूप से आयातित सामग्रियों (जापान की डाइकिन और संयुक्त राज्य अमेरिका की ड्यूपॉन्ट) पर निर्भर है। हालाँकि हाल के वर्षों में घरेलू फ्लोरोप्लास्टिक्स का तेज़ी से विकास हुआ है, फिर भी उत्पादन की किस्में अभी भी एकल हैं। आयातित सामग्रियों की तुलना में, सामग्रियों की तापीय स्थिरता और अन्य व्यापक गुणों में अभी भी एक निश्चित अंतर है।

बी. अन्य इन्सुलेट सामग्री की तुलना में, उत्पादन प्रक्रिया अधिक कठिन है, उत्पादन दक्षता कम है, मुद्रित अक्षर गिरने की संभावना है, और नुकसान बड़ा है, जिससे उत्पादन लागत अपेक्षाकृत अधिक हो जाती है।

निष्कर्षतः, उपर्युक्त सभी प्रकार की इंसुलेटिंग सामग्रियों, विशेष रूप से 105 डिग्री सेल्सियस से अधिक तापमान प्रतिरोध वाली उच्च तापमान विशेष इंसुलेटिंग सामग्रियों का अनुप्रयोग, चीन में अभी भी एक संक्रमणकालीन अवधि में है। चाहे वह तार उत्पादन हो या तार हार्नेस प्रसंस्करण, न केवल एक परिपक्व प्रक्रिया है, बल्कि इस प्रकार के तार के फायदे और नुकसान को तर्कसंगत रूप से समझने की एक प्रक्रिया भी है।