صنعت سیم و کابل، شریان حیاتی زیرساختهای انرژی و ارتباطات در جهان مدرن است. در میان انواع عایقها و روکشهای مورد استفاده، پلیاتیلن شبکهای شده یا همان XLPE (Cross-linked Polyethylene) به دلیل مقاومت حرارتی فوقالعاده، خواص دیالکتریک عالی و مقاومت شیمیایی بالا، جایگاه ویژهای دارد. اما تولیدکنندگان کابل همواره با یک چالش بزرگ روبرو هستند: قیمت تمام شده رزین پایه. رزین پلیاتیلن و افزودنیهای کراسلینک کننده (مانند پراکسیدها یا سیلانها) گران هستند. راه حل چیست؟ استفاده از پرکنندهها یا فیلرها. اما هر گردی گردو نیست و هر پودری نمیتواند فیلر مناسب برای کابلهای XLPE باشد. انتخاب اشتباه میتواند منجر به فاجعهای به نام “شکست عایقی”، کاهش عمر کابل و مرجوع شدن تناژ بالایی از محصول شود.
در این مقاله جامع و مرجع، متخصصان واحد تحقیق و توسعه شرکت آروشا پودر پیشتاز صنعت، تمام دانش فنی لازم برای انتخاب بهترین فیلر، نحوه فرمولاسیون و افزایش مقدار مصرف (phr) بدون افت کیفیت را در اختیار شما قرار میدهند. ما به شما خواهیم گفت که چرا کربنات کلسیم پوششدار، تنها گزینه برنده در این بازی است.
چرا کابلهای XLPE به فیلر خاص نیاز دارند؟
برای درک حساسیت موضوع، ابتدا باید ماهیت XLPE را بشناسیم. در فرآیند تولید این کابلها، زنجیرههای پلیمری خطی پلیاتیلن طی یک واکنش شیمیایی به یک ساختار سه بعدی شبکهای تبدیل میشوند. این فرآیند باعث میشود که دمای کارکرد کابل از ۷۰ درجه سانتیگراد (در PVC) به ۹۰ درجه سانتیگراد و حتی بالاتر در شرایط اتصال کوتاه برسد.
یک فیلر مناسب برای کابلهای XLPE باید سه ویژگی حیاتی داشته باشد که در فیلرهای معمولی یافت نمیشود:
- بیاثر بودن شیمیایی (Inertness): فیلر نباید با عوامل کراسلینک کننده (مانند دیکیومیل پراکسید یا وینیل تریمتوکسی سیلان) واکنش دهد. بسیاری از فیلرهای معدنی دارای گروههای هیدروکسیل فعال هستند که فرآیند پخت را مختل میکنند.
- خلوص فوقالعاده بالا (Dielectric Purity): وجود ناخالصیهای فلزی رسانا (مانند آهن، مس یا منگنز) در فیلر، باعث افزایش ضریب تلفات عایقی (Tan Delta) و کاهش مقاومت حجمی میشود.
- آبگریزی کامل (Hydrophobicity): بزرگترین دشمن کابل XLPE رطوبت است. رطوبت باعث پدیدهای به نام “Water Treeing” یا درخت آبی میشود که منجر به شکست الکتریکی کابل میگردد.
کربنات کلسیم کوتد: قهرمان بلامنازع فیلرهای XLPE
در گذشته، کائولن کلسینه شده (Calcined Clay) به عنوان فیلر اصلی کابلهای ولتاژ متوسط و بالا شناخته میشد. اما کائولن گران است، فرآیندپذیری دشواری دارد و رنگ آن تیره است. با پیشرفت تکنولوژی، کربنات کلسیم کوتد میکرونیزه به عنوان جایگزینی برتر و اقتصادی ظهور کرد.
مکانیزم عملکرد پوشش اسید استئاریک
تفاوت اصلی کربنات کلسیم معمولی با نوع کوتد شده (Coated) در لایه نازکی از اسیدهای چرب (معمولاً اسید استئاریک) است که دور تک تک ذرات پودر را میگیرد. این پوشش در کاربرد کابل XLPE معجزه میکند:
- کاهش جذب رطوبت: سطح پودر از حالت آبدوست (Hydrophilic) به آبگریز (Hydrophobic) تغییر میکند. این یعنی جذب رطوبت محیطی به نزدیک صفر میرسد و خطر ایجاد حباب در کابل حین اکستروژن از بین میرود.
- سازگاری با ماتریس پلیمری: پلیاتیلن یک ماده غیرقطبی است. کربنات معمولی قطبی است. این دو با هم مخلوط نمیشوند مگر اینکه سطح کربنات توسط پوشش کوتینگ، غیرقطبی شده باشد.
- کاهش ویسکوزیته مذاب: در سرعتهای بالای تولید کابل، فشار پشت دای (Die Pressure) اکسترودر میتواند مشکلساز شود. کربنات کوتد مانند یک روانکننده داخلی عمل کرده و جریان مذاب را تسهیل میکند.
“مطالعات نشان دادهاند که اصلاح سطح فیلرهای معدنی با اسید استئاریک، نه تنها پراکندگی را بهبود میبخشد، بلکه مقاومت دیالکتریک کامپوزیتهای پلیمری را در برابر فرسودگی ناشی از رطوبت به طور چشمگیری افزایش میدهد.” (S. Al-Malaika et al., Polymer Degradation and Stability)
استراتژی افزایش phr در کابلهای XLPE
واحد phr (Parts per hundred resin) زبان مشترک فرمولاسیون در صنعت پلیمر است. چالش اصلی تولیدکنندگان این است: “چگونه مصرف فیلر را بالا ببرم تا قیمت کم شود، اما کابل خشک نشود و تست ولتاژ را پاس کند؟”
برای دستیابی به بارهای بالا (مثلاً ۳۰ تا ۵۰ phr و در برخی موارد روکشها تا ۸۰ phr)، رعایت نکات زیر در انتخاب فیلر مناسب برای کابلهای XLPE الزامی است:
۱. دانهبندی ریز (Fine Particle Size)
ذرات درشت در عایق کابل مانند نقاط تمرکز تنش الکتریکی عمل میکنند. شما به پودری نیاز دارید که مشبندی آن بسیار ریز (معمولاً مش ۲۵۰۰ یا ۳۵۰۰) باشد و مهمتر از آن، سرند شده باشد تا هیچ ذره درشتی (Top cut) نداشته باشد. محصولات آروشا پودر با تکنولوژیهای پیشرفته طبقهبندی ذرات، این اطمینان را به شما میدهند.
۲. کیفیت کوتینگ (Coating Quality)
اگر کوتینگ ناقص باشد، نقاطی از سطح کربنات بدون پوشش باقی میماند. این نقاط محل تجمع رطوبت و آغازگر خرابی کابل هستند. تست شناوری (Floating Test) سادهترین راه برای سنجش کیفیت کوتینگ است؛ پودر باید کاملاً روی آب شناور بماند و تهنشین نشود.
مقایسه فنی فیلرهای رایج در صنعت کابل
جدول زیر یک راهنمای سریع برای انتخاب فیلر بر اساس نوع کابل و کاربرد است:
| پارامتر مقایسه | کربنات کلسیم ساده (GCC) | کائولن (Clay) | کربنات کلسیم کوتد (Arosha) |
|---|---|---|---|
| جذب رطوبت | بسیار بالا (نامناسب برای XLPE) | متوسط | بسیار پایین (آبگریز) |
| تأثیر بر خواص الکتریکی | افت شدید مقاومت | خوب | عالی (در صورت خلوص بالا) |
| قابلیت اکستروژن | سایش بالا، اصطکاک زیاد | دشوار (چسبندگی) | بسیار روان و سریع |
| قیمت تمام شده | ارزانترین | گران | مقرون به صرفه و اقتصادی |
| حداکثر مصرف (phr) | کمتر از ۱۵ | ۲۰ تا ۳۰ | ۴۰ تا ۸۰ (بسته به فرمول) |
اهمیت میکرونیزه بودن و توزیع اندازه ذرات
در صنعت کابل، وقتی از فیلر مناسب برای کابلهای XLPE صحبت میکنیم، منظور ما پودری نیست که فقط “نرم” به نظر برسد. توزیع اندازه ذرات (PSD) فاکتور تعیین کننده است. اگر منحنی توزیع ذرات پهن باشد، یعنی شما هم ذرات خیلی ریز (غبار مانند) دارید و هم ذرات درشت.
ذرات بسیار ریز باعث بالا رفتن ناگهانی ویسکوزیته و داغ شدن مواد در سیلندر میشوند (خطر Scorch یا پخت زودرس). ذرات درشت هم که باعث پارگی کابل و ناهمواری سطح میشوند. محصولات آروشا پودر پیشتاز صنعت با منحنی توزیع نرمال و باریک، تعادلی ایدهآل برای اکسترودرهای سرعت بالا فراهم میکنند.
چالشهای خرید و تامین مواد اولیه
بسیاری از مدیران خرید با این مشکل مواجه هستند که نمونه اولیه ارسالی از سوی تامینکننده کیفیت خوبی دارد، اما در بارهای عمده کیفیت افت میکند. یکنواختی بار در تناژ بالا، خط قرمز تولید کابل است. تغییر در کیفیت پودر یعنی تغییر در تنظیمات اکسترودر و توقف خط تولید.
شناسایی یک تولیدکننده کربنات کلسیم کوتد معتبر که بتواند تضمین آنالیز دائمی ارائه دهد، کلید موفقیت در این بازار رقابتی است. آروشا پودر با بهرهگیری از معادن اختصاصی و خطوط تولید تمام اتوماتیک، نوسانات کیفیت را به صفر رسانده است.
⚠️ هشدار جدی به تولیدکنندگان کابل
هرگز از پودرهای “میکرونیزه معمولی” که ادعای کوتد بودن دارند اما تست جذب روغن (DOP) و تست اسید آنها استاندارد نیست، در خطوط XLPE استفاده نکنید. وجود حتی ۰.۵ درصد رطوبت پنهان در بافت کریستالی پودر، در دمای بالای اکسترودر تبدیل به بخار شده و باعث ایجاد حفرههای میکروسکوپی در عایق میشود. این حفرهها در تست ولتاژ بالا (High Voltage Test) فوراً خود را نشان داده و باعث جرقه و ردیابی (Tracking) میشوند.
سوالات متداول (FAQ)
آیا میتوان از کربنات کلسیم در کابلهای فشار قوی استفاده کرد؟
بله، اما نه هر کربناتی. برای ولتاژهای بالا تنها کربنات کلسیم رسوبی (PCC) یا کربنات کلسیم طبیعی (GCC) با خلوص فوقالعاده بالا و پوشش کوتینگ بسیار دقیق که فاقد هرگونه ناخالصی فلزی باشد، قابل استفاده است. محصول باید گرید الکتریکی (Electrical Grade) باشد.
تأثیر کربنات کلسیم کوتد بر روی دستگاه اکسترودر چیست؟
پوشش اسید استئاریک مانند یک روانکننده خارجی عمل میکند. این موضوع باعث کاهش آمپر کشیدن موتور اکسترودر، کاهش فشار هد و افزایش خروجی (Output) دستگاه در ساعت میشود. همچنین استهلاک سیلندر و مارپیچ به شدت کاهش مییابد.
حداکثر phr مجاز برای استفاده از فیلر آروشا در XLPE چقدر است؟
این عدد به فرمولاسیون دقیق شما و نوع کابل (فشار ضعیف یا متوسط) بستگی دارد. اما مشتریان ما توانستهاند با استفاده از کربنات کوتد مش ۲۵۰۰ آروشا، مصرف را تا ۴۰ الی ۶۰ phr در روکشها و عایقهای فشار ضعیف افزایش دهند بدون اینکه خواص مکانیکی (الانگیشن) از حد استاندارد خارج شود.
چگونه تشخیص دهیم کوتینگ پودر کامل انجام شده است؟
سادهترین تست، ریختن پودر در یک لیوان آب است. اگر تمام ذرات روی آب ماندند و آب شفاف ماند، پودر آبگریز است. تست دقیقتر شامل سنجش اسیدهای چرب آزاد و واکنش با اسید است که در آزمایشگاههای آروشا انجام میشود.
نتیجهگیری: کیفیت را قربانی قیمت نکنید
صنعت کابلسازی جایی برای اشتباه نیست. یک کابل معیوب که در زیر خاک یا درون تاسیسات دفن شده است، هزینههای تعمیر و نگهداری سرسامآوری را تحمیل میکند. انتخاب فیلر مناسب برای کابلهای XLPE مرز باریک بین سودآوری و خسارت است. کربنات کلسیم کوتد آروشا پودر، با تضمین آنالیز، دانهبندی دقیق میکرونیزه و پوششدهی کامل، به شما اجازه میدهد تا با خیال راحت هزینههای تولید را کاهش دهید و در عین حال، محصولی با استانداردهای جهانی تولید کنید. ما در کنار شما هستیم تا فرمولاسیون خود را بهینه کنید.
مقاله بسیار فنی و کاربردی بود. جهت تست آزمایشگاهی و بررسی سازگاری با فرمولاسیون فعلی کابل فشار ضعیف، امکان ارسال نمونه کربنات کلسیم کوتد مش ۲۵۰۰ وجود داره؟ مشخصات فنی دقیق و دیتاشیت محصول جهت ارزیابی اولیه خواص دیالکتریک لازم است.
خانم عبدی عزیز، سپاس از توجه شما. بله حتماً. باعث افتخار است که نمونه رایگان کربنات کلسیم کوتد گرید کابل (مش ۲۵۰۰) به همراه دیتاشیت فنی کامل برای شما ارسال شود. لطفاً از طریق صفحه تماس با ما، آدرس و مشخصات خود را ثبت کنید تا کارشناسان فروش در اسرع وقت هماهنگیهای لازم را انجام دهند.
وقت بخیر. جهت تولید روکش کابلهای ساختمانی نیاز به خرید کربنات کلسیم کوتد داریم. لطفاً لیست قیمت پودر کربنات کلسیم میکرونیزه مش ۱۵۰۰ و ۲۵۰۰ و همچنین حداقل میزان سفارش رو اعلام بفرمایید.
جناب نوری، روز شما بخیر. برای تولید روکش کابل، هر دو گرید عملکرد عالی دارند. انتخاب بین این دو به میزان phr مصرفی و خواص مورد نظر شما بستگی دارد. کارشناسان فروش ما جهت ارائه لیست قیمت و مشاوره تکمیلی در اسرع وقت با شما تماس خواهند گرفت.
سلام.بستهبندی محصولات شما (کیسهها) به صورتی هست که در مقابل جذب رطوبت حین انبارداری طولانیمدت هم مقاوم باشه؟ مثلاً از کیسههای لمینتدار یا پالتهای شیرینگ شده استفاده میکنید؟
جناب کریمی، درود بر شما. بله، تمامی محصولات در کیسههای چندلایه لمینتدار و ضد رطوبت بستهبندی میشوند. همچنین بنا به درخواست مشتری، امکان ارائه بار به صورت پالت و شیرینگشده جهت اطمینان از عدم نفوذ رطوبت در شرایط مختلف حمل و انبارداری وجود دارد.
سلام. میشه هماهنگ کنین بیایم کارخونه رو ببینیم؟ بیشتر میخوایم مطمئن بشیم که آسیابها و سیستمهای دانهبندی دقیق هستن. چون قبلاً جایی رفتیم که ادعای مش ۲۵۰۰ داشتن ولی دستگاههاشون قدیمی بود. دیدن تجهیزات آروشا پودر میتونه خیال تیم فنی رو راحت کنه واسه خرید دائم.
سلام جناب رسولی. درب کارخانه آروشا پودر همیشه به روی صنعتگران باز است. شفافیت در تکنولوژی تولید، نقطه قوت ماست. با کمال میل پذیرای شما جهت بازدید از خطوط تولید تمام مکانیزه و آزمایشگاه کنترل کیفیت هستیم. لطفاً با واحد فروش جهت تنظیم زمان بازدید تماس بگیرید.
حدود شش ماهه که از کربنات کلسیم کوتد آروشا استفاده میکنیم. خواستم تجربهمون رو بگم که علاوه بر کاهش قیمت تمام شده، به شکل محسوسی آمپر کشیدن موتور اکسترودر پایین اومده و استهلاک مارپیچ کمتر شده.
جناب کیانی عزیز، بسیار خرسندیم که این بازخورد مثبت را با ما و دیگران به اشتراک گذاشتید. خاصیت روانکنندگی پوشش اسید استئاریک دقیقاً با همین هدف یعنی کاهش استهلاک تجهیزات و تسهیل فرآیند اکستروژن در محصولات ما بهینهسازی شده است.
با سلام. در حال حاضر از یک فیلر خارجی جهت تولید کابل ولتاژ متوسط (MV) استفاده میکنیم. با توجه به ادعای کیفیت بالای محصولات شما، آیا امکان برگزاری یک جلسه فنی آنلاین با واحد تحقیق و توسعه آروشا پودر جهت بررسی دیتاشیتها و امکانسنجی جایگزینی محصول وجود داره؟
با درود و احترام. باعث افتخار ماست. تیم فنی آروشا پودر آماده ارائه مشاوره تخصصی و مقایسه فنی محصولات است. لطفاً از طریق شماره تماس شرکت درخواست خود را ثبت فرمایید تا در اولین فرصت، جلسهای با کارشناسان ارشد ما برای شما هماهنگ شود.
وقت بخیر.استفاده از کربنات کلسیم کوتد شده تاثیری روی خاصیت تاخیر در اشتعالپ کابلهای ضد حریق داره؟ یا باید حتماً از هیدروکسید آلومینیوم استفاده بشه؟ اگه دیتایی دارین ممنون میشم راهنمایی کنین، خیلی به کارم میاد.
سلام جناب پارسا.کربنات کلسیم به تنهایی خاصیت ضد حریق قوی ندارد، اما به عنوان یک فیلر خنثی میتواند جایگزین بخشی از پلیمر شود و بار حرارتی را کاهش دهد. با این حال برای کابلهای خاص نسوز، ترکیب آن با هیدروکسید آلومینیوم بهترین نتیجه را میدهد.
سلام و عرض ادب.یه پیشنهادی داشتم. کاش توی سایتتون نمودار توزیع اندازه ذرات یا همون پیاسدی رو واسه هر محصول بذارین. اینجوری مهندسای تولید راحتتر میتونن تصمیم بگیرن کدوم مش واسه فرمولاسیونشون بهتره. الان فقط نوشتین مش ۲۵۰۰، ولی نمودار دقیق خیلی کمک میکنه به انتخاب بهتر.
سلام جناب ذاکری، پیشنهاد بسیار فنی و بجایی است. شفافیت فنی اولویت آروشا پودر است. به زودی لینک دانلود دیتاشیت کامل شامل نمودار PSD و آنالیز شیمیایی XRF در صفحه هر محصول فعال خواهد شد. فعلاً میتوانید فایلها را از طریق واتساپ واحد پشتیبانی دریافت نمایید.
هفته گذشته فرم درخواست نمونه محصول رو از طریق سایت تکمیل کردم. هنوز تماسی از طرف مجموعه شما گرفته نشده. لطفا وضعیت ارسال نمونه کربنات کلسیم کوتد ویژه کابل رو پیگیری بفرمایید.
آقای نادری گرامی، ضمن عذرخواهی بابت تاخیر پیش آمده، از پیگیری شما سپاسگزاریم. درخواست شما بلافاصله به واحد فروش ارجاع داده شد و همکاران ما امروز حتماً برای هماهنگی نهایی ارسال نمونه با شما تماس خواهند گرفت. هدف ما ارائه خدمات در سریعترین زمان ممکن است.
واقعا دست مریزاد. کمتر سایتی پیدا میشه که اینقدر عمیق و فنی به موضوع فیلرها در صنعت کابل بپردازه. مقایسه با کائولن کلسینه و اشاره به جزئیاتی مثل تاثیر روی آمپر اکسترودر نشون میده که واقعا در این حوزه متخصص هستید. این محتوای مرجع، کار رو خیلی راحت میکنه.موفق باشید
جناب اصغری، از لطف و انرژی مثبت شما بسیار سپاسگزاریم. هدف ما در آروشا پودر، تنها فروش محصول نیست، بلکه ارائه دانش فنی و کمک به ارتقای کیفیت تولید در صنایع وابسته است. خوشحالیم که این مقاله جامع توانسته است اطلاعات مفیدی در زمینه انتخاب بهترین فیلر برای کابل XLPE در اختیار شما و همکاران محترمتان قرار دهد.