صنعت سیم و کابل، صنعتی است که با ایمنی جان و مال انسانها سروکار دارد. کوچکترین ضعف در عایق یا روکش یک کابل میتواند منجر به آتشسوزیهای مهیب، قطعی برق گسترده و خسارات جبرانناپذیر شود. قلب تپنده این ایمنی، کیفیت مواد پلیمری به کار رفته در کابل است. پلیوینیل کلراید (PVC) به عنوان پرمصرفترین پلیمر در این صنعت، نیازمند نظارت دقیق و سختگیرانه است. اما یک مدیر کنترل کیفیت یا تولیدکننده گرانول چگونه میتواند از عملکرد محصول خود اطمینان حاصل کند؟ پاسخ در تستهای کنترل کیفیت گرانول PVC کابل نهفته است.
در این مقاله جامع و تخصصی، تیم فنی شرکت آروشا پودر پیشتاز صنعت، تمامی آزمونهای ضروری فیزیکی، مکانیکی، حرارتی و الکتریکی را بر اساس استانداردهای ملی ایران (ISIRI) و استانداردهای جهانی (IEC و ASTM) تشریح خواهد کرد. ما نه تنها روش انجام تستها را بررسی میکنیم، بلکه به ریشهیابی علل مردودی در تستها و نقش مواد اولیه مانند فیلرها و نرمکنندهها خواهیم پرداخت. اگر به دنبال ارتقای کیفیت محصول و پاس کردن استانداردهای سختگیرانه هستید، این مطلب مرجع شماست.
چرا کنترل کیفیت گرانول PVC حیاتی است؟
گرانول PVC یک کامپاند پیچیده متشکل از رزین پایه، پلاستی سایزر (DOP/DINP)، استابلایزر حرارتی، روانکنندهها و پرکنندهها است. عدم تعادل در هر یک از این اجزا، مستقیماً بر نتیجه تستهای کنترل کیفیت گرانول PVC کابل تاثیر میگذارد. برای مثال، استفاده بیش از حد از فیلر ارزان قیمت برای کاهش هزینه، باعث افت شدید مقاومت کششی و ازدیاد طول (Elongation) میشود. یا استفاده از استابلایزر نامرغوب، پایداری حرارتی کابل را در درازمدت به خطر میاندازد.
“چسبندگی سطحی (Interfacial Adhesion) بین ماتریس PVC و ذرات فیلر کربنات کلسیم، عامل کلیدی تعیینکننده عملکرد مکانیکی کامپوزیت نهایی است. ضعف در این ناحیه منجر به تمرکز تنش و شکست زودرس میشود.”
– J.Z. Liang, Journal of Vinyl and Additive Technology
۱. آزمونهای فیزیکی و ابعادی
اولین مرحله در ارزیابی گرانول، بررسی خواص فیزیکی آن است. این تستها معمولاً سریع انجام میشوند و دید کلی خوبی نسبت به کیفیت مواد و یکنواختی تولید میدهند.
الف) دانسیته (چگالی) – Density Test
دانسیته یکی از مهمترین پارامترهای اقتصادی و فنی است. روش آزمون معمولاً بر اساس اصل ارشمیدس (غوطهوری در آب یا الکل) انجام میشود.
اهمیت: دانسیته بالاتر معمولاً نشاندهنده درصد فیلر بیشتر است. اگر دانسیته گرانول از حد استاندارد (مثلاً ۱.۴۵ تا ۱.۵۵ گرم بر سانتیمتر مکعب برای روکش) بالاتر رود، حجم کابل تولیدی در هر تن کاهش یافته و برای تولیدکننده کابل زیانده خواهد بود.
ب) سختی (Hardness Shore A)
این تست میزان نرمی یا سفتی گرانول را پس از تبدیل شدن به شیت (Sheet) پرس شده میسنجد. استاندارد معمول برای کابلهای قابل انعطاف (Flexible)، سختی بین ۷۰ تا ۸۵ Shore A است. سختی بیش از حد باعث خشکی کابل و ترک خوردن در خمش میشود، و نرمی بیش از حد باعث لهیدگی کابل زیر فشار میگردد.
۲. آزمونهای مکانیکی (Mechanical Tests)
شاید بتوان گفت حیاتیترین بخش از تستهای کنترل کیفیت گرانول PVC کابل، آزمونهای کشش هستند. این تستها بر روی نمونههای دمبلی شکل (Dumbbell) که از پرس گرم گرانول تهیه شدهاند، انجام میشوند.
الف) مقاومت کششی (Tensile Strength)
این آزمون حداکثر نیرویی که عایق یا روکش کابل میتواند قبل از پاره شدن تحمل کند را اندازهگیری میکند. طبق استاندارد ISIRI 607، حداقل مقاومت کششی برای عایق نوع C باید ۱۲.۵ مگاپاسکال و برای روکش نوع ST5 باید ۱۰ مگاپاسکال باشد.
نکته فنی: استفاده از کربنات کلسیم کوتد با کیفیت بالا و مشبندی ریز، به دلیل پیوند بهتر با ماتریس پلیمری، برخلاف فیلرهای معمولی باعث افت شدید مقاومت کششی نمیشود.
ب) ازدیاد طول تا پارگی (Elongation at Break)
این پارامتر میزان کشسانی مواد را نشان میدهد. حداقل مقدار مجاز معمولاً ۱۵۰٪ است. یعنی یک قطعه ۱۰ سانتیمتری باید بتواند تا ۲۵ سانتیمتر کش بیاید و پاره نشود.
عوامل مردودی: استفاده از گرانولهای بازیافتی سوخته، عدم پخت کامل مواد در اکسترودر، و وجود ذرات درشت فیلر (دانهبندی نامناسب) از اصلیترین دلایل مردودی در این تست هستند. اگر به دنبال یک تامینکننده معتبر برای مواد اولیه هستید، مرکز فروش کربنات کلسیم کوتد میتواند به شما در انتخاب فیلر با دانهبندی میکرونیزه کمک کند.
۳. آزمونهای حرارتی (Thermal Tests)
کابلها در حین کار گرم میشوند. گرانول PVC باید بتواند این حرارت را بدون تخریب ساختاری تحمل کند.
- پایداری حرارتی (Thermal Stability): این تست که به آزمون کنگو رد (Congo Red) نیز معروف است، زمانی را اندازه میگیرد که نمونه در دمای ۲۰۰ درجه سانتیگراد شروع به آزاد کردن گاز هیدروژن کلرید (HCl) میکند. حداقل زمان مجاز معمولاً ۸۰ تا ۱۰۰ دقیقه است. پایین بودن این زمان یعنی کابل در درازمدت سیاه شده و شکننده میشود.
- شوکه حرارتی (Heat Shock): نمونه کابل دور یک میله با قطر مشخص پیچیده شده و در آون با دمای ۱۵۰ درجه قرار میگیرد. پس از خروج نباید هیچ ترکی روی آن دیده شود.
- فشار در دمای بالا (Pressure Test at High Temperature): این تست مقاومت عایق در برابر تغییر شکل (Indentation) تحت فشار تیغه در دمای ۸۰ یا ۹۰ درجه را میسنجد. اگر گرانول نرمی بیش از حد داشته باشد یا فیلر مناسبی نداشته باشد، در این تست رد میشود.
- کهنگی در آون (Aging in Air Oven): نمونهها به مدت ۷ روز در دمای ۸۰ یا ۱۰۰ درجه (بسته به گرید) قرار میگیرند. سپس مجدداً تست کشش و ازدیاد طول روی آنها انجام میشود. تغییرات نتایج نباید بیش از ±۲۰٪ نسبت به نمونه خام باشد.
۴. آزمونهای الکتریکی (Electrical Tests)
هدف نهایی یک کابل، هدایت جریان و عایقبندی آن است. بنابراین تستهای الکتریکی خط قرمز استاندارد هستند.
مقاومت حجمی (Volume Resistivity)
این پارامتر میزان مقاومت عایق در برابر عبور جریان نشتی را نشان میدهد. وجود ناخالصیهای فلزی در فیلر (مانند اکسید آهن در کربنات کلسیم نامرغوب) یا وجود رطوبت، باعث افت شدید مقاومت حجمی میشود. گرانول مرغوب باید مقاومت عایقی در حد $1 \times 10^{13}$ اهم-سانتیمتر یا بالاتر داشته باشد.
ولتاژ شکست (Dielectric Strength)
در این تست، ولتاژ بالایی به نمونه اعمال میشود تا زمانی که عایق سوراخ شود (Breakdown). وجود حباب هوا (تخلخل) در بافت گرانول که ناشی از رطوبت فیلر است، عامل اصلی شکست زودرس در این آزمون است.
۵. آزمونهای برودتی (Cold Tests)
کابلها ممکن است در مناطق سردسیر نصب شوند. گرانول PVC ذاتاً در سرما شکننده است، اما با فرمولاسیون صحیح و استفاده از ایمپکت مادیفایرها یا روغنهای خاص (مانند DOA)، میتوان مقاومت آن را بالا برد.
- خم در سرما (Cold Bend): کابل در دمای منفی ۱۵ درجه دور مندریل پیچیده میشود و نباید ترک بخورد.
- ضربه در سرما (Cold Impact): وزنهای از ارتفاع مشخص روی کابل در دمای انجماد رها میشود.
مقایسه فنی استانداردها و مقادیر پذیرش
| نام آزمون | استاندارد مرجع | حداکثر/حداقل مجاز (عایق معمولی) | نکته کلیدی |
|---|---|---|---|
| مقاومت کششی | IEC 60811-1-1 | حداقل 12.5 N/mm² | وابسته به کیفیت رزین و فیلر |
| ازدیاد طول | IEC 60811-1-1 | حداقل 150% | حساس به گرانول سوخته |
| تلفات جرم (Loss of Mass) | IEC 60811-3-2 | حداکثر 2 mg/cm² | کیفیت روغن DOP |
| شوک حرارتی | IEC 60811-3-1 | بدون ترک خوردگی | دمای 150 درجه، 1 ساعت |
| مقاومت حجمی (20°C) | IEC 60502 | حداقل $10^{13}$ Ω.cm | خلوص مواد اولیه |
نقش حیاتی “فیلر” در قبولی تستها
بسیاری از تولیدکنندگان تصور میکنند که فیلر (پرکننده) فقط برای سنگین کردن و ارزان کردن گرانول است. این یک اشتباه استراتژیک است. فیلر اگر درست انتخاب شود، یک “افزودنی مهندسی” است.
کربنات کلسیم پوششدار (Coated) آروشا پودر، به دلیل داشتن لایهای از اسید استئاریک، خاصیت آبگریزی پیدا میکند. این ویژگی دو مزیت بزرگ در تستها ایجاد میکند:
- کاهش جذب رطوبت: جلوگیری از ایجاد حباب در اکستروژن و قبولی در تست ولتاژ و مقاومت عایقی.
- پراکندگی عالی (Dispersion): ذرات پودر کلوخه نمیشوند. نبود کلوخه یعنی نبود نقاط تمرکز تنش، که منجر به افزایش عدد تست کشش و ازدیاد طول میشود.
⚠️ هشدار به تولیدکنندگان گرانول و کابل
استفاده از پودرهای کربنات کلسیم “میکرونیزه معمولی” (بدون کوتینگ یا با کوتینگ ناقص) در تولید گرانول کابل، شاید در نگاه اول ارزانتر باشد، اما به دلیل خاصیت سایندگی بالا، باعث استهلاک سریع سیلندر و مارپیچ اکسترودر میشود. همچنین وجود رطوبت پنهان در این پودرها، اصلیترین عامل مردودی در تست “High Voltage Spark Test” در خط تولید است که منجر به ضایعات شدن کیلومترها کابل میگردد. کیفیت مواد اولیه را فدای قیمت نکنید.
سوالات متداول (FAQ)
کدام استاندارد ملی ایران مربوط به گرانول PVC کابل است؟
استاندارد ملی ایران به شماره ISIRI 607 و همچنین استاندارد ISIRI 5525 (مشابه IEC 60227) مراجع اصلی برای ویژگیها و تستهای سیم و کابلهای با عایق PVC هستند. برای روشهای آزمون نیز باید به سری استانداردهای ISIRI 3081 (مشابه IEC 60811) مراجعه کرد.
علت زبر شدن سطح کابل (Shark skin) چیست و چه ارتباطی با تستها دارد؟
زبری سطح معمولاً به دلیل “شکست مذاب” (Melt Fracture) در سرعتهای بالا یا عدم پخش مناسب فیلر رخ میدهد. این ناصافی باعث تمرکز تنش شده و کابل در تستهای مکانیکی و شوک حرارتی مردود میشود. استفاده از کمک فرآیندها و کربنات کلسیم کوتد با دانهبندی مناسب این مشکل را حل میکند.
چگونه میتوان درصد ازدیاد طول (Elongation) را افزایش داد؟
افزایش مقدار روغن (Plasticizer)، استفاده از رزین با K-value بالاتر (وزن مولکولی بیشتر)، اطمینان از پخت کامل (Gelation) در اکسترودر و استفاده از فیلر کوتد شده با درصد مصرف بهینه، راهکارهای اصلی افزایش الانگیشن هستند.
آیا تست Loss of Mass (تلفات جرم) برای همه کابلها الزامی است؟
بله، این تست نشان میدهد که آیا روغن استفاده شده در کابل فرار است یا خیر. اگر روغن تبخیر شود، کابل خشک و شکننده شده و عمر آن کاهش مییابد. این تست برای تضمین کیفیت نرمکننده (DOP) حیاتی است.
سخن پایانی: کیفیت اتفاقی نیست
تسلط بر تستهای کنترل کیفیت گرانول PVC کابل، تنها نیمی از راه است. نیمه دیگر، تامین مواد اولیهای است که پتانسیل پاس کردن این تستها را داشته باشند. شما نمیتوانید با مواد اولیه درجه سه، انتظار محصول درجه یک داشته باشید. فرمولاسیون گرانول یک هنر مهندسی است که در آن تعادل بین قیمت و کیفیت باید حفظ شود.
شرکت آروشا پودر پیشتاز صنعت با سالها تجربه در تولید پودرهای میکرونیزه معدنی و تامین نیاز بزرگترین کارخانجات سیم و کابل کشور، آماده است تا نه تنها بهترین کربنات کلسیم کوتد بازار را در اختیار شما قرار دهد، بلکه با مشاورههای فنی، به شما در بهینهسازی فرمولاسیون و کاهش هزینههای تولید بدون افت کیفیت کمک کند.
خواستم تشکر کنم بابت مقاله خوبتون. ما همیشه توی تست فشار در دمای بالا مشکل داشتیم و فکر میکردیم ایراد از پیویسی هست. با خوندن این مطلب فهمیدیم که باید درصد فیلر رو اصلاح کنیم و از نوع ریزدانهتر استفاده کنیم. الان نتایج آزمایشگاه خیلی بهتر شده. خدا قوت به تیم آروشا.
سلام خانم کریمی، خوشحالیم که محتوای سایت براتون مفید بوده و تونسته مشکل فنیتون رو حل کنه. هدف ما در آروشا پودر فقط فروش محصول نیست، بلکه ارتقای دانش فنی صنعت سیم و کابل کشور هست. هر زمان سوالی داشتید تیم فنی ما در خدمت شماست. موفق و پیروز باشید.
سلام. حدود یک هفته قبل فرم درخواست نمونه پودر کوتد رو در سایت پر کردم ولی هنوز محصولی به دستم نرسیده. خواستم وضعیت ارسال رو پیگیری کنم. کد پیگیری ثبت درخواست هم موجوده. ممنون میشم راهنمایی کنید.
جناب تقیپور، ضمن عذرخواهی بابت تاخیر احتمالی، از پیگیری شما متشکریم. لطفاً کد پیگیری یا نام شرکت خود را از طریق تماس با دفتر فروش به ما اعلام فرمایید تا همکاران ما فوراً وضعیت ارسال نمونه شما را بررسی و نتیجه را به اطلاعتان برسانند.
خواستم یه تجربه تلخ رو بگم تا بقیه همکارا حواسشون باشه. ما قبلاً فکر میکردیم همه پودرها یکی هستن و جنس ارزون خریدیم. نتیجهش این شد که توی تست شوک حرارتی تمام روکش کابلها ترک خورد و کلی خسارت دادیم. از وقتی فیلر رو عوض کردیم و جنس مرغوب زدیم، تستها توی دمای ۱۵۰ درجه هم عالی جواب میده.
سلام جناب صادقی، ممنون که تجربه ارزشمندتون رو به اشتراک گذاشتید. متاسفانه خیلیها کیفیت فیلر رو نادیده میگیرن. ترک خوردن در تست شوک حرارتی دقیقاً نشوندهنده عدم پایداری ساختار مواد هست. خوشحالیم که با انتخاب مواد اولیه درست، مشکل خط تولیدتون برطرف شده. پایداری کیفیت هدف اصلی ماست.
ما یه کارگاه تازه تاسیس در شهرک صنعتی هستیم. خیلی تعریف کیفیت بار شما رو شنیدیم ولی تا خودمون خط تولید و آزمایشگاهتون رو نبینیم نمیتونیم قرارداد ببندیم. آیا امکان بازدید از کارخونه آروشا پودر وجود داره تا از یکنواختی کیفیت مطمئن بشیم؟
سلام جناب شکیبا، تبریک بابت راهاندازی مجموعهتون. بله، درب کارخانه آروشا پودر همیشه به روی مشتریان عزیز باز هست. شفافیت در تولید و کنترل کیفیت دقیق، افتخار ماست. میتونید تشریف بیارید و فرآیند تولید پودرهای میکرونیزه و نحوه کوتینگ رو از نزدیک ببینید تا با اطمینان خاطر خرید کنید. هماهنگی رو باهاتون انجام میدیم.
وقت بخیر.میزان پوششدهی اسید استئاریک روی کربنات کلسیم شما درصد ثابتی داره؟افزایش یا کاهش این درصد پوشش، تاثیری روی نتیجه تستهای مکانیکی مثل مقاومت کششی یا داره؟
خانم محمدی سلام. بله، درصد کوتینگ یک پارامتر کنترل شده و ثابت در فرآیند تولید ماست. درصد بهینه پوشش، بهترین چسبندگی بین فیلر و ماتریس PVC را ایجاد میکند. تغییر در این درصد میتواند تعادل فرمولاسیون را به هم زده و بر خواص مکانیکی نهایی گرانول تاثیر منفی بگذارد.
مقاله خوبی بود ولی ای کاش بیشتر درباره تاثیر میکسر روی کیفیت گرانول توضیح میدادید. من بهترین پودر کربنات رو هم که میخرم، اگه دور میکسر یا دمای اون تنظیم نباشه باز هم خروجی خوبی نمیده و دونه میزنه. کاش یه مطلب هم راجع به تنظیمات فرآیندی و ترکیب پودر با روغن بنویسید.
سلام جناب کلهر، نقد شما کاملاً وارده و از دقت نظر شما سپاسگزاریم. قطعاً شرایط فرآیندی مثل دمای میکسر و زمان ژل شدن مکمل کیفیت مواد اولیه هستن. اگر پودر رطوبت داشته باشه یا میکسر خوب کار نکنه، حتی بهترین مواد هم هدر میرن. حتماً در مقالات بعدی به صورت تخصصی به تنظیمات اکسترودر و میکسر خواهیم پرداخت.
وقت بخیر. مسئول آزمایشگاه یک شرکت تولیدکننده گرانول هستیم. همیشه با تست مقاومت حجمی چالش داریم. طبق گفته شما، فیلر کوتد میتونه کمککننده باشه. لطفاً شرایط ارسال نمونه تست کربنات کلسیم کوتد ویژه صنعت کابل رو اعلام بفرمایید.
خانم وحدتی گرامی، روز شما بخیر. حتماً. خاصیت آبگریزی کربنات کلسیم کوتد آروشا پودر، جذب رطوبت را به حداقل رسانده و باعث قبولی آسان در تست ولتاژ و مقاومت حجمی میشود. لطفاً از طریق صفحه تماس با ما، آدرس خود را جهت ارسال نمونه رایگان ثبت نمایید.
به عنوان کسی که ۲۰ ساله تو صنعت پلیمر هستم، باید بگم نکتهای که درباره اینترفیس یا فصل مشترک بین فیلر و پلیمر گفتید طلایی بود. خیلیها نمیدونن که اگر این چسبندگی سطحی ضعیف باشه، کابل دقیقاً از همون نقطه زیر فشار پاره میشه. کوتینگ اسید استئاریک واقعاً نقش حیاتی داره.
درود بر دکتر پارسای عزیز، نظر لطف شماست. استفاده از تجربیات متخصصینی مثل شما برای ما ارزشمنده. دقیقاً همینطوره؛ فصل مشترک ضعیف، پاشنه آشیل کامپوزیتهای پلیمریه. ما در آروشا پودر تمام تلاشمون رو میکنیم تا با کوتینگ دو مرحلهای و دقیق، این پیوند رو به حداکثر برسونیم تا مقاومت مکانیکی تضمین بشه.
سلام. دلیل اینکه کابل بعد از تولید توی تست ایجینگ یا همون کهنگی در آون وزنش کم میشه چیه؟ ما تست Loss of Mass رو انجام میدیم و تغییرات جرممون زیاده.پودر کربنات کلسیم هم توی این قضیه دخیله یا فقط مربوط به روغن دیاوپی میشه؟
سلام خانم مقدم. تست تلفات جرم عمدتاً مربوط به فراریت روغن هست، اما پودر هم بیتاییر نیست! اگر پودر شما تخلخل داشته باشه و روغن رو بیش از حد جذب کرده باشه، در حرارت بالا این روغن آزاد میشه. استفاده از کربنات کلسیم با کوتینگ کامل، جذب روغن رو بهینه میکنه و کمک میکنه تغییرات وزن در تست کهنگی به حداقل برسه.
سلام. مدیر بازرگانی کارخانه کابلسازی هستیم. با توجه به توضیحات فنی و هشدار انتهایی مقاله، قصد داریم فیلر مصرفی خود را به کربنات کلسیم کوتد تغییر دهیم. لطفاً لیست قیمت و شرایط خرید تناژ بالا رو ارسال بفرمایید.
جناب قربانی سلام. این یک تصمیم هوشمندانه برای تضمین کیفیت و کاهش ضایعات است. کارشناسان فروش ما در اسرع وقت با شما تماس گرفته و اطلاعات کامل شامل لیست قیمت، دیتاشیت فنی و شرایط فروش عمده پودر کوتد ویژه کابل را خدمتتان ارسال خواهند کرد.