elektrik port üyelik servisleri elektrik port üyelik servisleri

Kabloların Kimyasal Dayanımı ve Doğru İzolasyon Malzemesi Seçimi

Sistem koruması ve can güvenliği için kablolarda izolasyon kritik önem taşımaktadır. Kablonun kullanacağı alana ve kullanım yerine göre farklı izolasyon malzemeleri kullanılmaktadır. Bu yazımızda Kabloların Kimyasal Dayanımı ve Doğru İzolasyon Malzemesi Seçimi sizler için inceledik.



A- A+
07.04.2016 tarihli yazı 3661 kez okunmuştur.
Kablolar, bakır veya alüminyum iletkenlerinin yalıtkan bir maddeyle kaplanmasıyla oluşturulmuş ve elektrik akımının iletilmesi için kullanılan ekipmanlardır. Kullanılan iletkenin ya da yalıtkanın cinsine ve özelliklerine göre farklı kullanım alanlarına uygun kablo çeşitleri mevcuttur.
 

1. Kimyasal Dayanım Nedir?


Elektrik enerjisinin (kuvvetli akım, zayıf akım ve sinyal iletimi) iletim ve dağıtım aşamalarının her noktasında kablolar yoğun olarak kullanılmaktadır. Kabloların, her türlü dahili ve harici ortamlar ile çeşitli çevre şartlarında sorunsuzca görevlerini yapmaları oldukça önemlidir. Kimyasal dayanım, malzemelerin moleküler yapısını bozmadan çeşitli kimyasallara, ısı ve nem gibi faktörlere karşı gösterdiği dirençtir.


2. İzolasyon Malzemesi Nedir?


İletken tellerin birbiriyle temas etmelerini engellemek, kısa devre oluşturmamaları ve dış etmenlerden korumak için kablolarda izolasyon malzemeleri kullanılır. Bu malzemelere yalıtkan denir. Kullanılan malzeme çeşidine göre izolasyon özellikleri değişir.

İzolasyon malzemeleri genellikle elektrik kabloları ve tellerine uygulanır. İletkenlerin birbirine temas etmesi akım geçişi sırasında kısa devrelere, elektrik çarpmalarına ve yangınlara sebebiyet verebilir. Kablodaki izolasyon tüm bu sorunları önlemeye yardımcı olur.

Yalıtkan bir kablo ya da tel gerilim derecesine ve azami iletken sıcaklığı derecesine sahiptir. Her maddenin belli bir oranda iletken olduğu söylenebilir; fakat malzemelerin belli bir yalıtkanlık direnci vardır. Bu direncin üzerindeki elektrik akımında madde elektriği iletir.



Kabloda izolasyon malzemesi ekstrüzyon prosesi ile sağlanır. İzolasyon malzemeleri ekstruderde belirli basınç ve ısı altında işlenerek yalıtım sağlanır. Eksturuderde bulunan motor, kovan adı verilen bölümde yer alan vidayı belirli bir sıcaklıkta ve basınçta döndürerek granül halinde bulunan polimerlerin eriyik hale gelmesini sağlar.



Eriyik polimer, vida boyunca yoğrularak kalıplar doğrultusunda şekil alarak kafa denilen kısımdan çıkar. Bu şekilde izolasyon malzemesi iletken tel ya da kablo üzerine kaplanmış olur.
 

Ekstruder ana birimleri
 

3. Polimer Nedir? Özellikleri Nelerdir?


Polimerler çok sayıda aynı veya farklı moleküllerin kimyasal bağlarla az veya çok düzenli bir biçimde bağlanarak oluşturduğu uzun zincirli yüksek molekül ağırlıklı bileşiklerdir. Polimerler, birden fazla mer adı verilen yapı biriminin ya da molekülün ısı ve basınç altında birleşerek uzun zincirleri meydana getirmesiyle oluşan makro yapılardır.

 
Polimerizasyon

Polimerler kullanım amaçlarına göre; hafif oluşları, kolay islenebilirliği, korozyona ve kimyasallara karsı dayanıklılığı, iyi elektrik ve ısı yalıtkanlığı gibi özellikleri nedeniyle; makine, uçak, elektrik-elektronik endüstrileri gibi birçok endüstri dalında kullanılırlar.



Yapılarındaki kimyasal bağlara bağlı olarak polimerler farklı özellikler gösterirler. Polimerler termoplastik ve termoset olmak üzere ikiye ayrılır.


3.1. Termoplastikler


Isı ve basıncın altında yumuşayan, akan bu durumda herhangi bir şekil alabilen ve soğutulduğunda sertleşebilen malzemelerdir. Bu şekillendirme sırasında hiçbir kimyasal değişikliğe uğramazlar. Bunun yanı sıra uygun çözücülerde çözünebilirler. Özelliklerinde önemli değişiklikler olmadan defalarca ısıtılarak yeniden şekillendirilebilirler. Bu plastiklerin çoğu birbirine kovalent bağlı (ortaklaşım bağı) çok uzun karbon atomları zincirlerine sahiptir. PE, Nylon, PVC termoplastik polimerlere örnektir.
 

►İlginizi Çekebilir :  Ses ve Görüntü Kabloları
 

3.2. Termoset plastikler


Termoset plastikler kalıcı bir biçimde şekillendirilip kimyasal bir tepkimeyle olgunlaştıktan veya sertleştikten sonra ısıtılarak yeniden yumuşatılamaz veya diğer (başka) bir şekle sokulamazlar. Ancak bir defa islenebilirler. Şekillendirme işlemi sırasında kimyasal değişim ile plastik özelliğini yitirerek sert bir madde haline gelirler. Silikon, XLPE, EPR gibi polimerler termosetlere örnektir.


3.3.Termoset Plastiklerle Termoplastiklerin Özelliklerinin Karşılaştırılması


Termoset plastikler, termoplastiklere göre ısıya karşı daha dayanıklıdırlar.
► Termoset plastikler sert olup termoplastikler esnektir.
► Termoplastikler bazı organik çözücülere karşı dayanıksızdır.
► Termoplastikler saydam olarak üretilebilirler.



4. Plastiklerin Kimyasal Özellikleri


Termoplastikler zayıf asit, baz ve tuz çözeltilerinde etkilenmemelerine karsın, organik çözücülerde çözünürler ve şişerler, kuvvetli asit ve bazlardan kimyasal olarak etkilenirler.

Termosetler, termoplastiklere göre kimyasal maddelerin teması sırasında bozunmanın ilk başladığı bölgeler, plastikte kullanım sırasındaki eğilme, büzülme ve benzeri gerilmeler sonucu oluşan çatlaklardır.

Polimerlerin kimyasal dirençleri reaktif maddenin cinsine ve konsantrasyonuna, polimerik yapıya, sıcaklığa, uygulanan gerilmeye, yüzey pürüzlüğüne ve morfolojisine bağlıdır. Kısa süreli polimer-kimyasal çevre etkileşimleri çekme deneyleriyle, uzun süreli etkileşmeler ise sürtünme deneyleriyle belirlenirler.


5. Plastiklerin Isıl Özellikleri


Plastikler yapısal olarak amorf ve kristalin olmak üzere iki halde bulunabilirler. Plastiklerin çoğunda hem kristalin hem de amorf bölgeler bulunmaktadır. Böyle plastikler “kısmi kristalin” olarak adlandırılırlar.

Kristalin ve amorf yapı arasındaki kısmi kristalin yapıya sahip plastikler, camsı geçiş (Tg) ve erime sıcaklığına (Tm) sahiptirler. Camsı geçiş sıcaklığı polimerdeki amorf bölgelerin camsı, sert halden lastiğimsi hale geçme sıcaklığı; erime sıcaklığı ise polimerdeki kristalin yapının tamamen ortadan kalkarak polimerin sıvı hale geçme sıcaklığıdır. Camsı geçiş sıcaklığı, polimer zincirleri arası kuvvetlerin, polimer molekül ağırlığının zincir içerisinde ünitelerin rijitliğinin ve çapraz bağların sayısının artması ile artar.
 
Bazı termoplastiklerin camsı geçiş (Tg ) ve erime sıcaklıkları (Tm)
 


6. Kabloda En Çok Kullanılan İzolasyon Malzemeleri ve Genel Özellikleri Nelerdir?


Kabloda izolasyon malzemesi olarak birçok polimer türü kullanılmaktadır.
 

6.1. Polietilen, PE


İzolasyonda yaygın olarak kullanılan plastik türüdür. Yüksek elektrik direncine sahip olmasından ötürü önemli bir izolasyon malzemesidir. HDPE türü antitermittir. Isıl genleşme katsayısı yüksek olduğundan güneş ışınlarından etkilenir. Düşük dielektrik kayıpları vardır. Normal ve düşük sıcaklıkta mukavemeti yüksektir. Asitler, alkaliler ve organik çözücülerden etkilenmezler. PE plastiği kolay alev alır ve kendiliğinden yanmaya devam eder. Elektrik yalıtkanlığı iyidir, Tuz ve bakterilerden etkilenmediğinden yer altında kullanılabilir.


6.2. Polivinilklorür, PVC


Polietilenden sonra ucuz olmasının da etkisiyle yaygın olarak kullanılan plastik türüdür. Mukavemeti yüksek olup kimyasal etkilere, neme ve aşınmaya karşı dayanıklıdır. Alevle yanmaya karşı dirençlidir; fakat yanma sonucunda zehirli gaz açığa çıkarırlar. Normal çalışma sıcaklıkları 70°C ve 105°C arasında değişir.


6.3. Polipropilen, PP


Mukavemeti ve yumuşama sıcaklığı oldukça yüksek olup sudan hafiftir. Polietilen gibi kokusu daha keskin ve yakıcıdır.


6.4. Çapraz Bağlı Polietilen, XLPE


XLPE’nin, PE’ye oranla daha yüksek dielektrik kayıpları vardır; ancak diğer yandan daha iyi yaşlanma özelliklerine sahiptir. Normal çalışma sıcaklıkları, 90°C ile 110°C arasındadır.


6.5. Etilen Propilen Kauçuk, EPR


EPR, PE ve XLPE'den daha esnektir. Ancak her ikisinden de daha yüksek dielektrik kayıplarına sahiptir. Normal çalışma sıcaklıkları genellikle 90°C ile 110°C arasındadır.


6.6. Silikon


Silikonlarda, organik ve inorganik yapılar yer almakatadır. Silikon ve oksijenden oluşan inorganik bir zincire organik yan grupların eklenmesiyle oluşan elastomerdir. Genellikle -55°C, 300°C sıcaklıklarda çalışır. Yapısında yer alan inorganik bileşenler, silikonların sıcaklığa karşı dayanıklı olmasını sağlarken, organik bileşenler de esneklik kazandırır.


7. Kabloda İzolasyon Malzemesi Seçimi


Kablolarda izolasyon malzemesi seçilirken dizaynı yapılmak istenilen kablonun standartında beyan edilen plastikler kullanılmaktadır. Örneğin haberleşme kablolarında kullanılabilecek plastiklerin özellikleri TS EN 50290-2-20 standartında beyan edilmiştir. Bunu yanı sıra kablonun kullanım alanı ve istenilen özellikleri göz önüne alarak izolasyon malzemesi seçilmelidir. Örneğin ağır sanayi koşullarında kullanılmak istenen kablolarda yüksek mukavemet, yağa dayanıklılık ve esneklik aranan koşullardır. Bu amaçla PVC ya da PUR malzemeler kullanılabilir. Dış yüzeyinde parlaklık istenmeyen ve esnek olması istenen ses ve görüntü kablolarında dış izolasyon malzemesi olarak nitrilli PVC kullanılmaktadır. Yangına dayanımın önemli olduğu alanlarda silikon yalıtımlı kablo kullanımı veya halojensiz yalıtım kullanımı önem arz etmektedir.
 
Tablo 2. Polimerlerin kimyasallara dayanımı genel tablo
 


Kaynaklar

[1] Yapı Malzemesi Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Osman ÜNAL
[2] Haberleşme Kabloları - Bölüm 2-20: Genel Tasarım Kuralları Ve İmalât-Genel
[3] http://www.yildiz.edu.tr/~akdogan/lessons/plastikmalzeme/Polimerler
[4] www.ain.plastics.com
[5] www.2mkablo.com

Aktif etkinlik bulunmamaktadır.
ANKET
Endüstri 4.0 için En Hazır Sektör Hangisidir

Sonuçlar