கடுமையான சூழல்களில் கேபிள் பாதுகாப்புக்கு ஏன் சிலிக்கான் ரப்பர் கால்வாசி தேவைப்படுகிறது

கடுமையான சூழல்களில் கேபிள் பாதுகாப்புக்கான தேவையைப் புரிந்துகொள்ளுதல்

தொழில்துறை வசதிகள், கடலோர நிறுவல்கள் மற்றும் புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் அமைப்புகள் பொதுவான பாதுகாப்பு பொருட்களை சிதைக்கும் அளவிற்கு கம்பியை கடுமையான நிலைமைகளுக்கு உட்படுத்துகின்றன. 2023 பொருள் செயல்திறன் ஆய்வு இந்த சூழல்களில் பாதுகாக்கப்படாத கேபிள்கள் தோல்வியில் முடிவதைக் கண்டறிந்தது 47% வேகமாக உறுதி நிலை சேதத்தின் காரணமாக சிறப்பு பாதுகாப்புடன் உள்ளவற்றை விட அதிகமாக உள்ளன.

பாதுகாக்கப்படாத கேபிள்களை பாதிக்கும் முக்கிய சுற்றுச்சூழல் அழுத்தங்கள்

பாதுகாப்பற்ற கம்பி அமைப்புகள் நான்கு முதன்மை அபாயங்களை எதிர்கொள்கின்றன:

• வெப்ப சுழற்சி (-55°C முதல் 200°C) பொருள் களைப்பை ஏற்படுத்துகிறது
• வேதியியல் அரிப்பு எண்ணெய்கள், அமிலங்கள் மற்றும் கடல் நீர் ஆகியவற்றால் ஏற்படும் விளைவுகள்
• UV சிதைவு ஆண்டுதோறும் 34% அளவு நெகிழ்ச்சியைக் குறைக்கிறது (அகவுட் மெட்டீரியல் கவுன்சில் 2022)
• இயந்திர உராய்வு அதிர்வு மற்றும் துகள் மோதல் காரணமாக

தனிப்பயன் சிலிக்கான் சீல்வுகள் எவ்வாறு கம்பி அமைப்புகளின் நீடித்தன்மையை மேம்படுத்துகின்றன

இந்த அழுத்தங்களை சிலிக்கான் ரப்பர் சீல்வுகள் பின்வருமாறு எதிர்கொள்கின்றன:

1. வெப்பநிலை எதிர்ப்புத்திறன் : -60°C முதல் 230°C வரையிலான வெப்பநிலையில் நெகிழ்ச்சித்தன்மையை பராமரிக்கின்றன
2. மூலக்கூறு நிலைப்புத்தன்மை : ஹைட்ரோகார்பன்களுக்கு ஆளாகும்போது PVC-வை விட 92% குறைவான வீக்கம்
3. உராய்வு எதிர்ப்பு : ASTM D5963 மணல் அரிப்பு சோதனையின் 200+ மணி நேரங்களைத் தாங்குகின்றன

தரமான பாதுகாப்பு பொருட்களை விட சிலிக்கானின் நன்மைகள்

பத்து ஆண்டுகளில் EPDM மாற்றுகளை ஒப்பிடுகையில் சிலிக்கான் கால்கள் அடிக்கு $18.50 முடிவில் பராமரிப்புச் செலவுகளைக் குறைப்பதாக மின்சார கடத்தல் திட்டங்களிலிருந்து கள தரவு காட்டுகிறது.

தனிப்பயன் சிலிக்கான் ரப்பரின் பொருள் அறிவியல்: வெப்ப, UV மற்றும் சுற்றுச்சூழல் எதிர்ப்பு

அதிகபட்ச வெப்பநிலையில் வெப்ப ஸ்திரத்தன்மை: -55°C முதல் 200°C வரையிலான செயல்திறன்

சிலிக்கான் ரப்பர் கால்கள் மற்ற பொருட்களை விட அதிக வெப்பநிலை கொண்ட சூழலில் மிக நீண்ட காலம் உழைக்கும். எடுத்துக்காட்டாக EPDM அல்லது PVC போன்றவை -30°C க்கு கீழே செல்லும்போது முறியக்கூடியதாகவும், 125°C க்கு மேல் செல்லும்போது மென்மையாகவும், ஒட்டக்கூடியதாகவும் மாறும். ஆய்வக சோதனைகள் -55°C வரை சிலிக்கான் நெகிழ்வாக இருப்பதையும், தோராயமாக 200°C வரை கடினமாக மாறாததையும் காட்டுகின்றன. இதன் நடைமுறை பொருள் என்ன? இந்த கால்கள் ஆர்க்டிக் பகுதிகளில் உள்ள குழாய்களில் பொருத்தப்பட்டாலும் அல்லது மிக அதிக வெப்பம் உள்ள இயந்திர பாகங்களைச் சுற்றி பொருத்தப்பட்டாலும் நம்பகத்தன்மையுடன் செயல்படும். அலாஸ்காவில் உள்ள எண்ணெய் தளங்கள் இந்த பண்பை நம்புவதைப் போலவே, இயந்திரத்திற்கு அருகில் அமைந்துள்ள வயரிங் ஹார்னஸ்களுக்கு கார் உற்பத்தியாளர்களும் இதை தேவைப்படுகின்றனர்.

ரப்பர் பொருட்களில் UV மற்றும் வானிலை எதிர்ப்பு: நீண்டகால வெளிப்புற நம்பகத்தன்மை

ஒளியால் பெரும்பாலான பாலிமர்கள் சூரிய ஒளியில் மோசமடைகின்றன, ஆனால் சிலிக்கானின் கனிம அடிப்பகுதி இயல்பான அளவிலான அல்ட்ரா வயலட் எதிர்ப்பை வழங்குகிறது. IEC 61215:2022 படி 15 ஆண்டுகளுக்கான வெளிப்புற வயதாகும் நிலைகளை உருவகப்படுத்தும் முடுக்கப்பட்ட வயதாகும் சோதனைகள், சிலிக்கான் கால்வாய்களுக்கு 5% க்கும் குறைவான கையால் வலிமை இழப்பைக் காட்டுகின்றன, PVC மாற்றுகளில் 40–60% மோசமடைதலை விட.

ஓசோன், ஈரப்பதம் மற்றும் வேதியியல் வெளிப்பாட்டிற்கான எதிர்ப்பு: முடுக்கப்பட்ட வயதாகும் சோதனைகள் மூலம் சரிபார்க்கப்பட்டது

தொழில்துறை-தர சிலிக்கான் கலவைகள் ASTM D1149 படி 500+ மணிநேர ஓசோன் வெளிப்பாட்டை எதிர்கொள்கின்றன, மேற்பரப்பு விரிசல் இல்லாமல், 95% ஈரப்பதத்தில் கூட 0.1% க்கும் குறைவான ஈரப்பத உறிஞ்சுதல் விகிதத்தை எதிர்க்கின்றன. சுதந்திரமான ஆய்வுகள் பின்வருவனவற்றிற்கு எதிரான வேதியியல் எதிர்ப்பை சரிபார்க்கின்றன:

சிறப்பு தொழில்துறை தேவைகளுக்கான தனிப்பயனாக்கக்கூடிய சிலிக்கான் ரப்பர் கலவைகள்

பொறியாளர்கள் சிலிக்கான் சீலைகளை பின்வருவனவற்றை ஒருங்கிணைப்பதன் மூலம் உருவாக்குகின்றனர்:

• அழிமுக எதிர்ப்பை 300% அதிகரிக்க (ASTM D5963) சிலிக்கா நிரப்பிகள்
• -100°C வரை குறைந்த வெப்பநிலை நெகிழ்வுத்திறனுக்கான பீனைல் குழுக்கள்
• EMI தடுப்புக்கான (30–90 dB குறைப்பு) கடத்தும் கார்பன் பிளாக்

செயற்கை நுண்ணறிவு அடிப்படையிலான புதிய பொருள் மாதிரியமைப்பு நுட்பங்கள், அணு உலை கேபிள் குழாய்கள் மற்றும் கடலுக்கடியில் செயல்படும் ரோபோக்கள் போன்ற பயன்பாடுகளுக்காக, கதிரியக்கம், அழுத்தம் மற்றும் வெப்ப சுழற்சிக்கு எதிரான எதிர்ப்பை ஒரே நேரத்தில் கொண்ட கலப்பின எலாஸ்டோமர்களை விரைவாக உருவாக்க உதவுகின்றன.

முக்கிய துறைகளில் சிலிக்கான் ரப்பர் சீலைகளின் தொழில்துறை பயன்பாடுகள்

மின்சார பரிமாற்றத்தில் உயர் மின்னழுத்த இணைப்பிகள் மற்றும் கேபிள் உறைகளுக்கான சிலிக்கான் சீலைகள்

ஆற்றல் வலைகளில் உயர் மின்னழுத்த (HV) கேபிள் இணைப்புகளுக்கு சிலிக்கான் ரப்பர் கால்சட்டைகள் முக்கியமான மின்காப்பு மற்றும் இயந்திர பாதுகாப்பை வழங்குகின்றன. அவற்றின் மின்காப்பு வலிமை (≥20 kV/மிமீ), பரிமாற்ற கம்பிகளில் வில்லை தவறுகளைத் தடுக்கிறது, அதே நேரத்தில் புதைக்கப்பட்ட அல்லது மேலே நிறுவப்பட்ட நிறுவல்களில் வெப்ப விரிவாக்கத்திற்கு ஏற்ப அவை நெகிழ்வாக இருக்கின்றன.

வானூர்தி மற்றும் பாதுகாப்பு வயரிங் அமைப்புகளில் தனிப்பயன் ரப்பர் பாகங்களின் பயன்பாடு

வானூர்தி-தரத்திலான சிலிக்கான் கால்சட்டைகள் -65°C முதல் 230°C வரையிலான வெப்பநிலை மாற்றங்களையும், பறப்பு கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகளில் 10 G-விசையை மிஞ்சும் அதிர்வு சுமைகளையும் தாங்குகின்றன. தனிப்பயன் கலவைகள் ஜெட் எஞ்சின் வயரிங் ஹார்னஸ்களுக்கான MIL-DTL-25988 தரநிலைகளைப் பூர்த்தி செய்கின்றன, PTFE மின்காப்பை ஒப்பிடுகையில் பராமரிப்பு இடைவெளிகள் 40% குறைகின்றன.

கம்பிகள் மற்றும் கேபிள்களுக்கான சுற்றுச்சூழல் பாதுகாப்பை தேவைப்படும் கடல் மற்றும் கடலோர பயன்பாடுகள்

உப்புநீரில் நீராவி வெளிப்பாட்டிற்கு 5,000 மணி நேரத்திற்குப் பிறகும் சிலிக்கான் கால்கள் 95% க்கும் அதிகமான இழுவிசை வலிமையை பராமரிப்பதை உப்புநீர் நிரப்புதல் சோதனைகள் காட்டுகின்றன. கடல் எண்ணெய் துளையிடும் தளங்கள் ஹைட்ரோலைட்டிக் சிதைவிலிருந்து கீழ் கடல் அம்பிலிகல் கேபிள்களைப் பாதுகாக்க 0.05% நீர் உறிஞ்சுதிறன் கொண்ட அழுத்த-வார்ப்பு கால்களைப் பயன்படுத்துகின்றன.

புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் மற்றும் மின்சார வாகன உள்கட்டமைப்பில் புதிதாக உருவாகும் பயன்பாடுகள்

சூரிய பண்ணை DC கலவைப் பெட்டிகள் இப்போது 1,500V அமைப்புகளில் PID (அந்தஸ்து தூண்டப்பட்ட சிதைவு) ஐ தடுக்க UV-நிலைநிறுத்தப்பட்ட சிலிக்கான் கால்களை ஒருங்கிணைக்கின்றன. EV சார்ஜிங் நிலையங்கள் 800V பேட்டரி கேபிள்களை காப்பிட 350 kW வேகமான சார்ஜிங் சுழற்சிகளை இயக்க தீ எதிர்ப்பு தரங்களை (UL 94 V-0 தரநிலை) பயன்படுத்துகின்றன.

அதிக மின்னழுத்தம் மற்றும் உணர்திறன் கொண்ட அமைப்புகளில் மின்காப்பு செயல்திறன்

சிலிக்கான் ரப்பர் காப்புக்கான மின்னழுத்த வலிமை மற்றும் மின்சார பாதுகாப்பு தரநிலைகள்

டைஎலக்ட்ரிக் வலிமையைப் பொறுத்தவரை, சிலிக்கான் ரப்பர் சீவுகள் உண்மையில் தனித்து நிற்கின்றன. அவை மில்லிமீட்டருக்கு சுமார் 20 kV வரை தாங்க முடியும், அதே நேரத்தில் சாதாரண PVC ஆனது சுமார் 15 kV/mm மட்டுமே கையாளும். இந்தப் பொருட்களை மிகவும் நம்பகமானதாக ஆக்குவது, ஈரப்பதம் 10% முதல் 90% வரை உறவு ஈரப்பதமாக மாறுபடும்போதும் கூட அவை தொடர்ந்து செயல்படும் திறன்தான். இந்த ஸ்திரத்தன்மை உண்மையில் மருத்துவத் தர காப்பு பணிக்குத் தேவையான கடுமையான IEC 60601-11 தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்கிறது. மூன்றாம் தரப்பு ஆய்வகங்கள் நடத்திய சோதனைகளில் ஒரு சிறப்பான விஷயம் கண்டறியப்பட்டது. கடுமையான உப்புத் தெளிப்பு நிலைமைகளில் சுமார் 15,000 மணி நேரம் தொடர்ச்சியாக இருந்த பிறகும், சிலிக்கான் அதன் அசல் காப்பு திறனில் சுமார் 98% ஐ இன்னும் பேணிக் கொள்கிறது. கடல் நீர் மற்றும் உப்பு காற்றுக்கு வெளிப்படும் அதிக அளவு ஏற்படும் கடலோர காற்றாலை திட்டங்களில் பயன்படுத்தப்படும் உபகரணங்களுக்கு இந்த வகையான உறுதித்தன்மை மிகவும் முக்கியமானது, இது நீண்டகால பராமரிப்பு திட்டங்களைத் தீட்டும் பொறியாளர்களுக்கு மிகவும் கவலையாக உள்ளது.

பாரம்பரிய காப்பு பொருட்களுடன் செயல்திறன் ஒப்பீடு (PVC, EPDM)

வில்லை தவறுகளின் கீழ் சிலிக்கானின் 43% குறைந்த கார்பனாக்கல் விகிதம், கார்பனாக்கப்பட்ட PVC காப்புநிலையை ஒப்பிடும்போது தரவு மையம் PDU-களில் தீ அபாயங்களை குறைக்கிறது.

வழக்கு ஆய்வு: சிலிக்கான் கால்சட்டைகளைப் பயன்படுத்தி உயர் மின்னழுத்த அமைப்புகளில் ஏற்படும் தோல்வியைக் குறைத்தல்

2023 கிரிட் தடையூட்டும் திட்டம் 345 kV புஷிங்குகளில் தனிப்பயன் சிலிக்கான் ரப்பர் கால்சட்டைகளுடன் 12 மின் நிலையங்களை புதுப்பித்தது. புல தரவுகள் காட்டியது:

• 76% குறைப்பு பகுதி மின்னழுத்த நிகழ்வுகளில்
• 54% மெதுவாக காப்பு மின்தடை சிதைவு
• 18 மாத கண்காணிப்பின் போது வானிலையைச் சார்ந்த தோல்விகள் ஏதுமின்றி

துல்லிய பயன்பாடுகளுக்கான தனிப்பயன் சிலிக்கான் ரப்பர் கால்வாசி வடிவமைத்தல் மற்றும் உற்பத்தி

முன்மாதிரி முதல் உற்பத்தி வரை: துல்லியமான தரநிலைகளுக்கு ஏற்ப தனிப்பயன் ரப்பர் பாகங்களை பொறியியல் முறையில் உருவாக்குதல்

சிலிக்கான் ரப்பர் கால்சட்டைகளின் உருவாக்கம், செயல்திறன் அளவுருக்களை உற்பத்தி செய்யக்கூடிய உண்மையான வடிவமைப்புகளாக மாற்றுவதன் மூலம் தொடங்குகிறது. இந்த கால்சட்டைகள் அழுத்தப்படும்போது, முறுக்கப்படும்போது அல்லது காலக்கெடுவில் வெப்பநிலை மாற்றங்களுக்கு உட்படுத்தப்படும்போது எவ்வாறு செயல்படும் என்பதைச் சோதிக்க பொறியாளர்கள் மேம்பட்ட கணினி உதவியுடன் வடிவமைப்பு மென்பொருளைப் பயன்படுத்துகின்றனர். தொடர் உற்பத்திக்கு முன், பெரும்பாலான நிறுவனங்கள் 3D அச்சிடப்பட்ட வார்ப்புகள் அல்லது திரவ சிலிக்கான் ரப்பர் ஊசி செலுத்துதல் போன்ற நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தி விரைவான முன்மாதிரிகளை இயக்குகின்றன. இந்த சோதனைகள் அடைப்புகள் நிலைத்திருக்கிறதா மற்றும் அளவுகள் வடிவமைக்கப்பட்டதைப் போல உள்ளதா என்பதைச் சரிபார்க்கின்றன. தொகுதிகளுக்கு இடையே தொடர்ச்சியான தரத்தைப் பெற விரும்புவதால் பெரும்பாலான உற்பத்தியாளர்கள் ISO 9001 சான்றளிக்கப்பட்ட கருவி முறைகளைப் பின்பற்றுகின்றனர். விமான இணைப்புகள் அல்லது மருத்துவ கருவிகளில் உள்ள வயரிங் போன்ற விஷயங்களுக்கு இது மிகவும் முக்கியமானது, ஏனெனில் சிறிய வித்தியாசங்கள் கூட மிகவும் முக்கியமானவை, ஏனெனில் பொறுத்துத்தன்மைகள் சுமார் பிளஸ் அல்லது மைனஸ் 0.1 மில்லிமீட்டருக்குள் இருக்க வேண்டும்.

நிரப்பி ஒருங்கிணைப்பு மற்றும் பாலிமர் மாற்றத்தின் மூலம் உடல் பண்புகளை சரிசெய்தல்

சிலிக்கான் பொருட்களிலிருந்து குறிப்பிட்ட செயல்திறன் பண்புகளைப் பெற விரும்பும்போது, பொதுவாக பொருளியல் விஞ்ஞானிகள் பாலிமர் சங்கிலிகளை மாற்றி, சில வலுப்படுத்தும் நிரப்பிகளைச் சேர்ப்பார்கள். கிழிப்பு எதிர்ப்பை மிகவும் குறிப்பிடத்தக்க அளவில் அதிகரிக்கக்கூடிய, சூத்திரத்தைப் பொறுத்து சுமார் 40% வரை உயரக்கூடிய ஒரு பொதுவான சேர்க்கை பொருள் பிரெசிபிட்டேடட் சிலிக்கா. கார்பன் நானோக்குழாய்கள் வேறு விதமாக செயல்படுகின்றன, ஆனால் எலக்ட்ரானிக் உற்பத்தியில் காணப்படும் அந்த ஸ்டாட்டிக் சிதறல் கால்களை உருவாக்குவதற்கு அவை அதே அளவுக்கு முக்கியமானவை. வெப்பநிலைகள் மிகவும் அதிகமாக இருக்கும் அந்த சிறப்பு வழக்குகளை மறந்துவிடக் கூடாது. மூலக்கூறு அமைப்பில் ஃபீனைல் குழுக்களைச் சேர்ப்பதன் மூலம், மைனஸ் 60 டிகிரி செல்சியஸ் வரை மிகவும் குளிர்ந்த நிலைமைகளுக்கு ஆளாகும்போது அல்லது 230 டிகிரி வரை மிகவும் சூடான சூழல்களில் கூட அவர்களது சிலிக்கான் நெகிழ்வாக இருப்பதை உற்பத்தியாளர்கள் உறுதி செய்கிறார்கள். இந்த அனைத்து தனிப்பயனாக்கப்பட்ட சூத்திரங்களும் சந்தைக்கு வருவதற்கு முன் சரியான சோதனைகளைக் கட்டாயம் எதிர்கொள்ள வேண்டும். அவை ASTM D412 சோதனைகளை இழுவிசை வலிமைக்காக கடந்தாக வேண்டும், மேலும் அவை எந்தத் துறையில் பயன்படுத்தப்படுகின்றனவோ அதைப் பொறுத்து மாறுபடும் UL 94 தீப்பிடிக்கும் தன்மை தரநிலைகளையும் பூர்த்தி செய்ய வேண்டும்.

போக்கு: சிலிகான் கலவை வடிவமைப்பில் செயற்கை நுண்ணறிவு-ஓட்டப்படும் பொருள் மாதிரியமைப்பின் ஏற்றுக்கொள்ளல்

முன்னேறிச் செல்ல விரும்பும் தயாரிப்பாளர்கள் பல்வேறு நானோ-கூடுதல் பொருட்கள் மற்றும் குறுக்கு இணைப்பாளர்கள் சிலிகான் பண்புகளை எவ்வாறு பாதிக்கின்றன என்பதை அறிய இயந்திர கற்றலைப் பயன்படுத்தத் தொடங்கியுள்ளனர். இந்த அமைப்புகள் 15 ஆயிரத்திற்கும் மேற்பட்ட பொருள் சோதனைகளைக் கொண்ட தரவுத்தளங்களில் இயங்கி, சோதனை மற்றும் பிழை முறையைச் சுமார் இரண்டு மூன்றில் ஒரு பங்காகக் குறைக்க முடியும். இதன் விளைவாக, மின்சார வாகன பேட்டரிகளுக்கான காப்பு அல்லது 5ஜி ஆந்தானாக்களுக்கான பாதுகாப்பு உறைகள் போன்ற தயாரிப்புகள் முன்பை விட மிக வேகமாக உருவாக்கப்படுகின்றன. இந்த அணுகுமுறையின் மதிப்பை உண்டாக்குவது, நிறுவனங்கள் உண்மையில் செலுத்துவதற்கும் அவர்கள் தங்கள் பொருட்களிலிருந்து தேவைப்படுவதற்கும் இடையே உள்ள சமநிலைதான். சந்தை, ஒரு அடிக்கு சுமார் இருபத்தைந்து சென்ட் மதிப்புள்ளதாகவும், அனைத்து வானிலை நிலைமைகளிலும் குறைந்தபட்சம் பதினைந்து ஆண்டுகள் வெளியில் நீடிக்கக்கூடியதாகவும் இருக்க வேண்டும் என விரும்புகிறது.

கேள்விகளுக்கு பதில்கள் பகுதி

கேபிள் பாதுகாப்புக்கு பிற பொருட்களுக்கு பதிலாக சிலிகான் ரப்பர் உறைகளை ஏன் பயன்படுத்த வேண்டும்?

சிலிக்கான் ரப்பர் எப்டிம் மற்றும் பிவிசி போன்ற பொருட்களுடன் ஒப்பிடும்போது சிறந்த வெப்பநிலை எதிர்ப்பு, வேதியியல் எதிர்ப்பு மற்றும் நீண்ட சேவை ஆயுளை வழங்கி, நேரக்கட்டுப்பாட்டில் பராமரிப்புச் செலவுகளைக் குறைக்கிறது.

அதிகபட்ச வெப்பநிலைகளின் கீழ் சிலிக்கான் ரப்பர் எவ்வாறு செயல்படுகிறது?

சிலிக்கான் -55°C முதல் 230°C வரையிலான அளவில் நெகிழ்தன்மையை பராமரிக்கிறது, இது கடுமையான சூழல்களில் பயன்படுத்த ஏற்றதாக இருக்கிறது.

சிலிக்கான் ரப்பர் காலுறைகளைப் பயன்படுத்துவதால் எந்தத் துறைகள் பயனடைகின்றன?

விமானப் போக்குவரத்து, கடல், பாதுகாப்பு, புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் மற்றும் மின்சார பரிமாற்றம் போன்ற துறைகள் மின்காப்பு, உறுதித்தன்மை மற்றும் சுற்றுச்சூழல் அழுத்தங்களுக்கு எதிர்ப்பு போன்ற சிறப்பு தேவைகளுக்காக சிலிக்கான் ரப்பர் காலுறைகளைப் பயன்படுத்தி பயனடைகின்றன.