يُعدّ كربونات الكالسيوم أكثر أنواع الحشوات المعدنية استخدامًا في مركبات أسلاك وكابلات PVC. يدخل في كلٍّ من العزل والتغليف، حيث يُخفّض تكلفة المواد، ويُحسّن ثبات الأبعاد، ويُضيف خاصية مقاومة اللهب. الخيار الرئيسي أمام مُصنّع المركبات بسيط: استخدام كربونات الكالسيوم غير المطلية، أو دفع مبلغ إضافي بسيط مقابل نوع مطليّ ومُعالج سطحيًا. يُوضّح هذا الدليل مستويات التحميل، والفرق بين النوعين، وكيفية اختيار مسحوق كربونات الكالسيوم المناسب للكابلات.
لماذا تعتمد مركبات الكابلات على كربونات الكالسيوم
يُعدّ كربونات الكالسيوم مكونًا أساسيًا في تركيبات الكابلات لأسباب عملية. فهو رخيص الثمن وسهل التوفر، مما يجعله أسرع طريقة لخفض تكلفة المركب. أثناء التصنيع والاستخدام طويل الأمد، يُطلق البولي فينيل كلوريد (PVC) غاز كلوريد الهيدروجين، ويمتص كربونات الكالسيوم جزءًا منه، مما يُخفف الضغط على المُثبِّت ويُبطئ تحلله. كما يُساعد في تغليف الكابلات على مقاومة اللهب، لأنه يتحلل عند تعرضه للحرارة، مُطلقًا ثاني أكسيد الكربون، ومُخففًا من تركيز المواد القابلة للاشتعال. ويُساهم أيضًا في جعل سطح التغليف أكثر جفافًا ويُقلل من الانكماش.
كمية كربونات الكالسيوم المستخدمة في العزل مقابل التغليف
أولاً، مصطلح واحد. عادةً ما تُقاس نسبة الحشو في مادة PVC بوحدة phr، وهي اختصار لـ "جزء لكل مئة جزء من الراتنج". تعني نسبة 30 phr وجود 30 جزءًا من الحشو لكل 100 جزء من PVC.
تعتمد نسبة الحشو على التطبيق. تتحمل مواد التغليف كمية كبيرة من الحشو، لذا يُضاف عادةً كربونات الكالسيوم المطحونة (GCC) بنسبة تتراوح بين 10 و100 جزء لكل مئة جزء من الخرسانة (phr)، حيث تتحكم بشكل أساسي في التكلفة والصلابة وثبات الأبعاد. أما مواد العزل فهي أكثر حساسية للكهرباء، لذا تتراوح نسبة الحشو عادةً بين 5 و25 جزء لكل مئة جزء من الخرسانة، وتكون درجة الجودة أهم من الكمية. تتطلب مواد العزل مسحوقًا ناعمًا عالي النقاء معالجًا سطحيًا.
كربونات الكالسيوم المغلفة مقابل كربونات الكالسيوم غير المغلفة
| يصف | غير مطلي | مطلي (معالج السطح) |
| سطح | محب للماء | مسعور |
| طلاء | لا أحد | حمض الستياريك، 1% إلى 3% |
| تشتت في البولي فينيل كلوريد | متوسطة، تتكتل عند التحميل العالي | جيد، يبقى ثابتاً حتى مع الأحمال العالية |
| التحميل النموذجي (التغليف) | من 10 إلى 100 جزء لكل مئة جزء من المطاط، راقب انخفاض قوة الشد | حمولة آمنة أعلى، غالباً بالإضافة إلى 10 إلى 20 جزءًا لكل مئة جزء من المطاط |
| حجم الجسيمات النموذجي | من 5 إلى 25 ميكرون | من 5 إلى 15 ميكرون، وتتوفر درجات أدق |
| تأثير ميكانيكي | يقل كل من الشد والاستطالة مع زيادة الحمل | خسارة أقل عند نفس الحمل |
| الأداء الكهربائي | مقاومة كهربائية أقل عند الرطوبة | قوة عازلة ومقاومة كهربائية أعلى |
| الاستخدام الأمثل | التغليف العام | العزل والتغليف المتطلب |
كربونات الكالسيوم غير المطلية
يتميز كربونات الكالسيوم غير المطلي، سواءً كان كربونات الكالسيوم العادي أو كربونات الكالسيوم المترسبة، بسطح محب للماء. وهذا ما يجعله متوافقًا بشكل متوسط مع البولي فينيل كلوريد (PVC) الكاره للماء. عند استخدام كميات قليلة، لا يُشكل هذا الأمر مشكلة تُذكر. ولكن مع زيادة الكمية، يتشتت المسحوق بشكل سيئ ويتكتل، مما يؤدي إلى انخفاض ملحوظ في كل من قوة الشد والاستطالة عند الكسر. كما تزداد صعوبة عملية البثق، مع زيادة عزم الدوران على البرغي. لهذا السبب، يُستخدم المسحوق غير المطلي بشكل أساسي كحشو عام في أغلفة أقل تطلبًا، بحجم جسيمات نموذجي يتراوح بين 5 و25 ميكرون.
كربونات الكالسيوم المغلفة (المعالجة سطحياً)
يُغطى كربونات الكالسيوم بطبقة من حمض الستياريك، تتراوح نسبتها عادةً بين 1% و3% وزناً. تُحوّل هذه الطبقة السطح إلى سطح كاره للماء، وتُحسّن التشتت، وتُعزّز الترابط مع الراتنج. عند نفس نسبة التحميل، يكون انخفاض الخواص الميكانيكية أقل، ويمكن في كثير من الأحيان زيادة نسبة التحميل بمقدار 10 إلى 20 جزءًا لكل مئة جزء من الراتنج دون التأثير سلبًا على المركب. وقد أشارت التقارير إلى أن المسحوق المُغطى في مواد العزل يرفع قوة العزل الكهربائي بمقدار 40TP3T تقريبًا، والمقاومة الحجمية بمقدار يتراوح بين عشرة ومئة ضعف. أما في مواد التغليف، فيُعطي سطحًا أكثر نعومة، وامتصاصًا أقل للرطوبة، وأداءً كهربائيًا أكثر استقرارًا. تُزيل معالجة السطح المفاضلة القديمة بين نسبة التحميل العالية وسهولة المعالجة، مما يسمح باستخدام كمية أكبر من الحشو لتوفير التكاليف دون إتلاف المركب.
أين تندرج منتجات كربونات الكالسيوم في دول مجلس التعاون الخليجي، وكربونات الكالسيوم متعددة الطبقات، وكربونات الكالسيوم النانوية؟
تبدأ معظم مركبات الكابلات بكربونات الكالسيوم المطحونة. وهي مادة غير مكلفة وتغطي الجزء الأكبر من احتياجات الحشو في أغلفة الكابلات. أما كربونات الكالسيوم المترسبة فهي أدق وأكثر تجانسًا، لذا فهي تُستخدم عندما يحتاج مُصنِّع المركبات إلى اتساق أو لمسة نهائية أكثر بياضًا ونعومة. وتُصنَّف كربونات الكالسيوم النانوية ضمن الفئة الأعلى، وتُستخدم في العزل ذي الجدران الرقيقة أو العزل عالي الأداء، حيث تُحسِّن الجسيمات الدقيقة جدًا والمُشتَّتة جيدًا كلاً من المتانة والخصائص الكهربائية. ويعتمد الاختيار على وظيفة المركب المطلوبة ومقدار ما سيدفعه العميل مقابل هذه الوظيفة.
كيفية اختيار درجة كربونات الكالسيوم المناسبة
حجم الجسيمات: فوائد العزل من من 0.1 إلى 5 ميكرون بينما يمكن استخدام مسحوق كربونات الكالسيوم الخام في صناعة التغليف. يبلغ حجم حبيبات كربونات الكالسيوم المطحونة المستخدمة في صناعة الكابلات المطلية عادةً حوالي 1250 مش، مع قطر D50 يقارب 5 ميكرون وقطر D97 يقارب 15 ميكرون.
النقاء: هذا أهم من السطوع. فالشوائب الموصلة تقلل من كفاءة العزل، لذا فإن استخدام مسحوق رخيص وغير مكرر يُعدّ توفيراً زائفاً في مجال العزل.
امتصاص الزيت والرطوبة: المساحيق ذات الامتصاص المنخفض للزيت والرطوبة المنخفضة تحتاج إلى كمية أقل من الملدّن، كما أنها أقل عرضة لتكوّن فقاعات أو ثقوب دقيقة أثناء عملية البثق. يجب أن تكون أنواع الكابلات طاردة للماء، جيدة التوزيع، ومنخفضة الرطوبة، مع الحفاظ على امتصاص الزيت في حدود 10% حيثما يسمح بذلك النوع.
التعليمات
ما الفرق بين كربونات الكالسيوم المغلفة وغير المغلفة؟
يتميز كربونات الكالسيوم غير المطلي بسطح محب للماء، ويتشتت بشكل ضعيف عند التحميل العالي. أما كربونات الكالسيوم المطلي، فيحتوي على طبقة من حمض الستياريك تجعله كارهًا للماء، مما يحسن تشتته، ويسمح بتحميل أعلى، ويؤدي أداءً أفضل في العزل.
ما هي كمية كربونات الكالسيوم المستخدمة في مركبات كابلات PVC؟
يمكن استخدام 10 إلى 100 جزء لكل مئة جزء من الخرسانة في الغلاف الخارجي، بينما عادةً ما تبقى نسبة العزل في نطاق 5 إلى 25 جزء لكل مئة جزء من الخرسانة لأنه أكثر حساسية للكهرباء.
هل يُستخدم كربونات الكالسيوم في عزل الكابلات؟
نعم. يستخدم العزل كميات أقل من كربونات الكالسيوم الناعمة عالية النقاء والمعالجة سطحيًا للتحكم في التكلفة دون تقليل قوة العزل الكهربائي أو المقاومة الحجمية.
ما هو حجم جزيئات كربونات الكالسيوم الأنسب لتغليف الكابلات؟
تتحمل مواد التغليف مسحوقًا خشنًا، يتراوح حجمه عادةً بين 5 و25 ميكرونًا، وتستخدم عادةً كربونات الكالسيوم المطحونة المغلفة بشبكة 1250 مع D50 يقارب 5 ميكرون. أما الدرجات الأنعم فتُستخدم للعزل.
معدات معالجة كربونات الكالسيوم من شركة إبيك باودر ماشينري
شركة إبيك باودر ماشينري تُصنّع أنظمة معالجة المساحيق. آلة لف الطاولة و مصنف الهواء صُممت هذه المواد لإنتاج كربونات الكالسيوم المطحونة المستخدمة في صناعة الكابلات، والتي تتميز بتوزيع ضيق لحجم الجسيمات، ونقاء عالٍ، ومعالجة سطحية موحدة. وتكتسب هذه الخصائص أهمية بالغة عند استخدام المسحوق في العزل والتغليف.
مسحوق ملحمي
في مسحوق ملحمينقدم مجموعة واسعة من نماذج المعدات ونُصمم حلولاً مُخصصة لتلبية احتياجاتكم الخاصة. يتمتع فريقنا بخبرة تزيد عن 20 عامًا في معالجة مختلف أنواع المساحيق. شركة إبيك باودر متخصصة في تكنولوجيا معالجة المساحيق الدقيقة للصناعات المعدنية والكيميائية والغذائية وغيرها.
اتصل بنا اليوم للحصول على استشارة مجانية وحلول مصممة خصيصًا لك!
شكرًا لقراءتكم. آمل أن يكون مقالي مفيدًا. يُرجى ترك تعليق أدناه. يمكنكم أيضًا التواصل مع ممثل خدمة عملاء EPIC Powder عبر الإنترنت. زيلدا "لأي استفسارات أخرى."
— إميلي تشين, مهندس