مركبات الكابلات المتقاطعة: كيف يعمل الارتباط المتقاطع وسبب أهميته

مركبات الكابلات المتقاطعة يتم إنتاجها عن طريق البدء ببوليمر ذو قاعدة لدنة بالحرارة أو من اللدائن المرنة ثم إدخال روابط كيميائية بين سلاسل البوليمر المتجاورة. في البوليمر غير المتشابك (اللدائن الحرارية)، تنزلق السلاسل بحرية فوق بعضها البعض عند تسخينها، وهذا هو السبب في أن اللدائن الحرارية تلين وتتدفق فوق نقطة انصهارها. بمجرد ربطها بشكل متقاطع، تمنع الروابط بين السلاسل هذا التدفق، وتحول المادة إلى شبكة حرارية يمكن تشويهها بشكل مرن تحت الضغط وتستعيد شكلها، ولكنها لن تذوب أو تتدفق حتى عند درجات حرارة أعلى بكثير من نقطة الانصهار الأصلية للبوليمر الأساسي. هذا التحول في الممتلكات هو السبب الأساسي مركبات الكابلات المتقاطعة تم تحديدها للتطبيقات التي تتطلب أداءً مستمرًا في درجات الحرارة العالية، ومقاومة أحداث تسخين الدائرة القصيرة، والسلامة الميكانيكية أثناء الحريق وبعده.

تم توفير تحسينات في الأداء عن طريق الربط المتقاطع

يوفر الارتباط المتقاطع لعزل الكابلات ومركبات الغلاف تحسينات قابلة للقياس عبر معايير أداء متعددة:

• تصنيف درجة الحرارة المرتفعة: يحقق XLPE (البولي إيثيلين المتقاطع) تصنيفًا مستمرًا لدرجة حرارة الموصل 90 درجة مئوية للدرجات القياسية و 150 درجة مئوية لدرجات الحرارة المرتفعة، مقارنة ب 70 إلى 75 درجة مئوية لعوازل LDPE أو HDPE غير المرتبطة بسماكة متساوية. يترجم هذا التحسن مباشرة إلى زيادة القدرة على حمل التيار لنفس حجم الموصل.
• تحمل درجة حرارة ماس كهربائى: مركبات الكابلات المتقاطعة الحفاظ على السلامة الميكانيكية عند درجات حرارة موصل ماس كهربائى 250 درجة مئوية (بالنسبة لـ XLPE)، مقارنة بـ 160 درجة مئوية فقط للـ PVC و130 درجة مئوية للـ PE الحراري. وهذا يمنع تشوه العزل والاتصال بين الموصلات أثناء أحداث الدائرة القصيرة، والتي قد تؤدي إلى نشوب حريق.
• مقاومة التشقق الناتج عن الإجهاد البيئي: يمكن أن يتشقق البولي إيثيلين غير المترابط عندما يتعرض في نفس الوقت لضغط ميكانيكي وعند ملامسته لبيئات كيميائية معينة (الزيوت والمواد الخافضة للتوتر السطحي ومركبات الأنابيب). يزيل الارتباط المتقاطع هذه القابلية للتأثر عن طريق تقييد حركة السلسلة التي تسمح ببدء الكراك وانتشاره.
• الاحتفاظ بالخصائص الميكانيكية بعد الشيخوخة: تضع اختبارات التقادم القياسية IEC 60811-401 عينات الكابلات في أفران الهواء عند درجات حرارة مرتفعة لفترات طويلة (168 ساعة عند 100 إلى 150 درجة مئوية اعتمادًا على الدرجة) وتقيس قوة الشد والاستطالة المحتفظ بها. مركبات الكابلات المتقاطعة الاحتفاظ عادة أكثر من 70% من قوة الشد والاستطالة الأصلية بعد اختبارات التعتيق المتسارعة التي تتسبب في فشل مركبات اللدائن الحرارية تمامًا.

مركب LSZH: الصياغة ومعايير السلامة من الحرائق وسبب أهمية الخلو من الهالوجين

مجمع LSZH تمت صياغته عن طريق استبدال البوليمرات المحتوية على الهالوجين (الأكثر شيوعًا PVC، والذي يحتوي على ما يقرب من 57٪ كلور بالوزن) ببوليمرات أساسية خالية من الهالوجين وإضافة كميات عالية من مثبطات اللهب المعدنية غير العضوية للتعويض عن فقدان آلية إخماد اللهب المعتمدة على الهالوجين. تشتمل البوليمرات الأساسية المستخدمة في تركيبات LSZH على أسيتات فينيل الإيثيلين (EVA)، وأكريليت إيثيلين ميثيل (EMA)، وأكريليت إيثيلين بوتيل (EBA)، ومطاطات البولي أوليفين (POE)، والبولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة (LLDPE)، وغالبًا ما يتم مزجها معًا لتحقيق المزيج المستهدف من المرونة والقوة الميكانيكية وقابلية المعالجة.

آلية مثبطات اللهب في مركبات LSZH

مثبطات اللهب الأولية في معظمها مجمع LSZH التركيبات هي ثلاثي هيدروكسيد الألومنيوم (ATH، ويسمى أيضًا هيدروكسيد الألومنيوم) أو ثنائي هيدروكسيد المغنيسيوم (MDH، ويسمى أيضًا هيدروكسيد المغنيسيوم). كلاهما يعمل من خلال نفس آلية التحلل الماصة للحرارة: عند تسخينهما إلى درجة حرارة التحلل (ATH عند 180 إلى 220 درجة مئوية ، MDH في 300 إلى 340 درجة مئوية )، فإنها تطلق بخار الماء المرتبط كيميائيًا. إن إطلاق الماء هذا ماص للحرارة بقوة، حيث يمتص الحرارة من اللهب ويقلل من درجة حرارة المادة المحترقة. كما يعمل بخار الماء المنطلق على تخفيف الغازات القابلة للاحتراق والأكسجين في منطقة اللهب، مما يزيد من إخماد الاحتراق.

يُفضل MDH على ATH عندما يجب معالجة غلاف الكابل عند درجات حرارة أعلى من 200 درجة مئوية (مما قد يتسبب في بدء ATH في التحلل قبل الأوان في الطارد). بداية التحلل العالي لـ MDH ( 300 درجة مئوية ) يسمح بالبثق عند درجات الحرارة الأعلى المطلوبة لبعض خلطات البوليمر الأساسية دون إطلاق ماء غير مرغوب فيه في برميل الطارد. وتتمثل المقايضة في أن تكلفة MDH تبلغ حوالي 1.5 إلى 2.5 مرة أكثر من ATH عند تحميلات أداء مثبطات اللهب المكافئة.

المعايير الرئيسية التي يجب أن تستوفيها مركبات LSZH

متوافق مجمع LSZH لتطبيقات الكابلات يجب أن تستوفي سلسلة من اختبارات أداء الحرائق التي تحدد معًا تصنيف LSZH:

• IEC 60754-1 (اختبار محتوى الهالوجين): يتم حرق المركب في فرن أنبوبي ويتم امتصاص الغازات الناتجة في الماء. يجب أن يكون للمحلول الناتج درجة حموضة أكبر من 4.3 وموصلية أقل من 10 ميكروسيمنز لكل ملليمتر، مما يؤكد محتوى الهالوجين تحت عتبة LSZH.
• IEC 60754-2 (حموضة غازات الاحتراق): يقيس مؤشر الحموضة لخليط الغاز الناتج أثناء الاحتراق، مع الحد الأدنى من الرقم الهيدروجيني 4.3 المطلوب لتعيين LSZH، مما يضمن أن خليط الغاز ليس حمضيًا مسببًا للتآكل للمعدات الإلكترونية الموجودة بالقرب من النار.
• IEC 61034-2 (كثافة الدخان، اختبار مكعب 3 أمتار): يتم حرق حزمة الكابلات في غرفة مكعبة بحجم 3 أمتار ويتم قياس الحد الأدنى من انتقال الضوء عبر الدخان. يجب أن تتحقق الكابلات المتوافقة مع LSZH ما لا يقل عن 60٪ من انتقال الضوء مما يضمن بقاء طرق الهروب مرئية أثناء الحريق.
• IEC 60332-1 وIEC 60332-3 (انتشار اللهب): تختبر السلسلة -1 انتشار اللهب العمودي بكابل واحد؛ سلسلة -3 تختبر الكابلات المجمعة في الفئات A (الأكثر تطلبًا، 7 لتر وقود لكل متر في الدقيقة ) من خلال د مجمع LSZH يجب أن يحقق فئة انتشار اللهب المطلوبة لفئة التثبيت المحددة في مواصفات المبنى أو البنية التحتية.
• EN 50399 (التصنيف الأوروبي للإنعاش القلبي الرئوي): تتطلب لائحة منتجات البناء في الاتحاد الأوروبي تصنيف الكابلات المثبتة في المباني ضمن EN 50399 وEN 50575 في فئات Aca إلى Fca بناءً على أداء الحريق المشترك (انبعاث الحرارة، وإنتاج الدخان، والقطرات المشتعلة). تستهدف معظم منتجات كابلات البيانات LSZH دكا، s1، d1، a1 أو تصنيف أفضل للاستخدام في المباني العامة والبنية التحتية للنقل.

مجمع الكابلات الضوئية MPO LSZH: المتطلبات المحددة لأنظمة الألياف عالية الكثافة

ان مركب الكابلات الضوئية MPO LSZH عبارة عن تركيبة متخصصة تم تطويرها خصيصًا للغلاف الخارجي والأنبوب العازل الداخلي أو مواد غلاف الوحدة الفرعية المستخدمة في كابلات جذع الألياف الضوئية MPO (الدفع متعدد الألياف) وكابلات توزيع الألياف عالية الكثافة. تعد كابلات MPO هي العمود الفقري للبنية التحتية الحديثة للتوصيل البيني لمراكز البيانات، حيث تحل كابلات جذع MPO المكونة من 12 ليفًا و24 ليفًا و72 ليفًا محل حزم كبيرة من أسلاك تصحيح الألياف الفردية، مما يقلل بشكل كبير من وقت التثبيت ويزيد من كثافة المنافذ في لوحات إدارة الألياف.

تختلف المتطلبات المركبة لإنشاءات كابلات MPO عن تلك الخاصة بكابلات البيانات النحاسية التقليدية بعدة طرق مهمة. أولاً، يجب أن يحمي الغلاف الخارجي لكابل قناة MPO عدة وحدات فرعية من الألياف المغلفة بشكل فردي دون فرض ضغط انحناء دقيق على الألياف الضوئية بالداخل، لأن الانحناء الدقيق يزيد من فقدان الإدخال ويقلل من سلامة الإشارة عبر الرابط. ثانيًا، يجب أن ينبثق المركب بشكل نظيف إلى سمك جدار رقيق (سمك جدار الغلاف الخارجي 0.5 إلى 1.5 ملم لكابلات MPO المدمجة) بدون فراغات أو مخالفات سطحية من شأنها أن تؤثر على مطابقة الأبعاد. ثالثًا، يجب أن يفي المجمع بمعايير السلامة من الحرائق المطلوبة لبيئة التركيب (عادةً IEC 60332-3 الفئة C أو الفئة B، وEN 50399 Dca أو فئة Cca للمنشآت الأوروبية، أو تصنيف NFPA 262 Steiner Tunnel للمنشآت الصاعدة أو المكتملة في أمريكا الشمالية).

مقارنة مركب الكابلات الضوئية MPO LSZH بمركبات سترة LSZH القياسية

في حين أن كلا النوعين من المنتجات يقعان ضمن تصنيف LSZH، فإن مركب الكابلات الضوئية MPO LSZH يختلف عن الغرض العام مجمع LSZH لتغليف الكابلات النحاسية بعدة طرق محددة:

• تحميل حشو أقل: يمكن لمركبات الكابلات النحاسية LSZH أن تستوعب تحميلات ATH أو MDH 50 إلى 65% وزناً لأن الموصلات النحاسية الموجودة بالداخل قوية ميكانيكيًا ولا تتحلل بسبب زيادة صلابة المركب التي تنتجها أحمال الحشو العالية. يجب أن تحد مركبات الكابلات الضوئية MPO من تحميل الحشو بشكل نموذجي 40 إلى 55% بالوزن للحفاظ على المرونة والمعامل المنخفض اللازم لحماية الألياف الزجاجية من الانحناء الجزئي. يتطلب تحميل الحشو المنخفض هذا أنظمة تآزرية أكثر تطورًا لمثبطات اللهب (مثل إضافات تشكيل الفحم، أو مثبطات الدخان، أو حشوات النانو) للتعويض والاستمرار في تلبية متطلبات اختبار الحريق.
• تشطيب سطحي أفضل وقابلية للطباعة: يجب أن تحمل السترات الخارجية لكابل MPO طباعة علامات عدادية متسلسلة واضحة ورموز تعريف الكابل التي تظل مقروءة طوال عمر خدمة الكابل. يجب أن يكون سطح المركب أملسًا وقطبيًا بدرجة كافية لقبول الطباعة النافثة للحبر أو الطباعة الساخنة بدون طلاء تمهيدي، مما يضع متطلبات إضافية على طاقة سطح المركب وغياب ازدهار السطح من الشمع أو مساعدات معالجة السيليكون عند التركيزات المستخدمة في بعض تركيبات الكابلات النحاسية LSZH.
• مقاومة المسيل للدموع والتعامل مع الميدان: يتم في كثير من الأحيان التعامل مع كابلات جذع MPO وثنيها وسحبها عبر حوامل الكابلات والقنوات الضيقة أثناء تثبيت مركز البيانات. ال مركب الكابلات الضوئية MPO LSZH يجب تحقيق الحد الأدنى من قوة المسيل للدموع 10 إلى 15 ن/مم لمقاومة انقسام الغلاف أثناء التثبيت دون الحاجة إلى سمك زائد، مما قد يزيد من القطر الخارجي للكابل ويقلل عدد الكابلات التي يمكن وضعها في مسار إدارة الكابلات.

الأسئلة المتداولة حول اختيار مركب الكابل