Polimerler ve Kablo Dünyası - 3 / Silikon Kauçuk Yalıtım ve Kılıf Bileşikleri

Silikon, sentetik bir kauçuk olup (Elastomer), silisyum elementinden bir seri karmaşık reaksiyon sonucu elde edilir. Polimer terkibinde halojen bulunmadığından, aleve maruz kaldığında ortama zehirli gaz ve duman vermez.

Silikon elastomerlerin kablo yalıtım ve kılıflanmasında kullanılmasının belirgin özellikleri aşağıda sıralanmıştır:

• Mükemmel dielektrik özellikler,

• Yüksek ısı dayanım (-60 +300 ⁰C) (uygun tipte katkı maddesi ile),

• Yaşlandırma faktörlerine çok iyi dayanım (UV ışınları, ozon, korona etkisi, kimyasal maddeler, nemli ve sıcak hava şartları),

• Yangına mükemmel dayanım ve toksik olmayan gaz ve düşük duman yoğunluğu.

Silikon kauçuk kompaundlar, yangın şartlarında halojen free özellik sergilemesi, düşük duman yoğunluğuna sahip olması ve aleve maruz kaldığında iletken üzerinde yalıtım özelliği olan seramik bir tabakada oluşturulup, yangın şartlarında üzerindeki gerilimi muhafaza ettiği için yangına dayanıklı kablolarda kullanılmaktadır.

Silikon kablolar ekstrüzyon prosesleri sonucu üretilir ve farklı teknolojilerle vulkanize edilir.

1. Sıcak hava tüneli

2. Erimiş tuz banyosu

3. Basınçlı buhar (6~20 bar)

Vulkanizasyonda en çok uygulanan yöntem, sıcak hava tünelidir. Tüneldeki sıcaklık yaklaşık 200~300⁰C dir. Tünel boyu kablo üretim kapasitesini etkiler. 10~20~30~40 m boyunda sıcak hava fırınları kullanılmaktadır.

Basit bir silikon kompaund formülasyonu aşağıdaki gibidir:

1. Baz silikon (Değişik üretici firmalardan temin edilebilir.)

2. Kuvarz (Alternatif dolgu malzemeleri temin edilebilmektedir.)

3. Peroksit (Pişirici olarak da adlandırılır.)

4. Pigment (Boyar madde)

Bu dört ana malzeme karıştırıcı valslerde (hamur silindiri) veya kapalı karıştırıcılarda karıştırılır. Kompaundun özelliğine göre stabilizanlarda takviye edilerek en son ekstrudere verilecek şekilde şerit haline getirilir.

Kablo üretiminde kullanılan silikon kompaundlar, ulusal ve uluslararası standart kuruluşlarınca standartlaştırılmıştır.

A. Çapraz bağlı elastomerik yalıtım bileşikleri (TS EN 50363-1)

EI2 tipi silikon yalıtım bileşiğinin özellikleri, TS EN 50363-1 çizelge-1 ve çizelge-2 de verilmiştir.

B.Çapraz bağlı elastomerik Kılıf bileşikleri (TS EN 50363-2-1)

EM9 tipi silikon kılıf bileşiğinin özellikleri, TS 

EN 50363-2-1 çizelge-1 ve çizelge-2 verilmiştir.

HFFR YALITIM VE KILIF BİLEŞİKLERİ

Binalarda düşey ve yatay doğrultuda döşenmiş kablolar yanıcı ve zehirleyici gaz üretebilen yapıda olduğunda yangının yayılımını arttırmakta ve yanma esnasında ürettikleri zehirli gazlarla da binadaki can güvenliğini tehlikeye atmaktadırlar.

Geçmişteki meydana gelen birçok yangında kabloların yangın yayılımına sebep olduğu ve insanları zehirlediği görülmüştür.

Bunun sebebi, yangın sırasında kablo yalıtım ve kılıfında kullanılan malzemelerin halojen elementleri ihtiva etmesidir. (clor, flor, brom, iyot)

Halojenler zehirli ve tehlikeli elementler olarak bilinirler. Yangın sırasında metal ve gazlarla yaptıkları bileşikler insanlar ve yapılar üzerinde yıkıcı ve öldürücü etki yaparlar.

Gelişen teknolojiyle birlikte kabloların yalıtım ve kılıf malzemeleri, alevi iletmeyen hatta belirli sürelerde yangına dayanan ve zehirli korozif gaz üretmeyen yapıda üretilmeye başlanmıştır.

Bu tür kablo yalıtım ve kılıf malzemeleri, genel olarak HFFR kısaltmasıyla adlandırılmıştır.

HFFR yalıtım ve kılıf bileşikleri, EVA, PE ve PP polimerlerinin ATH (Alüminyumtrihidroksit) veya MDH (magnezyum hidroksit) ile karışımıyla üretilmektedir.

ATH ve MDH alev geciktirici ve duman bastırıcıdır.

PE, EVA, PP gibi polimer malzemeler halojensizdir. Ancak çok kolay alev alırlar ve PVC kadar olmasalar da duman çıkarırlar.

Halojen free flame reterdant (HFFR) bileşikler güvenlik ihtiyaçlarından dolayı zor alev alabilme ve kendi kendine sönebilmelidir.

Malzemelerin yanma özellikleriyle ilgili karşımıza kısaltılmışı LOI (Limiting Oxygen Index) değeri çıkar. LOI bir malzemenin yanması için ortamda bulunması gereken hava karışımındaki oksijen yüzdesi olarak düşünülebilir. %21 oksijen içeren hava ortamı düşünüldüğünde LOI değeri % 21’in ne kadar üstündeyse, malzemenin yanıcılığı o kadar düşer.

HFFR yalıtım ve kılıf bileşikleri; Termoplastik ve Termoset HFFR bileşikleri olarak ikiye ayrılır.

A. Termoplastik HFFR Yalıtım ve Kılıf Bileşikleri

Termoplastik HFFR bileşikleri, ısıyla kolaylıkla şekillendirilen, soğuduktan sonra tekrar ısıtıldığında yeniden şekillendirilebilir. Geri dönüşümlü bileşiklerdir. Çalışma sıcaklıkları 90⁰ C ye kadar olabilmektedir. Extrüzyonla kablo yalıtım ve kılıflanmasında en çok tercih edilen bileşiklerdir.

Kablo üretiminde kullanılan HFFR bileşikleri ulusal ve uluslararası standart kuruluşlarınca standart haline getirilmiş ve yalıtım ve kılıf malzemelerinde bulunması gereken minimum değerler belirlenmiştir.

1- Haberleşme, sinyal kontrol ve enstrümantasyon kabloları için termoplastik HFFR yalıtım bileşikleri (EN 50290-2-26) 

HFFR yalıtımlı haberleşme, sinyal kontrol ve enstrümantasyon kablosu tasarımı yapılırken damar yalıtımlarında EN 50290-2-26 standardında özellikleri belirlenmiş HFFR yalıtım bileşikleri seçilmelidir.

HFFR yalıtımlı haberleşme, sinyal kontrol ve enstrümantasyon kablolarına örnek verirsek; HBH ; LIHH ; LIHCH ; JE-H(St)H ; RE-2X(St)H… gibi kabloların yalıtımları bu standarda uygun olmalıdır.

2- Haberleşme, sinyal kontrol, enstrümantasyon ve data kabloları için termoplastik HFFR kılıf bileşikleri (EN 50290-2-27)

HFFR kılıflı haberleşme, sinyal kontrol, data ve enstrümantasyon kablosu tasarımı yapılırken kablo kılıflarında EN 50290-2-27 standardında özellikleri belirlenmiş HFFR kılıf bileşikleri seçilmelidir.

HFFR kılıflı haberleşme, sinyal kontrol, data ve enstrümantasyon kablolarına örnek verirsek; HBH ; LIHH ; LIHCH ; JE-H(St)H ; CAT-6 U/UTP LSZH ; RE-2X(St)H… gibi kabloların kılıfları bu standarda uygun olmalıdır.

3- Alçak gerilim enerji ve kontrol kabloları için termoplastik HFFR yalıtım bileşikleri (TS EN 50363-7)

HFFR yalıtımlı alçak gerilim enerji ve kontrol kablosu tasarımı yapılırken kablo yalıtımında, EN 50363-7 standardında özellikleri belirlenmiş HFFR yalıtım bileşikleri seçilmelidir.

4- Alçak gerilim enerji ve kontrol kabloları için termoplastik HFFR kılıf  bileşikleri (TS EN 50363-8)

HFFR kılıflı alçak gerilim enerji  ve kontrol kablosu tasarımı yapılırken kablo kılıflarında, EN 50363-8 standardında özellikleri belirlenmiş HFFR kılıf bileşikleri seçilmelidir.

B. Termoset (Çapraz Bağlı HFFR) Yalıtım ve Kılıf Bileşikleri

Çapraz bağlı HFFR, XLPE yalıtımda ki şartlar oluşturularak üretilir. Aradaki fark, çapraz bağlı HFFR üretimindeki termoplastik HFFR‘nin sioplast yöntemiyle (XPLE de anlatılmıştır.) moleküller arasında çapraz bağlar oluşturulmasıdır.

Çapraz bağ oluşturulan HFFR polimerlerin çalışma sıcaklıkları 125⁰ C ye kadar çıkabilmektedir. Yalıtım ve kılıf malzemesi olarak üretilmektedir.

Çapraz bağlı XLPE den farkı, karışıma katılan ATH veya MDH dolgu malzemesini sayesinde bir yangın esnasında damlama etkisinin nerdeyse olmayışıdır.

Avantajları;

• Yüksek termik dayanıklılık ve uzun ömür,

• Büyük sıcaklık değişimlerinde ve fiziksel ve elektriksel özelliklerin bozulmaması,

• Kimyasal dayanım yüksektir,

• Mekanik dayanım yüksektir,

• Yağlara dayanım yüksektir.

Özellikle zorlu çalışma şartlarında (yağ, asidik ortamlarda) yangın riskli  ortamlarda, zehirli ve korozif gazların istenmediği, kabloların yangına katkısının en az istendiği bölümlerde çapraz bağlı HFFR bileşiklerden üretilen kablolar kullanılmaktadır.

1-Termoset (Çapraz Bağlı HFFR) Yalıtım Bileşikleri için özellikler (TS EN 50363-5)

Çapraz bağlı HFFR yalıtımlı alçak gerilim enerji  ve kontrol kablosu tasarımı yapılırken, kablo yalıtımında, EN 50363-5 standardında özellikleri belirlenmiş çapraz bağlı HFFR yalıtım bileşikleri seçilmelidir.

2-Termoset (Çapraz Bağlı HFFR) Kılıf Bileşikleri için özellikler  (TS EN 50363-6)

Çapraz bağlı HFFR kılıflı alçak gerilim enerji ve kontrol kablosu tasarımı yapılırken, kablo kılıflarında, EN 50363-6 standardında özellikleri belirlenmiş HFFR kılıf bileşikleri seçilmelidir.