Fumed Silica For Cable Jacketing

تتطلب مركبات كابل منخفض الدخان خالي الهالوجين 55–65 wt% من ألومينا ثلاثي الهيدرات (ATH) أو هيدروكسيد المغنيسيوم (MDH) لاجتياز اختبارات اشتعال IEC 60332-3. عند هذه التحميلات، تفقد البوليمرات الأساسية EVA وEAA قوة الشد، وينخفض الاستطالة عند الكسر عن 125%، وترتفع لزوجة الذوبان إلى حد يجعل البثق غير متسق. تسد السيليكا المدخنة عند 3–5 phr هذه الفجوة بتشكيل شبكة سيليكا نافذة داخل مصفوفة البوليمر تنقل الإجهاد بعيداً عن واجهات الحشوة-البوليمر.

تُشكّل السيليكا المدخنة بمساحة سطح BET تبلغ 150–200 m²/g تجمعات مترابطة هيدروجينياً تتخلل مصفوفة EVA على المقياس النانوي. تزيد هذه الشبكة قوة الشد بنسبة 15–25% عند تحميل ATH ثابت مقارنةً بالضوابط الخالية من السيليكا.

• التحكم الثيكسوتروبي — يمنع ترسيب ATH في تخزين المركب وأثناء بدايات البثق البطيء.
• الحفاظ على الاستطالة — عند 4 phr SEMISIL-200، تبقى الاستطالة عند الكسر فوق 150% حتى عند 60% تحميل ATH.
• تعزيز الفحم — تهاجر السيليكا إلى السطح المحترق وتشكّل طبقة حاجز SiO₂ زجاجية، مما يُقلل معدل إطلاق الحرارة الذروة بنسبة 18–22%.

يجب دمج السيليكا المدخنة مبكراً في تسلسل التحضير المركب — من الأفضل أثناء مرحلة معالجة EVA قبل إضافة ATH. تُحقق الخلاطات الداخلية (نوع Banbury) عند درجة حرارة روتور 120–130°C و45–60 rpm التشتيت الكامل في 3–5 دقائق.

• التحكم في الرطوبة — جفف السيليكا المدخنة إلى أقل من 1.5% رطوبة قبل التحضير.
• تصميم الحلزون — استخدم عناصر الخلط التشتيتي (مثل Maddock أو الأناناس) في اتجاه منبع مجرى التيار من منفذ تغذية السيليكا.

في اختبارات قياس الحرارة المخروطية (ISO 5660، تدفق حراري 50 kW/m²)، تُظهر مركبات EVA مع 58% ATH و4 phr سيليكا مدخنة معدل إطلاق حرارة ذروة 95–110 kW/m² مقابل 125–140 kW/m² للضابط الخالي من السيليكا. تتراكم السيليكا عند السطح المحترق وتندمج مع بقايا الألومينا المجففة لتشكّل فحماً متماسكاً شبيهاً بالسيراميك. يبقى كثافة الدخان (IEC 61034) تحت 20% إعاقة للضوء.

لغلاف الكابل LSZH عند تحميل 55–65% ATH، تُقدم 3–5 phr من SEMISIL-200 السيليكا المدخنة المحبة للماء التقوية وتعزيز الفحم وقابلية المعالجة التي تتطلبها صياغات الخالية من الهالوجين — دون عوامل اقتران أو مضافات المعالجة.

لماذا تُستخدم السيليكا المدخنة في مركبات غلاف الكابل؟ تُقوي السيليكا المدخنة مصفوفة البوليمر في مركبات كابل LSZH المملوءة، مستعيدةً قوة الشد والاستطالة المفقودة عندما يتجاوز تحميل ATH أو MDH 55 wt%.

كم من السيليكا المدخنة يجب إضافتها إلى مركب LSZH؟ الجرعة المعتادة هي 3–5 phr بناءً على إجمالي وزن المركب. أقل من 3 phr لا تتشكل شبكة السيليكا النافذة بشكل كامل؛ أعلى من 5 phr ترتفع لزوجة الذوب بشكل حاد دون مكاسب متناسبة.

ما الفرق بين السيليكا المدخنة المحبة والكارهة للماء في تطبيقات الكابل؟ تحمل السيليكا المدخنة المحبة للماء ~5 مجموعات سيلانول لكل nm² ترتبط هيدروجينياً مع البوليمرات القطبية مثل EVA وEAA، مما يُوفر تقوية أقوى وتكاملاً أفضل للفحم. الدرجات الكارهة للماء تناسب البولي‌أولفينات غير القطبية لكنها تُنتج طبقات فحم أضعف وأكثر هشاشةً.

هل تؤثر السيليكا المدخنة على معالجة بثق مركب الكابل؟ عند 3–5 phr، تزيد السيليكا المدخنة لزوجة مووني بنسبة 10–15% لكنها تُحسن اتساق انتفاخ القالب.

كيف تُحسّن السيليكا المدخنة مقاومة الاشتعال في الكابلات الخالية من الهالوجين؟ أثناء الاحتراق، تهاجر السيليكا المدخنة إلى السطح المحترق وتندمج مع بقايا ATH المجففة لتشكّل حاجز SiO₂–Al₂O₃ زجاجي يُقلل معدل إطلاق الحرارة الذروة بنسبة 18–22%.

أي درجة سيليكا مدخنة موصى بها لمركبات LSZH القائمة على EVA؟ يُوصى بـ SEMISIL-200 بمساحة سطح BET تبلغ 200 m²/g وحجم جسيمات أولية 12 nm لـ EVA بمحتوى فينيل أسيتات 28–33%.