SIKATEN - YENİ BİR İZOLASYON MALZEMESİ

Yazan B. Gustafssono

U D K : 586.2.21

Çeviren t Hakkı ORAL Elek. Y. Müh.

PTT

(Polietilen, elektriki vasıflarının iyi olması dolayısiyle, büyük mikyasta telefon kablo ları imâlatında kullanılmaktadır. Fakat erime derecesinin (105 11S°C) düşüklüğü, polie tilenin elektrik kabloları im&lattndaki kullanılma sahastnk sınırlamaktadır.

Kauçuğun (kükürtle) sertleştirilmesi ameliyesinde olduğu gibi bir plastik malzeme nin moleküllerindeki paralel zincirlemelerin birblrile bağlanmalarım temin eden bir ame liye (cross linking) sayesinde, sıcakta erimiyen fakat 250 300" C de kömürlesen, SIKATEN isimli plâstik bir izolasyon malzemesi imâl edilmiştir.)

Senelerdenberi kablo İmâlatında kullanılmak ta olan polietilenin tüketimi her gün artan, bir hızla çoğalmaktadır.

Plâstiğin geniş çapta kullanılmasına, ucuza imâl edilmesi, elektriki vasıflarının İyi oluşu, ko lay işlenmesi, boyanması ve kimyasal etkilere karşı dayanıklı oluşu gösterilebilir.

Polietilenin en büyük mahzuru yumuşak olu şu ve 105 155°Cde erimesidir. Bu mahzuru kaldırmak için birçok çalışmalar yapılmış ve son 50 sene içinde, molekül dalları daha az ve kristalize olma derecesi daha yüksek olan homo gen bir malzemenin imâlatım sağlayacak bir çok metodlar bulunmuştur.

Bununla beraber bu ameliyeler bizi tam ma nâsile esaslı bir neticeye götüremedi. Bunun için polietilenin de kimyasal olarak kükürtlenmesi ameliyesine tevessül olunmuş ve bu İş için ta mamen kauçuk imâlatında kullanılan cihazlar dan istifade edilmiştir. Bu ameliye neticesinde imâl edilen maddeye kükürtlü polietilen veya (cross llnked) polietilen ismi verilmiştir.

Polietilenin, kimyasal olaylara karşı olan du yarsızhğıV hemen hemen kimyasal yapısındaki kutupsal guruplar ile (cross linking) zincirle melerin eksik olmasından ileri gelmektedir. Umumiyetle, imâl edilen bir malzeme yapısında ki (cross linking) zincirlemelere, ancak çok hu susi şartlar altında tesir edilebilir. Meselâ, elek tron radyosyonu altında bırakılan polietilenin sıcağa, çekme kuvvetine karşı daha fazla dayan mak ve (I) xylene'de daha zor erimek gibi hu susiyetler kazandığı görülmüştür.

Kablo imâlat sahasında muvaffakiyetle kulla nılmakta olan muhtelif radyasyon ameliyeleri ge liştirilmiştir. Fakat polletilendekl zincirleme a meliyesini radyasyon yolu ile yapmak oldukça pahalı olduğundan, bu işlemler ancak özel husus lar İçin tatbik edilmektedir.

Polietilendeki zincirleme olaymı Ultra Viole (U.V.) ışınları vasıtasilede gerçekleştirebiliriz.

Ancak U.V. ışınlarının polietilene tesir edebilme si için (2) «benzofenon» gibi U.V. ye karşı has £8L8 olan maddelerden birini az miktarda plâstiğe karıştırmak lâzımdır. U.V. ışınlarının tesiri altın da bırakılan korban (1) Benzin karakteristiğine haiz CeH4 (CH,), formüllü renksiz bir hidro birleşlm. (2) Benzofenone C , H S C O C , H3 for müllü beyaz kristalize organik bir benzafenonda peroksidin ayrışmasında olduğu gibi, bir olay vuku bulur. Organik peroksid uzun müddet plâstiğin ve kauçuğun zincirlenmesi ameliyesin de kullanılmıştır.

Son 15 yıldır, poUetilendeki zincirleme ola yının peroksid İle gerçekleştirilmesi için yapılan çalışmalar, bize bu İlgi çekici konu hakkında bü yük tecrübeler ve bilgiler kazandırmıştır.

Kükürtleme olayı:

Polietilenin kükürtlenmesi ameliyesinde, ol dukça bir erime derecesi bulunan LD Polietileni de kullanılabilir. Zira halen bu işte geniş ölçüde istimal edilen HD polietllenlnin, daha ucuz olan LD polletilenden fazla bir üstünlüğü yoktur. Ha rici tesisat kablolarında kullanılmakta olan poli etilenin oksidasyon sebebile dağılmasını önlemek maksadile, içerisine bir miktar (siyah) kömür karıştırılır. Polietilene % 60 oranında (siyah) kö mürün karıştırılması, malzemenin mekanik özel liklerini iyileştirir; fakat diğer taraftan onun sert ve gevrek olmasına da sebep olur. Kömür po lietilen karışımının bu gevrekliği, daha ziyade polietilenin kristalize olmaya temayülü bulunma sından ileri gelmektedir. Malzemenin kristalize olan kısımları, siyah kömürlerin değişen durum ları neticesinde, şekilsiz bir hal alır ve malzeme nin korozyon mukavemetinin azalmasına sebep olur.

(*) Bu yazı Ericsson Revlew Mecmuası'nın 963 3 sayısından kısaltılarak çevrilmiştir.

Plâstiğin mekanik özelliklerini geliştirmek ba kımından, jolletilene karıştırılan (siyah) kömür, ile kükürtlü polietilende kükürtsüz polietllende olduğundan daha iyi neticeler alınmaktadır. (Şekil: 1)

Şekil:

Kömür

1 — Malzemenin, içindeki kömür miktarına göre, çekme mukavemeti a — Kükürtlenmemiş polietilen ö — Kükûrtlenmis polietilen

Çünkü kükürtlü polietilen kükürtlenirken (si yah) kömür İle kimyasal olarak birleşmekte ve zincirleme olayı vuku bulmaktadır. Bu halde mal zeme, krlstalize olmaya karşı daha az hassas ol duğundan, gevreklik özelliğini kısmen kayıp eder.

tzole malzemesi olarak kullanılan kükürtlü polietilen, içindeki kömür sebebile, siyah renkli dir. Fakat kömürün fazla olması malzemenin elektrik! özelliklerinin bozulmasına da sebep olur.

Eğer malzeme uzun bir müddet yüksek bir sıcaklığa maruz kalacaksa, oksidasyon sebebile dağılmasını önlemek gayesile, içerisine, kömür den başka, nitrojen birleşimi gibi antioksit mad delerden de az miktarda karıştırmak gerekir. Yalnız, antioksit maddesini seçerken dikkat et melidir. Zira, bunlar polietilenin kükürtleme ame liyesi sırasında, malzemeyi tahrip etme özelliğine haizdirler. Diğer taraftan, kauçuk teknolojisin de olduğu gibi polietilenler de malzemenin işlen me kabiliyetini İslah etmek veya özelliklerini is tenilen şekilde değiştirmek gayesile muhtelif tip te imal edilmektedir.

Polietilenin kimyasal olarak kükürtlenmesin de rastlanan güçlüklerden önemli olanlar şun lardır :

1 — Malzemenin birleşimine karıştırılacak olan peroksld cinsinin tesbit edilmesi.

2 — Kükürtleme olayının çabuk ve tesirli olabilmesi İçin ısının yükselmesi İle başlayan ay rışımın, süratli ve muntazam bir şekilde cere yan etmesini temin etmek.

Ameliye sırasında zuhur eden peroksld ayrı şımları, imâl edilecek olan plâstik malzemesinin özelliklerine tesir etmezler.

Plâstik malzemeyi vücuda getirecek olan ele manlar bir karıştırıcıda karıştırılır ve kömürün iyice karışması için de, karıştırıcının ısısı, polieti lenin erime derecesinin oldukça üstüne, 150 170 C° ye, yükseltilir.

KÜKÜRTLENMİŞ POLÎETÎLENÎN ÖZELLİKLERİ

Evvelce de izah edildiği üzere kükürtsüz po lietilen rutubete, soğuğa ve ozona karşı direnci nin yüksek, yoğunluğunun az, mekanik vasıfla rının iyi ve kolay bükülebilir olması, kimyasal bünyesinin değişmemesi ve nihayet ucuza mal edilmesi sebebile kablo İmalatında büyük ölçüde kullanılmaktadır.

Fakat ateşe karşı direncinin düşük olması, bazı organik maddelerle temas halinde yüzeyin de çatlaklıkların meydana gelmesi, kristalizasyon sebebile şeklinin değişmesi ve nihayet erime de recesinin (105 115°C) düşük bulunması kükürt süz polietilenin başlıca kusurlarıdır.

Pratik olarak, kükûrtlenmis polietilen, poli etllene ait bütün iyi özelliklerini muhafaza eder. Yalnız polietilen, İçinde kömür İlâvesi halinde bazı elektriki özelliklerini değiştirirse de, kablo İzolasyonunda kullanılan plâstik bir çok malze meden daha üstündür.

Kükûrtlenmis polietllen, 250 300°Cde erl meksizin kömürleşir ve sıcak iklimde ömrü ol dukça uzundur.

Genel olarak SÎKATEN, pvc ve kauçuğun ö zeUikleri tablo : I de gösterilmiştir.

Malzeme çekme mukavemetinin, 120"C ve 150°Cllk bir havada, zamanın fonksiyonu olarak değişimi şekil : 2 ve 3 de gösterilmiştir. SUCA TEN ile mukayese etmek bakımından tabiî kau çuk, suni kauçuk ve PVCnin l20°Cdeki ve sen tetik kauçuğunda 150°Cdeki karakteristikleri çizilmiştir. 150°C deki dayanıkhğı «çok zayıf olan diğer iki malzemenin karakteristikleri şekil: 3 de çizHmemiştir.

PVC müstesna diğer plâstik malzemenin uza ma eğrileri çekme mukavemeti eğrilerini takip eder. PVC için ise uzama azalır ve çekme muka vemeti artar.

Yükselen bir hararette PVC, LD, HD ve kü kürtlü polietilenin şekil değiştirme durumları şe kil : 4 deki eğrilerle belirtilmiştir.

Plâstik malzeme çeşitlerine ait rutubet çek me karakteristikleri şekil : 5 de, izolasyon di rençlerinin mukayeseleri ise, şekil: 6 da gösterll

2 — *20°C Hfc bir harado çekme mukavemeti a — SIKATEN b — PVC c — Sentetik kauçuk d — Tabii kauçuk

(famem)

Şekil: 5 — Plâstik malzemelerin tutul)et çekme eğrileri a — Kauçuk b — Sentetik kauçuk c — PVC , ' d — S'ÎKATEN

Şekil : 3 — 150'C lik bir havada plâstiğin çekme mukavemeti a — SIKATEN ö — Sentetik kauçuk

Şekil: 6 — Plâstik malzemenin 20»C deki • ı değerlerine ^göre geçirgenlik

« '. ..düzeltme katsayıları a — PVC b — Sentetik kauçuk c ^ SIKATEN

A»

4 — Şekil reğiştirme a — SIKATEN b — PVC c — HD polietilen d — LD polietilen

eğrileri

SO

Şekil: 7 — 45'Cde tek iletkenli bir kabloya

müsaade edilebilen akım yük'eğrileri

o — Kükürtlü kauçuk (max. 170»C)

b — SIKATEN

(max.l20»C)

c — Sentetik kauçuk fmoi., 80'C)

d — Tabii kauçuk ' (max. 60'C)

TABLO: 1

özellikler

PolietUen LD

Azami ?,ekme mukavemeti (Kg/Cm^)

Azami uzama (%) Dielektrik sabitesi (50 c/s) Güç faktörü (50 c/s) Hacim mukavemeti Ohm. cm Delinme mukavemeti KV/mm (50 c/s, 1 KV/S)

5.0 (2.3) Ixl0 2(5xl0 4)

10«(1016)

15 (25)

2.25 lxl0 4 10l«

1x10

Soğuğa karşı mukavemet Sürtünmeye karşı mukavemet Yırtılmaya karşı mukavemet Rutubete karşı mukavemet 150 °C de şekil değiştirmeye karşı mukavemet

Zayıf Orta îyi

Mükemmel Erir

Yağlara karşı mukavemet Ateşe karşı mukavemet

îyi Orta

Orta Zayıf

Zayıf Zayıf

Dayanıklılık 100°Cde

Mükemmel Orta

» 120°Cde

iyi

» 150"C de

(Parantez içerisindeki rakamlar yüksek gerilimdeki değerlerdir).

Tabiî kauçuk

2x10 2 1014

250 7

4x10 2

Mükemmel Orta Zayıf Orta

Zayıf îyi Mükemmel îyi

Zayıf Zayıf Zayıf

— —

îyi Mükemmel Orta Zayıf

—

mistir. Sıcaklığı yükselen bir ortamda kullanılan kablolarda azalan bir izolasyon direnci mühim bir hususiyet demektir.

Plastiğin kablo imâlatında kullanılması:

Ticari kauçuk ve plâatik kablo malzemesin den çoğunun sıcaklığa dayanma limiti 60° 80°C ci/arındadır. Bir madde ilâve etmek suretile PVC

nin hararete dayanıklılık derecesini 100° C ye çı karmak mümkündür. Fakat bu halde PVC, evvel ce sahip olduğu birçok özelliklerini kaybeder. Di ğer bir madde, silisli kauçuk 170°C de bile rahat ça çalışan bir plâstiktir.

Fakat PVC ye nazaran maliyeti oldukça yük sektir. Kabloların İzolasyonlarına göre çalışabile ceği azami hararet dereceleri 2 nolu tabloda gös terilmiştir.

Yükleme akımı

Normal Kısa devre Elektrik

TABLO: 2

Aşağıdaki malzemelerle izole edilmiş kabloların çalışabileceği hararet derecesi

LD

FoUetUen

Normal

Tablt kauçuk

Kâğıt

60 75

150 200

Kablo ve kordonlar, umumiyetle, maruz kala cakları çekme kuvveti esas alınarak İmâl edilir ler. Kükürtlü polletllenin çok iyi mekanik özel likleri olduğundan daha az bir malzeme İle iste nilen gartlar yerine getirilmekte ve dolayısile bu malzeme ile yapılan kablo imâlatı ucuza mal edilebilmektedir.

Dolayısile, bugün, gemi tesisat kabloları, ateşleme kordonları, elektrik fırın kabloları ve uzak mesafe kontrol cihaz kabloları gibi kuv vetli bir korozyana ve yüksek bir hararete ma ruz atmosferlerde çalışmak mecburiyetinde ka lan kablolarda, izolasyon malzemesi olarak po lietilen, PVC, tabii veya sun'l kauçuk yerine

kükürtlü poeletilenin kullanılması bir zaruret haline gelmiştir. Zira kükürtlü polletilen ile İzo le edilen yüksek gerilim kablolarının, PVC 11 ve sun'î kauçuklu kablolara kıyasla çalışma hara reti yüksek ve kaçağı azdır.

Kablo imâlatmda kükürtlü polletllenin kul lanılışı, hakikaten, son 15 yıl İçinde malzeme alanında yapılan en büyük yeniliklerden biridir. Diğer taraftan her yıl malzemeler üzerinde sa yısız araştırmaların yapıldığı düşünülürse, kü kürtlü polietilen sahasında da daha bir çok yeni liklerin doğacağını beklemek yerinde bir düşün ce olur.

ELEMAN ABANIYOR

4/10195 kararname hükümleri gereğince idaremizde çalıştırılmak üze re Elektrik Mühendisi aranmaktadır.

îsteklüerin Genel Müdürlüğümüze müracaatları rica olunur.

Devlet Hava Meydanları İşletmesi

İLAN

Bankamız teşkilâtında çalıştırılmak üzere 4/10195 sayılı kararna mesine tevfikan yevmiye ile ingilizce diline vakıf Elektrik. Y. Mühendisi ve mühendisi alınacaktır.

İsteklilerin, hal tercümelerini havi bir dilekçe ile birlikte Santrallar

I

Proje ve Tesis Müdürlüğüne müracaat etmeleri rica olunur. Etibank Genel Müdürlüğü

$*********+*********X*«**4«******^^

ÜYELERİMİZE

Alman Teknik ve İlmî Birlik (DVT) Başkanlığından aldığınız 7.3.1966 tarihli bir mektupta «Alman Mühendisler Birliği» (VDI)'nin teklifi üzerine Almanya'da bulunacak ve misafir olarak «Alman Mühen disler Birliği» nin toplantılarına katılacak Türk Mühendislerine, odamız vasıtası ile irtibat yapıldığı takdirde gerekli imkân ve kolaylıkların sağ lanabileceği bildirilmiştir. Duyurulur.

Yönetim Kurulu

Elektrik Muhenaislijı m