مقدمه

با افزایش تقاضا برای انتقال پرقدرت و ایمن انرژی الکتریکی و همچنین رشد سریع شبکه‌های داده پرسرعت، استانداردهای سیم‌کشی و کابل‌کشی به طور مداوم در حال ارتقا هستند. در این میان، فیلم‌ های پلیمری نقش عایق‌های اولیه و ثانویه را بر عهده دارند. فیلم BOPET، که به دلیل فرآیند دو محوره شدن (Biaxially Oriented) از استحکام مکانیکی و ثبات ابعادی فوق‌العاده‌ای برخوردار است، به یک استاندارد طلایی در این صنعت تبدیل شده است. در این مقاله، به بررسی فرآیند تولید این فیلم، خواص کلیدی مورد نیاز در کاربرد سیم و کابل، و چالش‌های نوآورانه در این بخش خواهیم پرداخت.

1. فرآیند تولید فیلم BOPET: کلید دستیابی به خواص مطلوب

تولید فیلم BOPET یک فرآیند پیچیده اکستروژن و کشش در جهت طولی (Machine Direction - MD) و عرضی (Transverse Direction - TD) است که مستقیماً بر عملکرد عایقی و مکانیکی محصول نهایی تأثیر می‌گذارد.

• اکستروژن و ریخته‌گری (Casting): پلیمر PET گرید کابل‌سازی (که معمولاً باید دارای خلوص بسیار بالا و درصد رطوبت کنترل شده باشد) ذوب شده و از طریق یک دای (Die) به صورت یک ورق پیوسته روی یک غلتک خنک‌کننده (Chill Roll) ریخته می‌شود تا به شکل یک فیلم آمورف (بدون جهت‌گیری) درآید.
• کشش دو محوره (Biaxial Orientation): این مرحله حیاتی، جایی است که فیلم به خواص مکانیکی و الکتریکی منحصربه‌فرد خود دست می‌یابد.
• کشش طولی (MD): فیلم ابتدا در طول خط تولید کشیده می‌شود. این امر زنجیره‌های پلیمری را در راستای حرکت فیلم مرتب می‌کند و مقاومت کششی را افزایش می‌دهد.
• کشش عرضی (TD): سپس فیلم وارد منطقه‌ای با دمای بالاتر شده و در عرض (عمود بر جهت حرکت) کشیده می‌شود. این فرآیند، علاوه بر افزایش استحکام، مهم‌تر از همه، ساختار کریستالی فیلم را تنظیم کرده و نفوذپذیری رطوبت و گازها را به شدت کاهش می‌دهد که برای حفظ خواص دی‌الکتریک ضروری است.
• بازپخت (Annealing) و برش: پس از کشش، فیلم در دمایی پایین‌تر تثبیت می‌شود تا تنش‌های داخلی کاهش یابد و ثبات ابعادی فیلم در دماهای عملیاتی بالاتر حفظ شود. سپس فیلم‌های تولیدی بر روی بوبین‌های بزرگ پیچیده می‌شوند.

2. الزامات فنی فیلم BOPET در صنعت سیم و کابل

انتخاب گرید و مشخصات فیلم BOPET برای کاربردهای مختلف (عایق‌بندی سیم‌های کوچک، پوشش کابل‌های فشار قوی، یا لایه‌بندی محافظ) متفاوت است.

• خواص دی‌الکتریک (Dielectric Properties): مهم‌ترین پارامتر، ولتاژ شکست (Breakdown Voltage) است. فیلم باید دارای ضخامت یکنواخت و حداقل ناخالصی باشد تا از وقوع تخلیه جزئی (Partial Discharge) که منجر به خرابی زودرس عایق می‌شود، جلوگیری کند.
• استحکام کششی و مقاومت در برابر پارگی: در فرآیندهای کابل‌کشی و پیچیدن (Wrapping)، فیلم باید توانایی تحمل تنش‌های مکانیکی بالا را داشته باشد. فیلم BOPET به دلیل ساختار بلوری خود، در این زمینه عملکرد بهتری نسبت به فیلم‌های ریخته‌گری (Cast) دارد.
• مقاومت حرارتی: کابل‌ها اغلب در دماهای بالا کار می‌کنند (به خصوص کابل‌های قدرت). فیلم BOPET با دمای انتقال شیشه (Tg) حدود 75 تا 85 درجه سانتی‌گراد، پایداری ابعادی خود را تا حد زیادی حفظ می‌کند، اگرچه برای کاربردهای با دمای بسیار بالا، ممکن است نیاز به پوشش با پلیمرهای مقاوم‌تر باشد.
• مقاومت در برابر مواد شیمیایی و رطوبت: فیلم باید در برابر روغن‌ها، حلال‌ها و رطوبت موجود در محیط نصب (چه در زیر زمین و چه در محیط‌های صنعتی) مقاوم باشد تا از نفوذ رطوبت به هادی و کاهش خواص عایقی جلوگیری کند.

3. کاربردهای کلیدی BOPET در ساختار کابل

فیلم BOPET معمولاً در دو نقش اصلی در کابل‌ها استفاده می‌شود:

• نوار عایق‌بندی (Insulating Tape): در کابل‌های فشار متوسط و قوی، فیلم BOPET به دور هادی‌ها پیچیده می‌شود تا به عنوان یک لایه عایق اولیه عمل کند، به ویژه در کابل‌های خشک و کابل‌هایی که نیاز به حفظ ضخامت عایق بسیار دقیق دارند.
• بسته‌بندی و تثبیت‌کننده (Wrapping/Bedding): در کابل‌های مخابراتی و داده، برای حفظ فاصله منظم بین تارهای فیبر نوری یا مس و همچنین محافظت از آن‌ها در برابر سایش در طول فرآیند اکستروژن لایه بیرونی (ژاکت)، از نوارهای BOPET استفاده می‌شود.

4. نوآوری‌ها و آینده تولید BOPET برای سیم و کابل

آینده این صنعت در گرو دو عامل اصلی است: عملکرد بالاتر و پایداری محیط زیستی.

• فیلم‌های عملکردی بالا (High-Performance Films): تلاش‌ها بر روی بهبود مقاومت به حرارت از طریق اصلاح شیمیایی یا استفاده از کوپلی‌استرهای ویژه برای افزایش مقاومت در برابر دمای عملیاتی (مثلاً تا 130 درجه سانتی‌گراد) متمرکز است.
• پایداری و بازیافت: اگرچه بازیافت PET در حالت جامد (به عنوان بطری) رایج است، اما بازیافت ضایعات فیلم‌های تخصصی فرآیند پیچیده‌تری دارد. نوآوری‌ها به سمت توسعه گریدهای BOPET متمرکز شده‌اند که قابلیت بازیافت شیمیایی (تولید مونومر دی‌متیل ترفتالات - DMT) را در آینده تسهیل کنند، یا استفاده از ضایعات BOPET تولیدی در فرآیندهای دیگر (مانند پرکننده‌ها در صنعت کامپوزیت).
• کاهش ضخامت بدون افت دی‌الکتریک: با بهبود فرآیند کشش و خالص‌سازی PET، تولید فیلم‌های با ضخامت کمتر از 4 میکرون با حفظ ولتاژ شکست مورد نیاز، برای کاربردهای خاص ممکن خواهد شد که منجر به کاهش حجم کلی کابل و انعطاف‌پذیری بیشتر آن می‌گردد.

نتیجه‌گیری

فیلم BOPET به دلیل توازن بی‌نظیری از خواص مکانیکی، حرارتی و الکتریکی، همچنان یک جزء کلیدی در ساختار کابل‌های مدرن باقی خواهد ماند. تولیدکنندگان ایرانی این حوزه، با سرمایه‌گذاری در کنترل دقیق فرآیند دو محوره کردن و انتخاب دقیق گرید پلیمری، می‌توانند سهم قابل توجهی در تأمین نیازهای روزافزون کشور به زیرساخت‌های انرژی و مخابراتی کارآمد و ایمن ایفا کنند. توسعه مستمر این فیلم‌ها به سمت کارایی بالاتر و کاهش اثرات زیست‌محیطی، تضمین‌کننده جایگاه رهبری آن‌ها در سال‌های آینده خواهد بود.