انتخاب مواد برای پارچه نبافته-سیم های مغناطیسی روکش دار

در فرآیند طراحی و ساخت سیم‌های مغناطیسی با روکش پارچه‌ای نبافته، انتخاب مواد عامل اصلی تعیین‌کننده عملکرد الکتریکی، قابلیت اطمینان مکانیکی، و سازگاری محیطی آن‌ها است. لایه پوشش پارچه‌ای نبافته، که عمدتاً از الیاف پلیمری مولکولی بالا- تشکیل شده است، یک ساختار غیرنبافته محافظ را برای رسانایی محکم فرآیند تشکیل می‌دهد. نوع مواد خام، مورفولوژی الیاف و سطح اصلاح عملکرد مستقیماً بر استحکام عایق، مقاومت در برابر دما، مقاومت در برابر آب و هوا و خواص زیست محیطی سیم مغناطیسی تأثیر می گذارد. بنابراین، یک فرآیند علمی و سیستماتیک انتخاب مواد با در نظر گرفتن شرایط کاربرد، ویژگی‌های هادی و الزامات چرخه حیات سیم مغناطیسی ضروری است.

الیاف پلی پروپیلن (PP) یکی از متداول ترین مواد پوشش دهنده پارچه های نبافته است. دارای چگالی کم، عایق الکتریکی خوب، مقاومت در برابر خوردگی شیمیایی پایدار، و انعطاف پذیری و کشش متوسط ​​در دمای اتاق است که آن را برای کاربردهایی با نیازهای بالا برای مقاومت در برابر وزن و رطوبت، مانند موتورهای کوچک و متوسط-، کویل های لوازم خانگی، و تجهیزات الکتریکی داخلی مناسب می کند. پارچه‌های نبافته مبتنی بر PP یکپارچگی مکانیکی خوبی را در محدوده دمایی -20 درجه تا 100 درجه حفظ می‌کنند و مقاومت دمایی کوتاه مدت- آن‌ها نیز الزامات اکثر محیط‌های غیرنظامی و صنعتی سبک را برآورده می‌کند. با این حال، دمای اعوجاج حرارتی آن نسبتاً محدود است. در عملیات مداوم در دمای بالا یا نزدیک به منابع حرارتی، استحکام و پایداری ابعادی آن ممکن است کاهش یابد و نیاز به استفاده از عایق حرارتی یا کاهش بار باشد.

از طرف دیگر الیاف پلی استر (PET) استحکام، مقاومت در برابر حرارت و ثبات ابعادی بالاتری از خود نشان می دهند. ساختار مولکولی منظم و بلورینگی بالا به روکش پارچه نبافته استحکام کششی و مقاومت سایشی بالایی می بخشد و خواص دی الکتریک عالی را در حدود 120 درجه حفظ می کند و آن را برای محیط های با دمای بالا،{3}}مکانیکی{4} بالا مانند ماشین های سنگین، سیستم های ترانسفورماتور، ماشین های حمل و نقل صنعتی، سیستم های حمل و نقل خودکار، ماشین های سنگین{{5} و ماشین های حمل و نقل صنعتی مناسب می کند. پارچه‌های نبافته مبتنی بر PET همچنین مقاومت بهتری نسبت به PP در برابر اشعه ماوراء بنفش دارند، با سرعت پیری کمتری در شرایط بیرونی یا نور خورشید، که آنها را در کاربردهای سیم‌های مغناطیسی که نیازمند قرار گرفتن در معرض نور خورشید یا آب‌وهوای سخت هستند، سودمندتر می‌کند. با این حال، رطوبت سنجی آن کمی بالاتر از PP است، به اقدامات ضد رطوبت در محیط‌های{11}با رطوبت بالا نیاز دارد، و باید مراقب بود که از تخریب استحکام دی الکتریک به دلیل نفوذ رطوبت جلوگیری شود.

علاوه بر پلیمر پایه، معرفی مواد اصلاح‌شده عملکردی می‌تواند به‌طور قابل‌توجهی مرزهای کاربرد سیم‌های مغناطیسی پوشش‌دار{0} را گسترش دهد. با مخلوط کردن مواد بازدارنده شعله (مانند ترکیبات هیدروکسید منیزیم و فسفر-ترکیبات نیتروژن) در پلیمرها، پوشش‌های بازدارنده شعله مطابق با استانداردهای UL94 V{6}}0 یا معادل آن را می‌توان تولید کرد که الزامات ایمنی شدید آتش‌سوزی را در کاربردهایی مانند تجهیزات الکتریکی و پتروشیمی برآورده می‌کند. ساختمان ها افزودن عوامل ضد الکتریسیته ساکن (مانند نمک‌های آمونیوم چهارتایی و مستربچ‌های کربن سیاه رسانا) مقاومت سطح را کاهش می‌دهد و از تجمع الکتریسیته ساکن جلوگیری می‌کند و آن را برای محیط‌های قابل اشتعال و انفجار و سیم‌پیچ‌های ابزار الکترونیکی با حساسیت بالا{10}مناسب می‌کند و خطر آسیب تخلیه الکترواستاتیکی را کاهش می‌دهد. استفاده از پلیمرهای مبتنی بر زیست{12} یا زیست تخریب پذیر (مانند پلی لاکتیک اسید PLA، PBAT، و غیره که با PP/PET ترکیب شده است) سازگاری محیطی پس از دفع را بهبود می بخشد و با سیاست های تولید سبز و اقتصاد دایره ای همسو می شود.

مورفولوژی فیبر و فرآیندهای{0}تشکیل وب نیز ملاحظات مهمی در انتخاب مواد هستند. پارچه های نبافته مذاب، ساخته شده از الیاف بسیار ریز، دارای تخلخل بالا و سطح ظریفی هستند که خاصیت تنفس و جذب عالی دارند و آنها را برای سیم های مغناطیسی که نیاز به تنفس بالا، مقاومت در برابر رطوبت و محافظت از سطح دارند، مناسب می کند. پارچه‌های نبافته Spunbond با ساختار رشته‌ای بلندشان، استحکام مکانیکی و پایداری ابعادی فوق‌العاده‌ای را ارائه می‌دهند، و برای پوشش سیم‌های مغناطیسی سنگین که نیاز به تحمل فشارهای مکانیکی قابل توجه و استفاده طولانی‌مدت چرخه‌ای دارند، مناسب هستند. تفاوت در هزینه، ظرفیت تولید و عملکرد بین فرآیندهای مختلف نیز بر ارزیابی اقتصادی در طول تولید انبوه تأثیر می گذارد.

قبل از نهایی کردن انتخاب مواد، یک ارزیابی جامع از محیط کار سیم مغناطیسی (دما و رطوبت)، نوع رسانه ای که با آن تماس می گیرد، عمر مورد انتظار آن، و روش های بازیافت ضروری است. به عنوان مثال، در صنایع شیمیایی، مقاومت در برابر خوردگی اسیدی و قلیایی باید در اولویت قرار گیرد. در حمل و نقل با زنجیره سرد، حفظ انعطاف پذیری در دماهای پایین بسیار مهم است. و برای برنامه‌های خمش با فرکانس بالا، مقاومت در برابر خستگی و قابلیت تمیز کردن بسیار مهم است. برای سیم‌های مغناطیسی که به چرخه‌های متعدد نیاز دارند، مقاومت در برابر پیری و قابلیت تعمیر مواد نیز باید در نظر گرفته شود تا هزینه‌های چرخه کل عمر{3} کاهش یابد.

به طور کلی، انتخاب مواد برای پوشش سیم مغناطیسی نبافته یک کار سیستماتیک است که علم مواد، مهندسی برق و تحلیل سناریوی کاربردی را ادغام می کند. تنها با تعریف واضح الزامات عملکرد و محدودیت‌های محیطی، و با تطبیق دقیق ویژگی‌های بسترهای پلیمری با طرح‌های اصلاح عملکردی، می‌توان تعادل بهینه‌ای بین قابلیت اطمینان عایق، دوام مکانیکی، سازگاری با محیط و سازگاری با محیط‌زیست به دست آورد، در نتیجه تضمین فنی محکمی برای کاربرد سیم‌های مغناطیسی در زمینه‌هایی مانند موتورها، تجهیزات الکترونیکی{1} و تجهیزات الکترونیکی بالا ارائه کرد.