Каблови долазе у различитим величинама за различите намене, од супернапонских каблова за напајање који преносе електричну енергију на више од 100 киловолти, до телекомуникационих каблова. Потоњи су у прошлости користили бакарне проводнике, али су их заменили каблови са оптичким влакнима, који преносе више информација у много мањем каблу. Између се налазе општи каблови који се користе за потребе кућног ожичења, други флексибилни каблови и каблови за напајање на напонима испод напона супернапонских каблова. Поред тога, постоје специјализованији каблови као што су каблови са минералном изолацијом (користе се тамо где је њихова инхерентна заштита од горења у пожару кључна—на пример, у фабрици, у хотелу или на броду), емајлиране жице (користе се као електричне намотаји за моторе), жица од шљокице (која се користи за коврџаву везу телефонске слушалице), каблови за штедњак (који су у прошлости користили азбестну изолацију, али сада користе друге материјале) и тако даље.

Материјали и процеси

Проводници

Најчешћи материјал који се користи као проводник у кабловима одувек је био бакар, због своје електричне проводљивости. Бакар мора бити рафинисан до високе чистоће пре него што се може претворити у проводник. Рафинација бакра из руде или отпада је двостепени процес:

1. рафинирање ватре у великој пећи за уклањање нежељених нечистоћа и ливење бакарне аноде
2. електролитичка рафинација у електричној ћелији која садржи сумпорну киселину, из које се врло чист бакар наноси на катоду.

У савременим постројењима бакарне катоде се топе у осовинској пећи и континуирано се ливеју и ваљају у бакарну шипку. Ова шипка се извлачи до потребне величине на машини за извлачење жице провлачењем бакра кроз низ прецизних калупа. Историјски гледано, операција извлачења жице се одвијала на једној централној локацији, са много машина које су производиле жице различитих величина. У скорије време, мање аутономне фабрике имају сопствену, мању операцију извлачења жице. За неке специјалистичке примене, бакарни проводник је обложен металним премазом, као што је калај, сребро или цинк.

Алуминијумски проводници се користе у надземним енергетским кабловима где мања тежина више него компензује лошију проводљивост у поређењу са бакром. Алуминијумски проводници се праве стискањем загрејане гредице алуминијума кроз калуп помоћу пресе за екструзију.

Специјализованији метални проводници користе посебне легуре за одређену примену. Легура кадмијум-бакар коришћена је за надземне контактне мреже (надземни проводник који се користи на железници) и за жицу од шљокице која се користи у телефонској слушалици. Кадмијум повећава затезну чврстоћу у поређењу са чистим бакром, а користи се тако да контактна мрежа не пропада између носача. Легура берилијум-бакар се такође користи у одређеним применама.

Оптичка влакна, која се састоје од непрекидног влакна од стакла високог оптичког квалитета за пренос телекомуникација, развијена су раних 1980-их. Ово је захтевало потпуно нову технологију производње. Силицијум тетрахлорид се спаљује у стругу да би се силицијум диоксид таложио на бланко. Силицијум диоксид се претвара у стакло загревањем у атмосфери хлора; затим се извлачи на величину, а наноси се заштитни премаз.

Изолација

Многи изолациони материјали су коришћени на различитим врстама каблова. Најчешћи типови су пластични материјали, као што су ПВЦ, полиетилен, политетрафлуороетилен (ПТФЕ) и полиамиди. У сваком случају, пластика је формулисана да испуни техничку спецификацију и наноси се на спољашњу страну проводника помоћу машине за екструзију. У неким случајевима, материјали се могу додати пластичном једињењу за одређену примену. Неки каблови за напајање, на пример, садрже силан једињење за унакрсно повезивање пластике. У случајевима када ће кабл бити закопан у земљу, додаје се пестицид како би се спречило да термити поједу изолацију.

Неки флексибилни каблови, посебно они у подземним рудницима, користе гумену изолацију. Стотине различитих гумених смеша су потребне да би се испуниле различите спецификације, а потребно је и специјализовано постројење за мешање гуме. Гума се екструдира на проводник. Такође се мора вулканизовати проласком кроз купатило са врућом нитритном соли или течност под притиском. Да се ​​суседни проводници изоловани гумом не би лепили, провлаче се кроз талк.

Проводник унутар кабла може бити умотан изолатором као што је папир (који је можда био натопљен минералним или синтетичким уљем) или лискун. Затим се наноси спољашњи омотач, обично екструзијом пластике.

Развијене су две методе производње каблова са минералном изолацијом (МИ). У првом, бакарна цев има више чврстих бакарних проводника уметнутих у њу, а простор између њих је напуњен прахом магнезијум оксида. Цео склоп се затим извлачи кроз низ калупа до потребне величине. Друга техника укључује континуирано заваривање бакарне спирале око проводника одвојених прахом. У употреби, спољни бакарни омотач МИ кабла је уземљење, а унутрашњи проводници носе струју. Иако није потребан спољни слој, неки купци одређују ПВЦ плашт из естетских разлога. Ово је контрапродуктивно, пошто је главна предност МИ кабла то што не гори, а ПВЦ омотач донекле негира ову предност.

Последњих година понашање каблова у пожарима добија све већу пажњу из два разлога:

1. Већина гуме и пластике, традиционалних изолационих материјала, емитују велике количине дима и токсичних гасова у пожару, а у бројним пожарима високог профила то је био главни узрок смрти.
2. Једном када је кабл изгорео, проводници додирују и спајају струјно коло, па се електрична енергија губи. Ово је довело до развоја једињења са мало дима и ватре (ЛСФ), како за пластичне тако и за гумене материјале. Међутим, треба имати на уму да ће се најбоље перформансе у пожару увек добити од МИ кабла.

За одређене каблове се користи низ специјализованих материјала. Супертензиони каблови су пуњени уљем како за изолацију тако и за својства хлађења. Други каблови користе угљоводоничну маст познату као МИНД, вазелин или оловни омотач. Емајлиране жице се обично праве тако што се премазују полиуретанским емајлом раствореним у крезолу.

Цаблемакинг

У многим кабловима појединачни, изоловани проводници су уплетени заједно да формирају одређену конфигурацију. Бројни колути који садрже појединачне проводнике окрећу се око централне осе док се кабл провлачи кроз машину, у операцијама познатим као насукавање нагомилати.

Неки каблови морају бити заштићени од механичких оштећења. Ово често ради од плетење, где је материјал испреплетен око спољне изолације флексибилног кабла тако да се сваки ланац укршта један преко другог у спиралу. Пример таквог плетеног кабла (барем у УК) је онај који се користи на електричним пеглама, где се текстилни конац користи као материјал за плетење. У другим случајевима за плетење се користи челична жица, где се операција назива армирање.

Помоћне операције

Већи каблови се испоручују на бубњевима пречника до неколико метара. Традиционално, бубњеви су дрвени, али су коришћени челични. Дрвени бубањ се прави спајањем резане грађе помоћу машине или пнеуматског пиштоља за закивање. За спречавање труљења дрвета користи се конзерванс бакар-хром-арсен. Мањи каблови се обично испоручују на картонском колуту.

Операција повезивања два краја каблова заједно, позната као спајање, можда ће морати да се спроведе на удаљеној локацији. Спој не само да мора имати добру електричну везу, већ мора бити у стању да издржи будуће услове околине. Једињења за спајање која се користе су обично акрилне смоле и садрже и једињења изоцијаната и силицијум у праху.

Прикључци за каблове се обично праве од месинга на аутоматским струговима који их производе од шипке. Машине се хладе и подмазују помоћу емулзије вода-уље. Обујмице за каблове се израђују машинама за бризгање пластике.

Опасности и њихова превенција

Најраспрострањенија опасност по здравље у индустрији каблова је бука. Најбучније операције су:

• извлачење жице
• плетенице
• рафинерија бакра
• континуирано ливење бакарних шипки
• производња кабловских бубњева.

Нивои буке преко 90 дБА су уобичајени у овим областима. За извлачење жице и плетење укупан ниво буке зависи од броја и локације машина и акустичног окружења. Распоред машине треба планирати тако да се излагање буци сведе на минимум. Пажљиво дизајнирана акустична кућишта су најефикасније средство за контролу буке, али су скупа. За рафинерију бакра и континуирано ливење бакарних шипки главни извори буке су горионици, који треба да буду пројектовани за ниску емисију буке. У случају производње бубња за каблове, пнеуматски покретани пиштољи за ексере су главни извор буке, који се може смањити снижавањем притиска у ваздушном воду и уградњом пригушивача издувних гасова. Међутим, норма индустрије у већини горе наведених случајева је издавање заштите за слух радницима у погођеним подручјима, али таква заштита ће бити неугоднија него иначе због врућег окружења у рафинерији бакра и континуираног ливења бакарних шипки. Редовну аудиометрију такође треба спроводити како би се пратио слух сваког појединца.

Многи безбедносни ризици и њихова превенција су исти као и у многим другим производним индустријама. Међутим, посебне опасности представљају неке машине за производњу каблова, јер имају бројне намотаје проводника који се ротирају око две осе у исто време. Неопходно је осигурати да су штитници машине блокирани како би се спречило да машина ради осим ако штитници нису у позицији да спрече приступ покретним удубљењима и другим ротирајућим деловима, као што су велики бубњеви за каблове. Током иницијалног увлачења навоја у машину, када ће можда бити неопходно да се омогући приступ руковаоцу унутар штитника машине, машина би требало да буде способна да се помера само неколико центиметара у исто време. Аранжмани блокаде се могу постићи поседовањем јединственог кључа који или отвара штитник или мора да се убаци у контролну конзолу да би се омогућио рад.

Требало би да се изврши процена ризика од летећих честица — на пример, ако жица пукне и искочи.

Пожељно је да штитници буду дизајнирани да физички спрече такве честице да дођу до оператера. Тамо где то није могуће, мора се издати и носити одговарајућа заштита за очи. Операције извлачења жице се често означавају као области у којима се мора користити заштита за очи.

Проводници

У било ком процесу врућег метала, као што је рафинерија бакра или ливење бакарних шипки, мора се спречити да вода дође у контакт са растопљеним металом како би се спречила експлозија. Пуњење пећи може довести до изласка испарења металног оксида на радно место. Ово треба контролисати коришћењем ефикасне локалне издувне вентилације преко врата за пуњење. Слично, перионице кроз које растопљени метал пролази из пећи у машину за ливење и сама машина за ливење треба да се адекватно контролишу.

Главна опасност у електролитичкој рафинерији је магла сумпорне киселине која се развија из сваке ћелије. Концентрације у ваздуху морају се одржавати испод 1 мг/м³ одговарајућом вентилацијом како би се спречила иритација.

Приликом ливења бакарних шипки, додатна опасност може представљати коришћење изолационих плоча или ћебади за очување топлоте око ливеног точка. Керамички материјали су можда заменили азбест у таквим применама, али самим керамичким влакнима мора се руковати са великом пажњом како би се спречило излагање. Такви материјали постају ломљивији (тј. лако се распадају) након употребе када су под утицајем топлоте, а излагање удишућим влакнима је резултат руковања њима.

Необична опасност представља производњу алуминијумских каблова за напајање. Суспензија графита у тешком уљу се наноси на рам пресе за екструзију како би се спречило да се алуминијумска гредица залепи за рам. Како је ован врућ, део овог материјала је сагорео и диже се у кровни простор. Под условом да у близини нема оператера мостне дизалице и да су кровни вентилатори постављени и раде, не би требало да постоји опасност по здравље радника.

Израда легуре кадмијум-бакар или легуре берилијум-бакар може представљати велики ризик за запослене који су укључени. Пошто кадмијум кључа знатно испод тачке топљења бакра, свеже генерисане паре кадмијум оксида ће се генерисати у великим количинама кад год се кадмијум дода у растопљени бакар (што мора бити да би се направила легура). Процес се може безбедно спровести само уз веома пажљиво пројектовање локалне издувне вентилације. Слично томе, производња легуре берилијум-бакар захтева велику пажњу на детаље, пошто је берилијум најотровнији од свих токсичних метала и има најстроже границе излагања.

Производња оптичких влакана је високо специјализована, високотехнолошка операција. Хемикалије које се користе имају своје посебне опасности, а контрола радног окружења захтева пројектовање, уградњу и одржавање сложених ЛЕВ и процесних вентилационих система. Ови системи морају бити контролисани помоћу компјутерски надгледаних контролних клапни. Главне хемијске опасности су од хлора, хлороводоника и озона. Поред тога, растварачи који се користе за чишћење калупа морају се руковати у коморама за екстраховање дима и мора се избегавати контакт са кожом са смолама на бази акрилата које се користе за облагање влакана.

Изолација

И операције мешања пластике и гуме представљају посебне опасности које се морају адекватно контролисати (видети поглавље Гумарска индустрија). Иако индустрија каблова може користити другачија једињења од других индустрија, технике контроле су исте.

Када се загреју, пластична једињења ће дати сложену мешавину производа термичке деградације, чији ће састав зависити од оригиналног пластичног једињења и температуре којој је изложено. На нормалној температури обраде пластичних екструдера, загађивачи у ваздуху обично представљају релативно мали проблем, али је мудро инсталирати вентилацију преко размака између главе екструдера и корита за воду који се користи за хлађење производа, углавном за контролу изложености фталату пластификатори који се обично користе у ПВЦ-у. Фаза операције која може оправдати даљу истрагу је током промене. Оператер мора да стоји изнад главе екструдера да би уклонио још врућу пластичну масу, а затим да провуче нову смешу кроз (и на под) док само нова боја не прође и кабл не буде централизован у глави екструдера. Може бити тешко дизајнирати ефикасан ЛЕВ током ове фазе када је оператер тако близу главе екструдера.

Политетрафлуороетилен (ПТФЕ) има своју посебну опасност. Може изазвати полимерну грозницу, која има симптоме сличне онима грипа. Стање је привремено, али га треба спречити адекватном контролом излагања загрејаном једињењу.

Употреба гуме у производњи каблова представља нижи ниво ризика од других употреба гуме, као што је у индустрији гума. У обе индустрије употреба антиоксиданса (Нонок С) који садржи β-нафтиламин, до његовог повлачења 1949. године, довела је до случајева рака мокраћне бешике до 30 година касније код оних који су били изложени пре датума повлачења, али ниједан у само они запослени после 1949. године. Индустрија каблова, међутим, није искусила повећану инциденцу других карцинома, посебно плућа и желуца, који се примећују у индустрији гума. Разлог је готово сигурно тај што су у производњи каблова машине за екструзију и вулканизацију затворене, а изложеност запослених гуменом испарењу и гуменој прашини је генерално била много нижа него у индустрији гума. Једна од могућих забринутости у фабрикама гумених каблова је употреба талка. Важно је осигурати да се користи само невлакнасти облик талка (тј. онај који не садржи влакнасти тремолит) и да се талк наноси у затворену кутију са локалном издувном вентилацијом.

Многи каблови су одштампани са идентификационим ознакама. Тамо где се користе савремени видео џет штампачи, ризик по здравље је скоро сигурно занемарљив због веома малих количина растварача који се користи. Друге технике штампања, међутим, могу довести до значајног излагања растварачу, било током нормалне производње, или чешће током операција чишћења. Због тога треба користити одговарајуће издувне системе за контролу такве изложености.

Главне опасности од израде МИ каблова су излагање прашини, бука и вибрације. Прва два од њих контролишу се стандардним техникама описаним на другом месту. Изложеност вибрацијама се дешавала у прошлости током разметање, када се ручним убацивањем у машину са ротирајућим чекићима на крају склопљене цеви формирао врх, да би се врх могао убацити у машину за цртање. У скорије време је ова врста машина за завијање замењена пнеуматским, што је елиминисало и вибрације и буку која се ствара старијом методом.

Изложеност олову током облагања оловом треба контролисати коришћењем адекватног ЛЕВ-а и забраном јела, пића и пушења цигарета у областима које могу бити контаминиране оловом. Редовно биолошко праћење треба да се спроводи анализом узорака крви на садржај олова у квалификованој лабораторији.

Крезол који се користи у производњи емајлираних жица је корозиван и има карактеристичан мирис при веома ниским концентрацијама. Неки од полиуретана се термички разграђују у пећницама за емајлирање да би се ослободио толуен ди-изоцијанат (ТДИ), снажан респираторни сензибилизатор. Потребан је добар ЛЕВ око пећница са каталитичким накнадним сагоревањем како би се осигурало да ТДИ не загађује околину.

Помоћне операције

Спајање операције представљају опасност за две различите групе радника – оне који их праве и оне који их користе. Производња укључује руковање фиброгеном прашином (силицијум), респираторним сензибилизатором (изоцијанат) и сензибилизатором коже (акрилна смола). Ефикасан ЛЕВ се мора користити за адекватну контролу изложености запослених, а морају се носити одговарајуће рукавице како би се спречио контакт коже са смолом. Главна опасност за кориснике једињења је преосетљивост коже на смолу. Ово може бити тешко контролисати јер спојник можда неће моћи у потпуности да избегне контакт са кожом и често ће бити на удаљеној локацији далеко од извора воде ради чишћења. Стога је неопходно средство за чишћење руку без воде.

Опасности по животну средину и њихово спречавање

Углавном, производња каблова не доводи до значајних емисија ван фабрике. Постоје три изузетка од овог правила. Први је да се излагање парама растварача који се користе за штампање и друге сврхе контролише коришћењем ЛЕВ система који испарења испуштају у атмосферу. Такве емисије испарљивих органских једињења (ВОЦ) су једна од компоненти неопходних за формирање фотохемијског смога, па су под све већим притиском регулаторних органа у бројним земљама. Други изузетак је потенцијално ослобађање ТДИ из производње емајлиране жице. Трећи изузетак је да у бројним случајевима производња сировина које се користе у кабловима може довести до емисија у животну средину ако се не предузму мере контроле. Емисије металних честица из рафинерије бакра и производње легура кадмијум-бакар или берилијум-бакар треба да се одводе у одговарајуће системе врећастих филтера. Слично томе, све емисије честица из мешавине гуме треба да се одводе у јединицу врећастог филтера. Емисије честица, хлороводоника и хлора из производње оптичких влакана треба да се одводе у систем врећастих филтера, а затим у чистач каустичне соде.

Назад