مقایسه عملکرد و کاربرد مواد سیم و کابل TPE و TPU

کم دود | بدون هالوژن | مقاوم در برابر شعله

الاستومرهای ترموپلاستیک اکنون مورد توجه بسیاری قرار گرفته‌اند. سیم و کابل کارخانه‌ها به دلیل مزایای خاصیت ارتجاعی بالا، انعطاف‌پذیری و حس نرمی، از آن استفاده می‌کنند. از آنجایی که مواد PVC در بسیاری از موارد محدود شده‌اند، خاصیت ارتجاعی ترموپلاستیک به شدت ترویج شده است.

در 15 سال گذشته، توسعه الاستومرهای ترموپلاستیک مقاوم در برابر شعله در چین بیشتر و بیشتر شده است. الاستومرهای ترموپلاستیک مقاوم در برابر شعله، به ویژه TPE و TPU، به طور گسترده در خطوط داده محصولات مصرفی، خطوط غلاف‌دار شارژ انرژی نو و خطوط عایق‌بندی شده و خطوط ولتاژ بالای داخل خودرو مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

با این حال، هنوز مشکلات عینی زیادی در تحقیق در مورد مقاوم در برابر شعله بودن الاستومرهای ترموپلاستیک وجود دارد. به عنوان مثال، دوستان اغلب می‌پرسند که تفاوت‌های بین TPE و TPU چیست. این مقاله عمدتاً به طور خلاصه به ویژگی‌ها، مقایسه عملکرد و کاربرد الاستومرهای ترموپلاستیک TPE و TPU در مواد سیم و کابل می‌پردازد.

01 کاربرد TPE در زمینه سیم و کابل

TPE به یک الاستومر ترموپلاستیک با SEBS به عنوان رزین ماتریس اشاره دارد. SEBS یک کوپلیمر بلوکی متشکل از استایرن (S)-اتیلن (E)/بوتن (B)-استایرن (S) است.

پیوندهای دوگانه در SEBS، یعنی SBS، توسط هیدروژناسیون اشباع می‌شوند، بنابراین SEBS مقاومت خوبی در برابر آب و هوا، مقاومت در برابر حرارت، مقاومت در برابر تغییر شکل فشاری و خواص مکانیکی عالی دارد.

(1) محصولات SEBS دارای عملکرد عایق الکتریکی عالی، غیرسمی، مقاوم در برابر آب و هوا و مقاومت در برابر پیری، انعطاف‌پذیری خوب و استحکام بالا هستند و دامنه دمایی وسیعی دارند. آنها مواد بسیار خوبی برای ساخت پوشش‌های بیرونی و نوارهای عایق سیم و کابل هستند. آنها عمدتاً در ترمینال‌های هوشمند موبایل و لوازم خانگی و سایر زمینه‌ها استفاده می‌شوند.

در حال حاضر، جایگزینی PVC در زمینه سیم‌های ولتاژ پایین (مانند کابل‌های هدفون، کابل‌های شارژر، کابل‌های USB، کابل‌های صوتی/تصویری، کابل‌های کامپیوتر و غیره) به یک روند کلی تبدیل شده است.

(2) از آنجا که محصولات الکترونیکی مصرفی دارای ویژگی‌های به‌روزرسانی سریع و عمر کوتاه هستند، با ظهور عصر ارتقاء مصرف، محصولات مرتبط با SEBS فضای زیادی برای توسعه در این صنعت دارند.

با افزایش تقاضا برای مقاومت در برابر آتش کابل و عملکرد حفاظت از محیط زیست در داخل و خارج از کشور، سطح مصرف مردم همچنان در حال بهبود است، روند جایگزینی محصولات SEBS با عملکرد بالا در برابر شعله ادامه دارد.این کابل کاربرد این ماده در زیرلایه‌هایی مانند PVC و CPE در آینده به طور فزاینده‌ای آشکار می‌شود و چشم‌انداز کاربردهای آینده آن گسترده است. در حال حاضر، تقاضای بازار زیادی برای اصلاح و توسعه‌ی مقاوم‌سازی شعله‌ی SEBS با عملکرد بالا وجود دارد.

مواد TPE با عملکرد ویژه: با کاربرد و توسعه فناوری‌های جدید مواد TPE، مواد TPE با عملکرد ویژه فعلی عمدتاً شامل TPE رسانا، TPE آنتی‌استاتیک، مواد عایق TPE، XLTPO شبکه‌ای شده پرتودهی شده، TPE با مقاومت بالا، TPE با مقاومت بالا در برابر شعله و غیره می‌شوند.

02 کاربرد TPU در زمینه سیم و کابل

الاستومر پلی اورتان ترموپلاستیک TPU، که یک کوپلیمر بلوکی خطی است که از واکنش دی ایزوسیانات و پلی ال ماکرومولکولی، افزاینده زنجیره/اتصال دهنده عرضی و مقدار کمی افزودنی تولید می‌شود. یکی عمدتاً از جنس پلی اورتان و دیگری عمدتاً از نوع پلی اتر است.

معمولاً یک پلیمر بلوکی است و PU حاصل از واکنش پلی‌ال زنجیره بلند با ایزوسیانات به عنوان بخش نرم و PU حاصل از واکنش دی‌ال زنجیره کوتاه با ایزوسیانات به عنوان بخش سخت استفاده می‌شود.

کاربردهای الاستومرهای TPU در سیم و کابل عمدتاً در زمینه‌های زیر است:

· دسته سیم خودرو: دسته سیم سیستم ضد قفل (ABS)، کابل کیلومترشمار، کابل ارتباطی خودرو، کابل غلاف ضد حریق شمع شارژ و غیره؛

کابل‌های اکتشاف جغرافیایی: کابل‌های اکتشاف میدان نفتی\اقیانوس\خشکی، کابل‌های تشخیص امواج لرزه‌ای و غیره؛

سیم‌های الکترونیکی مصرفی: کابل هدفون (ضد حریق) کابل داده برای شارژ تلفن همراه، کابل صدا، کابل USB، کابل لوازم جانبی کامپیوتر و غیره؛

کابل‌های انرژی و صنعتی: کابل‌های CNC کامپیوتر، کابل‌های برق بادی، کابل‌های معدن، کابل‌های برق

· کابل ارتباطی سیمی: کابل فیبر نوری با روکش سیم، مقاوم در برابر شعله مورد نیاز؛

·کابل‌های تجهیزات پزشکی: کابل الکتروکاردیوگرام، کابل تشخیص اکسیژن خون، کابل لید الکترود، کابل ماساژور.

03 مقایسه عملکرد مواد سیم و کابل TPE و TPU

(1) TPU از استحکام، استحکام کششی و نرخ ازدیاد طول بهتری نسبت به TPE برخوردار است: استحکام کششی TPU 2 تا 3 برابر لاستیک طبیعی و لاستیک مصنوعی است و TPU مقاومت خمشی خوبی دارد؛ مقاومت در برابر سایش خوب است، مقدار سایش Taber 0.35-0.5 میلی‌گرم است که کمترین مقدار در بین پلاستیک‌ها است، بنابراین مقاومت خوبی در برابر پارگی پوست دارد.

(2) حس و عملکرد نرمی TPE و TPU: TPE می‌تواند سختی و انعطاف‌پذیری را از طیف وسیعی از 0 درجه تا 99 آمپر تنظیم کند، در حالی که محدوده سختی TPU بین 60 تا 95 آمپر است و وقتی سختی بالاتر از 85 آمپر باشد، همچنان خاصیت ارتجاعی خود را حفظ می‌کند. این ویژگی‌ای است که سایر الاستومرها ندارند، بنابراین TPU دارای قابلیت تحمل بار بالا و اثر مکش و تخلیه خوبی است. حس این دو در محدوده‌های سختی مختلف کاملاً متفاوت است و با توجه به شرایط مختلف با هم سازگار می‌شوند. TPE در شرایط سختی بالا، افت الاستیک زیادی دارد.

(3) TPU و TPE پلی‌اتر مقاومت خوبی در برابر آب دارند، اما TPU پلی‌استر مقاومت کمی در برابر آب دارد؛ TPU مقاومت بهتری در برابر روغن نسبت به TPE دارد.

(4) مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش TPU پلی استر نسبتاً ضعیف است و مستعد زرد شدن است. از آنجا که حلقه بنزن بخش سخت پلی اورتان و عامل پخت آروماتیک با استر اسید کربوکسیلیک مزدوج هستند، اکسیداسیون و بازآرایی رخ می‌دهد و یک ساختار کینون با گروه‌های کروموژنیک تشکیل می‌دهد و در نتیجه یک پیوند غیراشباع در بخش پلیمری ایجاد می‌کند. تحت تأثیر اشعه ماوراء بنفش، "رادیکال‌های آزاد" انرژی برای واکنش تغییر رنگ فراهم می‌کنند که انرژی کافی برای از بین بردن پیوندهای شیمیایی اکثر پلیمرها، ایجاد واکنش اکسیداسیون خودکار و ایجاد پیری و تخریب را فراهم می‌کند.

عملکرد زردشدگی TPU پلی‌اتر بهتر از TPU پلی‌استر است. این ماده می‌تواند قابلیت ضد اشعه ماوراء بنفش را پس از اصلاح بهبود بخشد و تضمین کند که ظرف ۱ تا ۲ سال زرد نمی‌شود. ضد اشعه ماوراء بنفش TPE عموماً بهتر از TPU است، بنابراین TPE مقاوم در برابر رنگ بسیار بهتر از TPU است.

به طور خلاصه، TPU پلی‌اتر مزایای مقاومت در برابر هیدرولیز، مقاومت در برابر کپک، انعطاف‌پذیری بالا و عملکرد در دمای پایین را دارد. TPU پلی‌استر مزایای استحکام کششی بالا، انعطاف‌پذیری، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر حلال، مقاومت در برابر اکسیداسیون و مقاومت در برابر دمای بالا را دارد.

04 پردازش و شکل‌دهی مواد سیم و کابل TPE و TPU و مقایسه هزینه‌ها

مقایسه پردازش و شکل‌دهی مواد سیم و کابل TPE و TPU:

(1) TPU به راحتی آب را جذب می‌کند. قبل از پردازش باید در دمای 100℃*3~4H خشک شود، در حالی که TPE در دمای 70~80℃*2H خشک می‌شود.

(2) الزامات TPU برای اکسترودرها. اکسترودرهای تک مارپیچ سه مرحله‌ای با نسبت طول به قطر بین 20 تا 30 و نسبت تراکم بین 2 تا 4 برای پردازش TPU مناسب هستند. فاصله بین مارپیچ‌ها و لوله‌های مواد حدود 0.1 تا 0.2 میلی‌متر است. طراحی بهینه مارپیچ باید از اصطکاک شدید و گرمای بیش از حد که باعث تجزیه و ترک خوردن مواد و در نتیجه کاهش خواص مکانیکی محصول می‌شود، جلوگیری کند.

سرعت پیچ به قطر پیچ بستگی دارد. از آنجایی که TPU به سرخ شدن و برش حساس است، سرعت خیلی زیاد می‌تواند به راحتی منجر به ترک خوردن TPU شود. اگر خیلی کم باشد، به دلیل زمان اقامت طولانی نیز منجر به ترک خوردن خواهد شد. به طور کلی، سرعت پیچ در محدوده 25-60 دور در دقیقه تنظیم می‌شود، در حالی که TPE به اکسترودر نسبتاً شل نیاز دارد.

(3) قبل از شروع به کار TPU، مطمئن شوید که پیچ، سر دستگاه و سیلندر پیچ بدون گوشه‌های مرده تمیز شده‌اند. تمام مراحل آماده‌سازی، مانند آماده‌سازی محصول نیمه‌تمام، چاپ و اشکال‌زدایی و غیره، تکمیل شده‌اند. مرحله آخر این است که قبل از کشیدن قیف برای رهاسازی مواد به پیچ، محصول نهایی را واقعاً باز کنید. در مرحله اولیه شروع به کار دستگاه، سعی کنید زمان ماندن لاستیک روی پیچ را به حداقل برسانید. پس از تخلیه مواد، دستگاه به سرعت در عرض 5 دقیقه شروع به کار می‌کند. این دوره بحرانی باید در ابتدا به خوبی مدیریت شود. به ترتیب توجه کنید و با نصف تلاش، دو برابر نتیجه خواهید داشت.

(4) TPE به برش حساس نیست و اگر مدت زیادی بماند به راحتی تجزیه نمی‌شود. پردازش آن نسبتاً راحت‌تر است.

مقایسه هزینه‌های فرآوری مواد سیم و کابل TPE و TPU:

(1) هزینه مواد TPE و TPU پلی استر تفاوت چندانی ندارد. TPU پلی استر کمی بالاتر است، اما هزینه TPU پلی اتر نسبتاً بالا است.

(2) این سه مورد کمترین چگالی TPE را دارند و پس از آن چگالی TPU پلی اتر و بیشترین چگالی TPU پلی استر و کمترین هزینه استفاده از TPE را دارند.

با مقایسه خواص اساسی مواد TPE و TPU و فناوری پردازش مواد، هر دو مزایا و معایب خاص خود را دارند. با این حال، از تجزیه و تحلیل زنجیره‌های صنعت داخلی TPU و TPE، کانال بازار مواد اولیه TPE پایدارتر و راحت‌تر است، در حالی که بیشتر مواد اولیه تولید TPU به واردات متکی هستند و فرآیند تولید داخلی نسبتاً عقب‌مانده است، بنابراین اطمینان از پایداری محصول دشوار است. ویژگی‌های مواد اولیه هر تولیدکننده کاملاً متفاوت است. همتایان الاستومر ما باید به اندازه کافی درک کنند تا توسعه کاربرد و اصلاح را تسهیل کنند.

از طریق کاوش عمیق ساختار داخلی مواد، نظارت بر تغییرات عملکرد در زمان واقعی و شناسایی مداوم پایداری، سازگاری و استقامت سیم‌ها در مناطق دریایی خشن نشان داده می‌شود. با نگاهی به آینده، بهبود مستمر مواد و ساختار خطوط انتقال زیردریایی، ناگزیر پایه محکم‌تری را برای استخراج و کاربرد منابع دریایی ایجاد خواهد کرد.       

شانگهای لنشنگ کابل می‌تواند نیازهای مختلف کابل شما را برآورده کند.