Confronto delle prestazioni e applicazione dei materiali per fili e cavi in ​​TPE e TPU

Bassa emissione di fumo | Senza alogeni | Ritardante di fiamma

Gli elastomeri termoplastici sono ora preferiti da molti Fili e cavi fabbriche per i loro vantaggi di elevata elasticità, flessibilità e morbidezza al tatto. Poiché i materiali in PVC sono spesso soggetti a restrizioni, l'elasticità termoplastica è stata promossa con vigore.

Negli ultimi 15 anni, in Cina si è assistito a un crescente sviluppo di elastomeri termoplastici ignifughi. Gli elastomeri termoplastici ignifughi, in particolare TPE e TPU, sono stati ampiamente utilizzati nelle linee dati per prodotti di consumo, nelle nuove linee di ricarica rivestite e isolate, e nelle linee ad alta tensione per veicoli.

Tuttavia, permangono ancora molti problemi oggettivi nella ricerca sui ritardanti di fiamma degli elastomeri termoplastici. Ad esempio, spesso ci si chiede quali siano le differenze tra TPE e TPU. Questo articolo discute brevemente le caratteristiche, il confronto delle prestazioni e l'applicazione degli elastomeri termoplastici TPE e TPU per fili e cavi.

01 Applicazione del TPE nel campo dei fili e dei cavi

Il TPE è un elastomero termoplastico con SEBS come resina matrice. Il SEBS è un copolimero a blocchi composto da stirene (S)-etilene (E)/butene (B)-stirene (S).

I doppi legami nell'SEBS, ovvero nell'SBS, vengono saturati mediante idrogenazione, pertanto l'SEBS ha una buona resistenza agli agenti atmosferici, al calore, alla compressione e alla deformazione ed eccellenti proprietà meccaniche.

(1) I prodotti SEBS presentano eccellenti prestazioni di isolamento elettrico, sono atossici, resistenti alle intemperie e all'invecchiamento, hanno una buona flessibilità e un'elevata resistenza e possono essere utilizzati in un ampio intervallo di temperature. Sono materiali eccellenti per la realizzazione di rivestimenti esterni e nastri isolanti per fili e cavi. Sono utilizzati principalmente nei terminali mobili intelligenti, negli elettrodomestici e in altri settori.

Attualmente è diventata una tendenza generale sostituire il PVC nel campo dei cavi a bassa tensione (ad esempio cavi per cuffie, cavi per caricabatterie, cavi USB, cavi audio/video, cavi per computer, ecc.).

(2) Poiché i prodotti elettronici di consumo presentano le caratteristiche di aggiornamenti rapidi e breve durata, con l'avvento dell'era dell'aggiornamento dei consumi, i prodotti correlati a SEBS hanno un enorme margine di sviluppo in questo settore.

Con le crescenti richieste di resistenza al fuoco dei cavi e di prestazioni di protezione ambientale in patria e all'estero, il livello di consumo delle persone continua a migliorare, la tendenza dei prodotti SEBS ignifughi ad alte prestazioni a sostituireQuesto cavo Substrati come PVC e CPE stanno diventando sempre più comuni in futuro, e le prospettive applicative sono ampie. Attualmente, la domanda di mercato per la modifica dei ritardanti di fiamma SEBS e per lo sviluppo di materiali ad alte prestazioni è elevata.

Materiale TPE con funzioni speciali: con l'applicazione e lo sviluppo di nuove tecnologie di materiali TPE, gli attuali materiali TPE con funzioni speciali includono principalmente TPE conduttivo, TPE antistatico, materiale isolante TPE, XLTPO reticolato irradiato, TPE ad alta resilienza, TPE altamente ignifugo, ecc.

02 Applicazione del TPU nel campo dei fili e dei cavi

Elastomero poliuretanico termoplastico TPU, un copolimero a blocchi lineare prodotto dalla reazione di diisocianato e poliolo macromolecolare, estensore di catena/reticolante e una piccola quantità di additivi. Il primo è principalmente un materiale poliuretanico, il secondo è principalmente di tipo polietere.

Di solito è un polimero a blocchi e il PU ottenuto dalla reazione di un poliolo a catena lunga con isocianato viene utilizzato come segmento morbido, mentre il PU ottenuto dalla reazione di un diolo a catena corta con isocianato viene utilizzato come segmento duro.

Le applicazioni degli elastomeri TPU nei fili e nei cavi riguardano principalmente i seguenti campi:

·Cablaggio per automobili: cablaggio del sistema antibloccaggio (ABS), cavo del contachilometri, cavo di comunicazione per automobili, cavo con guaina ignifuga per la pila di ricarica, ecc.;

·Cavi per esplorazione geografica: cavi per esplorazione di giacimenti petroliferi, oceani e terre, cavi per il rilevamento di onde sismiche, ecc.;

·Cavi elettronici di consumo: cavo per cuffie (ignifugo) Cavo dati per la ricarica di telefoni cellulari, cavi audio, cavi USB, cavi per accessori per computer, ecc.;

·Cavi energetici e industriali: cavi per computer CNC, cavi per energia eolica, cavi per attività minerarie, cavi per energia elettrica;

·Cavo di comunicazione: cavo in fibra ottica rivestito, ignifugo richiesto;

·Cavi per apparecchiature mediche: cavo per elettrocardiogramma, cavo per rilevamento dell'ossigeno nel sangue, cavo per elettrodi, cavo per massaggiatore.

03 Confronto delle prestazioni dei materiali per fili e cavi in ​​TPE e TPU

(1) Il TPU ha una resistenza, una resistenza alla trazione e un tasso di allungamento migliori del TPE: la resistenza alla trazione del TPU è da 2 a 3 volte superiore a quella della gomma naturale e della gomma sintetica e il TPU ha una buona resistenza alla flessione; buona resistenza all'usura, il valore di usura Taber è 0,35-0,5 mg, che è il più piccolo tra le materie plastiche, quindi ha una buona resistenza alla rottura della pelle.

(2) Sensazione e prestazioni morbide di TPE e TPU: il TPE può regolare durezza e flessibilità da un'ampia gamma da 0 gradi a 99A, mentre la gamma di durezza del TPU è 60~95A e mantiene comunque elasticità quando la durezza è superiore a 85A. Questa è una caratteristica che altri elastomeri non hanno, quindi il TPU ha elevate capacità di supporto del carico e un buon effetto di aspirazione e scarico; la sensazione dei due è piuttosto diversa in diversi intervalli di durezza e si adatta a diverse occasioni in base alle esigenze; ​​il TPE ha una grande perdita di elasticità in occasioni di elevata durezza.

(3) Il polietere TPU e il TPE hanno una buona resistenza all'acqua, ma il poliestere TPU ha una scarsa resistenza all'acqua; il TPU ha una migliore resistenza all'olio rispetto al TPE.

(4) La resistenza ai raggi UV del TPU in poliestere è relativamente scarsa e tende ad ingiallire. Poiché l'anello benzenico del segmento rigido in poliuretano e l'agente indurente aromatico sono coniugati con l'estere di acido carbossilico, si verificano un'ossidazione e una riorganizzazione, formando una struttura chinone con gruppi cromogeni, creando così un legame insaturo nel segmento polimerico; sotto l'azione dei raggi ultravioletti, vengono forniti "radicali liberi" energetici per la reazione di cambiamento di colore, che fornisce energia sufficiente a distruggere i legami chimici della maggior parte dei polimeri, innescare una reazione di ossidazione automatica e causarne l'invecchiamento e la degradazione.

La resistenza all'ingiallimento del TPU in polietere è migliore di quella del TPU in poliestere. Può migliorare la capacità anti-UV dopo la modifica, garantendo che non ingiallisca entro 1 o 2 anni. La protezione anti-UV del TPE è generalmente migliore di quella del TPU, quindi la resistenza del TPE al colore è molto migliore rispetto a quella del TPU.

In sintesi, il TPU in polietere presenta i vantaggi di resistenza all'idrolisi, resistenza alla muffa, elevata resilienza e prestazioni a basse temperature. I TPU in poliestere presentano i vantaggi di elevata resistenza alla trazione, flessibilità, resistenza all'usura, resistenza ai solventi, resistenza all'ossidazione e resistenza alle alte temperature.

04 Lavorazione e formatura di materiali per fili e cavi in ​​TPE e TPU e confronto dei costi

Confronto tra la lavorazione e la formatura di fili e cavi in ​​TPE e TPU:

(1) Il TPU assorbe molto facilmente l'acqua. Deve essere essiccato a 100℃*3~4H prima della lavorazione, mentre il TPE viene essiccato a 70~80℃*2H;

(2) Requisiti del TPU per gli estrusori. Gli estrusori monovite a tre stadi con rapporto L/D compreso tra 20 e 30 e rapporto di compressione compreso tra 2 e 4 sono adatti alla lavorazione del TPU; la distanza tra le viti e i tubi del materiale è di circa 0,1-0,2 mm. Il design ottimale della vite dovrebbe evitare attriti intensi e surriscaldamenti, che causano la decomposizione e la rottura del materiale, riducendo così le proprietà meccaniche del prodotto.

La velocità della vite dipende dal suo diametro. Poiché il TPU è sensibile alla frittura e al taglio, una velocità troppo elevata può facilmente causare crepe. Anche una velocità troppo bassa può causare crepe a causa del lungo tempo di residenza. Generalmente, la velocità della vite è impostata nell'intervallo 25-60 giri/min, mentre il TPE richiede un estrusore relativamente lento.

(3) Prima di avviare la macchina, assicurarsi che la vite, la testa della macchina e il cilindro della vite siano puliti e privi di angoli morti. Tutte le operazioni preliminari, come la preparazione del prodotto semilavorato, la stampa e il debugging, ecc., sono state completate. Il passaggio finale consiste nell'aprire completamente il prodotto finito prima di estrarre la tramoggia per rilasciare il materiale sulla vite. Nella fase iniziale di avvio della macchina, cercare di ridurre al minimo il tempo di permanenza della gomma sulla vite. Dopo lo scarico del materiale, la macchina verrà avviata rapidamente entro 5 minuti. Questo periodo critico deve essere gestito attentamente fin dall'inizio. Prestare attenzione all'ordine e si otterrà il doppio del risultato con metà dello sforzo.

(4) Il TPE non è sensibile al taglio e non si decompone facilmente se conservato a lungo. È relativamente più comodo da lavorare.

Confronto dei costi di lavorazione dei materiali per fili e cavi in ​​TPE e TPU:

(1) Il costo del materiale TPE e del TPU in poliestere non è molto diverso. Il TPU in poliestere è leggermente più alto, ma il costo del TPU in polietere è relativamente alto.

(2) I tre hanno la densità TPE più bassa, seguiti dalla densità TPU in polietere, dalla densità TPU in poliestere più alta e dal costo di utilizzo del TPE più basso.

Confrontando le proprietà di base dei materiali TPE e TPU e la tecnologia di lavorazione dei materiali, entrambi presentano vantaggi e svantaggi. Tuttavia, dall'analisi delle filiere industriali nazionali di TPU e TPE, il canale di mercato delle materie prime in TPE è più stabile e conveniente, mentre la maggior parte delle materie prime per la produzione di TPU si basa sulle importazioni e il processo di produzione nazionale è relativamente arretrato, quindi è difficile garantire la stabilità del prodotto. Le caratteristiche delle materie prime di ciascun produttore sono piuttosto differenziate. I nostri colleghi nel settore degli elastomeri devono avere una conoscenza adeguata per facilitare lo sviluppo di applicazioni e modifiche.

Attraverso un'analisi approfondita della struttura interna del materiale, il monitoraggio in tempo reale delle variazioni delle prestazioni e l'identificazione continua della stabilità, vengono dimostrate la compatibilità e la resistenza dei cavi in ​​aree marine difficili. Guardando al futuro, il continuo miglioramento del materiale e della struttura delle linee di trasmissione sottomarine porrà inevitabilmente basi più solide per l'estrazione e l'utilizzo delle risorse marine.       

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