חומרי חוטים וכבלים של TPE ו-TPU השוואת ביצועים ויישום

דל עשן | ללא הלוגן | מעכב בעירה

אלסטומרים תרמופלסטיים מועדפים כיום על ידי רבים חוטים וכבלים מפעלים בזכות יתרונותיהם של גמישות גבוהה, גמישות ותחושה חלקה. מכיוון שחומרי PVC מוגבלים במקרים רבים, גמישות תרמופלסטית קודמה במרץ.

ב-15 השנים האחרונות, בסין חלה יותר ויותר התפתחות של אלסטומרים תרמופלסטיים מעכבי בעירה. אלסטומרים תרמופלסטיים מעכבי בעירה, במיוחד TPE ו-TPU, נמצאים בשימוש נרחב בקווי נתונים למוצרי צריכה, קווים מבודדים וקווי טעינה חדשים של אנרגיה, וקווי מתח גבוה ברכב.

עם זאת, עדיין ישנן בעיות אובייקטיביות רבות במחקר על מעכבי בעירה של אלסטומרים תרמופלסטיים. לדוגמה, חברים שואלים לעתים קרובות מהם ההבדלים בין TPE ו-TPU. מאמר זה דן בקצרה במאפיינים, השוואת ביצועים ויישום של אלסטומרים תרמופלסטיים מסוג TPE ו-TPU, חומרי חוט וכבלים.

01 יישום של TPE בתחום החוטים והכבלים

TPE מתייחס לאלסטומר תרמופלסטי עם SEBS כשרף המטריצה. SEBS הוא קופולימר בלוק המורכב מסטירן (S)-אתילן (E)/בוטן (B)-סטירן (S).

הקשרים הכפולים ב-SEBS, כלומר SBS, רוויים על ידי הידרוגנציה, ולכן ל-SEBS עמידות טובה בפני מזג אוויר, עמידות בחום, עמידות לעיוות דחיסה ותכונות מכניות מצוינות.

(1) למוצרי SEBS ביצועי בידוד חשמלי מעולים, עמידות בפני רעלים, עמידות בפני מזג אוויר והזדקנות, גמישות טובה וחוזק גבוה, ובעלי טווח טמפרטורות רחב. הם חומרים מצוינים לייצור כיסויים חיצוניים וסרטי בידוד של חוטים וכבלים. הם משמשים בעיקר במסופים חכמים ניידים, מכשירי חשמל ביתיים ותחומים אחרים.

כיום, נהוג להחליף את ה-PVC בתחום חוטי המתח הנמוך (כגון כבלי אוזניות, כבלי מטען, כבלי USB, כבלי שמע/וידאו, כבלי מחשב וכו').

(2) מכיוון שלמוצרי אלקטרוניקה צרכנית יש מאפיינים של עדכונים מהירים וחיי שירות קצרים, עם בוא עידן שדרוג הצריכה, למוצרים הקשורים ל-SEBS יש מרחב עצום לפיתוח בתעשייה זו.

עם הדרישות הגוברות לעמידות כבלים באש ולביצועי הגנת הסביבה בארץ ובחו"ל, רמת הצריכה של אנשים ממשיכה להשתפר, והמגמה של מוצרי SEBS מעכבי בעירה בעלי ביצועים גבוהים להחליףכבל זה מצעים כמו PVC ו-CPE הופכים בולטים יותר ויותר בעתיד, וסיכויי היישום העתידיים שלהם רחבים. כיום, יש ביקוש גדול בשוק לשינוי מעכבי בעירה של SEBS ופיתוח ביצועים גבוהים.

חומר TPE בעל תפקוד מיוחד: עם היישום והפיתוח של טכנולוגיות חדשות של חומרי TPE, חומר ה-TPE הנוכחי בעל תפקוד מיוחד כולל בעיקר TPE מוליך, TPE אנטי-סטטי, חומר מבודד TPE, XLTPO מצולב מוקרן, TPE בעל עמידות גבוהה, TPE מעכב בעירה גבוה וכו'.

02 יישום של TPU בתחום החוטים והכבלים

אלסטומר פוליאוריטן תרמופלסטי מסוג TPU, שהוא קופולימר בלוק ליניארי המיוצר על ידי תגובה של דיאיזוציאנט ופוליאול מקרומולקולרי, מאריך שרשרת/מקשר צולב וכמות קטנה של תוספים. אחד הוא בעיקר חומר פוליאוריטן, והשני הוא בעיקר חומר מסוג פוליאתר.

בדרך כלל מדובר בפולימר בלוק, וה-PU המתקבל על ידי תגובת פוליאול ארוך שרשרת עם איזוציאנט משמש כקטע רך, וה-PU המתקבל על ידי תגובת דיאול קצר שרשרת עם איזוציאנט משמש כקטע קשה.

היישומים של אלסטומרים מ-TPU בחוטים וכבלים הם בעיקר בתחומים הבאים:

· צמת חיווט לרכב: צמת חיווט למערכת ABS, כבל מד מרחק, כבל תקשורת לרכב, כבל מעכב בעירה לערימת טעינה וכו';

כבלי חיפוש גיאוגרפי: כבלי חיפוש שדות נפט/אוקיינוס/יבשה, כבלי גילוי גלים סייסמיים וכו';

·חוטי אלקטרוניקה לצרכן: כבל אוזניות (מעכב בעירה) כבל נתונים לטעינת טלפון נייד, כבל שמע, כבל USB, כבל אביזרי מחשב וכו';

כבלי אנרגיה ותעשייה: כבלי CNC למחשבים, כבלי אנרגיית רוח, כבלי כרייה, כבלי אנרגיה חשמלית;

· כבל תקשורת חוטי: כבל סיב אופטי מצופה חוט, נדרש מעכב בעירה;

· כבלים לציוד רפואי: כבל אלקטרוקרדיוגרם, כבל לגילוי חמצן בדם, כבל אלקטרודה, כבל לעיסוי.

03 השוואת ביצועים של חומרי חוט וכבלים TPE ו-TPU

(1) ל-TPU חוזק טוב יותר מאשר TPE, חוזק מתיחה וקצב התארכות: חוזק המתיחה של TPU גדול פי 2 עד 3 מזה של גומי טבעי וגומי סינתטי, ול-TPU עמידות טובה לכיפוף; עמידות טובה בפני שחיקה, ערך הבלאי של Taber הוא 0.35-0.5 מ"ג, שהוא הקטן ביותר מבין הפלסטיק, ולכן יש לו עמידות טובה בפני שבירת עור.

(2) תחושה וביצועים רכים של TPE ו-TPU: TPE יכול להתאים את הקושי והגמישות מטווח רחב של 0 מעלות עד 99A, בעוד שטווח הקושי של TPU הוא 60~95A, והוא עדיין שומר על גמישות כאשר הקושי מעל 85A. זהו מאפיין שאין לאלסטומרים אחרים, ולכן ל-TPU יכולות תמיכה בעומס גבוה ואפקט יניקה ופריקה טוב; התחושה של השניים שונה למדי בטווחי קשיות שונים, והוא מתאים את עצמו לאירועים שונים בהתאם לדרישות; ל-TPE יש אובדן גמישות גדול באירועים עם קשיות גבוהה.

(3) לפוליאתר TPU ו-TPE יש עמידות טובה למים, אך לפוליאסטר TPU יש עמידות נמוכה למים; ל-TPU יש עמידות טובה יותר לשמן מאשר ל-TPE.

(4) עמידות ה-UV של פוליאסטר TPU נמוכה יחסית ונוטה להצהבה. מכיוון שטבעת הבנזן של מקטע הפוליאוריתן הקשיח וחומר הריפוי הארומטי מצומדים לאסטר חומצה קרבוקסילית, מתרחשים חמצון וסידור מחדש, ויוצרים מבנה כינון עם קבוצות כרומוגניות, ובכך יוצרים קשר בלתי רווי במקטע הפולימר; תחת פעולת קרני אולטרה סגולות, מסופקת אנרגיה של "רדיקלים חופשיים" לתגובת שינוי הצבע, המספקת מספיק אנרגיה כדי להרוס את הקשרים הכימיים של רוב הפולימרים, להפעיל תגובת חמצון אוטומטית ולגרום להזדקנות ולפירוק.

ביצועי הצהבה של TPU מפוליאתר טובים יותר מאלה של TPU מפוליאסטר. זה יכול לשפר את יכולת העמידות בפני קרינת UV לאחר השינוי, ולהבטיח שהוא לא יצהיב תוך שנה עד שנתיים. עמידות ה-UV של TPE טובה בדרך כלל מזו של TPU, ולכן ה-TPE עמיד בפני צבע טוב בהרבה מזה של TPU.

לסיכום, ל-TPU מפוליאתר יתרונות של עמידות בפני הידרוליזה, עמידות בפני עובש, עמידות גבוהה וביצועים בטמפרטורה נמוכה. ל-TPU מפוליאסטר יתרונות של חוזק מתיחה גבוה, גמישות, עמידות בפני שחיקה, עמידות בפני ממס, עמידות בפני חמצון ועמידות בטמפרטורה גבוהה.

04 עיבוד ועיצוב של חומרי חוט וכבלים מ-TPE ו-TPU והשוואת עלויות

השוואה בין עיבוד ועיצוב של חוטים וכבלים מסוג TPE ו-TPU:

(1) TPU סופג מים בקלות רבה. יש לייבש אותו בטמפרטורה של 100℃*3~4H לפני העיבוד, בעוד ש-TPE מיובש בטמפרטורה של 70~80℃*2H;

(2) דרישות TPU עבור מכונות אקסטרודר. מכונות אקסטרודר תלת-שלביות בעלות בורג יחיד, עם יחס L/D בין 20-30 ויחס דחיסה בין 2-4, מתאימים לעיבוד TPU; הפער בין הברגים לצינורות החומר הוא כ-0.1-0.2 מ"מ. תכנון הבורג האופטימלי צריך למנוע חיכוך עז והתחממות יתר, הגורמים לפירוק וסדיקה של החומר, ובכך להפחית את התכונות המכניות של המוצר.

מהירות הבורג תלויה בקוטר הבורג. מכיוון שה-TPU רגיש לטיגון וחיתוך, מהירות גבוהה מדי עלולה להוביל בקלות לסדיקה של ה-TPU. אם היא נמוכה מדי, היא תוביל גם לסדיקה עקב זמן השהייה הארוך. בדרך כלל, מהירות הבורג נקבעת בטווח של 25-60 סל"ד, בעוד ש-TPE דורש מכבש רופף יחסית.

(3) לפני הפעלת ה-TPU, יש לוודא שהבורג, ראש המכונה וגליל הבורג מנוקים ללא פינות מתות. כל ההכנות, כגון הכנת מוצר חצי מוגמר, הדפסה וניפוי שגיאות וכו', הושלמו. השלב האחרון הוא לפתוח את המוצר המוגמר לפני משיכת המשפך כדי לשחרר את החומר לבורג. בשלב הראשוני של הפעלת המכונה, יש לנסות למזער את זמן השהייה של הגומי על הבורג. לאחר פריקת החומר, המכונה תופעל במהירות תוך 5 דקות. יש לטפל בתקופה קריטית זו היטב בהתחלה. שימו לב לסדר, ותשיגו תוצאה כפולה בחצי מהמאמץ.

(4) TPE אינו רגיש לגזירה, ולא יתפרק בקלות אם יישאר לאורך זמן. הוא יחסית נוח יותר לעיבוד.

השוואה בין עלויות עיבוד של חומרי חוט וכבלים מסוג TPE ו-TPU:

(1) עלות חומר TPE ו-TPU מפוליאסטר אינה שונה בהרבה. TPU מפוליאסטר מעט גבוה יותר, אך עלות TPU מפוליאתר גבוהה יחסית.

(2) לשלושתם יש את צפיפות ה-TPE הנמוכה ביותר, ואחריה צפיפות ה-TPU של הפוליאתר, ואת צפיפות ה-TPU של הפוליאסטר הגדולה ביותר, ואת העלות הנמוכה ביותר של שימוש ב-TPE.

בהשוואה בין התכונות הבסיסיות של חומרי TPE ו-TPU לבין טכנולוגיית עיבוד החומרים, ניתן לראות שלשניהם יתרונות וחסרונות משלהם. עם זאת, מניתוח שרשראות תעשיית ה-TPU וה-TPE המקומית, עולה כי ערוץ שוק חומרי הגלם של TPE יציב ונוח יותר, בעוד שרוב חומרי הגלם לייצור TPU מסתמכים על יבוא, ותהליך הייצור המקומי מפגר יחסית, כך שקשה להבטיח את יציבות המוצר. מאפייני חומרי הגלם של כל יצרן שונים למדי. עמיתינו באלסטומרים צריכים להבין מספיק כדי להקל על פיתוח יישומים ושינויים.

באמצעות חקירה מעמיקה של המבנה הפנימי של החומר, ניטור בזמן אמת של שינויי ביצועים וזיהוי מתמיד של יציבות, מוכחות התאימות והעמידות של חוטים תחת אזורי ים קשים. במבט קדימה לעתיד, השיפור המתמיד של החומר והמבנה של קווי תמסורת תת-ימיים יניח בהכרח בסיס איתן יותר לכרייה ויישום של משאבים ימיים.       

שנגחאי לאנשנג כבל יכול לענות על צרכי הכבלים השונים שלך.