TPE- en TPU-draad- en kabelmaterialen: prestatievergelijking en toepassing

Rookarm | Halogeenvrij | Vlamvertragend

Thermoplastische elastomeren hebben tegenwoordig de voorkeur van velen. Draad en kabel Fabrieken waarderen thermoplastische materialen vanwege hun hoge elasticiteit, flexibiliteit en gladde textuur. Omdat PVC-materialen in veel toepassingen beperkt zijn, wordt thermoplastische elasticiteit sterk gepromoot.

De afgelopen 15 jaar is er in China steeds meer aandacht besteed aan de ontwikkeling van vlamvertragende thermoplastische elastomeren. Vlamvertragende thermoplastische elastomeren, met name TPE en TPU, worden veelvuldig gebruikt in datakabels voor consumentenproducten, omhulsels en isolatiekabels van laadpalen voor nieuwe energiebronnen, en hoogspanningskabels in voertuigen.

Er bestaan ​​echter nog steeds veel objectieve problemen in het onderzoek naar vlamvertragende eigenschappen van thermoplastische elastomeren. Zo wordt er bijvoorbeeld vaak gevraagd wat de verschillen zijn tussen TPE en TPU. Dit artikel bespreekt in het kort de kenmerken, prestatievergelijking en toepassingen van thermoplastische elastomeren TPE en TPU als materialen voor draden en kabels.

01 Toepassing van TPE op het gebied van draad en kabel

TPE verwijst naar een thermoplastisch elastomeer met SEBS als matrixhars. SEBS is een blokcopolymeer bestaande uit styreen (S)-ethyleen (E)/buteen (B)-styreen (S).

De dubbele bindingen in SEBS, oftewel SBS, zijn verzadigd door hydrogenering, waardoor SEBS een goede weerbestendigheid, hittebestendigheid, weerstand tegen compressievervorming en uitstekende mechanische eigenschappen heeft.

(1) SEBS-producten hebben uitstekende elektrische isolatie-eigenschappen, zijn niet-giftig, weerbestendig en bestand tegen veroudering, hebben een goede flexibiliteit en hoge sterkte, en een breed temperatuurbereik. Het zijn uitstekende materialen voor het maken van buitenmantels en isolatietapes voor draden en kabels. Ze worden voornamelijk gebruikt in mobiele smartterminals, huishoudelijke apparaten en andere toepassingen.

Momenteel is het een algemene trend om PVC te vervangen in de sector van laagspanningskabels (zoals hoofdtelefoonkabeltjes, oplaadkabels, USB-kabels, audio-/videokabels, computerkabels, enz.).

(2) Omdat consumentenelektronica gekenmerkt wordt door snelle updates en een korte levensduur, hebben SEBS-gerelateerde producten, met de komst van het tijdperk van consumentenupgrades, een enorme ontwikkelingsruimte in deze industrie.

Met de toenemende eisen aan brandwerendheid en milieuvriendelijkheid van kabels in binnen- en buitenland, en de voortdurende stijging van het consumptieniveau, neemt de trend toe van hoogwaardige vlamvertragende SEBS-producten ter vervanging van traditionele producten.Deze kabel Substraten zoals PVC en CPE zullen in de toekomst steeds vaker voorkomen, en de toepassingsmogelijkheden zijn breed. Momenteel is er een grote marktvraag naar SEBS-vlamvertragende modificaties en hoogwaardige ontwikkelingen.

Speciale TPE-materialen: Door de toepassing en ontwikkeling van nieuwe technologieën voor TPE-materialen omvat het huidige aanbod aan speciale TPE-materialen hoofdzakelijk geleidend TPE, antistatisch TPE, isolerend TPE, bestraald verknoopt XLTPO, zeer veerkrachtig TPE, zeer vlamvertragend TPE, enzovoort.

02 Toepassing van TPU op het gebied van draad en kabel

TPU (thermoplastisch polyurethaanelastomeer) is een lineair blokcopolymeer dat wordt geproduceerd door de reactie van diisocyanaat en macromoleculair polyol, ketenverlenger/vernetter en een kleine hoeveelheid additieven. Het bestaat voornamelijk uit polyurethaan en voornamelijk uit polyether.

Het is doorgaans een blokpolymeer, waarbij het polyurethaan (PU) dat verkregen wordt door de reactie van een langketenige polyol met isocyanaat als zacht segment wordt gebruikt, en het PU dat verkregen wordt door de reactie van een kortketenige diol met isocyanaat als hard segment.

De toepassingen van TPU-elastomeren in draden en kabels liggen voornamelijk op de volgende gebieden:

• Kabelboom voor auto's: Kabelboom voor antiblokkeersysteem (ABS), kilometertellerkabel, autocommunicatiekabel, vlamvertragende kabelmantel voor laadpaal, enz.;

• Geografische exploratiekabels: kabels voor exploratie van olievelden, oceanen en land, kabels voor seismische detectie, enz.;

• Consumentenelektronica-kabels: hoofdtelefoonkabel (vlamvertragend) Datakabel voor het opladen van mobiele telefoons, audiokabels, USB-kabels, kabels voor computeraccessoires, enz.;

• Energie- en industriële kabels: CNC-computerkabels, windenergiekabels, mijnbouwkabels, stroomkabels;

• Draadcommunicatiekabel: glasvezelkabel met mantel, vlamvertragend middel vereist;

• Kabels voor medische apparatuur: kabel voor elektrocardiogram, kabel voor zuurstofverzadigingsmeting in het bloed, kabel voor elektroden, kabel voor massageapparaat.

03 Vergelijking van de prestaties van TPE- en TPU-draad- en kabelmaterialen

(1) TPU heeft een betere sterkte dan TPE, treksterkte en rekbaarheid: De treksterkte van TPU is 2 tot 3 keer zo hoog als die van natuurrubber en synthetisch rubber, en TPU heeft een goede buigweerstand; een goede slijtvastheid, de Taber-slijtagewaarde is 0,35-0,5 mg, wat de laagste is onder de kunststoffen, dus het heeft een goede weerstand tegen scheuren.

(2) Gevoel en zachtheid van TPE en TPU: TPE kan de hardheid en flexibiliteit aanpassen over een breed bereik van 0 tot 99A, terwijl het hardheidsbereik van TPU 60 tot 95A is en de elasticiteit behoudt bij een hardheid boven 85A. Dit is een eigenschap die andere elastomeren niet hebben, waardoor TPU een hoog draagvermogen en een goed zuig- en afvoereffect heeft; het gevoel van de twee is behoorlijk verschillend in verschillende hardheidsbereiken en past zich aan verschillende situaties aan, afhankelijk van de vereisten; TPE heeft een groot verlies aan elasticiteit bij hoge hardheid.

(3) Polyether TPU en TPE hebben een goede waterbestendigheid, maar polyester TPU heeft een slechte waterbestendigheid; TPU heeft een betere oliebestendigheid dan TPE.

(4) De UV-bestendigheid van polyester TPU is relatief slecht en het materiaal is gevoelig voor vergeling. Omdat de benzeenring van het harde polyurethaansegment en het aromatische uithardingsmiddel geconjugeerd zijn met de carbonzuurester, vindt er een oxidatie en herschikking plaats, waarbij een chinonstructuur met chromogene groepen wordt gevormd, waardoor een onverzadigde binding in het polymeersegment ontstaat; onder invloed van ultraviolette straling worden energierijke "vrije radicalen" geleverd voor de kleurveranderingsreactie, die voldoende energie levert om de chemische bindingen van de meeste polymeren te verbreken, een automatische oxidatiereactie op gang te brengen en veroudering en degradatie te veroorzaken.

De vergelingseigenschappen van polyether-TPU zijn beter dan die van polyester-TPU. Na modificatie kan de UV-bestendigheid worden verbeterd, waardoor vergeling binnen 1 tot 2 jaar wordt voorkomen. De UV-bestendigheid van TPE is over het algemeen beter dan die van TPU, waardoor kleurecht TPE aanzienlijk beter is dan TPU.

Samenvattend heeft polyether-TPU de voordelen van hydrolysebestendigheid, schimmelbestendigheid, hoge veerkracht en goede prestaties bij lage temperaturen. Polyester-TPU heeft de voordelen van hoge treksterkte, flexibiliteit, slijtvastheid, oplosmiddelbestendigheid, oxidatiebestendigheid en hoge temperatuurbestendigheid.

04 Verwerking en vorming van TPE- en TPU-draad- en kabelmaterialen en kostenvergelijking

Vergelijking van de verwerking en vorming van TPE- en TPU-draad- en kabelmaterialen:

(1) TPU neemt zeer gemakkelijk water op. Het moet gedroogd worden bij 100℃ gedurende 3-4 uur voordat het verwerkt wordt, terwijl TPE gedroogd wordt bij 70-80℃ gedurende 2 uur;

(2) TPU-vereisten voor extruders. Voor de verwerking van TPU zijn drietrapsextruders met één schroef, een L/D-verhouding tussen 20 en 30 en een compressieverhouding tussen 2 en 4 geschikt; de spleet tussen de schroeven en de materiaalbuizen bedraagt ​​ongeveer 0,1-0,2 mm. Het optimale schroefontwerp moet intense wrijving en oververhitting voorkomen, aangezien dit kan leiden tot ontbinding en scheuren van het materiaal, waardoor de mechanische eigenschappen van het product afnemen.

De snelheid van de schroef hangt af van de diameter van de schroef. Omdat TPU gevoelig is voor verhitting en snijden, kan een te hoge snelheid gemakkelijk leiden tot scheuren in de TPU. Een te lage snelheid kan daarentegen ook scheuren veroorzaken door de lange verblijftijd. Over het algemeen wordt de schroefsnelheid ingesteld tussen de 25 en 60 toeren per minuut, terwijl TPE een relatief losse extruder vereist.

(3) Voordat u de TPU start, moet u ervoor zorgen dat de schroef, de machinekop en de schroefcilinder schoon zijn en geen verborgen hoekjes hebben. Alle voorbereidingen, zoals de voorbereiding van het halffabricaat, het printen en het debuggen, enz., moeten voltooid zijn. De laatste stap is het daadwerkelijk openen van het eindproduct voordat de trechter wordt geopend om het materiaal naar de schroef te transporteren. Probeer in de beginfase van het opstarten van de machine de verblijftijd van het rubber op de schroef te minimaliseren. Nadat het materiaal is afgevoerd, zal de machine binnen 5 minuten snel opstarten. Deze kritieke periode moet in het begin goed worden beheerd. Let op de volgorde, dan behaalt u met de helft van de inspanning twee keer zoveel resultaat.

(4) TPE is niet gevoelig voor afschuiving en zal niet gemakkelijk ontbinden als het langdurig blijft. Het is relatief gemakkelijker te verwerken.

Vergelijking van de verwerkingskosten van TPE- en TPU-draad- en kabelmaterialen:

(1) De kosten van TPE-materiaal en polyester-TPU verschillen niet veel. Polyester-TPU is iets duurder, maar de kosten van polyether-TPU zijn relatief hoog.

(2) De drie hebben de laagste TPE-dichtheid, gevolgd door polyether-TPU-dichtheid, en de hoogste polyester-TPU-dichtheid, en de laagste kosten voor het gebruik van TPE.

Door de basiseigenschappen van TPE- en TPU-materialen en de verwerkingstechnologie te vergelijken, blijkt dat beide materialen hun eigen voor- en nadelen hebben. Uit een analyse van de binnenlandse TPU- en TPE-industrie blijkt echter dat de grondstoffenmarkt voor TPE stabieler en gemakkelijker toegankelijk is, terwijl de grondstoffen voor TPU grotendeels geïmporteerd worden en het binnenlandse productieproces relatief achterhaald is, waardoor productstabiliteit moeilijk te garanderen is. De grondstofeigenschappen verschillen bovendien sterk per fabrikant. Onze collega's in de elastomeerindustrie moeten hier voldoende inzicht in hebben om de ontwikkeling van toepassingen en modificaties te bevorderen.

Door middel van een diepgaande analyse van de interne structuur van het materiaal, realtime monitoring van prestatieveranderingen en continue controle van de stabiliteit, wordt de compatibiliteit en duurzaamheid van kabels in ruwe zeeomstandigheden aangetoond. Met het oog op de toekomst zal de voortdurende verbetering van het materiaal en de structuur van onderzeese transmissielijnen ongetwijfeld een steviger basis leggen voor de winning en toepassing van mariene grondstoffen.       

Shanghai Lansheng Kabel kan aan al uw kabelbehoeften voldoen.