Porównanie wydajności i zastosowania materiałów TPE i TPU do przewodów i kabli

Niska emisja dymu | Bezhalogenowy | Ognioodporny

Elastomery termoplastyczne są obecnie preferowane przez wielu Drut i kabel fabryki ze względu na ich zalety w postaci wysokiej elastyczności, giętkości i gładkości w dotyku. Ponieważ materiały PVC są w wielu przypadkach ograniczone, elastyczność termoplastyczna jest intensywnie promowana.

W ciągu ostatnich 15 lat w Chinach coraz intensywniej rozwija się technologia zmniejszania palności elastomerów termoplastycznych. Ognioodporne elastomery termoplastyczne, zwłaszcza TPE i TPU, są szeroko stosowane w liniach transmisji danych w produktach konsumenckich, w osłoniętych i izolowanych liniach ładowania nowych ogniw energetycznych oraz w liniach wysokiego napięcia w pojazdach.

Jednak nadal istnieje wiele obiektywnych problemów w badaniach nad uniepalnianiem elastomerów termoplastycznych. Na przykład, znajomi często pytają o różnice między TPE a TPU. Niniejszy artykuł pokrótce omawia właściwości, porównanie wydajności oraz zastosowanie elastomerów termoplastycznych TPE i TPU w materiałach na przewody i kable.

01 Zastosowanie TPE w dziedzinie przewodów i kabli

TPE odnosi się do elastomeru termoplastycznego z żywicą matrycową SEBS. SEBS to kopolimer blokowy składający się ze styrenu (S)-etylenu (E)/butenu (B)-styrenu (S).

Podwójne wiązania w SEBS, czyli SBS, ulegają nasyceniu w procesie uwodornienia, dzięki czemu SEBS charakteryzuje się dobrą odpornością na warunki atmosferyczne, odpornością na ciepło, odpornością na odkształcenia ściskające i doskonałymi właściwościami mechanicznymi.

(1) Produkty SEBS charakteryzują się doskonałą izolacją elektryczną, są nietoksyczne, odporne na warunki atmosferyczne i starzenie, mają dobrą elastyczność i wysoką wytrzymałość oraz szeroki zakres temperatur. Doskonale nadają się do produkcji osłon zewnętrznych i taśm izolacyjnych przewodów i kabli. Są stosowane głównie w mobilnych terminalach inteligentnych, urządzeniach gospodarstwa domowego i innych zastosowaniach.

Obecnie powszechną tendencją jest zastępowanie PVC w przewodach niskonapięciowych (takich jak kable słuchawkowe, kable ładowarek, kable USB, kable audio/wideo, kable komputerowe itp.).

(2) Ponieważ produkty elektroniki użytkowej charakteryzują się szybkimi aktualizacjami i krótkim okresem eksploatacji, wraz z nadejściem ery ulepszeń konsumenckich produkty związane z SEBS mają ogromne możliwości rozwoju w tej branży.

Wraz ze wzrostem wymagań dotyczących odporności kabli na ogień i ochrony środowiska w kraju i za granicą, poziom konsumpcji ludzi stale się poprawia, a trendem jest zastępowanie wysokowydajnych produktów ognioodpornych SEBSTen kabel Podłoża takie jak PVC i CPE stają się coraz bardziej powszechne w przyszłości, a perspektywy ich przyszłych zastosowań są szerokie. Obecnie istnieje duże zapotrzebowanie na modyfikację i rozwój wysokowydajnych środków zmniejszających palność SEBS.

Materiał TPE o specjalnych funkcjach: Dzięki zastosowaniu i rozwojowi nowych technologii materiałów TPE, obecne materiały TPE o specjalnych funkcjach obejmują głównie TPE przewodzące, TPE antystatyczne, TPE izolacyjne, XLTPO usieciowane napromieniowane, TPE o wysokiej wytrzymałości, TPE o wysokiej ognioodporności itp.

02 Zastosowanie TPU w dziedzinie przewodów i kabli

Termoplastyczny elastomer poliuretanowy TPU, który jest liniowym kopolimerem blokowym wytwarzanym w reakcji diizocyjanianu i poliolu makrocząsteczkowego, przedłużacza/środka sieciującego oraz niewielkiej ilości dodatków. Jeden z nich to głównie materiał poliuretanowy, a drugi to głównie polieter.

Zwykle jest to polimer blokowy, a PU otrzymany w reakcji długołańcuchowego poliolu z izocyjanianem stosowany jest jako segment miękki, a PU otrzymany w reakcji krótkołańcuchowego diolu z izocyjanianem stosowany jest jako segment twardy.

Elastomery TPU stosowane są głównie w przewodach i kablach w następujących dziedzinach:

·Wiązka przewodów samochodowych: wiązka przewodów układu zapobiegającego blokowaniu kół (ABS), kabel licznika kilometrów, kabel komunikacyjny samochodu, kabel w osłonie trudnopalnej złącza ładowania itp.;

·Kable do eksploracji geograficznej: kable do eksploracji złóż ropy naftowej/oceanu/lądu, kable do wykrywania fal sejsmicznych itp.;

·Przewody elektroniki użytkowej: kabel słuchawkowy (niepalny) Kabel danych do ładowania telefonów komórkowych, kabli audio, kabli USB, kabli do akcesoriów komputerowych itp.;

·Kable energetyczne i przemysłowe: kable komputerowe CNC, kable elektrowni wiatrowych, kable górnicze, kable elektroenergetyczne;

·Kabel komunikacyjny: kabel światłowodowy w osłonie, wymagany środek zmniejszający palność;

·Kable do urządzeń medycznych: kabel do elektrokardiogramu, kabel do pomiaru tlenu we krwi, kabel do elektrod, kabel do masażu.

03 Porównanie wydajności przewodów i kabli z materiałów TPE i TPU

(1) TPU ma lepszą wytrzymałość niż TPE, wytrzymałość na rozciąganie i współczynnik wydłużenia: Wytrzymałość na rozciąganie TPU jest od 2 do 3 razy większa niż kauczuku naturalnego i syntetycznego, a TPU ma dobrą odporność na zginanie i dobrą odporność na zużycie. Wartość zużycia Tabera wynosi 0,35-0,5 mg, co jest najmniejszą wartością wśród tworzyw sztucznych, dzięki czemu ma dobrą odporność na pękanie naskórka.

(2) Odczucie i miękkość TPE i TPU: TPE może regulować twardość i elastyczność w szerokim zakresie od 0° do 99°A, podczas gdy zakres twardości TPU wynosi 60–95°A, zachowując elastyczność powyżej 85°A. Jest to cecha, której nie posiadają inne elastomery, dzięki czemu TPU charakteryzuje się wysoką odpornością na obciążenia oraz dobrym efektem ssania i odprowadzania. Odczucie obu materiałów jest różne w różnych zakresach twardości i dostosowuje się do różnych sytuacji, zgodnie z wymaganiami. TPE charakteryzuje się dużą utratą elastyczności w przypadku wysokiej twardości.

(3) TPU polieterowy i TPE charakteryzują się dobrą odpornością na wodę, natomiast TPU poliestrowy ma słabą odporność na wodę; TPU ma lepszą odporność na olej niż TPE.

(4) Odporność poliestrowego TPU na promieniowanie UV jest stosunkowo słaba i podatna na żółknięcie. Ponieważ pierścień benzenowy twardego segmentu poliuretanu i aromatyczny utwardzacz są sprzężone z estrem kwasu karboksylowego, zachodzi utlenianie i przegrupowanie, tworząc strukturę chinonową z grupami chromogennymi, tworząc w ten sposób wiązanie nienasycone w segmencie polimeru. Pod wpływem promieniowania ultrafioletowego energia „wolnych rodników” jest uwalniana do reakcji zmiany koloru, co zapewnia wystarczającą ilość energii, aby zniszczyć wiązania chemiczne większości polimerów, wywołać automatyczną reakcję utleniania oraz spowodować starzenie i degradację.

Odporność na żółknięcie TPU polieterowego jest lepsza niż TPU poliestrowego. Po modyfikacji może poprawić właściwości anty-UV, zapewniając, że materiał nie zżółknie w ciągu 1 do 2 lat. Odporność na promieniowanie UV TPE jest generalnie lepsza niż TPU, dlatego odporność na blaknięcie TPE jest znacznie lepsza niż TPU.

Podsumowując, TPU polieterowe charakteryzuje się odpornością na hydrolizę, pleśnią, wysoką sprężystością i niskimi temperaturami. TPU poliestrowe charakteryzują się wysoką wytrzymałością na rozciąganie, elastycznością, odpornością na zużycie, rozpuszczalniki, utlenianie i wysoką temperaturą.

04 Przetwarzanie i formowanie przewodów i kabli z TPE i TPU oraz porównanie kosztów

Porównanie obróbki i formowania przewodów i kabli TPE i TPU:

(1) TPU bardzo łatwo wchłania wodę. Przed obróbką należy go suszyć w temperaturze 100°C przez 3–4 godziny, natomiast TPE suszy się w temperaturze 70–80°C przez 2 godziny.

(2) Wymagania dotyczące TPU dla wytłaczarek. Jednoślimakowe wytłaczarki trójstopniowe o stosunku L/D od 20 do 30 i stopniu sprężania od 2 do 4 nadają się do przetwarzania TPU; szczelina między ślimakami a rurami materiałowymi wynosi około 0,1-0,2 mm. Optymalna konstrukcja ślimaka powinna unikać intensywnego tarcia i przegrzania, powodujących rozkład i pękanie materiału, a tym samym obniżających właściwości mechaniczne produktu.

Prędkość ślimaka zależy od jego średnicy. Ponieważ TPU jest wrażliwe na smażenie i cięcie, zbyt wysoka prędkość może łatwo prowadzić do pękania TPU. Zbyt niska prędkość również doprowadzi do pękania z powodu długiego czasu przebywania. Zazwyczaj prędkość ślimaka jest ustawiona w zakresie 25–60 obr./min, podczas gdy TPE wymaga stosunkowo luźnej wytłaczarki.

(3) Przed uruchomieniem TPU należy upewnić się, że ślimak, głowica maszyny i cylinder ślimaka są czyste i pozbawione martwych narożników. Wszystkie przygotowania, takie jak przygotowanie półproduktu, drukowanie i debugowanie itp., zostały ukończone. Ostatnim krokiem jest dokładne otwarcie gotowego produktu przed wyciągnięciem leja zasypowego w celu uwolnienia materiału do ślimaka. Na początkowym etapie uruchamiania maszyny należy starać się zminimalizować czas przebywania gumy na ślimaku. Po rozładowaniu materiału maszyna uruchomi się szybko w ciągu 5 minut. Ten krytyczny okres należy dobrze zaplanować na początku. Zwróć uwagę na kolejność, a uzyskasz dwukrotnie lepszy rezultat przy o połowę mniejszym wysiłku.

(4) TPE nie jest wrażliwe na ścinanie i nie ulega łatwo rozkładowi, jeśli jest przechowywane przez dłuższy czas. Jest stosunkowo wygodniejsze w obróbce.

Porównanie kosztów przetwarzania materiałów TPE i TPU stosowanych do produkcji przewodów i kabli:

(1) Koszt materiału TPE i TPU poliestrowego nie różni się znacząco. TPU poliestrowy jest nieco droższy, natomiast koszt TPU polieterowego jest stosunkowo wysoki.

(2) Wszystkie trzy materiały mają najniższą gęstość TPE, następnie gęstość TPU polieterowego i największą gęstość TPU poliestrowego, a także najniższe koszty stosowania TPE.

Porównując podstawowe właściwości materiałów TPE i TPU oraz technologię ich przetwarzania, można zauważyć, że oba mają swoje zalety i wady. Jednak analiza krajowych łańcuchów dostaw TPU i TPE wskazuje, że kanał dystrybucji surowców TPE jest bardziej stabilny i dogodny, podczas gdy większość surowców do produkcji TPU pochodzi z importu, a krajowy proces produkcyjny jest stosunkowo zacofany, co utrudnia zapewnienie stabilności produktu. Charakterystyka surowców poszczególnych producentów jest bardzo zróżnicowana. Nasi partnerzy z branży elastomerów muszą mieć wystarczającą wiedzę, aby ułatwić rozwój zastosowań i modyfikacji.

Dzięki dogłębnej analizie wewnętrznej struktury materiału, monitorowaniu zmian wydajności w czasie rzeczywistym i ciągłej identyfikacji stabilności, wykazano kompatybilność i wytrzymałość przewodów w trudnych warunkach morskich. Patrząc w przyszłość, ciągłe doskonalenie materiałów i konstrukcji podmorskich linii przesyłowych nieuchronnie stworzy solidniejsze podstawy dla wydobycia i wykorzystania zasobów morskich.       

Szanghaj Lansheng Kabel może spełnić Twoje różnorodne potrzeby w zakresie kabli.