การเปรียบเทียบประสิทธิภาพและการใช้งานของวัสดุสายไฟและสายเคเบิล TPE และ TPU

ควันน้อย | ปราศจากฮาโลเจน | ทนไฟ

ปัจจุบันอีลาสโตเมอร์เทอร์โมพลาสติกได้รับความนิยมจากหลายภาคส่วน สายไฟและสายเคเบิล โรงงานต่างๆ นิยมใช้พลาสติกเทอร์โมพลาสติกเนื่องจากมีข้อดีคือมีความยืดหยุ่นสูง อ่อนตัวง่าย และสัมผัสเรียบเนียน เนื่องจากวัสดุ PVC มีข้อจำกัดในหลายกรณี ความยืดหยุ่นของเทอร์โมพลาสติกจึงได้รับการส่งเสริมอย่างมาก

ในช่วง 15 ปีที่ผ่านมา การพัฒนาวัสดุเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ที่ทนไฟในประเทศจีนมีมากขึ้นเรื่อยๆ โดยเฉพาะ TPE และ TPU ซึ่งเป็นวัสดุเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ที่ทนไฟ และถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสายส่งข้อมูลของผลิตภัณฑ์สำหรับผู้บริโภค สายหุ้มฉนวนและสายส่งไฟฟ้าแรงสูงสำหรับสถานีชาร์จพลังงานใหม่ และสายส่งไฟฟ้าแรงสูงในยานยนต์

อย่างไรก็ตาม ยังคงมีปัญหาเชิงวัตถุประสงค์มากมายในการวิจัยเกี่ยวกับสารหน่วงไฟของเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ ตัวอย่างเช่น เพื่อนๆ มักถามว่า TPE และ TPU แตกต่างกันอย่างไร บทความนี้จึงกล่าวถึงคุณลักษณะ การเปรียบเทียบประสิทธิภาพ และการประยุกต์ใช้ของวัสดุสายไฟและสายเคเบิลเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ TPE และ TPU โดยสังเขป

01 การประยุกต์ใช้ TPE ในด้านสายไฟและสายเคเบิล

TPE หมายถึงเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ที่มี SEBS เป็นเรซินเมทริกซ์ SEBS เป็นโคพอลิเมอร์แบบบล็อกที่ประกอบด้วยสไตรีน (S)-เอทิลีน (E)/บิวทีน (B)-สไตรีน (S)

พันธะคู่ใน SEBS หรือ SBS นั้นอิ่มตัวด้วยกระบวนการไฮโดรจิเนชัน ดังนั้น SEBS จึงทนต่อสภาพอากาศ ทนความร้อน ทนต่อการเสียรูปจากการบีบอัด และมีคุณสมบัติทางกลที่ดีเยี่ยม

(1) ผลิตภัณฑ์ SEBS มีประสิทธิภาพในการเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม ปลอดสารพิษ ทนต่อสภาพอากาศและทนต่อการเสื่อมสภาพ มีความยืดหยุ่นดีและมีความแข็งแรงสูง และมีช่วงอุณหภูมิการใช้งานที่กว้าง เป็นวัสดุที่ยอดเยี่ยมสำหรับการทำปลอกหุ้มภายนอกและเทปฉนวนของสายไฟและสายเคเบิล โดยส่วนใหญ่จะใช้ในอุปกรณ์อัจฉริยะเคลื่อนที่ เครื่องใช้ในบ้าน และสาขาอื่นๆ

ในปัจจุบัน การนำวัสดุอื่นมาใช้แทน PVC ในสายไฟแรงดันต่ำ (เช่น สายหูฟัง สายชาร์จ สาย USB สายสัญญาณเสียง/วิดีโอ สายคอมพิวเตอร์ ฯลฯ) กลายเป็นแนวโน้มที่แพร่หลาย

(2) เนื่องจากผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคมีลักษณะของการอัปเดตที่รวดเร็วและอายุการใช้งานสั้น เมื่อเข้าสู่ยุคของการยกระดับการบริโภค ผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องกับ SEBS จึงมีโอกาสพัฒนาในอุตสาหกรรมนี้อย่างมาก

ด้วยความต้องการที่เพิ่มขึ้นในด้านความทนไฟและประสิทธิภาพการรักษาสิ่งแวดล้อมของสายเคเบิลทั้งในและต่างประเทศ ประกอบกับระดับการบริโภคของผู้คนที่ดีขึ้นอย่างต่อเนื่อง แนวโน้มจึงเพิ่มขึ้นของผลิตภัณฑ์ SEBS ที่ทนไฟประสิทธิภาพสูงเพื่อทดแทนสายเคเบิลแบบเดิมสายเคเบิลนี้ วัสดุตั้งต้น เช่น PVC และ CPE กำลังมีบทบาทสำคัญมากขึ้นในอนาคต และมีโอกาสในการใช้งานที่กว้างขวาง ในปัจจุบัน ตลาดมีความต้องการอย่างมากสำหรับการปรับปรุงคุณสมบัติหน่วงไฟของ SEBS และการพัฒนาวัสดุที่มีประสิทธิภาพสูง

วัสดุ TPE ฟังก์ชันพิเศษ: ด้วยการประยุกต์ใช้และการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ๆ ของวัสดุ TPE ปัจจุบันวัสดุ TPE ฟังก์ชันพิเศษส่วนใหญ่ได้แก่ TPE นำไฟฟ้า, TPE ป้องกันไฟฟ้าสถิต, วัสดุฉนวน TPE, XLTPO ที่เชื่อมโยงด้วยการฉายรังสี, TPE ที่มีความยืดหยุ่นสูง, TPE ที่ทนไฟสูง เป็นต้น

02 การประยุกต์ใช้ TPU ในด้านสายไฟและสายเคเบิล

TPU (เทอร์โมพลาสติกโพลียูรีเทนอีลาสโตเมอร์) เป็นโคพอลิเมอร์แบบบล็อกเชิงเส้นที่ผลิตขึ้นจากปฏิกิริยาระหว่างไดไอโซไซยาเนตและโพลีออลโมเลกุลขนาดใหญ่ สารเพิ่มความยาวโซ่/สารเชื่อมโยง และสารเติมแต่งจำนวนเล็กน้อย โดยชนิดหนึ่งเป็นวัสดุโพลียูรีเทนเป็นหลัก และอีกชนิดหนึ่งเป็นประเภทโพลีอีเทอร์เป็นหลัก

โดยทั่วไปแล้วจะเป็นพอลิเมอร์แบบบล็อก โดยโพลียูรีเทนที่ได้จากการทำปฏิกิริยาระหว่างโพลีออลสายยาวกับไอโซไซยาเนตจะถูกใช้เป็นส่วนอ่อน และโพลียูรีเทนที่ได้จากการทำปฏิกิริยาระหว่างไดออลสายสั้นกับไอโซไซยาเนตจะถูกใช้เป็นส่วนแข็ง

การประยุกต์ใช้ยางยืด TPU ในสายไฟและสายเคเบิลส่วนใหญ่อยู่ในสาขาต่อไปนี้:

• ชุดสายไฟรถยนต์: ชุดสายไฟระบบเบรก ABS, สายเคเบิลมาตรวัดระยะทาง, สายเคเบิลสื่อสารรถยนต์, สายเคเบิลหุ้มฉนวนกันไฟสำหรับขั้วชาร์จ เป็นต้น

• สายเคเบิลสำรวจทางภูมิศาสตร์: สายเคเบิลสำรวจแหล่งน้ำมัน มหาสมุทร และบนบก, สายเคเบิลตรวจจับคลื่นแผ่นดินไหว ฯลฯ

• สายไฟสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค: สายหูฟัง (ชนิดทนไฟ) สายเคเบิลข้อมูล สำหรับชาร์จโทรศัพท์มือถือ สายหูฟัง สาย USB สายเคเบิลอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ ฯลฯ

• สายเคเบิลสำหรับพลังงานและอุตสาหกรรม: สายเคเบิลสำหรับเครื่อง CNC คอมพิวเตอร์, สายเคเบิลสำหรับพลังงานลม, สายเคเบิลสำหรับการทำเหมือง, สายเคเบิลสำหรับระบบส่งไฟฟ้า;

• สายเคเบิลสื่อสาร: สายเคเบิลใยแก้วนำแสงหุ้มด้วยวัสดุหน่วงไฟ;

• สายเคเบิลอุปกรณ์ทางการแพทย์: สายเคเบิลเครื่องตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจ, สายเคเบิลตรวจวัดระดับออกซิเจนในเลือด, สายเคเบิลนำไฟฟ้าสำหรับอิเล็กโทรด, สายเคเบิลเครื่องนวด

03 การเปรียบเทียบประสิทธิภาพของวัสดุสายไฟและสายเคเบิล TPE และ TPU

(1) TPU มีความแข็งแรง ความทนทานต่อแรงดึง และอัตราการยืดตัวที่ดีกว่า TPE: ความทนทานต่อแรงดึงของ TPU สูงกว่ายางธรรมชาติและยางสังเคราะห์ 2 ถึง 3 เท่า และ TPU มีความต้านทานต่อการดัดงอที่ดี มีความต้านทานต่อการสึกหรอที่ดี ค่าการสึกหรอของ Taber อยู่ที่ 0.35-0.5 มก. ซึ่งน้อยที่สุดในบรรดาพลาสติก ดังนั้นจึงมีความต้านทานต่อการแตกของผิวที่ดี

(2) ความรู้สึกและประสิทธิภาพที่นุ่มนวลของ TPE และ TPU: TPE สามารถปรับความแข็งและความยืดหยุ่นได้ในช่วงกว้างตั้งแต่ 0 ถึง 99A ในขณะที่ช่วงความแข็งของ TPU อยู่ที่ 60~95A และยังคงรักษาความยืดหยุ่นไว้ได้เมื่อความแข็งสูงกว่า 85A นี่เป็นคุณลักษณะที่อีลาสโตเมอร์อื่นๆ ไม่มี ดังนั้น TPU จึงมีความสามารถในการรับน้ำหนักสูงและมีผลการดูดและปล่อยที่ดี ความรู้สึกของทั้งสองค่อนข้างแตกต่างกันในช่วงความแข็งที่แตกต่างกัน และปรับให้เข้ากับโอกาสต่างๆ ตามความต้องการ TPE มีการสูญเสียความยืดหยุ่นมากในกรณีที่มีความแข็งสูง

(3) โพลีอีเทอร์ TPU และ TPE มีคุณสมบัติกันน้ำได้ดี แต่โพลีเอสเตอร์ TPU มีคุณสมบัติกันน้ำได้ไม่ดี TPU มีคุณสมบัติกันน้ำมันได้ดีกว่า TPE

(4) ความต้านทานต่อรังสียูวีของโพลีเอสเตอร์ TPU ค่อนข้างต่ำและมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนเป็นสีเหลือง เนื่องจากวงแหวนเบนซีนของส่วนแข็งโพลียูรีเทนและสารบ่มอะโรมาติกเชื่อมต่อกับเอสเทอร์ของกรดคาร์บอกซิลิก ทำให้เกิดการออกซิเดชันและการจัดเรียงใหม่ ก่อให้เกิดโครงสร้างควิโนนที่มีหมู่โครโมเจนิก จึงสร้างพันธะไม่อิ่มตัวในส่วนของพอลิเมอร์ ภายใต้การกระทำของรังสีอัลตราไวโอเลต พลังงาน "อนุมูลอิสระ" จะถูกจัดหาให้กับปฏิกิริยาการเปลี่ยนสี ซึ่งให้พลังงานเพียงพอที่จะทำลายพันธะเคมีของพอลิเมอร์ส่วนใหญ่ กระตุ้นปฏิกิริยาออกซิเดชันอัตโนมัติ และทำให้เกิดการเสื่อมสภาพและเสื่อมสภาพ

คุณสมบัติการต้านทานการเหลืองของโพลีอีเทอร์ TPU ดีกว่าโพลีเอสเตอร์ TPU สามารถปรับปรุงความสามารถในการต้านทานรังสียูวีได้หลังจากการดัดแปลง ทำให้มั่นใจได้ว่าจะไม่เหลืองภายใน 1-2 ปี โดยทั่วไปแล้วความสามารถในการต้านทานรังสียูวีของ TPE ดีกว่า TPU ดังนั้น TPE ที่ทนต่อสีจึงดีกว่า TPU มาก

โดยสรุปแล้ว โพลีอีเทอร์ TPU มีข้อดีคือ ทนต่อการไฮโดรไลซิส ทนต่อเชื้อรา มีความยืดหยุ่นสูง และใช้งานได้ดีในอุณหภูมิต่ำ ในขณะที่โพลีเอสเตอร์ TPU มีข้อดีคือ มีความแข็งแรงดึงสูง มีความยืดหยุ่น ทนต่อการสึกหรอ ทนต่อตัวทำละลาย ทนต่อการออกซิเดชัน และทนต่ออุณหภูมิสูง

04 การแปรรูปและการขึ้นรูปวัสดุสายไฟและสายเคเบิล TPE และ TPU และการเปรียบเทียบต้นทุน

การเปรียบเทียบกระบวนการและการขึ้นรูปวัสดุสายไฟและสายเคเบิล TPE และ TPU:

(1) TPU ดูดซับน้ำได้ง่ายมาก จำเป็นต้องอบแห้งที่อุณหภูมิ 100℃ เป็นเวลา 3-4 ชั่วโมงก่อนการแปรรูป ในขณะที่ TPE อบแห้งที่อุณหภูมิ 70-80℃ เป็นเวลา 2 ชั่วโมง

(2) ข้อกำหนด TPU สำหรับเครื่องอัดรีด เครื่องอัดรีดแบบสกรูเดี่ยวสามขั้นตอนที่มีอัตราส่วน L/D ระหว่าง 20-30 และอัตราส่วนการบีบอัดระหว่าง 2-4 เหมาะสำหรับการแปรรูป TPU ช่องว่างระหว่างสกรูและท่อวัสดุควรอยู่ที่ประมาณ 0.1-0.2 มม. การออกแบบสกรูที่เหมาะสมควรหลีกเลี่ยงแรงเสียดทานที่รุนแรงและความร้อนสูงเกินไป ซึ่งจะทำให้วัสดุสลายตัวและแตก ทำให้คุณสมบัติทางกลของผลิตภัณฑ์ลดลง

ความเร็วของสกรูขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของสกรู เนื่องจาก TPU มีความไวต่อการทอดและการตัด ความเร็วที่สูงเกินไปอาจทำให้ TPU แตกได้ง่าย หากความเร็วต่ำเกินไปก็อาจทำให้แตกได้เช่นกันเนื่องจากระยะเวลาที่อยู่ในระบบนานเกินไป โดยทั่วไป ความเร็วของสกรูจะตั้งไว้ในช่วง 25-60 รอบต่อนาที ในขณะที่ TPE ต้องการเครื่องอัดรีดที่ค่อนข้างหลวมกว่า

(3) ก่อนเริ่มใช้งาน TPU ตรวจสอบให้แน่ใจว่าสกรู หัวเครื่อง และกระบอกสกรูสะอาดปราศจากซอกมุมอับ การเตรียมการทั้งหมดเสร็จสมบูรณ์แล้ว เช่น การเตรียมผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูป การพิมพ์ และการทดสอบระบบ เป็นต้น ขั้นตอนสุดท้ายคือการเปิดผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปก่อนดึงถังป้อนวัสดุเพื่อปล่อยวัสดุไปยังสกรู ในช่วงเริ่มต้นของการเริ่มใช้งานเครื่อง พยายามลดระยะเวลาที่ยางอยู่บนสกรูให้น้อยที่สุด หลังจากปล่อยวัสดุแล้ว เครื่องจะเริ่มทำงานได้อย่างรวดเร็วภายใน 5 นาที ช่วงเวลาที่สำคัญนี้ต้องจัดการให้ดีในตอนเริ่มต้น ให้ความสำคัญกับลำดับขั้นตอน แล้วคุณจะได้ผลลัพธ์ที่ดีขึ้นเป็นสองเท่าด้วยความพยายามเพียงครึ่งเดียว

(4) TPE ไม่ไวต่อแรงเฉือน และจะไม่สลายตัวได้ง่ายหากปล่อยทิ้งไว้นาน นอกจากนี้ยังสะดวกต่อการแปรรูปมากกว่า

การเปรียบเทียบต้นทุนการผลิตของวัสดุสายไฟและสายเคเบิล TPE และ TPU:

(1) ต้นทุนของวัสดุ TPE และ TPU โพลีเอสเตอร์ไม่แตกต่างกันมากนัก TPU โพลีเอสเตอร์มีราคาสูงกว่าเล็กน้อย แต่ TPU โพลีอีเทอร์มีราคาค่อนข้างสูง

(2) ทั้งสามชนิดมีความหนาแน่น TPE ต่ำที่สุด ตามด้วยความหนาแน่น TPU โพลีอีเทอร์ และความหนาแน่น TPU โพลีเอสเตอร์สูงสุด และมีต้นทุนการใช้ TPE ต่ำที่สุด

เมื่อเปรียบเทียบคุณสมบัติพื้นฐานของวัสดุ TPE และ TPU รวมถึงเทคโนโลยีการแปรรูปวัสดุแล้ว พบว่าทั้งสองชนิดมีข้อดีและข้อเสียแตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม จากการวิเคราะห์ห่วงโซ่อุตสาหกรรม TPU และ TPE ในประเทศ พบว่าช่องทางการตลาดวัตถุดิบ TPE มีเสถียรภาพและสะดวกกว่า ในขณะที่วัตถุดิบการผลิต TPU ส่วนใหญ่ต้องพึ่งพาการนำเข้า และกระบวนการผลิตในประเทศค่อนข้างล้าหลัง ทำให้ยากที่จะรับประกันความเสถียรของผลิตภัณฑ์ คุณลักษณะของวัตถุดิบจากผู้ผลิตแต่ละรายมีความแตกต่างกันมาก ผู้ผลิตอีลาสโตเมอร์จำเป็นต้องทำความเข้าใจให้เพียงพอเพื่ออำนวยความสะดวกในการพัฒนาและปรับปรุงการใช้งาน

จากการสำรวจโครงสร้างภายในของวัสดุอย่างละเอียด การตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพแบบเรียลไทม์ และการระบุความเสถียรอย่างต่อเนื่อง ทำให้เห็นถึงความเข้ากันได้และความทนทานของสายไฟในสภาพแวดล้อมทางทะเลที่รุนแรง ในอนาคต การพัฒนาวัสดุและโครงสร้างของสายส่งไฟฟ้าใต้น้ำอย่างต่อเนื่องจะวางรากฐานที่มั่นคงยิ่งขึ้นสำหรับการทำเหมืองและการประยุกต์ใช้ทรัพยากรทางทะเลอย่างแน่นอน       

เซี่ยงไฮ้ หลานเซิง สายเคเบิลสามารถตอบสนองความต้องการด้านสายเคเบิลที่หลากหลายของคุณได้