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电线电缆无卤材料选择指标分析 - 无图版

277807927 --- 2011-07-30 18:11:32

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1、 电线电缆无卤材料选择指标分析

无卤阻燃弹性体作为电线电缆外被材料主要参考以下指标

A.环保 

PVC材料的替代根源在于环保性,各国及各著名品牌的环保指令越来越严苛,目前我们接触并完全符合的环保指令有RoHs/ REACH/ Halogen-free/ Phthalate/ Dimethyl Fumarate/ PFOA&PFOS/TBBPA/ PAHs/EN71,之前由于材料技术发展因素,市场上有部分的含卤素阻燃TPU/TPE应用相信将在不久被淘汰(典型产品有Lubrizol FRTPU58202/SPCAPA FRTPE

2.硬度 

消费电子产品连接线诉求手感柔软舒适,对于无卤阻燃弹性体应用于线缆行业,硬度在8090A比较普遍。硬度太低会导致材料弹性缺失,并且不利于加工;硬度太高使线缆感觉僵硬。弹性体特有的弹性手感,同等硬度与PVC材料相比,手感柔软度有偏差。我们的经验,Shore 85A的无卤阻燃弹性体与8082A5550P)的PVC线缆成品手感柔软度相近。

3.阻燃性 

线缆成品评估阻燃性主要参考VW-1FT-1通行标准,需要明确的是整体线缆须防火。由于不同的电子信息线有不同的线规设计,其半成品绝缘层材料已限制(在PP/PEHytrel类材料选择),如选用阻燃类聚烯烃材料,会造成电压击穿或信号传输缺陷。所以阻燃线缆成品对外被材料提出非常高的阻燃要求。我们的经验,外被材料阻燃结焦能力强,线缆燃烧后粘附在成品上形成致密炭化层,保护线材绝缘材料,半成品即使没有屏蔽材料(如铝箔)保护,也能轻易通过VW-1FT-1防火测试。

4.物理机械性能 

UL1581/758/62标准中对弹性体或105 PVC材料最小抗张强度1.05kgf/mm2,最小断裂伸长率100%。作为我们的无卤阻燃弹性体材料,其力学性能指标已远远超出传统的PVC线缆要求。外被材料的延伸率可以作为线缆成品弹性的参考指标之一。我们认为线缆行业应用无卤阻燃弹性体更应关注外被材料的抗张强度、撕裂强度、耐温等级(80/90/105)、热变形(121/150)、冷热冲击、非移行等,这才能体现材料的综合性能。

 5.表面 

我们的浅薄认识,一款无卤阻燃线缆成品表面细腻半雾(亮中带雾)才能体现产品高端,如能有充足的橡胶感,就是完美的表面,这一直是ATP追求的材料境界。

市场关注的表面析出问题,我们认为目前没有一款完美的无卤阻燃产品,这从材料角度解释。无卤阻燃弹性体配方设计,弹性体基材与阻燃体系,配合相应的表面处理技术、加工技巧。首先作为弹性体基材,为高分子合成材料,其分子量不可能做到完全均一,成分中的低分子存在析出的可能性,而且合成过程中还需要添加诸如抗氧剂、润滑剂等低分子组分;其次,阻燃体系与弹性体基材存在相容性问题,目前的表面处理技术还不能完全达到100%覆盖,无卤阻燃弹性体存在相容性不佳析出的可能性;最后,无卤阻燃弹性体生产及后续押出过程中由于热、水份等因素,不可避免小部分高分子断链,这也是表面析出的可能性。如何避免表面析出,我们的经验:材料的选择、生产工艺的严格控制、材料配方的合理设计,尽最大可能减少材料析出;电线押出工艺控制,物料充分干燥,避免水份对材料的降解,线材表面半雾化(半雾的原因是表面均匀凹凸散射光),轻微析出物质存在于凹凸面,从表面很难看出。如果市场上有供应商号称能提供绝无析出无卤阻燃弹性体材料,我们认为是不负责任的。即使国际大品牌弹性体材料供应商(如Lubrizol/Bayer/Basf等)也不承诺绝无迁移析出。

另关于表面印字问题,目前的无卤油墨技术,只要化精力与相应供应商配合,一定能解决。目前更先进的采用喷码技术.

 

6.加工性能 

无卤阻燃弹性体需要较好流动及成型性能,否则易在押出机的颈部及机头部位形成滞留死胶,从而造成线材表面明显的模痕和熔接缝。我们的无卤阻燃弹性体材料加工性能良好,OD5.5线材押出速度可以在50m/min左右,2.5线材押出速度在120m/min左右,表面保持不变。

 

1、 无卤阻燃弹性体线材押出

机台选择

我们推荐选用长径比26:1,压缩比2.8以上的单螺杆,如螺纹件具反齒或双螺纹结构,使熔融物料部分反流增加混炼功能,则非常完美。

我们的无卤阻燃弹性体物料在传统的PVC螺杆也能顺利押出,一般温度范围在150~190之间,根据不同的机台和螺杆调整温度,使物料充分塑化。

加工前物料干燥

我们推荐无卤阻燃弹性体干燥工艺105℃/2H,确保物料充分干燥,水份含量控制在0.03%以内。我们曾系统评估水份对物料加工的影响,物料充分干燥成品分子量为10万左右,物料不烘干加工分子量为7万左右;相同剪切条件下粘度104pa.s物料充分干燥时的熔融温度为186℃,物料不烘干时熔融温度为168℃。由此可见干燥工序对成品性能的关键影响。我们经验,无卤阻燃弹性体加工时水份超标,物料分子链断裂,性能下降严重,线材成品表面针孔状颗粒,易发粘。

 流涎(模口积料、眼屎)

流涎原因在电线行业众说纷纭,我们认为该原因主要是物料与模具两方面。根据流体力学,流动物料在模具(外模和内模)接触面流动速度最快,物料不良将导致熔体破裂,破裂物料(主要是小分子组分)在模口外翻和内翻堆积形成流涎,外流涎一般工程技术人员有认识,内流涎在套管制造中容易发现。流涎在模口堆积一定程度会粘附在线材表面带出。

解决方案:首先,确保干燥充分,物料良好,包括流动性、熔体强度、表面处理等符合押出加工前提;其次,确保模具光滑,减少物料与模具表面的摩擦系数;最后,可通过模口设计使积料自动散开掉落(具体方法ATP有专利申请,感兴趣朋友可联系ATP技术服务中心)。

模痕

主要原因在物料的流动性和外模的光滑度。如模具有缺陷,物料容易在模具内粘附形成死胶;物料的流动性不佳,容易因机头和模具加热温度不均匀,各部位物料流动性差异明显,押出时流动速度不同相互挤压易造成模痕。

熔接缝

传统机头设计都是熔融物料通过颈部均匀分流两侧,临近口模重新合流挤出。如果传统的机头设计精密度高,浅色线材会在表面有两条均匀对称的淡淡熔接缝(深色线材看不出来)。我们通过改进机头螺旋状设计,避免物料分流,从而解决线材熔接缝问题(具体方法ATP有专利申请,感兴趣朋友可联系ATP技术服务中心)。

机头与外模

ATP无卤阻燃弹性体物料推荐使用精密度高、间隙小的机头,并且使用比线材规格小的外模,建议外模大小为线材规格的95%左右(如生产OD=4.0线材,选用3.83.9的外模),使机头压力足够大,保证线材表面质量。

2、 SR注塑成型

无卤阻燃弹性体注塑料SR成型,我们认为TPUSEBS TPE基材合适。SR注塑部分非常关注摇摆、强度、表观耐刮耐磨、与线材黏合程度等因素,各方面性能无疑TPUSEBS合适。以下分析基于ATP无卤阻燃TPU注塑级材料。

流动性

线材的注塑结构部分基本上是通过立式注塑机实现,如流动性不好,必须通过非常大的压力才能把模腔充满,但压力稍大又容易形成飞边。流动性不佳的物料很难调机且不稳定。熔融指数可以作为材料流动性的参考指标之一。

黏模

TPU作为粘度高且具一定极性的材料,本身已是较难脱模。TPU无卤阻燃化后一般结晶能力增强,收缩率变大。特别是具凹槽网尾结构,因是手工开模,脱模性能是评估材料实用性的关键因素之一。ATP无卤阻燃TPU材料通过控制结晶度解决黏模问题。

 缩水

无卤阻燃TPU缩水原因主要是材料的收缩率大,冷却凝固快,表面硬化而内部冷却速度差异造成收缩凹陷。所以控制材料的结晶度是关键。注塑工艺改善方向为:适当注塑量,减低熔体温度,注射和保压压力加大,注射速度降低,模具通水冷却。

 飞边

飞边与材料的流动性、注塑工艺、模具结构等有关系。模具结构方面建议根据不同的物料适当改善模具,比较无卤阻燃TPU材料与传统的PVC注塑料收缩率差异,且注塑压力也大很多。

总结:作为无卤阻燃弹性体新材料在电线电缆行业的应用,诸位在材料选择和工艺摸索上都不具很丰富的经验。以上仅仅是我们对该行业的简单分析,如文中涉及同行信息,本意不存在肆意攻击。希望本文对电线电缆行业无卤化进程有所推动,这是ATP肩负的使命。当前材料的发展日新月异,无卤阻燃弹性体材料将不断涌现,但ATP不敢妄自菲薄,推广无卤阻燃弹性体材料,希望与客户共同在线缆无卤化浪潮中腾飞。

like628 --- 2011-08-03 17:28:58

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楼主写的这么多,居然没有人来发表一下看法!

godly886 --- 2011-08-03 20:41:11

3

很好

like628 --- 2011-08-16 17:31:22

4

我再次严重支持一下!

caro1147 --- 2012-12-11 15:21:13

5

感謝分享
outlook --- 2012-12-11 21:51:11

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是值得学习阿,无卤料
xiangrikui --- 2012-12-18 11:59:27

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又上了一堂很好的课,谢谢哈

mfb1986 --- 2014-06-03 14:13:26

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1.TPU阻燃料价格高,<div>2.绝缘性能的保证,随时间推移绝缘性能可能下降会更快,还需要试验验证。</div>
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