Термопластичный полиуретан в конструкциях проводов и кабелей
 
Кабельно-проводниковая продукция и аксессуары

Термопластичный полиуретан в конструкциях проводов и кабелей

Термопластичный полиуретан (ТПУ) является полимерным эластомером, относящимся к широкому классу полимерных материалов. Жёсткий полиуретан и различные виды гибкого вспененного полиуретана были разработаны в конце 30-х годов и с коммерческой точки зрения являются доминирующими продуктами на рынке материалов. ТПУ был разработан в компании Lubrizol (в то время BFGoodrich), и под маркой Estane® его различные виды были запатентованы и начали применяться с 1959 г.

Современные марки ТПУ существенно отличаются от более ранних полиуретановых материалов тем, что они являются по сути термопластичными, а не термореактивными. Хотя они изготавливаются из сырья тех же классов, степень их кристаллизации невелика, и они плавятся при температурах, типичных для многих термопластических материалов. Следовательно, они растворимы во многих растворителях и могут быть расплавлены и далее переработаны с использованием стандартного литьевого или экструзионного оборудования.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ТПУ


Существует два основных класса ТПУ: на основе простого и сложного полиэфиров. Для ТПУ на основе простого полиэфира характерны отличные низкотемпературные свойства, устойчивость к гидролизу, ультрафиолету, а также к микробному воздействию. ТПУ на основе сложного полиэфира являются маслостойкими, устойчивыми к химическому воздействию и износу. Твёрдость материалов находится в диапазоне от 65 А по Шору до 85 D. На данный момент более 90% марок ТПУ, используемых в качестве материала оболочек проводов и кабелей, на основе простого полиэфира.

ТПУ В КОНСТРУКЦИЯХ ПРОВОДОВ И КАБЕЛЕЙ

Оценки характеристик ТПУ в производстве проводов и кабелей были сделаны в начале 60-х годов. Выбор в пользу ТПУ основывался на необходимости улучшения одного или нескольких параметров конечного изделия (табл. 1).


Таблица 1
Сравнение ТПУ с другими пластиками и резинами.


Основной функцией оболочки в конструкциях проводов и кабелей является защита первичной изоляции от вредного воздействия окружающей среды, будь то негативное влияние атмосферных условий, гидролиз или механические нагрузки. Почти во всех современных случаях ТПУ применяется в качестве внешней защитной оболочки, редко этот материал используется как первичный электрический изолятор.

Компания Lubrizol Advanced Materials разработала широкий ряд полиэфирных термопластичных материалов под торговой маркой Estane®, оптимизированных специально для производства проводов и кабелей. К характерным особенностям этих материалов относятся высокая прочность и эластичность.

Для изготовления оболочек обычно используются ТПУ с твёрдостью по Шору А в диапазоне от 80 до 90. Существуют также и более твёрдые марки, они используются в кабелях, к которым прикладывается динамическая нагрузка.

Оболочки, изготовленные из ТПУ Estane®, могут обеспечить требуемую по условиям эксплуатации кабелей долговременную защиту. Оболочка из ТПУ позволяет выдерживать самые жёсткие условия эксплуатации кабеля: динамические перегибы при низких температурах, воздействие морской воды, постоянное трение, контакт с агрессивными химикатами, гидролиз и т.д. Во всех этих случаях ТПУ значительно превосходят по свойствам обычные резиновые компаунды (рис. 1). Превосходное сопротивление истиранию обусловливает существенное преимущество ТПУ Estane® над полиолефинами и ПВХ.

Рис. 1
Сравнение абразивного износа ТПУ и пластмасс*


* Абразивный износ по Тэберу, потери веса – мг/1000 циклов, валик из углеродистой стали, нагрузка 1000 г, 5000 циклов.


На оболочки проводов и кабелей, сделанных из ТПУ, вредное воздействие оказывают солнечный свет и другие источники ультрафиолетового излучения. Однако в большую часть марок на стадии производства добавляется ультрафиолетовый стабилизатор, который препятствует изменению характеристик материала. Кроме того, во многие пигментированные маточные смеси, используемые для окраски оболочек, в ходе процесса экструзии могут быть введены дополнительные стабилизаторы, оптимизированные по составу в соответствии с конкретным цветом оболочки. Оболочки проводов и кабелей чёрного цвета, изготовленные из ТПУ, обладают очень хорошей устойчивостью к воздействию ультрафиолетового излучения, поскольку углерод сам является прекрасным поглотителем УФ-излучения.

Для оболочек проводов и кабелей, рассчитанных на долговременную эксплуатацию и высокую износоустойчивость, материалы ТПУ Estane® обеспечивают превосходную защиту от физических повреждений. Эти марки ТПУ достаточно прочны для большинства видов жёстких условий эксплуатации. Замена оболочки провода или кабеля, повреждённой в результате воздействий жёстких внешних условий, является дорогостоящей операцией. ТПУ Estane® — один из наилучших эластомеров с точки зрения прочности на разрыв. Он лучше ПЭНП или пластифицированного ПВХ и обладает высоким сопротивлением надрезу, что важно во многих практических условиях работы.

НЕ РАСПРОСТРАНЯЮЩИЕ ГОРЕНИЕ МАРКИ ТПУ,
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ПРОВОДОВ И КАБЕЛЕЙ


Стандартные марки ТПУ сами по себе не являются огнестойкими. Они легко загораются при воздействии пламени, подобно другим полимерам, основой которых являются углерод, водород, кислород и азот. Первые не распространяющие горение марки ТПУ в компании Lubrizol были созданы в середине 70-х годов. В основе решений лежала галогеновая технология. Продолжение разработок нг-полимеров привело к созданию большого набора материалов, в том числе и не содержащих галоген. Значение кислородного индекса для этих материалов может быть от 24 до 37. Так, кабели с оболочкой из нг-ТПУ прошли испытания по МЭК 60332 (1 и 2) и МЭК 60332-3 (A-D), и их твёрдость лежит в пределах от 80 до 95А (табл. 2).


Таблица 2
Не распространяющие горение марки ТПУ.


Оболочки проводов и кабелей, изготовленные из нг-ТПУ Estane®, обладают теми же физико-механическими свойствами, что и стандартные марки. К ним относятся: высокие прочность на разрыв и сопротивление истиранию, а также хорошая гибкость при низких температурах.

ПЕРЕРАБОТКА ТПУ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ
ОБОЛОЧЕК ПРОВОДОВ И КАБЕЛЕЙ


Компаунды Estane® являются полностью прореагировавшими материалами и в упакованном виде практически не содержат влаги. Однако все полиуретаны являются гигроскопичными и будут впитывать влагу из атмосферы. Следовательно, их необходимо сушить до или во время процесса экструзии.

Оболочки, экструдированные из стандартных полиэфирных ТПУ, обладают блестящей поверхностью. Для уменьшения степени блеска необходимо изменить температурный режим процесса, а для уменьшения клейкости горячих оболочек из ТПУ — использовать принудительное охлаждение, такое, как водная ванна. Всем кабелям и проводам из материала Estane® придаются антиадгезионные свойства для того, чтобы практически исключить их прилипание друг к другу и облегчить условия размотки. Большинство экструдированных оболочек нг-кабелей имеет матовый вид, который может меняться при варьировании условий переработки материала.

Большая часть марок нг-ТПУ перерабатывается на одношнековых экструзионных линиях.

На каждом заводе компании Lubrizol имеются высококвалифицированный производственный персонал и лаборатория, обеспечивающая непрерывный мониторинг производственного процесса и контроль конечной продукции. Оценка качества производится с использованием стандартных методов тестирования. Кроме того, в компании Lubrizol есть служба технической поддержки, сосредоточенная целиком на оказании всесторонней помощи клиентам. Технические отделы созданы в различных регионах мира для своевременного оказания необходимой помощи заказчикам.

Компания Lubrizol примет участие в выставке Cabex 2012 с 13 по 16 марта в Сокольниках, где технические и коммерческие менеджеры будут рады ответить на все ваши вопросы.

Обсудить на форуме

Нужен кабель? Оформи заявку бесплатно