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[材料介紹] 電線電纜無(wú)鹵材料選擇指標(biāo)分析
P:2011-07-30 18:11:32
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1、 電線電纜無(wú)鹵材料選擇指標(biāo)分析
無(wú)鹵阻燃彈性體作為電線電纜外被材料主要參考以下指標(biāo)
A.環(huán)保
PVC材料的替代根源在于環(huán)保性，各國(guó)及各著名品牌的環(huán)保指令越來(lái)越嚴(yán)苛，目前我們接觸并完全符合的環(huán)保指令有RoHs/ REACH/ Halogen-free/ Phthalate/ Dimethyl Fumarate/ PFOA&PFOS/TBBPA/ PAHs/EN71，之前由于材料技術(shù)發(fā)展因素，市場(chǎng)上有部分的含鹵素阻燃TPU/TPE應(yīng)用相信將在不久被淘汰（典型產(chǎn)品有Lubrizol FRTPU58202/SPC、APA FRTPE）
2.硬度
消費(fèi)電子產(chǎn)品連接線訴求手感柔軟舒適，對(duì)于無(wú)鹵阻燃彈性體應(yīng)用于線纜行業(yè)，硬度在80～90A比較普遍。硬度太低會(huì)導(dǎo)致材料彈性缺失，并且不利于加工；硬度太高使線纜感覺(jué)僵硬。彈性體特有的彈性手感，同等硬度與PVC材料相比，手感柔軟度有偏差。我們的經(jīng)驗(yàn)，Shore 85A的無(wú)鹵阻燃彈性體與80～82A（55～50P）的PVC線纜成品手感柔軟度相近。
3.阻燃性
線纜成品評(píng)估阻燃性主要參考VW-1或FT-1通行標(biāo)準(zhǔn)，需要明確的是整體線纜須防火。由于不同的電子信息線有不同的線規(guī)設(shè)計(jì)，其半成品絕緣層材料已限制（在PP/PE或Hytrel類(lèi)材料選擇），如選用阻燃類(lèi)聚烯烴材料，會(huì)造成電壓擊穿或信號(hào)傳輸缺陷。所以阻燃線纜成品對(duì)外被材料提出非常高的阻燃要求。我們的經(jīng)驗(yàn)，外被材料阻燃結(jié)焦能力強(qiáng)，線纜燃燒后粘附在成品上形成致密炭化層，保護(hù)線材絕緣材料，半成品即使沒(méi)有屏蔽材料（如鋁箔）保護(hù)，也能輕易通過(guò)VW-1或FT-1防火測(cè)試。
4.物理機(jī)械性能
在UL1581/758/62標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)彈性體或105℃ PVC材料最小抗張強(qiáng)度1.05kgf/mm2，最小斷裂伸長(zhǎng)率100%。作為我們的無(wú)鹵阻燃彈性體材料，其力學(xué)性能指標(biāo)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)的PVC線纜要求。外被材料的延伸率可以作為線纜成品彈性的參考指標(biāo)之一。我們認(rèn)為線纜行業(yè)應(yīng)用無(wú)鹵阻燃彈性體更應(yīng)關(guān)注外被材料的抗張強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、耐溫等級(jí)（80/90/105℃）、熱變形(121/150℃)、冷熱沖擊、非移行等，這才能體現(xiàn)材料的綜合性能。
5.表面
我們的淺薄認(rèn)識(shí)，一款無(wú)鹵阻燃線纜成品表面細(xì)膩半霧（亮中帶霧）才能體現(xiàn)產(chǎn)品高端，如能有充足的橡膠感，就是完美的表面，這一直是ATP追求的材料境界。
市場(chǎng)關(guān)注的表面析出問(wèn)題，我們認(rèn)為目前沒(méi)有一款完美的無(wú)鹵阻燃產(chǎn)品，這從材料角度解釋。無(wú)鹵阻燃彈性體配方設(shè)計(jì)，彈性體基材與阻燃體系，配合相應(yīng)的表面處理技術(shù)、加工技巧。首先作為彈性體基材，為高分子合成材料，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，而且合成過(guò)程中還需要添加諸如抗氧劑、潤(rùn)滑劑等低分子組分；其次，阻燃體系與彈性體基材存在相容性問(wèn)題，目前的表面處理技術(shù)還不能完全達(dá)到100%覆蓋，無(wú)鹵阻燃彈性體存在相容性不佳析出的可能性；最后，無(wú)鹵阻燃彈性體生產(chǎn)及后續(xù)押出過(guò)程中由于熱、水份等因素，不可避免小部分高分子斷鏈，這也是表面析出的可能性。如何避免表面析出，我們的經(jīng)驗(yàn)：材料的選擇、生產(chǎn)工藝的嚴(yán)格控制、材料配方的合理設(shè)計(jì)，盡最大可能減少材料析出；電線押出工藝控制，物料充分干燥，避免水份對(duì)材料的降解，線材表面半霧化（半霧的原因是表面均勻凹凸散射光），輕微析出物質(zhì)存在于凹凸面，從表面很難看出。如果市場(chǎng)上有供應(yīng)商號(hào)稱能提供絕無(wú)析出無(wú)鹵阻燃彈性體材料，我們認(rèn)為是不負(fù)責(zé)任的。即使國(guó)際大品牌彈性體材料供應(yīng)商（如Lubrizol/Bayer/Basf等）也不承諾絕無(wú)遷移析出。
另關(guān)于表面印字問(wèn)題，目前的無(wú)鹵油墨技術(shù)，只要化精力與相應(yīng)供應(yīng)商配合，一定能解決。目前更先進(jìn)的采用噴碼技術(shù).
6.加工性能
無(wú)鹵阻燃彈性體需要較好流動(dòng)及成型性能，否則易在押出機(jī)的頸部及機(jī)頭部位形成滯留死膠，從而造成線材表面明顯的模痕和熔接縫。我們的無(wú)鹵阻燃彈性體材料加工性能良好，OD為5.5線材押出速度可以在50m/min左右，2.5線材押出速度在120m/min左右，表面保持不變。
1、 無(wú)鹵阻燃彈性體線材押出
機(jī)臺(tái)選擇
我們推薦選用長(zhǎng)徑比26:1，壓縮比2.8以上的單螺桿，如螺紋件具反齒或雙螺紋結(jié)構(gòu)，使熔融物料部分反流增加混煉功能，則非常完美。
我們的無(wú)鹵阻燃彈性體物料在傳統(tǒng)的PVC螺桿也能順利押出，一般溫度范圍在150~190℃之間，根據(jù)不同的機(jī)臺(tái)和螺桿調(diào)整溫度，使物料充分塑化。
加工前物料干燥
我們推薦無(wú)鹵阻燃彈性體干燥工藝105℃/2H，確保物料充分干燥，水份含量控制在0.03%以內(nèi)。我們?cè)到y(tǒng)評(píng)估水份對(duì)物料加工的影響，物料充分干燥成品分子量為10萬(wàn)左右，物料不烘干加工分子量為7萬(wàn)左右；相同剪切條件下粘度104pa.s物料充分干燥時(shí)的熔融溫度為186℃，物料不烘干時(shí)熔融溫度為168℃。由此可見(jiàn)干燥工序?qū)Τ善沸阅艿年P(guān)鍵影響。我們經(jīng)驗(yàn)，無(wú)鹵阻燃彈性體加工時(shí)水份超標(biāo)，物料分子鏈斷裂，性能下降嚴(yán)重，線材成品表面針孔狀顆粒，易發(fā)粘。
流涎（模口積料、眼屎）
流涎原因在電線行業(yè)眾說(shuō)紛紜，我們認(rèn)為該原因主要是物料與模具兩方面。根據(jù)流體力學(xué)，流動(dòng)物料在模具（外模和內(nèi)模）接觸面流動(dòng)速度最快，物料不良將導(dǎo)致熔體破裂，破裂物料（主要是小分子組分）在�？谕夥蛢�(nèi)翻堆積形成流涎，外流涎一般工程技術(shù)人員有認(rèn)識(shí)，內(nèi)流涎在套管制造中容易發(fā)現(xiàn)。流涎在�？诙逊e一定程度會(huì)粘附在線材表面帶出。
解決方案：首先，確保干燥充分，物料良好，包括流動(dòng)性、熔體強(qiáng)度、表面處理等符合押出加工前提；其次，確保模具光滑，減少物料與模具表面的摩擦系數(shù)；最后，可通過(guò)�？谠O(shè)計(jì)使積料自動(dòng)散開(kāi)掉落（具體方法ATP有專利申請(qǐng)，感興趣朋友可聯(lián)系ATP技術(shù)服務(wù)中心）。
模痕
主要原因在物料的流動(dòng)性和外模的光滑度。如模具有缺陷，物料容易在模具內(nèi)粘附形成死膠；物料的流動(dòng)性不佳，容易因機(jī)頭和模具加熱溫度不均勻，各部位物料流動(dòng)性差異明顯，押出時(shí)流動(dòng)速度不同相互擠壓易造成模痕。
熔接縫
傳統(tǒng)機(jī)頭設(shè)計(jì)都是熔融物料通過(guò)頸部均勻分流兩側(cè)，臨近口模重新合流擠出。如果傳統(tǒng)的機(jī)頭設(shè)計(jì)精密度高，淺色線材會(huì)在表面有兩條均勻?qū)ΨQ的淡淡熔接縫（深色線材看不出來(lái)）。我們通過(guò)改進(jìn)機(jī)頭螺旋狀設(shè)計(jì)，避免物料分流，從而解決線材熔接縫問(wèn)題（具體方法ATP有專利申請(qǐng)，感興趣朋友可聯(lián)系ATP技術(shù)服務(wù)中心）。
機(jī)頭與外模
ATP無(wú)鹵阻燃彈性體物料推薦使用精密度高、間隙小的機(jī)頭，并且使用比線材規(guī)格小的外模，建議外模大小為線材規(guī)格的95%左右（如生產(chǎn)OD=4.0線材，選用3.8或3.9的外模），使機(jī)頭壓力足夠大，保證線材表面質(zhì)量。
2、 SR注塑成型
無(wú)鹵阻燃彈性體注塑料SR成型，我們認(rèn)為TPU比SEBS TPE基材合適。SR注塑部分非常關(guān)注搖擺、強(qiáng)度、表觀耐刮耐磨、與線材黏合程度等因素，各方面性能無(wú)疑TPU比SEBS合適。以下分析基于ATP無(wú)鹵阻燃TPU注塑級(jí)材料。
流動(dòng)性
線材的注塑結(jié)構(gòu)部分基本上是通過(guò)立式注塑機(jī)實(shí)現(xiàn)，如流動(dòng)性不好，必須通過(guò)非常大的壓力才能把模腔充滿，但壓力稍大又容易形成飛邊。流動(dòng)性不佳的物料很難調(diào)機(jī)且不穩(wěn)定。熔融指數(shù)可以作為材料流動(dòng)性的參考指標(biāo)之一。
黏模
TPU作為粘度高且具一定極性的材料，本身已是較難脫模。TPU無(wú)鹵阻燃化后一般結(jié)晶能力增強(qiáng)，收縮率變大。特別是具凹槽網(wǎng)尾結(jié)構(gòu)，因是手工開(kāi)模，脫模性能是評(píng)估材料實(shí)用性的關(guān)鍵因素之一。ATP無(wú)鹵阻燃TPU材料通過(guò)控制結(jié)晶度解決黏模問(wèn)題。
縮水
無(wú)鹵阻燃TPU縮水原因主要是材料的收縮率大，冷卻凝固快，表面硬化而內(nèi)部冷卻速度差異造成收縮凹陷。所以控制材料的結(jié)晶度是關(guān)鍵。注塑工藝改善方向?yàn)椋哼m當(dāng)注塑量，減低熔體溫度，注射和保壓壓力加大，注射速度降低，模具通水冷卻。
飛邊
飛邊與材料的流動(dòng)性、注塑工藝、模具結(jié)構(gòu)等有關(guān)系。模具結(jié)構(gòu)方面建議根據(jù)不同的物料適當(dāng)改善模具，比較無(wú)鹵阻燃TPU材料與傳統(tǒng)的PVC注塑料收縮率差異，且注塑壓力也大很多。
總結(jié)：作為無(wú)鹵阻燃彈性體新材料在電線電纜行業(yè)的應(yīng)用，諸位在材料選擇和工藝摸索上都不具很豐富的經(jīng)驗(yàn)。以上僅僅是我們對(duì)該行業(yè)的簡(jiǎn)單分析，如文中涉及同行信息，本意不存在肆意攻擊。希望本文對(duì)電線電纜行業(yè)無(wú)鹵化進(jìn)程有所推動(dòng)，這是ATP肩負(fù)的使命。當(dāng)前材料的發(fā)展日新月異，無(wú)鹵阻燃彈性體材料將不斷涌現(xiàn)，但ATP不敢妄自菲薄，推廣無(wú)鹵阻燃彈性體材料，希望與客戶共同在線纜無(wú)鹵化浪潮中騰飛。
RP - reduced propagation蔓延限制型(電纜) （0） 投訴
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