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无卤阻燃线缆行业对于TPES性能要求分析

热塑性弹性体在线缆行业应用标准及发展趋势(节选)

报告人:张爱民 教授

单 位:四川大学

报告内容:

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无卤阻燃线缆行业对于TPES性能要求分析

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低烟无卤线缆在火焰燃烧情况下产生极少烟雾,稀释的气体不含卤元素,无毒。低烟无卤线缆料被广泛应用于高层建筑、医院、大型图书馆、体育馆、防火指挥调度楼、车展和民用机场、旅客候车室、重点文物保护场所以及地铁、地下商场或人员密集的公共场所。

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无卤阻燃线缆行业对于TPES 性能要求分析

无卤阻燃属于新阻燃体系,燃烧时发烟量小,不产生有毒、腐蚀性气体。无卤阻燃添加剂主要以磷系化合物和金属氢氧化物为主。这两类化合物,燃烧时不挥发、不产生腐蚀性气体,被称为无公害阻燃剂,另外还有硅系阻燃剂及氮系阻燃剂等几类新型的无卤阻燃剂。

电线电缆无卤化发展趋势

电线电缆无卤化概念始于21世纪初,真正形成文件或指令则由Sony公司开始,现其SS-00259还作为市场上主流环保标准之一,但由于成本考虑以及材料技术发展的滞后,很多世界级大公司并没有按指令严格执行。电线外被无卤化弹性体大规模应用由Nokia公司牵头,07年以后的高端手机配套连接线已经取代PVC材料。

08年电线无卤化普及开始涌动,期间Microsofe/Nintendo/Sony/GN等各大品牌在某些领域全面使用无卤材料。但金融风暴来临,一度偃旗熄鼓。 09年6月份开始,世界经济开始回暖,各大一流公司马上倡导无卤化,国际著名电子信息公司也顺应潮流,各品牌产品无卤化指令不断推出,如Sony-Erisson/ Samsung/LG/Acer/Lenovo/Huawei/ZTE等都有明确的全面替代日期。日常消费电子产品的无卤化普及已迫在眉睫。

作为各大电线电缆制造商,须应对行业发展趋势,否则将沦为微利的传统PVC电线制造/加工商,在红海中挣扎。

无卤阻燃TPES作为电线电缆外被材料主要指标

Ø 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/EN7;

Ø 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80-90A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。

Ø阻燃性:线缆成品评估阻燃性主要参考VW-1或FT-1通行标准,需要明确的是整体线缆须防火。不同的电子信息线有不同的线规设计,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。

Ø表面:通常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。而且表面要求尽量光整,减少表面析出;

Ø物理机械性能:在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。通常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、迁移性等,这才能体现材料的综合性能。

Ø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。

表面析出问题

Ø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;

Ø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;

Ø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。

避免表面析出:

Ø材料的选择:作为材料基体,选择产品批次稳定的厂家、阻燃剂的相容性处理;

Ø生产工艺的严格控制,减少由于生产工艺不合理造成的线缆表面析出;

Ø材料配方的合理设计,尽最大可能减少材料析出;

Ø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。

总结

Ø材料所有组分均不含F、Cl、Br、I等卤族元素以及Cr、Cd、Hg等重金属元素,通过RoHS、REACH标准,达到欧美低毒、环保检测要求;

ØTPES具有触感柔软、高弹性、质感温和、表面光泽雾亮度可调整、低烟无卤、无磷,优异的耐油、耐候、耐老化、耐挠曲、耐臭氧和化学品等性能;

Ø挤制线速度快,表现光洁光滑,生产过程中产生的废料(逸出毛边、挤出废胶)和最终出现的废品易于回收利用,降低成本。用过的TPE旧品可以简单再生之后回收利用,减少环境污染,扩大再生资源来源,同时低的比重,可以降低制品的体积成本。

Ø目前,在电子线领域,TPES已被认为是替代PVC的首选材料。


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