44
«КАБЕЛЬ-news», № 1, 2012, www.kabel-news.ru
Производство
ÌÀÒÅÐÈÀËÛ
Т
ермопластичный полиуретан (ТПУ) является
полимерным эластомером, относящимся к
широкому классу полимерных материалов.
Жёсткий полиуретан и различные виды гиб-
кого вспененного полиуретана были разработаны
в конце 30-х годов и с коммерческой точки зрения
являются доминирующими продуктами на рынке ма-
териалов. ТПУ был разработан в компании Lubrizol
(в то время BFGoodrich), и под маркой Estane® его
различные виды были запатентованы и начали при-
меняться с 1959 г.
Современные марки ТПУ существенно отлича-
ются 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 кристаллиза-
ции невелика, и они плавятся при температурах, ти-
пичных для многих термопластических материалов.
Следовательно, они растворимы во многих раство-
рителях и могут быть расплавлены и далее перера-
ботаны с использованием стандартного литьевого
или экструзионного оборудования.
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ТПУ
Существует два основных класса ТПУ: на основе
простого и сложного полиэфиров. Для ТПУ на осно-
ве простого полиэфира характерны отличные низко-
температурные свойства, устойчивость к гидролизу,
ультрафиолету, а также к микробному воздействию.
ТПУ на основе сложного полиэфира являются мас-
лостойкими, устойчивыми к химическому воздей-
ствию и износу. Твёрдость материалов находится
в диапазоне от 65 А по Шору до 85 D. На данный
момент более 90% марок ТПУ, используемых в ка-
честве материала оболочек проводов и кабелей, на
основе простого полиэфира.
ТПУ В КОНСТРУКЦИЯХ ПРОВОДОВ И КАБЕЛЕЙ
Оценки характеристик ТПУ в производстве про-
водов и кабелей были сделаны в начале 60-х годов.
Выбор в пользу ТПУ основывался на необходимости
улучшения одного или нескольких параметров ко-
нечного изделия (табл. 1).
Основной функцией оболочки в конструкциях
проводов и кабелей является защита первичной изо-
ляции 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 изоля-
тор.
Компания Lubrizol Advanced Materials разрабо-
тала широкий ряд полиэфирных термопластичных
материалов под торговой маркой Estane
®
, оптимизи-
рованных специально для производства проводов и
кабелей. К характерным особенностям этих матери-
алов относятся высокая прочность и эластичность.
Термопластичный
полиуретан в конструкциях
проводов и кабелей
Используемые в кабельной промышленности с начала 60-х годов прошлого
столетия различные виды термопластичных полиуретанов обладают лучши-
ми характеристиками по сравнению с ПВХ или резиной.
Таблица 1. Сравнение ТПУ с другими пластиками и резинами
Материал
Твёрдость по
Шору, А
Растягивающие
нагрузки, МПа
Прочность на
разрыв, МПа
Удлинение, %
ТПУ Estane®
80—95
21—55
2,0—5,5
500—800
ПЭНП
90—95
7—17
0,3—1,4
100—600
Пластифицированный ПВХ
60—95
7—24
0,7—2,8
200—400
Натуральный каучук
30—95
7—28
0,7—2,8
100—800
Нитриловая резина
40—95
7—28
0,7—28
100—700
45
«КАБЕЛЬ-news», № 1, 2012, www.kabel-news.ru
Производство
ÌÀÒÅÐÈÀËÛ
Для изготовления оболочек обычно исполь-
зуются ТПУ с твёрдостью по Шору А
в диапа-
зоне от 80 до 90. Существуют также и более
твёрдые марки, они используются в кабелях,
к которым прикладывается динамическая на-
грузка.
Оболочки, изготовленные из ТПУ Estane
®
,
могут обеспечить требуемую по условиям экс-
плуатации кабелей долговременную защиту.
Оболочка из ТПУ позволяет выдерживать са-
мые жёсткие условия эксплуатации кабеля:
динамические перегибы при низких темпера-
турах, воздействие морской воды, постоянное
трение, контакт с агрессивными химикатами,
гидролиз и т.д. Во всех этих случаях ТПУ зна-
чительно превосходят по свойствам обычные
резиновые компаунды (рис.). Превосходное со-
противление истиранию обусловливает существен-
ное преимущество ТПУ Estane
®
над полиолефинами
и ПВХ.
На оболочки проводов и кабелей, сделанных из
ТПУ, вредное воздействие оказывают солнечный
свет и другие источники ультрафиолетового излу-
чения. Однако в большую часть марок на стадии
производства добавляется ультрафиолетовый ста-
билизатор, который препятствует изменению ха-
рактеристик материала. Кроме того, во многие пиг-
ментированные маточные смеси, используемые для
окраски оболочек, в ходе процесса экструзии могут
быть введены дополнительные стабилизаторы, опти-
мизированные по составу в соответствии с конкрет-
ным цветом оболочки. Оболочки проводов и кабе-
лей чёрного цвета, изготовленные из ТПУ, обладают
очень хорошей устойчи-
востью к воздействию
ультрафиолетового излу-
чения, поскольку углерод
сам является прекрас-
ным поглотителем УФ-
излучения.
Для оболочек прово-
дов и кабелей, рассчитан-
ных на долговременную
эксплуатацию и высо-
кую износоустойчивость,
материалы ТПУ Estane
®
обеспечивают превос-
ходную защиту от физи-
ческих 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 эла-
стомеров с точки зрения прочности на разрыв. Он
лучше ПЭНП или пластифицированного ПВХ и обла-
дает 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 являют-
ся огнестойкими. Они легко загораются при воздей-
ствии пламени, подобно другим полимерам, осно-
вой которых являются углерод, водород, кислород и
азот. Первые не распространяющие горение марки
Рисунок. Сравнение абразивного износа ТПУ и пластмасс
*
А
бразивный износ по Т
эберу, потери веса в мг
*
Абразивный износ по Тэберу, потери веса – мг/1000 циклов, валик из углеродистой
стали, нагрузка 1000 г, 5000 циклов.
ТПУ
ПЭ
ПТ
ФЭ
Нитрил
Нейлон
АВС
Ка
учук
Неопрен
46
«КАБЕЛЬ-news», № 1, 2012, www.kabel-news.ru
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 кис-
лородного индекса для этих материалов может быть
от 24 до 37. Так, кабели с оболочкой из нг-ТПУ прош-
ли 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).
Оболочки проводов и кабелей, изготовлен-
ные из нг-ТПУ Estane
®
, обладают теми же физико-
механическими свойствами, что и стандартные мар-
ки. К ним относятся: высокие прочность на разрыв
и сопротивление истиранию, а также хорошая гиб-
кость при низких температурах.
ПЕРЕРАБОТКА ТПУ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ
ОБОЛОЧЕК ПРОВОДОВ И КАБЕЛЕЙ
Компаунды Estane
®
являются полностью проре-
агировавшими материалами и в упакованном виде
практически не содержат влаги. Однако все поли-
уретаны являются гигроскопичными и будут впиты-
вать влагу из атмосферы. Следовательно, их необ-
ходимо сушить до или во время процесса экструзии.
Оболочки, экструдированные из стандартных
полиэфирных ТПУ, обладают блестящей поверхно-
стью. 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 ма-
териала Estane
®
придаются антиадгезионные свой-
ства для того, чтобы практически исключить их
прилипание друг к другу и облегчить условия раз-
мотки. Большинство экструдированных оболочек
нг-кабелей имеет матовый вид, который может ме-
няться при варьировании условий переработки ма-
териала.
Большая часть марок нг-ТПУ перерабатывается
на одношнековых экструзионных линиях.
На каждом заводе компании Lubrizol имеются вы-
сококвалифицированный производственный персо-
нал и лаборатория, обеспечивающая непрерывный
мониторинг производственного процесса и контроль
конечной продукции. Оценка качества производит-
ся с использованием стандартных методов тестиро-
вания. Кроме того, в компании Lubrizol есть служба
технической поддержки, сосредоточенная целиком
на оказании всесторонней помощи клиентам. Техни-
ческие 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 тех-
нические и коммерческие менеджеры будут рады
ответить на все ваши вопросы.
Российское представительство компании
Lubrizol Advanced Materials:
Россия, 115114, Москва, ул. Дербеневская, 1
Бизнес-парк «Дербеневский», строение 6
Тел.: +7 (495) 585-12-72
Факс: +7 (495) 585-12-74
Email: [email protected]
Таблица 2. Не распространяющие горение марки ТПУ
Продукт/свойства
58370
58202
ZHF80AT3 ZHF85AT5
ZHF90AT0 ZHF92AT3 ZHF95AT3
Твёрдость по Шору,
А
83
88
82
84
90
92
96
Удельный вес, г/см
3
1,18
1,24
1,12
1,15
1,24
1,22
1,24
Предел прочности
на разрыв, МПа
38
33
46
54
30
20
15
Удлинение при
разрыве, %
660
585
600
555
520
530
400
Стойкость к износу,
мм
3
105
150
38
47
38
98
142
Вертикальное
горение
V2
V0
V2
V2
V2
V0
V0
КИ, %
25
30
25
24
25
33
37
Особенности
Галогенсодержащий
Не содержит галоген
Производство
ÌÀÒÅÐÈÀËÛ
Оригинал статьи: Термопластичный полиуретан в конструкциях проводов и кабелей
Используемые в кабельной промышленности с начала 60-х годов прошлого столетия различные виды термопластичных полиуретанов обладают лучшими характеристиками по сравнению с ПВХ или резиной.