Плівки трубки. Все про головне (частина 2)

1. Поліолефінів (PE)
2. Еластомер (синтетичний каучук)
3. Фторовмісні еластоміри (VIT0N®)
4. Для довідки
5. Полівінілхлорид (PVC)
6. Поліетилентерефталату (PET)
7. фторполімери
8. PTFE - політетрафторетилену
9. PVDF - полівініліденфторид
10. FEP - ФТОРЕТІЛЕНПРОПІЛЕН (ФТОРОПЛАСТ-4МБ)
11. PFA - ПЕРФТОРАЛКОКСІ (ФОРОПЛАСТ-50)
12. СИЛІКОНИ
13. Пропиляний-дієнових РЕЗИНА (EPDM)

У другій статті циклу про термоуcадочних трубках розглянемо властивості матеріалів, які застосовують виробники термоусадки: як матеріал впливає на характеристики трубок і умови експлуатації.

Термоуcадочние матеріали отримали широке розповсюдження в енергетиці, електротехніці і мікроелектроніці; в приладо-, машино- і суднобудуванні; в хімічній, нафтогазовій, авіакосмічній галузях. Щоб термоусадка витримувала експлуатацію у важких умовах, до її надійності пред'являються строгі вимоги.

Ніяка окрема трубка не володіє універсальною комбінацією цих властивостей, тому доводиться розставляти пріоритети. Хімічні та більшість фізичних характеристик термоуcадочних виробів визначаються характеристиками полімеру основи. Вибір трубки починається з вибору матеріалу, а не діаметру або кольору.

Характеристики термоуcадочних трубок:

• електрична міцність,
• стійкість до високих і низьких температур,
• горючість,
• стійкість до нафтопродуктів і масел,
• хімічна стійкість до розчинників, лугів і кислот,
• фізичні властивості: м'якість, жорсткість, гнучкість, міцність.

Розповімо докладніше про властивості найвідоміших полімерів, з яких роблять термоусадку.

Поліолефінів (PE)

Поліолефіни - синтетичні продукти полімеризації олефінів. Поширені полиолефини: поліетилен (PE), поліпропілен (PP) та етиленвінілацетат (EVA, Севіля), композиція якого використовується як термоплавкий клей для термоуcадочних трубок. У промисловості важливі також поліізобутилен і етилен-пропіленовий каучук (EPDM-гума). За масштабами виробництва і широті областей застосування полиолефини займають перше місце серед синтетичних полімерів.

Для виготовлення поліолефінових термоуcадочних трубок застосовується радіаційно або хімічно «зшитий» поліетилен з пластифікаторами, Подавлювачі горіння, барвниками і UV-фільтрами.
У світі з поліолефінів виготовляють 90% термоуcадочних трубок. Їх властивості схожі з-за загального матеріалу-основи, відмінності залежать від сировини, добавок і технології виробництва.

Поліолефіни володіють хорошою гнучкістю в широкому температурному діапазоні і достатньою для повсякденних завдань механічною міцністю. Через дуже хорошою електричної міцності вироби з поліетилену використовуються як електрична ізоляція. З модифікованого поліетилену виготовляють зовнішні ізоляційні оболонки високовольтних кабелів, ізолятори низьковольтного обладнання, водопровідні труби, плівки, прокладки і шайби.

Модифіковані поліолефіни стійкі до концентрованих і розбавлених кислот, ефірів, спиртів, альдегідів, кетонів і рослинних масел. На короткий час здатні витримати вплив аліфатичних і ароматичних вуглеводнів (бензол), мінеральних масел і сильних окислювачів. При цьому матеріал повільно і необоротно руйнується в тривалому контакті з ПММ. Галогеновмісні вуглеводні руйнують полиолефини швидко.

Діапазон робочих температур поліетиленових трубок: від -50 ° С до + 125 ° С, тому їх застосовують як всередині, так і зовні приміщень. Деякі тугоплавкі композиції на основі поліолефіну можуть мати підвищену робочу температуру: до + 135 ° С і навіть до + 150 ° С, але настільки високі експлуатаційні температури є для поліолефінів граничними.

Залежно від композиції матеріалу змінюється і температура усадки поліолефінових трубок. Низькотемпературні трубки починають усадку при + 70 ° С, а високотемпературні трубки вимагають для повної усадки нагріву до +135 ° С.

Еластомер (синтетичний каучук)

Рис.1 Приклад застосування
трубок з клеєм для герметизації
кабельних проходів

Модифіковані синтетичні еластомери, або синтетичні гуми, використовуються для виготовлення спеціальних термоуcадочних трубок.

Властивості еластомерних трубок: гнучкість, стійкість до температур до + 150-170 ° С, хороші електроізоляційні властивості і стійкість до паливно-мастильних матеріалів і вуглеводневим з'єднанням. Через особливості матеріалів еластомерні трубки переважно чорні. Вартість сировини і технологічні труднощі з виготовленням роблять такі трубки дорогими у виробництві. Модифікації еластомерних термоуcадочних трубок з додаванням сполук фтору покращують властивості цього класу трубок, але при цьому збільшується вартість.

Фторовмісні еластоміри (VIT0N®)

Viton® - торгова марка серії фторсодержащих еластомерів компанії DuPont. Полімери Viton відносяться до класу матеріалів FKM, в основі яких лежить фторсодержащий синтетичний каучук. Терміном «фторвмісні еластомери» позначають сополімери гексафторпропілена (HFP) і винилиденфторида (VDF або VF2), терполімери тетрофторетілена (TFE), вініліденфториду (VDF) і гексафторпропілен (HFP), а також перфторметілвініловий ефір зі спеціальними добавками. Вміст фторидів в уживаних марках Viton - від 66 до 70%. Залежно від складу і пропорцій суміші еластомерів, у різних виробників Viton може мати дещо відмінні фізико-хімічні властивості.

Viton стійкий до ПММ, але несумісний з кетонами і органічними кислотами. Деякі модифікації стійки до концентрованих неорганічних кислот, гарячого пару, високих температур.
За діелектричної міцності Viton поступається іншим полімерів, але все одно годиться для ізоляції.

Термоуcадочние трубки з Viton випускаються чорного кольору, це безпосередньо пов'язано зі складом матеріалу.

Viton стійкий до вогню: у відкритому полум'я обвуглюється, але самостійно горіння не підтримує навіть при великій концентрації кисню. Через це трубки з Viton часто застосовують у складі дихального обладнання при глибоководних зануреннях.

Трубки з Viton рекомендуються для застосування в автомобільній, морської, авіакосмічній промисловості - всюди, де потрібно контакт з ПММ і биодизелем у великих концентраціях. Діапазон робочих температур термоуcадочних трубок: від -50 ° С до + 200-220 ° С.

Для довідки

Еластомери (еластичні полімери) - полімери з властивостями еластичності. Еластомерами називають матеріали, що володіють специфічними механічними властивостями еластичною деформації під навантаженням, після якої вони повертаються в первинний стан без пошкоджень і збереження елементів постійної деформації. Побутова назва еластомерів - гуми.

Полівінілхлорид (PVC)

PVC - полівінілхлорид. У Росії позначається буквами ПВХ, в іншому світі - PVC. Полівінілхлорид - лінійний термопластичний полімер вінілхлориду. З цього пластика отримують понад 3000 видів матеріалів і виробів для промисловості. PVC - хороший ізолятор. З полівінілхлориду переважно виготовляють зовнішню ізоляцію проводів і корпусу електротехнічних приладів.

Полівінілхлорид стійкий до вологи, кислот, лугів, розчинів солей, промислових газів, ПММ, спиртів. Частково розчиняється в кетонах, складних ефірах, хлорованих вуглеводнях.

Чистий полівінілхлорид - жорсткий пластик білого кольору. Це uPVC, або rigid PVC - жорсткий полівінілхлорид. Гнучкий полівінілхлорид називається «soft PVC». Для його отримання в вихідний полімер додають пластифікатори-фталати. З м'якого PVC виготовляють ізоляцію проводів і ізолюючі кембрики ТВ-40.

Термоуcадочние трубки виготовляються як з жорсткого, так і з м'якого полівінілхлориду і використовуються для низьковольтної електричної ізоляції і в декоративних цілях. Трубки з жорсткого полівінілхлориду виготовляють у вигляді тонкостінних кольорових плівок і застосовують для стягування електрохімічних елементів, конденсаторів, акумуляторів в батарейні блоки і як альтернативу фарбуванню виробів.

Температура склування полівінілхлориду: 75-80 ° C, а температура розтріскування знаходиться в межах -20 ° С для жорсткого і -30 ° С для м'якого PVC, тому такі трубки не годяться для роботи при високих і низьких температурах, зате дешеві.

Чистий, без добавок полівінілхлорид фізіологічно нешкідливий, але при термічному розкладанні виділяє небезпечні для організму речовини. Крім того, в чистому вигляді він не використовується, а токсичні добавки поступово виділяються в атмосферу під час терміну служби виробу. При руйнуванні модифікованого пластифікаторами матеріалу, особливо при горінні, виділення токсичних компонентів зростає багаторазово. Крім того, шкоди навколишньому середовищу завдається на етапі виробництва полівінілхлориду, тому його використання підпадає під обмеження.

Хоча трубки і плівки з жорсткого ПВХ нетоксичні, у деяких виробників з'явилася тенденція замінювати їх трубками з більш безпечного у виробництві полімеру поліетилен-терефталату (див. Далі PET).

Поліетилентерефталату (PET)

Цей недорогий полімер - складний поліефір терефталевої кислоти. У Росії відомий під назвою лавсан або поліестер. З нього роблять пластикові пляшки і синтетичні тканини. Має хорошу фізичну і хімічну стійкість, міцність. З поліестеру виготовляють сверхтонкостенние термоуcадочние трубки, які поставляються в плоскому вигляді. Трубки з PET - заміна трубок з жорсткого полівінілхлориду для захисного покриття обладнання, стягування батарей гальванічних елементів, акумуляторів, конденсаторів, котушок індуктивності і механічного захисту радіоелектронних компонентів. Можуть використовуватися як заміна фарбування при маркуванні виробів. Діапазон робочих температур від -40 ° С до + 130 ° С, хоча безпосередньо сам полімер витримує температуру до + 170 ° С. Пластик PET, на відміну від полікарбонату і скла, пропускає UV-A і UV-B промені ультрафіолетового спектра.

фторполімери

Полімери з вмістом фтору застосовуються для специфічних завдань через унікальних фізичних і хімічних властивостей. Ці ж властивості ускладнюють технологічну обробку цих матеріалів. Перерахуємо найбільш затребувані фторполімери.

PTFE - політетрафторетилену

Матеріал під торговою маркою «тефлон» розробила американська компанія DuPont. У Росії використовується назва «фторопласт-4». PTFE по хімічній стійкості перевищує всі відомі синтетичні матеріали і благородні метали. Чи не руйнується під дією лугів, кислот, ГСМ і навіть суміші азотної і соляної кислот. Руйнується расплавами лужних металів, фтором і трифторид хлору. Надзвичайно термо-, морозо- і атмосферостійкий, негорючий матеріал з дуже високою електричною міцністю і цінних комплексом інших фізичних властивостей. Чи не змочується водою. У тефлону вкрай низький коефіцієнт тертя ковзання, тому цей антифрикційний матеріал застосовується як суха змащення.

З PTFE виготовляють термо- і хімічно стійкі термоуcадочние трубки для цілей, обумовлених властивостями матеріалу. Діапазон робочих температур від -60 ° С до + 270 ° С, температура усадки від + 350 ° С до + 370 ° С. Застосовують термоуcадочние трубки із фторопласта для виготовлення лабораторного обладнання, прецизійних інструментів та приладів, що працюють в несприятливих і агресивних середовищах (в тому числі в ПММ), в авіакосмічній галузі, автомобільної, електротехнічної та інших галузях промисловості. Трубки з PTFE прозорі, з характерним блакитним відливом. Трубки не дуже еластичні і можна порівняти за цим параметром з PVDF. З мінусів трубок PTFE відзначимо дорожнечу через вартість матеріалу і технологічних складнощів виготовлення, а також хладотекучесть і невисоку стійкість до радіаційного опромінення.

PVDF - полівініліденфторид

У світі зустрічається під назвою Kynar®, рідше Hylar або Sygef. У Росії часто називається ПВДФ. Властивості PVDF схожі з властивостями PTFE: хімічна інертність і стійкістю до кислот, лугів, розчинників, ПММ та інших агресивних агентам. Добре чинить опір горінню, майже не виділяє диму при знаходженні в полум'я. Володіє дуже гарною механічною міцністю. Витримує високі температури до + 175 ° С, а деякі його модифікації - навіть до + 190 ° С. Не так добре, як PTFE, але краще поліолефінів. Полівініліденфторид випускається у вигляді листів, трубок і плівок. Трубки з PVDF на вигляд, як правило, прозорі, напівтверді, не надто еластичні. Полівініліденфторид володіє відмінними електроізоляційними властивостями, тому з успіхом застосовується для електричної ізоляції компонентів лабораторного та прецизійного електрообладнання та датчиків, що працюють в складних умовах.

Трубки з PVDF можуть застосовуватися в якості шляхопроводів для активних хімічних реагентів в хімічній промисловості. PVDF використовують при виготовленні літій-іонних батарей, напівпровідників, в медичному обладнанні. У порівнянні з іншими фторполімери PVDF відносно дешевий і простіше піддається обробці, хоча він все одно дорожче поліолефінів.

FEP - ФТОРЕТІЛЕНПРОПІЛЕН (ФТОРОПЛАСТ-4МБ)

Сополимер гексафторпропілена, FEP м'якше, ніж PTFE, і розм'якшується при + 260-280 ° C. Він прозорий і стійкий до ультрафіолетового випромінювання. Хімічні та фізичні властивості схожі з PTFE, але FEP дещо простіше піддається формуванню. Має температуру плавлення і робочу температуру трохи меншу, ніж PTFE і FPA. Фторетіленпропілен маловідомий в Росії як термоуcадочний матеріал. Трубки з цього полімеру рідкісні і застосовуються при розробці високотехнологічних приладів і виробів.

PFA - ПЕРФТОРАЛКОКСІ (ФОРОПЛАСТ-50)

Фторполімери з властивостями, схожими з PTFE. Має прекрасну хімічну стійкість, низьким коефіцієнтом тертя і іншими характеристиками, як у PTFE. Температура плавлення + 300-315 ° C.

Рис.2 Силіконові трубки

Рис.3 Трубки з матеріалу FEP

СИЛІКОНИ

Силікони (від лат. Silicium - кремній) - група органічних речовин складної будови, в складі яких присутній кремній. Більш правильно називати силікони полимеризованной силоксаном, або кремнийорганическими полімерами. Силікони бувають рідкими (силіконове масло), резиноподобной і твердими, як пластик. Термоуcадочние трубки виготовляють з резіноподобного силікону.

Переваги силіконових гум: гнучкість, електрична міцність, хімічна інертність, нетоксичність, діапазон робочих температур. Найбільш вживані кремнийорганические гуми: диметил-, тріметіл- і тетраетілсілоксановие гуми.

Силоксани стійкі до більшості кислот і лугів, за винятком концентрованих лугів і концентрованої сірчаної кислоти. На жаль, силіконова гума розчиняється в більшості органічних розчинників і вищих спиртах, тому вона несумісна з ПММ.

З силіконової гуми виготовляють ізоляційні трубки високої електричної міцності. Технологія зшивання силікону складніше, ніж обробка поліолефіну. Крім того, силіконова гума - дорогий полімер. З цієї причини термоуcадочние трубки з силікону рідкісні, їх виробляють лише деякі компанії, наприклад Raychem, Woer. Використання таких трубок обмежена специфічними сферами застосування, де потрібні унікальні властивості силіконової гуми: незмінність і підвищена теплостійкість. За цим властивостям силікон близький до еластомерам. Коефіцієнт усадки силіконових трубок рідко перевищує 1,5: 1.

Пропиляний-дієнових РЕЗИНА (EPDM)

Переваги EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer rubber): водостійкість, стійкістю до озону, стійкістю до нагрівання і охолоджування. Матеріал довго не зношується, не токсичний, не аллергичен, не порошить і не виділяє в атмосферу шкідливих речовин. EPDM має високу електричну міцність, близьку за значенням до силіконової гуми.

Матеріал EPDM демонструє хорошу сумісність з вогнестійкими гідравлічними рідинами, кетонами, гарячою і холодною водою і парою, лугами.

Етілпропілендіеновая гума погано сумісна з більшістю масел, бензином і нафтопродуктами, ароматичними і аліфатичними вуглеводнями, галогенсодержащими розчинниками і концентрованими кислотами.

Сфери застосування EPDM надзвичайно широкі: ремені, прокладки, мембрани, ущільнювальні і герметизуючі матеріали, покриття спортивних доріжок. Часто EPDM-матеріал застосовується як допоміжний засіб для підвищення водостійкості високовольтних кабельних муфт.

Трубки з EPDM, як правило, чорні, шорсткі, стійкі до підвищених температур вироби. Коефіцієнт усадки термоуcадочних трубок з EPDM невисокий, становить 1,5-1,7 до 1. Термоуcадочние трубки з EPDM виробляються далеко не кожним виробником термоусадки, на російському ринку вони маловідомі.

Сподіваємося, що після ознайомлення з описами полімерів, що застосовуються для виробництва термоуcадочних виробів, ви зробите усвідомлений вибір відповідної трубки. Додамо, що при виборі між трубками зі схожими властивостями з різних полімерів варто, по можливості, зміщувати вибір на користь більш дешевих і поширених матеріалів, але при цьому не економити на якості продукції.

Михайло Нижник, генеральний директор, ТОВ «Група Меттатрон»
Віталій Рожков, заступник генерального директора з маркетингу, ТОВ «Протон»
Журнал «Виробництво електроніки», 2009 №4, 5, 6

Перша частина циклу: Термоуcадочние трубки: Все про головне. частина 1

Продовження статті: Термоуcадочние трубки: Все про головне. частина 3

Радимо прочитати:

Рекомендації по термоусадці

І знову термозбіжна трубка. Відповіді на головні питання

Де купити трубку PTFE і як правильно її посадити?

Тотальна універсальність або 10 незвичайних застосувань термоусадочної трубки