Что такое ptfe кабель
Диэлектрик с совершенными эксплуатационными характеристиками
Политетрафторэтилен (ПТФЭ) является одним из наиболее распространенных диэлектрических материалов, применяемых для изготовления изоляции высококачественных проводов и кабелей. ПТФЭ характеризуется большими значениями диэлектрической постоянной, имеет низкий коэффициент рассеивания и обладает хорошей стабильностью на высоких частотах. Уникальные диэлектрические свойства, которыми обладают различные типы лент из ПТФЭ, дают возможность разработчикам создавать разнообразные конструкции высококачественных проводов и кабелей. Например, ленты из экспандированного ПТФЭ низкой плотности или необожженные ленты из ПТФЭ используются при изготовлении кабелей для высокоскоростной передачи данных, которые обладают минимизированным затуханием. Такие ленты могут наматываться одновременно, что обеспечивает необходимую жесткость и высокую работоспособность проводов, используемых в авиации. Рассмотрим различные типы ПТФЭ и их использование при производстве высококачественных проводов и кабелей.
Политетрафторэтилен, более известный как тефлон (фторопласт), является линейным полимером тетрафторэтилена. Его химическая структура практически эквивалентна структуре полиэтилена, отличие заключается в том, что атомы водорода полностью замещены атомами фтора. Значение ПТФЭ в индустрии полимеров уникально благодаря его химической инертности, стойкости к воздействию ультрафиолетового излучения, превосходным электрическим свойствам и низкому коэффициенту трения в большом диапазоне температур. ПТФЭ относится к семейству фторполимеров, в которое входят материалы, отличающиеся степенью насыщенности фтором и кристалличностью. К другим фторполимерам относятся перфторалкополимер (ПФА), фторированный этиленпропиленполимер (ETFE) и поливинил-иденфторидполимер (PVDF). ПТФЭ отличается от других фторполимеров тем, что его нельзя изготовить с помощью стандартной технологии плавления.
СОЗДАНИЕ ПТФЭ
Изобретение тефлона относится к 1938 г., оно связано с работой Роя Планкетта по разработке хладагентов на основе фторидов в лаборатории Дюпона. Технология производства полимера ПТФЭ держалась правительством США в секрете в течение нескольких лет и была использована в Манхэттенском проекте во время Второй мировой войны. В этом проекте ПТФЭ использовался для изготовления прокладок и герметизирующих элементов для обеспечения работы с коррозионно-активными гексафторидами урана, что позволило осуществить разработку атомной бомбы.
Коммерческое производство тефлона не осуществлялось до 1947 г. В последующие годы этот материал использовался в кабельной промышленности для изготовления разнообразных высококачественных проводов и кабелей наряду с такими изоляционными материалами, как поливинилхлорид (ПВХ), полиэтилен (ПЭ), нейлон и резина, которые могли работать только при температурах ниже 90оC.
Постоянно ужесточающиеся технические требования в экстремальных условиях эксплуатации в авиационной и космической индустрии обусловили повышение спроса на провода и кабели с изоляцией из ПТФЭ. Объем производства такой продукции возрос с 10 млн долл. в год в 40-е годы прошлого столетия до 5 млрд в год в начале третьего столетия. В конструкции современного коммерческого самолета может использоваться более 160 км проводов весом более 10 тонн. Например, в аэробусе А380, который является самым большим пассажирским авиалайнером в мире, использовано более 480 км электрических проводов общим весом более 15 тонн. В существенно меньшем самолете «Боинг-787» проложено более 80 км электрических проводов.
ПРЕВОСХОДНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Молекулярная структура ПТФЭ содержит линейную цепочку атомов углерода, она полностью окружена атомами фтора, что делает ее превосходным электрическим изолятором, обладающим замечательной химической и тепловой стабильностью. По электрическим свойствам ПТФЭ превосходит многие другие изоляционные материалы. В табл. 1 для сравнения приведены свойства некоторых широко известных изоляционных материалов.
При разработке современных проводов и кабелей в качестве материалов для изоляции наиболее часто используются три вида ПТФЭ — механически обработанный, необожженный и экспандированный, обладающий малой плотностью. Первый тип ПТФЭ производится с использованием адаптированной технологии порошковой металлургии — лента изготавливается компрессионным формованием цилиндрической заготовки, обжигом ее в печи с последующим снятием слоя с заготовки. Для сравнения: необожженная лента из ПТФЭ изготавливается в процессе холодной экструзии, в котором сверхтонкий порошок из ПТФЭ экструдируется через специально спроектированную фильеру. Для обеспечения нужной толщины ленты используется ее однократная или многократная прокатка в каландре. Затем смазка удаляется в процессе сушки или в специальном растворе. Третья форма — экспандированный ПТФЭ низкой плотности, которую называют пористой пленкой, имеет существенно меньшую плотность по сравнению с двумя другими типами ПТФЭ. Для уменьшения плотности ПТФЭ-ленты, что обеспечивает улучшение ее характеристик, были разработаны и запатентованы специальные методы. Например, экспандированный ПТФЭ низкой плотности может быть изготовлен растягиванием необожженного ПТФЭ при повышенной температуре для увеличения его объема (рис. 1).
Изоляция из ПТФЭ наиболее часто применяется в конструкции монтажных проводов в электронном оборудовании коммерческих и военных самолетов. Тонкая лента из ПТФЭ в необожженном состоянии наматывается на провод. Затем вся конструкция подвергается обжигу, что обеспечивает однородность изоляции, обладающей хорошими электрическими свойствами. Второй областью наиболее широкого применения ПТФЭ является производство коаксиальных кабелей, где используются необожженные ленты, ленты после механической обработки и некоторые типы лент из тефлона низкой плотности. ПТФЭ также может использоваться в конструкции полужестких коаксиальных кабелей для применения в радарах, телекоммуникационных и авиакосмических системах. Для увеличения количества типов коаксиальных кабелей, которые могут использоваться в условиях ограниченных пространств, подобно медицинским имплантантам, проектируются сверхтонкие прецизионные коаксиальные кабели. В таких конструкциях в качестве изоляции часто используется пленка из ПТФЭ низкой плотности. ПТФЭ также часто применяется в тех случаях, когда по условиям эксплуатации требуется работоспособность при повышенных температурах (выше 260°C) и при воздействии активных химических веществ. К таким областям применения относятся высокотемпературные приборные (инструментальные) провода, провода для бурильных скважин, трансокеанские телекоммуникационные и океанографические электромеханические кабели, высоковольтные провода, провода для термопар, для систем измерения температуры, для различных приборов и бытовой техники и кабели для сигнализации.
ПТФЭ успешно используется совместно с другими высокотемпературными полимерами для улучшения эксплуатационных характеристик высококачественных проводов и кабелей (рис. 2). Например, многослойная полиимидная лента (Kapton) и лента из ПТФЭ могут наматываться слой за слоем на проводник, образуя конструкцию TKT (Teflon®-Kapton®), в которой полиимид использован для уменьшения веса и обеспечения необходимых электрических характеристик, в то время как ПТФЭ обеспечивает устойчивость к воздействию влаги и химических веществ (рис. 3).
Композитная изоляция в конструкции провода впервые была предложена для использования в аэрокосмическом оборудовании в начале 1990-х годов, в дальнейшем она стала основной при изготовлении изолированных электрических проводов для авиации. Благодаря своим превосходным свойствам она заменила многие другие изоляционные материалы, такие, как ПВХ, ПЭ, поливинилиденфторид и полиуретан.
Сегодня исследователи продолжают поиски изолирующих материалов следующего поколения, уделяя большое внимание разработке новых композитов, которые дадут возможность делать изоляцию проводов более тонкой, легкой, гладкой, прочной, обладающей большим сроком службы и удовлетворяющей требованиям, указанным в директиве RoHS Евросоюза. При этом нет сомнений, что ПТФЭ и его композиты будут оставаться изоляционными материалами, занимающими лидирующие позиции при производстве кабелей и проводов для тех областей применения, в которых предъявляются жесткие специальные требования.
Перевод Святослава ЮРЬЕВА
Оригинал статьи напечатан в журнале Wire & Cable Technology International/September 2010.
Нашли ошибку? Выделите и нажмите Ctrl + Enter
Руководство по материалам электротехники для всех. Часть 9
Продолжение руководства по материалам электротехники. В этой части по прежнему разбираем пластики: политетрафторэтилен, поливинилхлорид, полиэтилентерефталат и силиконы. 
Добро пожаловать под кат (ТРАФИК)
Фторопласт-4 (политетрафторэтилен PTFE)
Уникальный по своим свойствам пластик. Чаще всего молочно белый скользкий пластик.
Чистый фторопласт-4 мягкий — царапается ногтем.
«Клей для фторопласта» стоит на одной полке с философским камнем, святым граалем
и другими фантастическими артефактами. Фторопласт настолько химически инертен, что
ни в чем не растворяется, даже не набухает. Золото хоть в царской водке растворяется, а
фторопласту глубоко плевать на все эти растворители. Как итог — ничем не красится, ничем
не клеится. (Если честно, способ склейки фторопласта существует, но он явно не для каждой мастерской. Подробнее описано тут.)
Фторопласт — термостойкий полимер, легко выдерживает температуру +250°С. При температурах выше 415°С разлагается. При этом нагреванием фторопласта его можно размягчить, но в вязкотекучее состояние он не переходит, начиная разлагаться, поэтому изделия из фторопласта получают прессованием мелкодисперсного порошка с последующим спеканием.
В быту чаще всего вы сталкиваетесь с фторопластами под торговой маркой «тефлон» покрытие сковородок антипригарным слоем — это всё фторопласт (или близкие по свойствам фторполимеры). (В силу химической инертности фторопласта такие сковороды абсолютно безопасны… если их не перегревать. При перегреве покрытие начинает разрушаться с выделением вредных веществ. Вcе остальные страшилки про PFOA (PFOA — Perfluorooctanoic acid, перфтороктановая кислота, едкая, токсичная, иногда используется в процессе нанесения покрытий из тефлона, разрушается при последующем отжиге изделий. Скандал был связан с отравлением окружающей среды заводом, который сбрасывал PFOA в сточные воды. Следовые количества PFOA в готовых изделиях не наносят сколько-нибудь значимого вреда здоровью.) актуальны для работников производств, а не потребителей продукции).
Фторопласт имеет очень низкое сопротивление скольжения, поэтому фторопласт-4 — хороший
материал для подшипников скольжения. Но в чистом виде проявляет склонность к ползучести — под нагрузкой постепенно течет, впрочем, этого недостатка лишены другие фторполимеры.
Отдельно хочется упомянуть монтажный провод во фторопластовой изоляции — МГТФ (МГТФ — Монтажный Гибкий Теплостойкий изоляция из Фторопласта.), белый провод, который можно часто найти внутри военной аппаратуре. У нас его несложно купить, стоит дешево. Если же поискать на ebay «teflon insulated wire» то стоит раза в 3 дороже минимум. Он гибкий, сохраняет гибкость в широком диапазоне температур, не боится кратковременных перегрузок — изоляция не стекает. При пайке изоляция у него не «ползет» от нагрева, что позволяет зачистить кончик в 0,5 мм и припаять к ножке микросхемы в TQFP (TQFP — Thin Quad Flat Pack, разновидность корпусов микросхем) корпусе без лишних неудобств. К сожалению, в силу особенностей производства изоляции (навивка тонкой пленки фторопласта на жилу) такой провод не подходит для работы во влажной среде.
Вот пост в популярном паблике ВК с видео на 1:12, вся суть которого была передана предложением выше. Я не знаю как назвать тенденцию, когда вместо абзаца текста и двух картинок записывается видеоролик на десяток минут. Меня просто переполняет негодование от тенденции ютубизации всего, про что видео не сняли того и знать не нужно.
Примеры применения
Лента ФУМ (Фторопластовый Уплотнительный Материал) в сантехнике для герметизации резьбовых соединений. Также используется как уплотнительные прокладки шара в шаровых кранах.
Высокочастотные разъемы. Изолятор левого изготовлен из полиэтилена, правого — из фторопласта. Корпуса разъемов посеребрены.
Диэлектрик в высокочастотных разъемах. Фторопласт удерживает центральный электрод разъема, в отличии от полиэтилена позволяет не беспокоиться при пайке, что изолятор поплывет от нагрева.
Изоляция термостойких проводов. Провод МГТФ — монтажный провод в устройствах авиационного назначения.
Моток провода МГТФ сечением 0,35 мм2. Характерный розоватый оттенок — медь просвечивает через фторопласт.
Источники
Фторопласт продается множеством фирм в виде прутков, трубочек (электроизоляционных, поэтому тонкостенных), листов. В крепежных магазинах бывает в виде втулок, шайб.
Фторопластовая пневматическая трубка пригодна не только как трубка для пневмоустройств в агрессивных средах, но и как вставка в экструдеры 3Д принтеров, термостойкость и скользкость фторопласта там подходит идеально.
Стеклохолст пропитанный фторопластом — продается в хозяйственных магазинах как мат для выпечки, выглядит как тонкий лист ткани желтоватого цвета. (Не путать с силиконовым матом который выглядит как тонкая резина. О писании на коробке должен быть указан политетрафторэтилен (PTFE) или тефлон.) Таким материалом закрыты например нагреватели у запайщиков пакетов — именно благодаря ему пленка не прилипает.
Поливинилхлорид — ПВХ
Сам по себе ПВХ жёсткий пластик, но введением в состав пластификатора можно сделать его гибким. Часто в обиходе используется название «Винил». Винипласт — название материала из ПВХ без пластификатора (жёсткий). Выпускается в том числе в виде листов, пленок.
Тройник, уголок, крепежные скобы для гофроканала, герметичный кабельный ввод — изготовлены из не пластифицированного ПВХ.
Примеры применения
Изоляция проводов — достаточно трудно в быту найти провод с изоляцией не из ПВХ.
Изолента — всем известная синяя изолента это ПВХ Серая гофра для укладки проводов в строительстве — ПВХ. (чёрная гофра — полиэтиленовая) Различные надувные игрушки — ПВХ.
Плюшки
Неплохо склеивается, как специальными клеями для ПВХ, так и цианоакрилатными,
полиуретановыми. (Свищ в надувной игрушке из ПВХ неплохо заклеивается полиуретановым
клеем).
Минусы
Не светостойкий. ПВХ на солнце разрушается, становится хрупким. Поэтому на улице используются полиэтиленовые (чёрные) гофроканалы, а не ПВХ (серые)
Оболочка коаксиального кабеля с изоляцией из ПВХ. Кабель для внутренней проводки провисел на улице несколько лет. Изоляция полностью разрушилась.
При нагревании выделяет едкий ядовитый дым, содержащий в том числе HCl. Этот дым раъедает оптику, поэтому ПВХ практически не режут на станках лазерного раскроя. Использование ПВХ панелей в отделке катастрофически увеличивает токсичность дыма при пожаре.
Миграция пластификатора. У пластифицированного (мягкого) ПВХ пластификатор не вступает в прочную химическую связь с полимером, поэтому со временем пластификатор может мигрировать, испаряться из изделия, особенно из приповерхностных слоев. Нагрев, контакт с некоторыми горюче-смазочными веществами и растворителями может ускорять этот процесс. Итогом такой метаморфозы является «дубение» изделия, появление трещин. Если планируется длительная работа изделия, и требуется эластичность, то стоит посмотреть в сторону эластомеров. (Относительно недавно был скандал как раз связанный с выделением пластификатора из кабеля. Спустя некоторое время кабель начинал плакать маслом, но это не чудо, а выделение пластификатора из заполнителя кабеля. Гуглить по ключевым словам «кабель NYM потёк».)
Полиэтилентерефталат (ПЭТФ)
Другие название этого полимера — полиэстер, ПЭТ, майлар (Под майларом чаще всего имеют ввиду ПЭТ пленку), лавсан (ЛАВСАН-Лаборатория Высокомолекулярных Соединений Академии Наук) С этим полимером вы сталкиваетесь каждый день — бутылки для воды и напитков получают из него. Волокно из полиэтилентерефталата идет на изготовление флисовой ткани. Это удивительно, но толстовка из флиса и бутылка из под газировки сделаны из одного и того же полимера. Шуршащая прозрачная упаковочная пленка, часто ошибочно называемая целлофаном — это ПЭТФ.
ПЭТФ обычно прозрачный (Прозрачный в аморфном и белый в кристаллическом, состояние зависит от скорости охлаждения.) пластик, выпускается в виде листов, преформ для изготовления бутылок, в виде пленки.
Отличить ПЭТФ от полиэтилена, полипропилена несложно — температура плавления ПЭТФ
порядка 250°С, поэтому паяльник разогретый до 200°С не должен вызывать плавления материала. Впрочем, уже при температуре 100°С тару их ПЭТФ может довольно сильно деформировать из-за внутренних напряжений без плавления.
Примеры применения
Помимо применений описанных выше используется в качестве диэлектрика в пленочных кон-
денсаторах. «Майларовые» или полиэтилентерефталатные конденсаторы обычно отдельный
раздел каталога радиодеталей. Есть довольно интересный старый рекламный фильм компании DuPont о майларе.
Фольговый пленочный конденсатор с изоляцией из полиэтилентерефталатной пленки. 
Пленочные электрические конденсаторы, слева — полипропиленовые, справа — полиэтилентерефталатные. Отличить конденсаторы можно только по маркировке.
Полиэтилентерефталат иногда используется как материал одноразовых печатных плат, например для RFID (RFID — Radio Frequency IDentification, радиочастотная идентификация. RFID метка — это устройство, которое при облучении радиоволнами излучает в радиоэфир сигнал, с закодированной в ней информацией. Магазинные противокражные метки — частный случай RFID меток.) меток.
RFID метки, материал основы — полиэтилентерефталат, проводники антенны выполнены в виде алюминиевого напыления. В центре — микросхема.
Источники
В зависимости от потребной толщины пленку из ПЭТФ можно получить:
0,2-0,4 мм — стенки бутылок из под воды, газировки
0,1 мм — пленка для печати на лазерном принтере (используется для проведения презентаций
с обычным проектором)
0,015 мм — кулинарные пакеты для запекания
0,012 мм — с металлизацией — «спасательное одеяло» полотно из ПЭТФ пленки с металлизацией
для отражения световых и ИК лучей, входит в состав аптечек.
0,125 — 0,08 мм — конверты для ламинирования документов, но имеют нанесенный по всей
поверхности клеевой слой.
Силиконы
Управляя химическим составом и степенью полимеризации при производстве получают силиконы с различными свойствами — от жидких смазок и жидкостей, заканчивая эластомерами и смолами. Несмотря на это, у силиконов прослеживаются общие свойства.
Силиконы химически инертны. Не настолько, как политетрафторэтилен, но достаточно, чтобы делать из него имплантаты, лить в бытовую химию, добавлять в пищу (Например пищевая добавка Е900 — Диметилполисилоксан, пеногаситель.). Из пищевого силикона делаются формочки для выпечки, коврики для выпекания, различную посуду.
Низкая адгезия ко многим материалам. Следствие химической инертности — к силиконам практически ничего не липнет. Это хорошо, если вы в нем готовите, но плохо, если вам нужно приклеить отвалившуюся силиконовую ножку от ноутбука (Из бытовых клеев хоть как то прилипает к силикону цианоакрилатный (суперклей, жидкий, который мгновенно склеивает пальцы), но всё равно держит плохо.). Из-за химического сродства хорошо липнет к стеклу.
Высокая температурная стабильность. Силиконовые эластомеры остаются гибкими на лютом морозе и не оплывают при высокой температуре. Некоторые силиконы выдерживают температуру +300°С.
Силиконовую резину от других видов резин можно отличить если ее сжечь, силикон оставляет белый пепел из диоксида кремния, обычная резина — чёрный пепел из углерода.
Примеры применения
Изоляция проводов. Как только изоляция из ПВХ вызывает сомнения по нагревостойкости её заменяют на силиконовую. Провода в силиконовой изоляции используются как выводы мощных аккумуляторов с большими пиковыми токами, для подключения ксеноновых ламп, галогеновых ламп. Так получилось, что на постсоветском пространстве, если вам нужен термостойкий тонкий монтажный провод — то проще купить провод МГТФ с фторопластовой
изоляцией, чем с силиконовой. Силовые же провода в силиконовой изоляции купить проще,
чем монтажные.
Эластичные элементы. Трубки, демпферы, прокладки, уплотнители и т. п.
Источники
Силиконовые герметики, в том числе и термостойкие — в строительных магазинах, в автомобильных магазинах. Силиконовый мат для выпекания — отличный материал для вырезания прокладок, мембран. Двухкомпонентные силиконовые литьевые составы — пригодны для отливки изделий из силикона, в т.ч. пищевого назначения — в магазинах для творчества. Силиконовые трубочки можно купить в магазинах самогоноварения.
Что такое ptfe кабель
Фторопласт (другие названия тефлон, политетрафторэтилен – ПТФЭ)– универсальный теплостокий материал, из которого изготавливают в том числе и изоляцию проводов, которая имеет ряд преимуществ по сравнению с другими видами изолирования.
Особенности кабелей с фторопластовой изоляцией
Провода с тефлоновой изоляцией можно подключать в химико-агрессивных средах, при воздействии больших температур (вплоть до +250°С). В зависимости от марки фторопласта достигается те или иные необходимые свойства. Чаще всего в качестве изоляции используется фторопласт-4 (фторлон-4, Ф-4) по ТУ 6-05-1246-76. Фторопласт укладывается в кабельном изделии в виде ленточных обмоток или монолитным исполнением и покрывается специальным лаком. Во время сушки лака, изоляция из данного материала подвергается термической обработке, что позволяет изолированию лучше усесть и стать более плотной.
Особенности материала дают фторопластовым проводам ряд преимуществ:
Применяются данные кабели в промышленности автомобильной, металлургической, химической, военной и т.д.. Могут использоваться в качестве питающих кабелей, линии электропередач, для монтажа различного оборудования и электроприборов.
Фторопластовые провода – обзор марок
МГТФ – фторопластовый монтажный провод, используется для подключения и межприборного монтажа электроприборов, аппаратуры с рабочим переменным напряжением 250 В при частоте до 5000 Гц. Изолирование из фторопласта позволяет эксплуатировать при температуре до +220°С. Имеет стойкость к влиянию химических веществ.
Также встречается кабель МГТФЭ, в конструкции которого присутствует экран из медной луженой проволочки в виде оплетки. Экранирование позволяет защитить провод от электромагнитных воздействий.
МС – применяется для передачи электроэнергии между приборами и аппаратурой при номинальном переменном напряжении 100, 250 или 500 В при частоте до 10 кГц. Эксплуатация возможна на предприятиях и промышленных объектах, а также внутри поездов, самолетов, судов и прочее. Прокладывать можно во влажных помещениях, при воздействии ударов, вибрации, химических веществ, высоких температур.
МСЭ – разновидность марки с применением экрана. Экран позволяет использовать кабель для передачи цифровых или аналоговых импульсов.
Для увеличения прочности провода и его защитных свойств существует провод марки МСЭО. В конструкции кабеля предусмотрена оболочка из фторопласта, защищающая от возгораний, ударов, горюче-смазочных материалов, вибраций, погодных осадков, грибков и прочее.
КУДФРУ – управляющий кабель, применяется чаще всего для обеспечения питания кран-балок, тельфера и другого подвижного оборудования, при рабочем переменном напряжении до 250 В с частотой до 1000 Гц, при постоянном 350 В. Можно также использовать для передачи слабых импульсов или сигналов. В конструкции кабеля находятся экранированные жилы, изолирование из фторопласта, резиновая усиленная оболочка.
МПО 33-11 – провод, применяемый для между приборного монтажа электроустройств при переменном напряжении 500 В с частотой до 10000 Гц. Имеет устойчивость к вибрации, ударной и линейной нагрузке, акустическому шуму, влажности, атмосферным осадкам и солнечной радиации. Изолирование выполнено в виде пленки из лент фторопласта, защищающий корпус из полиэфирных нитей.
Маркировка кабеля расшифровывается следующим образом:
Существует несколько видов замен данного кабеля, например МПО 33-12. Отличие в защитной оболочке, в данном кабеле она выполнена в виде намотки из полиэтилентерефталатной пленки.
Если кабель будет эксплуатироваться под влиянием электромагнитных излучений, то необходимо применение экранированных вариантов марок МПОЭ 33-11 или МПОЭ 33-12.