为什么选择钢齿束带?与尼龙束带或不锈钢束带差异有哪些?
广为流传的一个束带发明的故事,相信您可能有听过,在1945年二次世界大战之后,有许多因用军用飞行器的出现,使航太产业开始蓬勃发展,不过飞行器中大量和密密麻麻的线束,传统多是用麻绳捆束,滴上蜡油固定后,在套上金属环捆绑整理,但是这样的方式并不是很科学,除了使用打蜡锁定的方式可能会引起严重的火灾之外,传统麻绳也很容易因为飞行器因为接触航空与地面大气及冷凝现象的湿气而发霉,再来是层层的锁定方式不仅让线束变得又厚又重,工人在每日日以继夜的捆绑工作中,手部不断的摩擦、流血而长满厚实的茧。
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为了使用更加科学的方法以因应航太产业的发展,配线器材的管理也需要与时并进,在1960年左右,发明了使用尼龙塑料取代传统麻绳的束带产品,特别的是,为了因应航太产业的特性,这根束带的舌部是一根不锈钢金属片,不要小看这根金属钢片的作用,在飞机有起飞、降落及飞行过程中的气流冲击和推进力震动下,束带的设计要能够抵抗震动,避免捆绑的线束松脱引发不必要的电器风险,而在束带最关键的舌头部位,尤其是在设计环拉性能的关键考量,使用金属钢片的原因有以下几点: |
1.使用不锈钢金属片式的锁定机构,在束带束紧的过程中,可以精准的锁定在任何位置
塑胶齿部的锁定机构与此不同,需要与带身齿部结合卡榫,但这将受限于带身齿部间距的设计,距离绑束物体会有一定的差距范围;然而由于钢齿束带的带身光滑,不锈钢金属片可以嵌入在带身的任何位置,因此特别适合需要有高精度应用的产业,例如航太、汽车、AI、自动化设备等。
2.抵抗震动
不锈钢金属片坚固的特性,在高频震动、加速度、气流冲击和推进力震动,能长期承受而不失效;但塑胶齿部很容易在频繁的磨损之下发生损坏,束带舌部一旦退带或断裂导致松脱,将失去束带束紧的功能。
3.抵抗气候变化
不锈钢金属片能够承受极端温差,既能在极低温环境下保持强度和韧性,也能在高温环境下保持稳定性而不变形;另外不锈钢几乎不受紫外线的影响,无论是长期暴露在强烈日照下,还是经历多年的户外使用,其物理性质和表面结构几乎不会改变;然而塑胶材料(如尼龙或聚酯)对高温和低温的耐受能力有限,在高温环境中可能出现软化、变形、裂解或熔化;而在极低温环境中可能变脆,甚至断裂;在紫外线环境中可能导致表面退化、变色、脆化或性能下降。
4.抵抗潮湿
不锈钢金属片具有出色的抵抗湿气和防腐蚀性能,能在盐雾、海洋环境和化学腐蚀环境中保持稳定。
5.抵抗盐雾、油品与耐腐蚀性能
交通设备常曝露于含盐湿气(如海洋环境)、润滑油和腐蚀性化学物质中,而不锈钢金属片在盐雾环境下的耐受时间可达数百小时甚至更长(根据ASTM B117测试标准)。
不锈钢束带的适用性
不锈钢金属片在盐雾、油品和腐蚀性环境中具有显著的优势,得益于其卓越的化学稳定性;然而不锈钢束带有其劣势的使用情境:
1.经济限制
全不锈钢带身构成的束带,初始成本很高,约是全塑料构成束带的14~20倍价格以上,但其耐久性、低维护需求以及长寿命,使其在长期使用中更具经济效益。在短期使用及高维护频率的情境中,塑胶是相对实惠的选择。
2.重量敏感应用
不锈钢束带相较于塑胶束带更重,可能对重量敏感的设备(如航太或微型设备)产生不利影响,例如无人机或小型航太设备有轻量化的要求;另外,小型电子设备内部固定,过重的束带可能导致结构负荷增加。
3.电气导电疑虑
由于不锈钢是导电材料,若用于固定电缆时与导体直接接触,可能引发电气短路、漏电或电磁干扰,例如在高电压电缆的固定,容易因意外接触导致短路或损坏设备;灵敏电子设备周围:导电可能引发信号干扰;因此在需要绝缘的场景中,可选用塑胶束带或在不锈钢束带外部加绝缘层。
4.灵活性要求高的应用
不锈钢束带的刚性较高,难以满足需要高灵活性或细微调整的场景;例如线缆需频繁移动或调整的场合,以及空间狭小且需要灵活操作的安装环境,建议可以使用柔软度更高的塑胶束带或卷式结束带(wrapping bands),以满足灵活性需求。
5.美观要求高的场合
不锈钢束带外观较为工业化,可能不符合对美观有严格要求的场合,包括室内装饰或家用电子产品、展示用途或高设计感需求的应用;选用外观更整洁的塑胶束带或具装饰性的固定配件较能符合需求。
6.安全安装要求
不锈钢束带在安装时需专用工具进行锁紧或切割,切割后的锋利边缘可能造成操作人员受伤,因此人员操作密集、工具使用受限的场合、需要快速、安全手动操作的临时应用较不适用;可以选用易于手动安装的塑胶束带,避免锋利边缘带来的风险。
不锈钢束带虽然具有卓越的强度、耐久性和耐腐蚀性能,但在导电性、重量、灵活性、成本以及某些特定化学和操作环境下存在限制;根据实际应用需求,选择适当的束带材料和设计,才能确保安全性、经济性与实用性的最佳平衡。
塑胶材料的适用性
塑胶材料虽然成本低且重量轻,但在这些严苛条件下表现有限,适合短期或非极端环境应用;在以下的情境中,全塑胶材料可能较具劣势:
1.高温及低温或紫外线曝晒环境
塑胶的耐高温性能有限,长期暴露于高温环境可能导致熔化、变形或性能退化;而塑胶在极低温环境下可能变脆,失去柔韧性并易于断裂;容易受紫外线辐射影响,长期暴露于阳光下会导致材料老化、退化或变色。
2.高负载环境
塑胶的抗拉强度和刚性有限,难以承受持续的高负载或重压,在大型机械中的结构支撑部件、重型电缆固定,需长期承受高张力情境中,塑胶的结构较金属弱,长期受力会出现永久变形。
3.化学腐蚀环境
因一般塑胶材料在接触酸、碱、溶剂或其他化学物质时可能被腐蚀或溶解;例如化工厂、实验室或其他高腐蚀性环境。
4.盐雾或湿气环境
某些塑胶材料(如尼龙)会吸收湿气,湿气会渗透进入塑胶材料的微孔结构,改变其物理特性,导致材料膨胀、变形或力学性能下降;另外,塑胶材料会随时间老化,导致性能下降,变脆、失去韧性或裂解;例如海洋环境、港口设备或其他盐雾湿度高的使用情境。
5.高度磨损环境
塑胶的耐磨性低于金属材料,容易因摩擦产生损耗,塑胶在高度磨损或频繁接触的场合可能会迅速磨损;例如工业机械中与金属零件频繁接触的配件。
塑胶材料有轻量化、弹性灵活、柔韧性佳、易于加工成型,并且在成本控制上具有高度的经济效益。此外,塑胶材料能够提供良好的电绝缘性,使其适合用于多种环境条件下的应用,尤其在需要灵活性与设计多样化的场景中展现出独特优势;然而极端环境(如高温、低温、高负载或腐蚀性环境)以及长期使用稳定性具有限制。
钢齿束带设计与应用特点
钢齿束带的发明正是平衡了不锈钢束带与塑胶束带的优势特点,在航太的应用上既有符合材料轻量化,降低燃油费,还要具有稳定性、绝缘性、耐候性等;同时需要兼顾成本效益、灵活性及工人施作安全性,以下说明華偉实业钢齿束带的巧妙设计:
1.塑料的带头及带身,但关键舌部使用不锈钢金属片
保留了塑料具有柔韧性、弹性、轻量化及绝缘性的材料优势,舌部嵌入不锈钢金属片则保留金属的优势,包含稳定性、耐候、精准定位、抵抗震动、抗盐雾、抗腐蚀、防水防潮、耐油性等,因应严苛环境变化。坚韧的金属片确保正常使用下齿部不会被磨损,不会发生异常退带与齿部断裂的情况。
2. 圆弧形头部设计
光滑弧度减少手部的摩擦及安装疲劳;弧形设计减少相邻物体的摩擦力,提高使用寿命。
3.带身实心和凸状斑纹与肋条设计
与传统束带相比,传统束带的带身为了卡榫舌部的锯齿片,会设计齿片(notches),但这样的设计会削弱带身的厚度;而钢齿束带采全实心带身,带身无齿片,束紧物体无咬痕;安装无噪音;还能消除应力集中可能产生的破口;另外带身的凸出斑纹及肋条设计,在高震动环境中,防止横向及纵向的滑动。
4.翘尾设计
细长翘尾有助于在狭小甚至盲眼环境中拿取。
5.背部抓点设计
背部带有抓手,即使穿戴手套亦能轻松安装,在潮湿及寒冷环境中容易拉紧。
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在1960年代除了大量的军事飞行器及民用客机的涌现,由于长达数英呎的线束需要捆绑,因为钢齿束带的发明克服了工人线束整理施工作业的手部疲劳与疼痛,并降低整体飞行器的重量,并且提升飞行的安全,随着航空的发展直至今日,钢齿束带设计的精神仍然得以延续,延伸扩展至自动化智能机械设备、无人机及新兴交通工具应用上,跨越各个产业;虽然钢齿束带的价格是一般全塑料传统束带的2~3倍,但可以肯定的是这些中高端的产业应用需要更稳固及更值得信赖的产品设计。
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钢齿束带完美结合了尼龙束带与不锈钢束带的优势,具备以下特点:
1.精准锁定:提供高精度的固定效果。
2.卓越的抗震性能:适用于动态环境,确保稳定性。
3.极端气候与耐腐蚀性:适应严苛的应用场景,保持长期耐用。
4.轻量化设计:满足对重量敏感的应用需求。
这使钢齿束带成为需要稳定性、可靠性及长期性能的产业首选,例如航太、汽车、自动化设备及海洋应用等领域。尽管钢齿束带的成本高于传统尼龙束带,但其无可匹敌的性能与耐久性,在高需求环境下展现出卓越的价值。