為什麼選擇鋼齒束帶?與尼龍束帶或不鏽鋼束帶差異有哪些?

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為什麼選擇鋼齒束帶?與尼龍束帶或不鏽鋼束帶差異有哪些?

廣為流傳的一個束帶發明的故事,相信您可能有聽過,在1945年二次世界大戰之後,有許多因用軍用飛行器的出現,使航太產業開始蓬勃發展,不過飛行器中大量和密密麻麻的線束,傳統多是用麻繩捆束,滴上蠟油固定後,在套上金屬環綑綁整理,但是這樣的方式並不是很科學,除了使用打蠟鎖定的方式可能會引起嚴重的火災之外,傳統麻繩也很容易因為飛行器因為接觸航空與地面大氣及冷凝現象的濕氣而發霉,再來是層層的鎖定方式不僅讓線束變得又厚又重,工人在每日日以繼夜的綑綁工作中,手部不斷的摩擦、流血而長滿厚實的繭。

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為了使用更加科學的方法以因應航太產業的發展,配線器材的管理也需要與時並進,在1960年左右,發明了使用尼龍塑料取代傳統麻繩的束帶產品,特別的是,為了因應航太產業的特性,這根束帶的舌部是一根不鏽鋼金屬片,不要小看這根金屬鋼片的作用,在飛機有起飛、降落及飛行過程中的氣流衝擊和推進力震動下,束帶的設計要能夠抵抗震動,避免綑綁的線束鬆脫引發不必要的電器風險,而在束帶最關鍵的舌頭部位,尤其是在設計環拉性能的關鍵考量,使用金屬鋼片的原因有以下幾點:



1.使用不鏽鋼金屬片式的鎖定機構,在束帶束緊的過程中,可以精準的鎖定在任何位置

塑膠齒部的鎖定機構與此不同,需要與帶身齒部結合卡榫,但這將受限於帶身齒部間距的設計,距離綁束物體會有一定的差距範圍;然而由於鋼齒束帶的帶身光滑,不鏽鋼金屬片可以嵌入在帶身的任何位置,因此特別適合需要有高精度應用的產業,例如航太、汽車、AI、自動化設備等。

2.抵抗震動

不鏽鋼金屬片堅固的特性,在高頻震動、加速度、氣流衝擊和推進力震動,能長期承受而不失效;但塑膠齒部很容易在頻繁的磨損之下發生損壞,束帶舌部一旦退帶或斷裂導致鬆脫,將失去束帶束緊的功能。

3.抵抗氣候變化

不鏽鋼金屬片能夠承受極端溫差,既能在極低溫環境下保持強度和韌性,也能在高溫環境下保持穩定性而不變形;另外不鏽鋼幾乎不受紫外線的影響,無論是長期暴露在強烈日照下,還是經歷多年的戶外使用,其物理性質和表面結構幾乎不會改變;然而塑膠材料(如尼龍或聚酯)對高溫和低溫的耐受能力有限,在高溫環境中可能出現軟化、變形、裂解或熔化;而在極低溫環境中可能變脆,甚至斷裂;在紫外線環境中可能導致表面退化、變色、脆化或性能下降。

4.抵抗潮濕

不鏽鋼金屬片具有出色的抵抗濕氣和防腐蝕性能,能在鹽霧、海洋環境和化學腐蝕環境中保持穩定。

5.抵抗鹽霧、油品與耐腐蝕性能

交通設備常曝露於含鹽濕氣(如海洋環境)、潤滑油和腐蝕性化學物質中,而不鏽鋼金屬片在鹽霧環境下的耐受時間可達數百小時甚至更長(根據ASTM B117測試標準)。


不鏽鋼束帶的適用性

不鏽鋼金屬片在鹽霧、油品和腐蝕性環境中具有顯著的優勢,得益於其卓越的化學穩定性;然而不鏽鋼束帶有其劣勢的使用情境:

1.經濟限制

全不鏽鋼帶身構成的束帶,初始成本很高,約是全塑料構成束帶的14~20倍價格以上,但其耐久性、低維護需求以及長壽命,使其在長期使用中更具經濟效益。在短期使用及高維護頻率的情境中,塑膠是相對實惠的選擇。

2.重量敏感應用

不鏽鋼束帶相較於塑膠束帶更重,可能對重量敏感的設備(如航太或微型設備)產生不利影響,例如無人機或小型航太設備有輕量化的要求;另外,小型電子設備內部固定,過重的束帶可能導致結構負荷增加。

3.電氣導電疑慮

由於不鏽鋼是導電材料,若用於固定電纜時與導體直接接觸,可能引發電氣短路、漏電或電磁干擾,例如在高電壓電纜的固定,容易因意外接觸導致短路或損壞設備;靈敏電子設備周圍:導電可能引發信號干擾;因此在需要絕緣的場景中,可選用塑膠束帶或在不鏽鋼束帶外部加絕緣層。

4.靈活性要求高的應用

不鏽鋼束帶的剛性較高,難以滿足需要高靈活性或細微調整的場景;例如線纜需頻繁移動或調整的場合,以及空間狹小且需要靈活操作的安裝環境,建議可以使用柔軟度更高的塑膠束帶或捲式結束帶(wrapping bands),以滿足靈活性需求。

5.美觀要求高的場合

不鏽鋼束帶外觀較為工業化,可能不符合對美觀有嚴格要求的場合,包括室內裝飾或家用電子產品、展示用途或高設計感需求的應用;選用外觀更整潔的塑膠束帶或具裝飾性的固定配件較能符合需求。

6.安全安裝要求

不鏽鋼束帶在安裝時需專用工具進行鎖緊或切割,切割後的鋒利邊緣可能造成操作人員受傷,因此人員操作密集、工具使用受限的場合、需要快速、安全手動操作的臨時應用較不適用;可以選用易於手動安裝的塑膠束帶,避免鋒利邊緣帶來的風險。

不鏽鋼束帶雖然具有卓越的強度、耐久性和耐腐蝕性能,但在導電性、重量、靈活性、成本以及某些特定化學和操作環境下存在限制;根據實際應用需求,選擇適當的束帶材料和設計,才能確保安全性、經濟性與實用性的最佳平衡。


塑膠材料的適用性

塑膠材料雖然成本低且重量輕,但在這些嚴苛條件下表現有限,適合短期或非極端環境應用;在以下的情境中,全塑膠材料可能較具劣勢:

1.高溫及低溫或紫外線曝曬環境

塑膠的耐高溫性能有限,長期暴露於高溫環境可能導致熔化、變形或性能退化;而塑膠在極低溫環境下可能變脆,失去柔韌性並易於斷裂;容易受紫外線輻射影響,長期暴露於陽光下會導致材料老化、退化或變色。

2.高負載環境

塑膠的抗拉強度和剛性有限,難以承受持續的高負載或重壓,在大型機械中的結構支撐部件、重型電纜固定,需長期承受高張力情境中,塑膠的結構較金屬弱,長期受力會出現永久變形。

3.化學腐蝕環境

因一般塑膠材料在接觸酸、鹼、溶劑或其他化學物質時可能被腐蝕或溶解;例如化工廠、實驗室或其他高腐蝕性環境。

4.鹽霧或濕氣環境

某些塑膠材料(如尼龍)會吸收濕氣,濕氣會滲透進入塑膠材料的微孔結構,改變其物理特性,導致材料膨脹、變形或力學性能下降;另外,塑膠材料會隨時間老化,導致性能下降,變脆、失去韌性或裂解;例如海洋環境、港口設備或其他鹽霧濕度高的使用情境。

5.高度磨損環境

塑膠的耐磨性低於金屬材料,容易因摩擦產生損耗,塑膠在高度磨損或頻繁接觸的場合可能會迅速磨損;例如工業機械中與金屬零件頻繁接觸的配件。

塑膠材料有輕量化、彈性靈活、柔韌性佳、易於加工成型,並且在成本控制上具有高度的經濟效益。此外,塑膠材料能夠提供良好的電絕緣性,使其適合用於多種環境條件下的應用,尤其在需要靈活性與設計多樣化的場景中展現出獨特優勢;然而極端環境(如高溫、低溫、高負載或腐蝕性環境)以及長期使用穩定性具有限制。

鋼齒束帶設計與應用特點

鋼齒束帶的發明正是平衡了不鏽鋼束帶與塑膠束帶的優勢特點,在航太的應用上既有符合材料輕量化,降低燃油費,還要具有穩定性、絕緣性、耐候性等;同時需要兼顧成本效益、靈活性及工人施作安全性,以下說明華偉實業鋼齒束帶的巧妙設計:

1.塑料的帶頭及帶身,但關鍵舌部使用不鏽鋼金屬片

保留了塑料具有柔韌性、彈性、輕量化及絕緣性的材料優勢,舌部嵌入不鏽鋼金屬片則保留金屬的優勢,包含穩定性、耐候、精準定位、抵抗震動、抗鹽霧、抗腐蝕、防水防潮、耐油性等,因應嚴苛環境變化。堅韌的金屬片確保正常使用下齒部不會被磨損,不會發生異常退帶與齒部斷裂的情況。

2. 圓弧形頭部設計

光滑弧度減少手部的摩擦及安裝疲勞;弧形設計減少相鄰物體的摩擦力,提高使用壽命。

3.帶身實心和凸狀斑紋與肋條設計

與傳統束帶相比,傳統束帶的帶身為了卡榫舌部的鋸齒片,會設計齒片(notches),但這樣的設計會削弱帶身的厚度;而鋼齒束帶採全實心帶身,帶身無齒片,束緊物體無咬痕;安裝無噪音;還能消除應力集中可能產生的破口;另外帶身的凸出斑紋及肋條設計,在高震動環境中,防止橫向及縱向的滑動。

4.翹尾設計

細長翹尾有助於在狹小甚至盲眼環境中拿取。

5.背部抓點設計

背部帶有抓手,即使穿戴手套亦能輕鬆安裝,在潮溼及寒冷環境中容易拉緊。

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在1960年代除了大量的軍事飛行器及民用客機的湧現,由於長達數英呎的線束需要綑綁,因為鋼齒束帶的發明克服了工人線束整理施工作業的手部疲勞與疼痛,並降低整體飛行器的重量,並且提升飛行的安全,隨著航空的發展直至今日,鋼齒束帶設計的精神仍然得以延續,延伸擴展至自動化智能機械設備、無人機及新興交通工具應用上,跨越各個產業;雖然鋼齒束帶的價格是一般全塑料傳統束帶的2~3倍,但可以肯定的是這些中高端的產業應用需要更穩固及更值得信賴的產品設計。

自動化機械設備 交通工具應用 船舶產業 家庭劇院及音響應用

鋼齒束帶完美結合了尼龍束帶與不鏽鋼束帶的優勢,具備以下特點:

1.精準鎖定:提供高精度的固定效果。
2.卓越的抗震性能:適用於動態環境,確保穩定性。
3.極端氣候與耐腐蝕性:適應嚴苛的應用場景,保持長期耐用。
4.輕量化設計:滿足對重量敏感的應用需求。

這使鋼齒束帶成為需要穩定性、可靠性及長期性能的產業首選,例如航太、汽車、自動化設備及海洋應用等領域。儘管鋼齒束帶的成本高於傳統尼龍束帶,但其無可匹敵的性能與耐久性,在高需求環境下展現出卓越的價值。



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