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[發(fā)泡絕緣] 整套臺(tái)灣物理發(fā)泡技術(shù)
P:2008-09-17 19:20:23
1
線纜發(fā)泡技朮
1、 前 言
通信網(wǎng)絡(luò)之完整性，除了機(jī)房?jī)?nèi)之軟硬體及其周邊附屬設(shè)備外，通信電纜扮演著送信與受信二端間連絡(luò)主要傳輸媒介。通信電纜不僅品質(zhì)需符合未來(lái)整體服務(wù)數(shù)位網(wǎng)絡(luò)(ISDN)之要求外，所占用之空間也不容忽視，二者更是息息相關(guān)。近十年來(lái)欲使通信網(wǎng)絡(luò)傳輸更快速，除了設(shè)備增強(qiáng)外，通信電纜也做了重大變革，紛紛采用發(fā)泡聚乙烯為絕緣材料，促使電纜特性更能符合較佳通信效果。其中電氣特性如靜電容量、電容不平衡、遠(yuǎn)(近)端串音及衰減等與材料發(fā)泡方式更是立竿見(jiàn)影。
2、 發(fā)泡的目的
一般材料發(fā)泡的目的在于使制品輕量化，并加強(qiáng)制品隔熱性與可擾性，及降低材料成本。而線纜用材料發(fā)泡的目的，則在降低材料的介質(zhì)常數(shù)。
3、 材料發(fā)泡方式
為了增加傳輸容量及速率，降低材料介質(zhì)常數(shù)(Dielectric Constant)系最佳途徑，而使用發(fā)泡PE材料則可達(dá)成此目的，其材料發(fā)泡方式一般區(qū)分為二種方式：
(一) 化學(xué)發(fā)泡方法
(二) 物理發(fā)泡 (氮?dú)獍l(fā)泡)
4、 傳統(tǒng)化學(xué)發(fā)泡
于PE絕緣材料制料過(guò)程中，混合適當(dāng)比例熱效應(yīng)發(fā)泡劑，其使于芯線制程時(shí)，利用溫度促使發(fā)泡劑產(chǎn)生化學(xué)分解變化，于PE材料內(nèi)部形成氣泡，此項(xiàng)材料對(duì)溫度反應(yīng)相當(dāng)靈敏( ±1℃)，溫控設(shè)備稍受外界影響，其發(fā)泡度變化極大，目前此項(xiàng)方式發(fā)泡度可達(dá)到40-50%，且此發(fā)泡材料須置放于干燥環(huán)境內(nèi)，否則水分進(jìn)入材料后于押出易導(dǎo)致芯線電容，外徑不穩(wěn)定，此二項(xiàng)于通信電纜遠(yuǎn)(近)端將造成不良影響。
為減小介質(zhì)常數(shù)，其所用基材應(yīng)為低介質(zhì)常數(shù)的材料，目前線纜最常用者為PE。在特殊的場(chǎng)合，也有利用PP、PS及TEFLON為基材的。
4.1 PE發(fā)泡度與介電常數(shù)，波長(zhǎng)短縮率，時(shí)間延遲關(guān)系圖
4.2 PE發(fā)泡之特性關(guān)系表
發(fā)泡度與材料抗張?zhí)匦缘年P(guān)系如下表列
發(fā)泡度
% 抗張強(qiáng)度
KG/MM2 伸長(zhǎng)率
%
17 1.10 490
18 1.17 500
27 0.85 490
33 0.78 350
39 0.65 370
40 0.55 280
45 0.53 300
47 0.46 260
50 0.30 150
0 1.5 550
在靜電容量要求一定的場(chǎng)合，降低絕緣材料的實(shí)效介質(zhì)常數(shù)，則芯線徑便可減小。此時(shí)，一定尺寸的線纜管中，就可多設(shè)線路，在多心線纜場(chǎng)合有很大的優(yōu)點(diǎn)。
材料發(fā)泡，則強(qiáng)度下降，故薄絕緣場(chǎng)合發(fā)泡度只限于20-30%，厚絕緣時(shí)則約達(dá)50%左右，屬于較低發(fā)泡的類(lèi)別。
4.3 發(fā)泡度的測(cè)定方法
線纜發(fā)泡層的發(fā)泡度，可利用普通的密度測(cè)定法計(jì)測(cè)，所謂發(fā)泡度乃指發(fā)泡體中含多少百分比的氣體，可應(yīng)用下式表示之
期中，d = 發(fā)泡體密度
d0 = 基材原有的密度
1、 密度測(cè)定法
2、 線纜發(fā)泡層密度的簡(jiǎn)便方法
3、 電容值測(cè)定方法：浸于水中測(cè)其電容值
4、 請(qǐng)參考9.0詳細(xì)說(shuō)明
4.4 押出發(fā)泡法
發(fā)泡劑的類(lèi)別
揮發(fā)性發(fā)泡劑
化學(xué)發(fā)泡劑
4.5 目前市售發(fā)泡PE之發(fā)泡劑
1、 高密度用尿素類(lèi)
2、 低密度用碳酸類(lèi)
大部分發(fā)泡劑的分解生成物都具有吸濕性，生成的氣體亦常含水分，故在要求低損失的場(chǎng)合，押出線必須施行干燥手續(xù)。
4.6 發(fā)泡押出用押出機(jī)
押出機(jī)的L/D約20-28，并有較長(zhǎng)的供料段，壓縮比約2.0-2.5，押出機(jī)在設(shè)計(jì)上應(yīng)注意下列各點(diǎn)：
(1) 設(shè)計(jì)小壓縮比的螺桿﹔
(2) 設(shè)置反壓調(diào)節(jié)器，以控制適當(dāng)?shù)姆磯憨r
(3) 機(jī)頭與眼模部阻力盡量減小﹔
(4) 螺旋廊寬減小。
4.7 押出條件
發(fā)泡線押出的時(shí)候，其押出條件受押出機(jī)尺寸，螺桿構(gòu)造、螺桿回轉(zhuǎn)數(shù)及發(fā)泡劑濃度等要因素影響，很難得到通用的原則，重點(diǎn)在如何使材料迅速熔融，并使分解氣溶于材料中，直到出眼�？诤蟛砰_(kāi)始發(fā)泡。
押出條件例如壓力、溫度、及押出時(shí)間等發(fā)生變化，則押出成品特性亦發(fā)生很大變化。
押出溫度系指熔融材料的實(shí)際溫度，當(dāng)溫度不同的時(shí)候，押出線的發(fā)泡特性亦起變異，溫度在某一特定范圍的時(shí)候，發(fā)泡特性最良好，高或低于此項(xiàng)范圍，都無(wú)法得到品質(zhì)良好的押出線。
押出時(shí)材料在螺缸的停留時(shí)間，稱(chēng)為押出時(shí)間，對(duì)發(fā)泡特性亦有相當(dāng)大的影響，材料在螺缸停留時(shí)間亦應(yīng)保持在某一特定范圍內(nèi)，才能押出特性良好的發(fā)泡線來(lái)。
綜上所敘，可知發(fā)泡押出作業(yè)實(shí)為一項(xiàng)需要相當(dāng)高技朮水準(zhǔn)的作業(yè)，押出條件設(shè)定稍有不慎，就很難制造出品質(zhì)良好的發(fā)泡電線，作業(yè)人員應(yīng)從不斷體會(huì)中獲得良好的經(jīng)驗(yàn)，精益求精，才能達(dá)到提高水準(zhǔn)、高品質(zhì)的境界。
4.8 發(fā)泡情形如下圖
4.9 押出條件的影響
(1) 押出溫度的影響
采用添加發(fā)泡劑進(jìn)行押出發(fā)泡的時(shí)候，押出溫度條件對(duì)發(fā)泡特性的良莠占有決定性地位，押出溫度如能與發(fā)泡劑分解溫度充分配合，必可制造出特性良好的成品。
低溫押出氣泡數(shù)很少，溫度上升則氣泡分布逐漸均勻，發(fā)泡度漸行提高，在到達(dá)某溫度的時(shí)候，發(fā)泡度最高，并得到極細(xì)微的氣泡構(gòu)造﹔溫度再上升則氣泡粗大化，并有氣泡破裂現(xiàn)象，形成不均勻的氣泡構(gòu)造。
此項(xiàng)最適當(dāng)溫度條件，端視材料別而異，除利用實(shí)驗(yàn)來(lái)決定外，實(shí)別無(wú)良途可循。
(2) 螺桿回轉(zhuǎn)數(shù)的影響
螺桿回轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)發(fā)泡狀態(tài)也有相當(dāng)影響性。回轉(zhuǎn)數(shù)增加的時(shí)候，發(fā)泡度也逐漸增加，氣泡構(gòu)造更形微細(xì)，直至達(dá)到某限度為止。超過(guò)此限度后，效果反而下降，故如何決定適當(dāng)?shù)穆輻U回轉(zhuǎn)數(shù)，誠(chéng)極重要。
4.10 外眼形狀的影響
押出發(fā)泡用眼模，在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮外眼出口后的膨脹性，若以A表示材料發(fā)泡前后的斷面積比，則
此處Dd = 外眼孔徑
Dcw = 完成線外徑
Dw = 導(dǎo)體或芯線外徑
一般薄層押出的時(shí)候，膨脹比約等于2，厚層押出則膨脹比約等于4，押出發(fā)泡外眼孔徑，可利用前式變形，求出如下：
當(dāng)發(fā)泡后的完成外徑及導(dǎo)體外徑?jīng)Q定時(shí)，外眼孔徑便可利用公式很簡(jiǎn)便的求出來(lái)。
外眼入口角也為設(shè)計(jì)的重要項(xiàng)目。在發(fā)泡押出場(chǎng)合，眼模內(nèi)角通常皆略大于實(shí)體押出眼模的角度。
低發(fā)泡薄層押出的場(chǎng)合，入口角約60-90?，出口角9-15?，設(shè)極廊長(zhǎng)或不設(shè)長(zhǎng)，這樣設(shè)計(jì)眼模便能得到良好的押出表面，押出發(fā)泡用眼模代表例
4.11 厚發(fā)泡層的冷卻
發(fā)泡層的特性，受冷卻條件的影響很大，氣泡系在外眼出口后才開(kāi)始膨脹，為使其完全發(fā)泡，應(yīng)設(shè)相當(dāng)距離的空冷段，厚層押出后急冷，則發(fā)泡度降低，押出表面常起波浪，成為芯線變形原因之一。
發(fā)泡體本為隔熱材料，芯線表面與內(nèi)部溫度相差很大，便會(huì)發(fā)生變形，故厚層押出一定要實(shí)行分段冷卻的技巧才行。
押出線尚未充分冷卻便開(kāi)始卷取，結(jié)果很容易發(fā)生變形與潰裂現(xiàn)象，故冷卻水槽末段一定要維持充分的低溫，芯線倘有浮出水面現(xiàn)象，亦發(fā)生部分的變形，應(yīng)設(shè)法使線完全浸入水中冷卻。
4.12 發(fā)泡絕緣周期性的不良
在絕緣芯線縱向，若有輕微的發(fā)泡度及外徑變動(dòng)，則在高精度的高頻線纜，便導(dǎo)致特性阻抗的變化，結(jié)果影響線纜特性，引起不良。
特性阻抗變動(dòng)的時(shí)候，在變動(dòng)部分便引超電波的反射，結(jié)果使線纜特性，例如電壓定在波比(VSWR)變劣，特別是特性阻抗呈周期性變動(dòng)場(chǎng)合，倘每隔1長(zhǎng)便有特性阻抗變化，則利用下式關(guān)系，在所示頻率時(shí)其VSWR便顯著加大。
在要求高性能場(chǎng)合，一定要設(shè)法使制造條件固定，此時(shí)必須注意下列各點(diǎn)，才能使變異減為最低
(1) 選用品質(zhì)均勻的材料﹔
(2) 材料供入定量化﹔
(3) 保持一定的押出溫度﹔
(4) 保持螺桿回轉(zhuǎn)數(shù)不變﹔
(5) 維持一定溫度的導(dǎo)體預(yù)熱﹔
(6) 維持一定的線速。
5. 材料物理發(fā)泡方式
5.1 物理發(fā)泡(氮?dú)獍l(fā)泡)
此發(fā)泡方式如圖1，所使用之材料為充實(shí)型聚乙烯于芯線制程，可使用較廣泛材料軟化溫度(+10℃)，然后利用超音速原理將氮?dú)庾⑷隤E材料形成均勻氣泡。此設(shè)備最大缺陷是壓縮機(jī)壽命短及注孔阻塞，如今新的壓縮機(jī)元件及氮?dú)庾⑷肟滓咽勾嗽O(shè)備煥然一新，提高可靠度。物理發(fā)泡早期是用于同軸電纜(CATV)，由于外徑約3.5ψmm故其發(fā)泡度可達(dá)70%，而不影響其電纜機(jī)械強(qiáng)度�，F(xiàn)今以三層同時(shí)押出(skin-foam-skin)應(yīng)用于通信電纜絕緣芯線，如圖2所示。內(nèi)層是使用低密度充實(shí)PE，厚度約10μm緊密粘著于導(dǎo)體，使二者間不留任何間隙，防止水汽及石油膏縱向滲入其間而破壞電纜特性﹔發(fā)泡層由充實(shí)PE混合約1%成核劑(Nucleating)后于押出機(jī)注入氮?dú)�，形成均勻氣泡而與內(nèi)層緊密結(jié)合，避免發(fā)生氣泡直接與導(dǎo)體非連續(xù)密著，導(dǎo)致絕緣導(dǎo)體松脫。由于無(wú)此項(xiàng)顧慮，故發(fā)泡度可提高至60%﹔外層系使用充實(shí)PE能使外觀平整。
5.2 應(yīng)用氮?dú)獍l(fā)泡之優(yōu)點(diǎn)
5.2.1 發(fā)泡度可利用氮?dú)饬髁看笮】刂谱匀�，且可達(dá)到60%，用于改善芯線外徑與靜電容量之關(guān)系，更能符合各種不同通信電纜規(guī)格。
5.2.2 化學(xué)發(fā)泡的發(fā)泡劑含有雜質(zhì)，熱分解時(shí)仍有殘留﹔物理發(fā)泡則以高純度氮?dú)獍l(fā)泡，基本上不會(huì)發(fā)生如此現(xiàn)象。
5.2.3 由于影響近端串音衰減，其原因有芯線偏心，此現(xiàn)象大部分緣于制造中冷卻不足造成。如果提高發(fā)泡度，則芯線外徑較小，相對(duì)地冷卻速度快，此現(xiàn)象將可消失。
5.2.4 遠(yuǎn)端串音衰減其影響原因仍包括芯線偏心(電容不平衡)，其現(xiàn)象同第3項(xiàng)。
5.2.5 化學(xué)發(fā)泡其未分解雜質(zhì)殘留于絕緣體，而物理發(fā)泡此現(xiàn)象則微乎其微，依下列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較(表1)，物理發(fā)泡的耐壓程度仍較佳。
5.2.6 絕緣體抗張強(qiáng)度：氮?dú)獍l(fā)泡形成氣泡均勻與高密度PE密切結(jié)合，不僅老化前抗張強(qiáng)度高，而且于高溫石油膏老化試驗(yàn)后，較原來(lái)特性變化極小。如表2示知，物理發(fā)泡絕緣抗張強(qiáng)度優(yōu)于化學(xué)發(fā)泡約176%。
5.2.7 物理發(fā)泡的絕緣內(nèi)層補(bǔ)償發(fā)泡度愈高，其伸長(zhǎng)率愈差。但較之化學(xué)發(fā)泡有較佳之伸長(zhǎng)率，如表3。
5.2.8 偏心率低。
5.2.9 化學(xué)發(fā)泡于高發(fā)泡時(shí)，其發(fā)泡層與導(dǎo)體間易產(chǎn)生氣隙，如此縱向水分易沿其氣隙前進(jìn)。眾所周知，水是通電纜最主要敵人之一，而物理發(fā)泡藉絕緣體內(nèi)層與銅線緊密粘著，水分無(wú)法進(jìn)入，力保電纜特性彌堅(jiān)。
5.2.10 絕緣內(nèi)層系充實(shí)PE且與銅線密切結(jié)合，遇熱不易收縮。
5.2.11 化學(xué)發(fā)泡材料易吸收空中水分，制造前如未干燥，將造成發(fā)泡不均勻?qū)е码姎馓匦允苡绊�，如干燥不適當(dāng)材料將造成預(yù)發(fā)泡﹔物理發(fā)泡除成核劑僅以簡(jiǎn)單干燥外，其余材料并不受空氣水分影響。
芯線外徑/銅線外徑(mm/mm) 水中電容
(PF/M) 絕 緣 層 (押出/發(fā)泡) 老化前抗張強(qiáng)度(MPA) 老化后抗張強(qiáng)度(MPA)
0.62/0.4 220 二層/物理 21.4 20.4
0.62/0.4 220 三層/物理 21.6 20.6
0.62/0.4 234 二層/物理 22.5 21.7
0.62/0.4 234 三層/物理 22.9 22.0
1.14/0.5 116 二層/化學(xué) 10.4 10.8
0.86/0.4 116 二層/化學(xué) 13.4 13.2
1.34/0.6 166 二層/化學(xué) 13.7 13.2
芯線外徑/銅線外徑(mm/mm) 水中電容
(PF/M) 絕 緣 層 (押出/發(fā)泡) 老化前伸長(zhǎng)率
(%) 老化后伸長(zhǎng)率
(%)
0.62/0.4 220 三層/物理 716 654
0.62/0.4 234 三層/物理 736 678
1.06/0.5 116 三層/物理 794 719
1.14/0.5 116 二層/化學(xué) 502 415
0.86/0.4 116 二層/化學(xué) 538 480
13.4/0.6 166 二層/化學(xué) 550 458
6. 列舉CATV同軸線（物理發(fā)泡）
絕緣體 特 點(diǎn) 缺 點(diǎn)
第一代 SOLID PE 加工簡(jiǎn)單 衰減量大
第二代 化學(xué)發(fā)泡 發(fā)泡度50%以下 有化學(xué)發(fā)泡劑殘留
影響介電性
第三代 SOLID PE
(藕狀縱孔) 衰減較一、二代低 藕狀易滲水，國(guó)外規(guī)定使用壽命5年
第四代 物理發(fā)泡 發(fā)泡度達(dá)80% 微孔密閉，性能穩(wěn)定
衰減量小，使用壽命長(zhǎng)
說(shuō)明：化學(xué)發(fā)泡劑微孔結(jié)構(gòu)大小不一，而物理特性微孔大小均一，所以特性阻抗穩(wěn)定，衰減量小，當(dāng)發(fā)泡度達(dá)70～80%時(shí)要考慮用Foam-Skin法。
6.1 什么是物理發(fā)泡？
以不活潑的氣體充入絕緣介質(zhì)層構(gòu)成細(xì)密均勻微孔結(jié)構(gòu)，各微孔間互不相通，類(lèi)似一個(gè)一個(gè)密封包。它的優(yōu)點(diǎn)是高度發(fā)泡，又不含極性分子的發(fā)泡殘留物，因此它的傳輸性能優(yōu)良﹔由于它的不透水氣性，性能穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)。早期歐美會(huì)用過(guò)Freon或HCFC氣體，它的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)加工容易，但缺點(diǎn)是發(fā)泡后微孔粗大而不均勻，影響反射(回波)特性，且會(huì)破壞臭氧層，因此現(xiàn)在多改用氮?dú)獍l(fā)泡。
物理發(fā)泡特性：
1、 高發(fā)泡度，低介電常數(shù)﹔
2、 低電容﹔
3、 高傳輸速度﹔
4、 低衰減常數(shù)﹔
5、 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定使用壽命長(zhǎng)。
6.2 CATV 電纜物理發(fā)泡絕緣料探討（實(shí)例）
6.2.1 有線電視電纜即CATV電纜，發(fā)展至今已經(jīng)歷了四代。CATV電纜對(duì)于改善廣播電視的質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)全國(guó)有線聯(lián)網(wǎng)的多功能傳輸有極其重要的作用，在國(guó)內(nèi)外都獲得廣泛應(yīng)用。
目前，隨著CATV電纜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)朝著信息高速公路的方向發(fā)展，第四代CATV電纜 -- 物理發(fā)泡聚乙烯絕緣同軸電纜，以其介電常數(shù)小、高頻衰減低、縱向密封性能好、性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)、節(jié)省材料等特點(diǎn)，其逐步取代縱孔聚乙烯絕緣同軸電纜已成為歷史的必然，開(kāi)發(fā)和研制物理發(fā)泡聚乙烯絕緣同軸電纜成為當(dāng)今電纜行業(yè)的主題。高質(zhì)量的物理發(fā)泡電纜關(guān)鍵取決于物理發(fā)泡絕緣材料。
如何正確選用性能優(yōu)良的絕緣材料，對(duì)于發(fā)揮物理發(fā)泡生產(chǎn)線的作用和達(dá)到發(fā)泡度較高的絕緣效果比較重要。在研制物理發(fā)泡聚乙烯絕緣同軸電纜的同時(shí)，注重 對(duì)物理發(fā)泡材料性能分析，通過(guò)選用了幾種物理發(fā)泡材料后，在生產(chǎn)設(shè)備上的使用效果比較，甲廠商的物理發(fā)泡絕緣料生產(chǎn)的生理發(fā)泡電纜性能比較穩(wěn)定 (表四)。
6.2.2 對(duì)物理發(fā)泡絕緣料性能分析
物理發(fā)泡絕緣主要用于CATV同軸電纜，主要是用來(lái)傳遞高頻信號(hào)，因而要求材料的介電常數(shù)ε和介質(zhì)損耗角正切tgδ比較小，才能把傳輸衰減降低到最低。聚乙烯樹(shù)脂是當(dāng)今最理想的高頻絕緣材料。從其發(fā)泡聚乙烯結(jié)構(gòu)上分析，它是一種在塑料中存在許多封閉均勻的微孔的材料，由聚乙烯構(gòu)成絕緣體泡沫的骨架，一般要求這種絕緣層氣孔細(xì)，數(shù)量多，分布均勻一致，彼此間不連通，并且表面要光滑平整，這樣才能保持電纜的特性阻抗均勻性和防潮性。以往的化學(xué)發(fā)泡技朮難以滿足上述要求，如今只有通過(guò)物理發(fā)泡絕緣技朮才能使絕緣發(fā)泡度達(dá)到70%以上。為獲得較高的物理發(fā)泡度，著重考慮聚乙烯材料的綜合加工性能。
6.2.3 甲廠化學(xué)公司物理發(fā)泡絕緣料
甲廠化學(xué)公司生產(chǎn)的物理發(fā)泡絕緣料，是采用調(diào)節(jié)分子量分布的方法來(lái)改善熔體的粘彈性，從而提高了材料的熔融指數(shù)，同時(shí)也提高了熔體的強(qiáng)度，降低熔體的粘度，得到最理想的加工性能，具體是采用高密度聚乙烯(A)和低密度聚乙烯(B)混合使用。其技朮指標(biāo)與乙廠A與B料對(duì)照參見(jiàn)表四：
技朮性能指標(biāo)對(duì)照表
項(xiàng) 目 甲 廠
HD-PE (A) 甲 廠
LD-PE (B) 乙 廠
(A) 乙 廠
(B)
密度 g/cm3 0.963 0.917 0.954 0.945
熔融指數(shù)g/10min 8.4 2.16 5.1 4.98
抗拉強(qiáng)度MPa 29.8 11.7 24.3 21.44
斷裂伸長(zhǎng)率 % 1200 610 520 1070
介電常數(shù) 1MHz 2.36 2.27 2.36 2.22
介質(zhì)損耗角正切 1MHz 0.4*10-4 0.6*10-4 0.8*10-4 0.32*10-4
6.2.4 試驗(yàn)及結(jié)論
高密度聚乙烯和低密度聚乙烯按一定比例進(jìn)行混合，在成核劑作用下進(jìn)行發(fā)泡。通過(guò)選用不同配比的聚乙烯混合料，在實(shí)際生產(chǎn)線上進(jìn)行試驗(yàn)，從中對(duì)絕緣料的性能進(jìn)行比較，現(xiàn)將試驗(yàn)結(jié)果列表，見(jiàn)表五。
表五
不同配比材料試驗(yàn)結(jié)果
項(xiàng) 目 1號(hào) 2號(hào) 3號(hào)
氣泡孔直徑 (μm) 10~25 15~25 10~20
纜芯直徑變化率 % 5 3 2
串孔率 % 3 1 ----
最大發(fā)泡度 % 50 60 80
出模狀態(tài) 差 中 良
纜芯缺陷 粗糙 軟 ----
由試驗(yàn)可知：
1號(hào)試樣采用低密度聚乙烯比例占55~65%，擠出效果差，但具有很好的擠出性能，比較容易在成核劑作用下發(fā)泡，發(fā)泡度只能達(dá)到50%﹔再提高發(fā)泡度時(shí)，絕緣層表面狀況粗糙。通過(guò)顯微鏡觀察切片，氣泡間出現(xiàn)串孔現(xiàn)象。
2號(hào)試樣采用等同比例的高、低密度聚乙烯，同樣具有很好的擠出性能，發(fā)泡度只能達(dá)到60%﹔發(fā)泡度提高時(shí)，絕緣層表面由光滑逐漸呈不規(guī)則形狀變化，同時(shí)通過(guò)顯微鏡取切片觀察，發(fā)現(xiàn)氣泡破碎，出現(xiàn)氣泡間串孔現(xiàn)象。
3號(hào)試樣采用高密度聚乙烯為65~75%時(shí)，擠出效果比較好，發(fā)泡度可以達(dá)到80%。取切片通過(guò)顯微鏡觀察，發(fā)泡度達(dá)到80%時(shí)，氣泡直徑比較均勻，為10~20μm，無(wú)串孔現(xiàn)象，直徑變化率為1%以?xún)?nèi)。絕緣出模后，有約3mm的短暫不發(fā)泡現(xiàn)象，通過(guò)它能夠有效地控制絕緣的偏心問(wèn)題。同時(shí)，絕緣層表面光滑平整。
6.2.5 甲廠化學(xué)公司的物理發(fā)泡絕緣料與兩種乙廠料之間，在擠出過(guò)程中壓力變化結(jié)果對(duì)比見(jiàn)表六：
表六
不同材料試驗(yàn)結(jié)果
項(xiàng) 目 甲廠化學(xué)公司料 乙 廠
(A) 乙 廠
(B)
氣泡孔直徑μm 10~20 10~20 15~25
纜芯直徑變化率 % 2 2 3
串孔率 % ---- 1 1
最大發(fā)泡度 % 80 75 75
出模狀態(tài) 良 中 中
纜芯缺陷 ---- ---- 微狀
纜芯顏色 純白 乳白 乳白
由試驗(yàn)可知：
6.2.5.1 當(dāng)注氣壓力由4.5MPa增大到5.7MPa時(shí)，三種物理發(fā)泡料均能達(dá)到75%的發(fā)泡度，但甲廠料的加工性能略好些，其絕緣表面顏色比乙廠料白。
6.2.5.2 當(dāng)注氣壓力由5.7MPa增大到6.5 MPa時(shí)，乙廠料A和乙廠B都因氣泡在擠出機(jī)內(nèi)破裂，說(shuō)明熔體強(qiáng)度低，無(wú)法承受發(fā)泡過(guò)程中的氣體壓力，從而無(wú)能力支撐成形后的高發(fā)泡空間。而甲廠料由于有足夠的熔體強(qiáng)度，氣泡沒(méi)有破裂，使發(fā)泡度達(dá)到80%以上。
6.2.5.3 由甲廠化學(xué)公司物理發(fā)泡料產(chǎn)生發(fā)泡度的變化與其絕緣等效介電常數(shù)函數(shù)關(guān)系見(jiàn)圖三：
試驗(yàn)結(jié)果表明，比例合適的高、低密度聚乙烯混合料具有低密度聚乙烯的加工性能，又具有高密度聚乙烯的機(jī)械性能，從而達(dá)到比較理想的一種物理發(fā)泡絕緣材料。它有低的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切，使衰減降到最低﹔有良好的熔融溫度和熔融強(qiáng)度，在發(fā)泡的作用下產(chǎn)生氣泡核，承受氣體壓力而不使泡沫破裂﹔有足夠的機(jī)械性能構(gòu)成泡沫體的骨架，經(jīng)受作用于電纜的外力。從其技朮指標(biāo)及試驗(yàn)結(jié)果看，甲廠化學(xué)公司的物理發(fā)泡絕緣料具有以下特點(diǎn)：(1)比較小的介電常數(shù)﹔(2)介質(zhì)損耗角正切很小(<0.6*10-4)﹔(3)發(fā)泡度高，可達(dá)到80%以上﹔(4)加工性能好﹔(5)形成的絕緣線芯泡孔成形好，無(wú)串孔現(xiàn)象，表面光潔度比較高。
7. 外模選用參考(計(jì)算式) 如下：
8. 結(jié)束語(yǔ)
物理發(fā)泡絕緣用的聚乙烯不僅應(yīng)具備優(yōu)良的電氣性能，同時(shí)還應(yīng)具備優(yōu)良的工藝性能和機(jī)械性能。隨著我國(guó)CATV系統(tǒng)及接入網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，物理發(fā)泡同軸電纜的需求越來(lái)越多，質(zhì)量要求也越來(lái)超高。使用美國(guó)量子化學(xué)公司物理發(fā)泡料制造出的物理發(fā)泡聚乙烯絕緣同軸電纜性能更優(yōu)良，質(zhì)量更可靠，同時(shí)將會(huì)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。美國(guó)量子化學(xué)公司生產(chǎn)的物理發(fā)泡料以其擠出性能好、形成氣泡細(xì)微、高頻性能好、價(jià)格適中、質(zhì)量可靠等優(yōu)勢(shì)，將逐步應(yīng)用到通信電纜絕緣領(lǐng)域中去。
［yuzeliang 在 2008-9-17 19:53:49 編輯過(guò)］
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