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一. 發(fā)泡分為兩種方式：物理髮泡&化學(xué)發(fā)泡

    1. 物理發(fā)泡是選擇合適分子量的HDPE,在使用過(guò)程中用專(zhuān)用N₂壓縮設(shè)備N₂混入螺缸中融熔

在料裡.經(jīng)螺桿攪拌均勻,並產(chǎn)生較大壓力在擠出後瞬間膨脹,形成質(zhì)輕多孔的發(fā)泡PE.

    2. 化學(xué)發(fā)泡是在HDPE中添加了發(fā)泡劑,其主成份一般為氨類(lèi)化合物,其在高溫時(shí)會(huì)分解並產(chǎn)生

N₂,利用較小的外模,使其機(jī)頭內(nèi)獲得較大壓力.當(dāng)擠出後,因壓力釋放,而使其內(nèi)部N₂膨脹成氣

孔,成為發(fā)泡PE.因在其中添加了發(fā)泡劑,利用化學(xué)反應(yīng)來(lái)達(dá)到發(fā)泡效果,故稱(chēng)為化學(xué)發(fā)泡.

二. 發(fā)泡的目的及優(yōu)點(diǎn) 

1.使制品輕量化,同時(shí)可以降低材料成本,但降低材料的介電系數(shù)才是主要目的.

2.介電常數(shù)小、介質(zhì)損耗低、高頻衰減低、性能穩(wěn)定、防水防潮和彎曲性好、電纜外徑小、

使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn).

3.機(jī)械性能和電性性能良好.

三. 發(fā)泡的缺點(diǎn).

  機(jī)械強(qiáng)度小、易損傷;不耐磨,耐熱性能差,對(duì)導(dǎo)體附著力小、易燃.

四. 發(fā)泡的原理

1. 物理發(fā)泡是利用塑料擠出過(guò)程中直接注入氣體或液態(tài)氣體來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)泡絕緣,物理發(fā)泡的制造

方法是采用不產(chǎn)生損耗的氣體用發(fā)泡齊,所以消除了化學(xué)發(fā)泡劑的弊端,即絕緣內(nèi)不存在化學(xué)

發(fā)泡方法產(chǎn)生的殘余物或水份,使絕緣的介質(zhì)損耗大幅度下降,物理發(fā)泡可消除化學(xué)發(fā)泡的許

多工藝加工限制,易於制得泡孔微小、發(fā)泡均勻的優(yōu)質(zhì)絕緣,特別是可制得發(fā)泡高達(dá)80%的絕緣,而化學(xué)發(fā)泡絕緣的發(fā)泡度僅40%左右.

2. 物理發(fā)泡絕緣材料是由於基本樹(shù)脂(絕緣塑料)、發(fā)泡劑和成核劑構(gòu)成,物理發(fā)泡法主要應(yīng)用

於聚乙烯,也同樣應(yīng)用於氟塑料.進(jìn)行物理發(fā)泡時(shí),聚合物(即PE絕緣料)應(yīng)同成核劑混合,同時(shí)

把氣態(tài)或液態(tài)的發(fā)泡劑注入熔融的聚合物中,並令其從熔解狀態(tài)析出,使之在擠出過(guò)程中不

斷產(chǎn)生凝聚中心與氣泡,成核劑能使氣泡的大小及分布變得均勻.

3. 氮?dú)獍l(fā)泡是通過(guò)壓縮空氣啟動(dòng)注入泵,在一定的壓力下使氮?dú)飧邏罕蒙龎?/SPAN>,並通過(guò)穩(wěn)流閥行

控制,然後從噴頭把氮?dú)庾⑷霐D出機(jī)中,當(dāng)?shù)獨(dú)庠诟邏鹤饔孟?/SPAN>,像霧狀一樣噴入擠出機(jī)內(nèi)熔融的聚乙烯之中,同時(shí)與聚乙烯中的成核劑發(fā)生核化,擠出後在空氣中形成發(fā)泡絕緣.氮?dú)馕锢戆l(fā)泡的主要過(guò)程就是將氮?dú)馊芙忪度廴诘木垡蚁?/SPAN>(PE)之中,形成微細(xì)的泡孔結(jié)構(gòu),在擠出機(jī)螺缸內(nèi),含有少量成核劑的PE料經(jīng)加熱攪拌充分塑化後,將氮?dú)庾⑷?/SPAN>.

4. 物理發(fā)泡過(guò)程中為了易於泡孔生成,還在PE材料中添加一定量的成核劑,常用的主要成份為

偶氮二洗胺.

五. 工藝設(shè)備及工藝設(shè)計(jì)

1. 高壓氮?dú)庾⑸湎到y(tǒng),范圍50~700bar,其穩(wěn)定性、密封性要好.

2. 內(nèi)導(dǎo)體預(yù)熱設(shè)備要有足夠的功率,能實(shí)現(xiàn)導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)范圍在常溫50℃．

3.      芯線的牽引要穩(wěn)定而有力,冷卻水槽要有足夠的長(zhǎng)度.

4.      由於成核劑分解誘導(dǎo)期較長(zhǎng)且具有突發(fā)性,擠出後仍有殘余,故�？跍囟纫�低,否則在高溫環(huán)境中,絕緣層的內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)泡孔過(guò)度生長(zhǎng),導(dǎo)致泡孔破裂、並泡,大小不均,甚至產(chǎn)生開(kāi)孔狀態(tài)破壞絕緣結(jié)構(gòu).

5.      工藝實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)成核劑含量0.5%左右即能滿(mǎn)足要求,且單對(duì)發(fā)泡度而言,PE發(fā)泡料產(chǎn)品在

恰當(dāng)工藝條件下均右達(dá)到80%以上.

6.      PE發(fā)泡料的熔體溫度一般為180℃,實(shí)際上由於注氣段之前塑化段較短,溫度應(yīng)設(shè)置得高一些,以實(shí)現(xiàn)熔體較充分的塑化.機(jī)頭區(qū)域溫度要降低,整個(gè)溫度設(shè)置由前到後逐步收斂,呈類(lèi)似正弦波分布曲線,效果較好.

7.      氮?dú)獾淖⑷胛恢迷跈C(jī)身的中段,其工藝參數(shù)的設(shè)置對(duì)能否實(shí)現(xiàn)高發(fā)泡度至關(guān)重要,由分子熱力學(xué)原理可知分子熱動(dòng)力越快(溫度高),密度越大,其表現(xiàn)出來(lái)的壓力越大.隨著熵的增加,分子熱運(yùn)動(dòng)不一樣的兩個(gè)系統(tǒng)發(fā)生交流後,將趨於均衡.

8.      由於物理發(fā)泡絕緣層厚度為泡沫結(jié)構(gòu),冷卻時(shí)由外向內(nèi)逐步固化,過(guò)程很慢,故應(yīng)采用壓力式或半壓力式模具.

六. 物理發(fā)泡絕緣的隔層擠出技術(shù)

1. 三層絕緣

與傳統(tǒng)的線纜發(fā)泡絕緣技術(shù)不同的是,隔層擠出工藝可使絕緣獲得內(nèi)層、發(fā)泡層和外層的三

層結(jié)構(gòu).各層均有特別的作用,其中：

1).內(nèi)層擠包在導(dǎo)體上,這是一層很薄的實(shí)心層,標(biāo)稱(chēng)厚度為10um,它使得導(dǎo)體和絕緣層間有良

好的附著性,因厚度很薄,故對(duì)絕緣整體的性能影響很小,內(nèi)層應(yīng)盡可能薄,導(dǎo)體上的內(nèi)層厚度越薄,則要求擠出機(jī)的擠出量越穩(wěn)定.

2).發(fā)泡層作為絕緣介質(zhì),要求其發(fā)泡度盡可能高,對(duì)於線纜而言,計(jì)算和實(shí)際生產(chǎn)均傾向要求有

60%的發(fā)泡度；對(duì)於較厚的絕緣層(如小同軸電纜),發(fā)泡度高達(dá)70%,聚乙烯通常用作發(fā)泡層

的材料.

      3).外層則可保證機(jī)械強(qiáng)度和良好的表面質(zhì)量,提高整個(gè)絕緣層的耐磨性,目前線纜絕緣用的聚

乙烯也適用於表層材料,外層的厚度約為50um,它取決於電纜的結(jié)構(gòu)和要求.

 九. 發(fā)泡注意事項(xiàng)

1.    前水槽根據(jù)室溫盡量使水槽水溫不超過(guò)50℃,線材由於水溫過(guò)高而繼續(xù)發(fā)泡.

2.    機(jī)器開(kāi)正常以後,盡可能不要調(diào)節(jié)引取速度和主機(jī)轉(zhuǎn)速,這樣使芯線OD不穩(wěn)及發(fā)泡度也不穩(wěn),導(dǎo)致水中電容有變異.

3.    如斷線後,應(yīng)去擠料,因螺缸裡的料通過(guò)氮?dú)獾姆纸馐拱l(fā)泡料過(guò)度,導(dǎo)致外觀粗糙,並有斷膠現(xiàn)象.

4.    導(dǎo)體需過(guò)預(yù)熱,預(yù)熱時(shí)溫度不可太高,會(huì)導(dǎo)致外徑不圓並有發(fā)黃現(xiàn)象.

5.    需過(guò)內(nèi)層PE,增加附著力.

6.    發(fā)泡印環(huán)機(jī)要盡量靠近機(jī)頭,以免水中電容的差距才不會(huì)太大.

7.    OD控制或電容控制可移動(dòng)前水槽跟眼模的距離.

十. 物理發(fā)泡線生產(chǎn)常見(jiàn)問(wèn)題解決

1. 表面粗糙、破裂

原因分析：

　 1.1材料熔體流動(dòng)速率較�。�LDPE≤0.5g/10min，HDPE 0.2~1.0g/min），開(kāi)機(jī)速度較快易引起熔體

破裂。

　1.2 LDPE與HDPE相混合，熔體流動(dòng)速率不均勻，從而產(chǎn)生不均勻的內(nèi)應(yīng)力，出�？跁r(shí)應(yīng)力恢

復(fù)引起熔體破裂。

　 1.3溫度過(guò)低,壓力增大,剪切應(yīng)力增加,開(kāi)機(jī)速度超過(guò)塑料的臨界剪切速率(LDPE一般為50~6001/s）

　1.4 出模口壓力太小或太大。

　 1.5模套入口角太大，臨界剪切速率變小。

　 1.6 氮?dú)鈮毫μ�大，進(jìn)一步增大塑料擠出壓力，剪切應(yīng)力增加，臨界剪切速率降低。

　 1.7 模套太小，導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力增大。

［hscable 在 2008-2-26 22:30:27 編輯過(guò)］

七. 模具的選擇

1. 絞合外徑：d=√N×1.155×d

2. 外模：DX=√D²×0.5+d²×0.5          (經(jīng)驗(yàn)得出)

發(fā)泡芯線內(nèi)模： D=d+k(k=0.6~1.5)　　　　

D—內(nèi)�？讖健　　�d—導(dǎo)體外徑　

k—內(nèi)模放大值,單支導(dǎo)體放大值較小,多支導(dǎo)體放大值較大

發(fā)泡模套計(jì)算方法：Dx=[(1-F)*(D2-d2)+d2]1/2*k

Dx—模套尺寸 mm　　 F—發(fā)泡度　　 D—芯線外徑 mm　　

d—導(dǎo)體外徑（或內(nèi)芯外徑）mm　　k—系數(shù) 0.95~1.0　內(nèi)模、模套間距 L=1.5~2.5D　

　 L —間距　 D—模套孔徑

八. 發(fā)泡的控制方法及成品電性關(guān)係

控制方法：1).溫度    2).模具    3).氮?dú)饬髁?/SPAN>    4).導(dǎo)體預(yù)熱    5).絕緣內(nèi)層

     電性關(guān)係：

       C→電容        d→導(dǎo)體直徑         ε→絕緣的介電常數(shù)       D→絕緣外徑  

     K→導(dǎo)體系數(shù)     dW→編織導(dǎo)體OD     Zo→阻抗

七. 模具的選擇

1. 絞合外徑：d=√N×1.155×d

2. 外模：DX=√D²×0.5+d²×0.5          (經(jīng)驗(yàn)得出)

發(fā)泡芯線內(nèi)模： D=d+k(k=0.6~1.5)　　　　

D—內(nèi)�？讖健　　�d—導(dǎo)體外徑　

k—內(nèi)模放大值,單支導(dǎo)體放大值較小,多支導(dǎo)體放大值較大

發(fā)泡模套計(jì)算方法：Dx=[(1-F)*(D2-d2)+d2]1/2*k

Dx—模套尺寸 mm　　 F—發(fā)泡度　　 D—芯線外徑 mm　　

d—導(dǎo)體外徑（或內(nèi)芯外徑）mm　　k—系數(shù) 0.95~1.0　內(nèi)模、模套間距 L=1.5~2.5D　

　 L —間距　 D—模套孔徑

芯線在水中通過(guò)電容測(cè)試管，電容測(cè)試儀便能在線檢測(cè)出線材的電容值，根據(jù)電容測(cè)試儀顯示出的電容值，再對(duì)擠出工藝進(jìn)行調(diào)整便可以控制線材的電容，從而使線材達(dá)到電氣性能要求：

當(dāng)電容測(cè)試儀檢測(cè)到化學(xué)發(fā)泡絕緣的芯線電容值不合格時(shí)，可以通過(guò)對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行調(diào)整：

1：在芯線外徑公差允許范圍內(nèi)調(diào)整擠出機(jī)主機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速或牽引輪轉(zhuǎn)速，使線材的水中電容值達(dá)到要求；如當(dāng)線材水中電容值偏小時(shí)，在外徑公差允許的范圍內(nèi)，調(diào)慢擠出機(jī)主機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速或調(diào)快牽輪引的轉(zhuǎn)速，使芯線水中電容值達(dá)到要求。

2：調(diào)整外徑不能使線材電容值達(dá)到目標(biāo)要求時(shí)，芯線絕緣材料絕緣性能可能有問(wèn)題，可以通過(guò)調(diào)節(jié)冷卻水溫度或移動(dòng)冷動(dòng)水槽，使線材發(fā)泡度改變從而改變材料等效絕緣介電常數(shù)，使芯線性能達(dá)標(biāo)。

3：調(diào)整擠出機(jī)機(jī)頭溫度能改變發(fā)泡度改變材料的絕緣性能，但因擠出機(jī)機(jī)頭溫度對(duì)發(fā)泡度影響非常敏感，盡量不要通過(guò)調(diào)整機(jī)頭來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)泡度，并且改變機(jī)頭溫度還會(huì)影響其它工藝參數(shù)的變化。

4：當(dāng)上述外徑調(diào)整及發(fā)泡度調(diào)節(jié)都不能使線材的水中電容值達(dá)到目標(biāo)要求時(shí)，線材的結(jié)構(gòu)很可能存在問(wèn)題，需檢查芯線是否有偏心、放線、收線張力是否過(guò)大導(dǎo)致銅絲被拉細(xì)等，從而把各擠出工藝條件調(diào)整到最佳狀態(tài)。

當(dāng)電容測(cè)試儀檢測(cè)到物理發(fā)泡絕緣的芯線水中電容值不合格時(shí)，可以通過(guò)下面步驟對(duì)擠出工藝進(jìn)行調(diào)整：

1：在線材外徑公差允許范圍內(nèi)，調(diào)整擠出機(jī)主機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速或牽引輪轉(zhuǎn)速，使線材的水中電容值達(dá)到要求；如當(dāng)線材水中電容值偏小時(shí)，在外徑公差允許的范圍內(nèi)，調(diào)慢擠出機(jī)主機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速或調(diào)快牽輪引的轉(zhuǎn)速，使水中電容值達(dá)到要求。

2：調(diào)整外徑不能使線材水中電容值達(dá)到目標(biāo)要求時(shí)，說(shuō)明芯線絕緣材料絕緣性能有問(wèn)題，可以通過(guò)調(diào)節(jié)氮?dú)庾⑷胂到y(tǒng)氮?dú)鈮毫�、調(diào)節(jié)冷卻水溫度、移動(dòng)冷動(dòng)水槽使線材發(fā)泡度改變從而改變材料等效絕緣介電常數(shù)，使芯線性能達(dá)標(biāo)。

3：當(dāng)上述外徑調(diào)整及發(fā)泡度調(diào)節(jié)都不能使線材的水中電容值達(dá)到目標(biāo)要求時(shí)，線材的結(jié)構(gòu)很可能存在問(wèn)題，需檢查芯線是否有偏心、放線、收線張力是否過(guò)大導(dǎo)致銅絲被拉細(xì)等，從而把各擠出工藝條件調(diào)整到最佳狀態(tài)

學(xué)習(xí)了

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