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一. 發(fā)泡分為兩種方式：物理髮泡&化學發(fā)泡

    1. 物理發(fā)泡是選擇合適分子量的HDPE,在使用過程中用專用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. 化學發(fā)泡是在HDPE中添加了發(fā)泡劑,其主成份一般為氨類化合物,其在高溫時會分解並產(chǎn)生

N₂,利用較小的外模,使其機頭內(nèi)獲得較大壓力.當擠出後,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,利用化學反應(yīng)來達到發(fā)泡效果,故稱為化學發(fā)泡.

二. 發(fā)泡的目的及優(yōu)點 

1.使制品輕量化,同時可以降低材料成本,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、

使用壽命長等優(yōu)點.

3.機械性能和電性性能良好.

三. 發(fā)泡的缺點.

  機械強度小、易損傷;不耐磨,耐熱性能差,對導體附著力小、易燃.

四. 發(fā)泡的原理

1. 物理發(fā)泡是利用塑料擠出過程中直接注入氣體或液態(tài)氣體來實現(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,所以消除了化學發(fā)泡劑的弊端,即絕緣內(nèi)不存在化學

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80%的絕緣,而化學發(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.進行物理發(fā)泡時,聚合物(即PE絕緣料)應(yīng)同成核劑混合,同時

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. 氮氣發(fā)泡是通過壓縮空氣啟動注入泵,在一定的壓力下使氮氣高壓泵升壓,並通過穩(wěn)流閥行

控制,然後從噴頭把氮氣注入擠出機中,當?shù)獨庠诟邏鹤饔孟?/SPAN>,像霧狀一樣噴入擠出機內(nèi)熔融的聚乙烯之中,同時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.氮氣物理發(fā)泡的主要過程就是將氮氣溶解於熔融的聚乙烯(PE)之中,形成微細的泡孔結(jié)構(gòu),在擠出機螺缸內(nèi),含有少量成核劑的PE料經(jīng)加熱攪拌充分塑化後,將氮氣注入.

4. 物理發(fā)泡過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

1. 高壓氮氣注射系統(tǒng),范圍50~700bar,其穩(wěn)定性、密封性要好.

2. 內(nèi)導體預熱設(shè)備要有足夠的功率,能實現(xiàn)導體溫度調(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度.

4.      由於成核劑分解誘導期較長且具有突發(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)部會出現(xiàn)泡孔過度生長,導致泡孔破裂、並泡,大小不均,甚至產(chǎn)生開孔狀態(tài)破壞絕緣結(jié)構(gòu).

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

恰當工藝條件下均右達到80%以上.

6.      PE發(fā)泡料的熔體溫度一般為180℃,實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,以實現(xiàn)熔體較充分的塑化.機頭區(qū)域溫度要降低,整個溫度設(shè)置由前到後逐步收斂,呈類似正弦波分布曲線,效果較好.

7.      氮氣的注入位置在機身的中段,其工藝參數(shù)的設(shè)置對能否實現(xiàn)高發(fā)泡度至關(guān)重要,由分子熱力學原理可知分子熱動力越快(溫度高),密度越大,其表現(xiàn)出來的壓力越大.隨著熵的增加,分子熱運動不一樣的兩個系統(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),冷卻時由外向內(nèi)逐步固化,過程很慢,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)層擠包在導體上,這是一層很薄的實心層,標稱厚度為10um,它使得導體和絕緣層間有良

好的附著性,因厚度很薄,故對絕緣整體的性能影響很小,內(nèi)層應(yīng)盡可能薄,導體上的內(nèi)層厚度越薄,則要求擠出機的擠出量越穩(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,對於線纜而言,計算和實際生產(chǎn)均傾向要求有

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

的材料.

      3).外層則可保證機械強度和良好的表面質(zhì)量,提高整個絕緣層的耐磨性,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

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

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

3.    如斷線後,應(yīng)去擠料,因螺缸裡的料通過氮氣的分解使發(fā)泡料過度,導致外觀粗糙,並有斷膠現(xiàn)象.

4.    導體需過預熱,預熱時溫度不可太高,會導致外徑不圓並有發(fā)黃現(xiàn)象.

5.    需過內(nèi)層PE,增加附著力.

6.    發(fā)泡印環(huán)機要盡量靠近機頭,以免水中電容的差距才不會太大.

7.    OD控制或電容控制可移動前水槽跟眼模的距離.

十. 物理發(fā)泡線生產(chǎn)常見問題解決

1. 表面粗糙、破裂

原因分析：

　 1.1材料熔體流動速率較�。�LDPE≤0.5g/10min，HDPE 0.2~1.0g/min），開機速度較快易引起熔體

破裂。

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

復引起熔體破裂。

　 1.3溫度過低,壓力增大,剪切應(yīng)力增加,開機速度超過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 氮氣壓力太大，進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，導致內(nèi)應(yīng)力增大。

［hscable 在 2008-2-26 22:30:27 編輯過］

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—導體外徑　

k—內(nèi)模放大值,單支導體放大值較小,多支導體放大值較大

發(fā)泡模套計算方法：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).氮氣流量    4).導體預熱    5).絕緣內(nèi)層

     電性關(guān)係：

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

     K→導體系數(shù)     dW→編織導體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—導體外徑　

k—內(nèi)模放大值,單支導體放大值較小,多支導體放大值較大

發(fā)泡模套計算方法：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

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

當電容測試儀檢測到化學發(fā)泡絕緣的芯線電容值不合格時，可以通過對生產(chǎn)工藝進行調(diào)整：

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

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

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

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

當電容測試儀檢測到物理發(fā)泡絕緣的芯線水中電容值不合格時，可以通過下面步驟對擠出工藝進行調(diào)整：

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

2：調(diào)整外徑不能使線材水中電容值達到目標要求時，說明芯線絕緣材料絕緣性能有問題，可以通過調(diào)節(jié)氮氣注入系統(tǒng)氮氣壓力、調(diào)節(jié)冷卻水溫度、移動冷動水槽使線材發(fā)泡度改變從而改變材料等效絕緣介電常數(shù)，使芯線性能達標。

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

學習了

工廠有物理發(fā)泡外發(fā)加工，可以生產(chǎn)的請聯(lián)系13826515508，謝！

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