作业帮请问物理发泡怎么发泡电缆类
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/11/16 14:46:21
请问物理发泡怎么发泡电缆类
请问物理发泡怎么发泡
电缆类
请问物理发泡怎么发泡电缆类
在通讯电缆的生产过程中,以往通常采用实心绝缘或化学发泡工艺.20世纪80年代始,出现了物理发泡技术.经过多年的改进和完善,物理发泡已经发展为完全成熟的生产工艺.
作为一种成熟和可靠的工艺,物理发泡已经被电缆市场完全接受,并取代化学发泡工艺而广泛应用于实际生产.一般被采用的发泡绝缘材料包括聚乙烯(PE)和氟塑料(FEP),可用于通讯电缆、数据电缆、同轴电缆和射频电缆等.由于要达到极高的发泡度,物理发泡生产线的设备组成和设计要比化学发泡更复杂,例如需要更长的挤出机及气体注射系统等.
物理发泡的主要优点
与化学发泡比较,物理发泡能达到的发泡度能明显提高.以PE为例：化学发泡能达到的最高发泡度为50%,而物理发泡能达到的最高发泡度为80%.
在生产不同的电缆产品时,一般达到的发泡度也不同,例如：对化学发泡而言,市话电缆的最高发泡度为40%；对物理发泡而言,市话电缆的最高发泡度为60%,数据电缆的最高发泡度为65%,迷你同轴电缆的最高发泡度为72%～75%,同轴电缆的最高发泡度为78%,射频电缆的最高发泡度为80%.
同时,发泡度的提高使物理发泡工艺具有更多优势,包括：提高信号的传输速度和传输频率,从而进一步提高产品的性能；提高生产线的速度,减少绝缘材料的使用量和外屏蔽铜材料的重量,从而进一步降低生产成本.
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假设分别用实心、化学发泡和物理发泡来生产一种常用的同轴电缆（根据法国标准的A2型）作比较,从而综合体现物理发泡的主要优点,见表1.三种常见同轴电缆（如图1所示）拥有如下的共通性能：内导体使用铜线φ3.3mm；阻抗为75Ohms；绝缘材料为PE；适用于φ80mm挤出机（便于比较生产速度）.
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从上述比较可以看出,当使用物理发泡工艺时,可以节省大量的绝缘材料和屏蔽材料,同时提高电缆的传输性能及生产效率.
物理发泡的基本原理
物理发泡的关键是要将气体（氮气）通过高压注射到挤出机中并与塑料混和.因此,挤出螺杆的设计必须要确保气体与塑料能得到最均匀的混和效果.
用于物理发泡挤出的螺杆,长径比（L/D）为32:1,气体的注射点约在螺杆长度的16D,从而可以被分为两个部分.第一段16D长度的螺杆的压缩比约为2,其作用是将聚合物熔化；第二段螺杆则用于将气体和绝缘材料彻底混和,该部分螺杆的设计结构有利于降低熔融温度,即提高熔体的粘度.基本原理如图2所示.
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PE绝缘材料经过螺杆挤出到机头,并在机头的出口处暴露到大气压力下,因而形成气泡.如果只是使用泡-皮的双层挤出机头,则绝缘材料将会在模具出口之前便暴露到大气压力之下.结果导致气体于导体与模具孔之间的间隙被释放,沿着导体表面形成一个长形的气泡.
要解决这一问题,须使用三层共挤的机头,将一层薄皮（厚度一般为0.02～0.05mm）挤到内层,防止气体沿着导体的表面释放.即采用皮-泡-皮共挤绝缘的三层挤出机组（如图3所示）.对于内薄皮的选择,必须要符合在高速条件下挤成薄壁的要求.LLDPE便能满足此要求.此种内薄皮大大提高了绝缘层的延伸性能（断裂延伸）,并确保绝缘层可以良好地粘附在导体上.
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图3 用于三层共挤的挤出机组
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物理发泡串联生产线
目前,国外市场对于数据电缆的安全性要求越来越严格,很多标准都要求使用氟塑料绝缘材料.意大利桑浦公司在这方面拥有领先技术,并一直与材料供应商（如杜邦等）紧密合作研发新技术.
众所周知,通过氮气和塑料良好混合并维持在最稳定的状态,才能达到发泡度高、泡细腻而均匀的效果.但是,如果在套筒中高转速产生高压力的情况下,混合将会遇到极大的困难.通常φ60mm挤出机为了达到最高线速度,必须开到极高转速,这时就已经非常接近挤出机的转速极限,转速与挤出量之间已超出了线性关系范围.挤出机在此状态下长期工作,严重影响其稳定性,而且在螺筒和螺杆间产生极高的压力,严重影响发泡效果.
针对这一问题,意大利桑浦公司开发了氟塑料物理发泡串联生产线（如图4所示）.该物理发泡生产线的主挤出机以φ80mm代替以前的φ60mm或φ65mm.φ80mm挤出机只须以大约2/3的转速便可以达到同样的线速度和出胶量,真正达到挤出机运行的最佳状态,在套筒内压力适中,使混合更均匀,从而达到发泡均匀细腻的效果.
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图4 氟塑料物理发泡串联生产线
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一般多数其他供应商都使用以前电话电缆生产线的直径为300～350mm的牵引轮,意大利桑普公司在该生产线中采用多道次冷却槽的直径为400mm的牵引轮.由于物理发泡的芯线直径比其他实芯直径大,而且物理发泡特别容易受弯曲半径的影响,所以一般的CATV同轴电缆从不允许在完全冷却以前产生弯曲,即使进收线盘对线盘筒体直径也有要求.当然,数据缆芯由于直径小,速度快,必须要经过多道次冷却,但如果弯曲半径小,对传输性能产生显著影响,微波损耗增加.特别是将来这条生产线还要做5mm的微型同轴,如果直径小于400mm的牵引轮根本无法满足要求.因此,改良设计采用直径较大的牵引轮来防止损耗增加和绝缘层损坏.