مقدمة
تُعرف الفلوروبليتشيات جيدًا في صناعة الكابلات بأنها مواد راتنجات شبه مثالية مع مجموعة فريدة من الخصائص الممتازة التي توفر أداءً متميزًا في العديد من التطبيقات الصعبة ، وبالتالي فهي تستخدم على نطاق واسع في الأسلاك والكابلات لتطبيقات نقل البيانات عالية السرعة ، وتطبيقات العسكرية والفضاء. تتميز الفلورات الفلورية الرغوية بخصائص كهربائية ممتازة مع الحفاظ على تأخير اللهب المتأصل ، ومقاومة درجة الحرارة ، والمقاومة الكيميائية ، ومقاومة الطقس للفلوروباستيك ، مما يجعل الكابلات الفلورية الفلورية ميزة كبيرة للتطبيقات. توضح هذه الورقة التطوير الفني لتكنولوجيا ومعدات كبلات الرغوة الفلورية.
1. مزايا تطبيقات كابل الرغوة الفلورية
1.1 خصائص أداء الفلوروبوليت
الفلوروباليتات الفريدة الفريدة الذرية الأساسية وتشكيل الروابط الجزيئية هو مفتاح مجموعة الأداء الممتازة. لا يمكن أن يذوب PTFE بناءً على خصائصه الخاصة. 1960 تم تطوير FEP كمعالجة ذوبان حقيقية للبوليمرات الفلورية.
يتيح ETFE أن يكون البوليمر متشابكًا لزيادة تحسين الخصائص مثل مقاومة القطع ويستخدم في المقام الأول في تطبيقات الطيران وأسلاك الطاقة النووية والكابلات. يتم استخدام البوليمرات الفلورية في تطبيقات التردد العالي بسبب انخفاض الثابت العازلة ومماس عازل صغير جدًا.
إنها أفضل مادة عازلة لخطوط نقل التردد العالية بسبب انخفاض الثابت العازلة وزاوية الخسارة العازلة الصغيرة جدًا. في السنوات الأخيرة ، تتجاوز الخواص الفيزيائية والكهربائية الممتازة للفلوروبراوبلاستيكات تلك الموجودة في المواد الأخرى ، مما يجعلها تستخدم على نطاق واسع في خطوط انتقال الاتصالات الراقية والأسلاك والكابلات المقاومة للدرجات الحرارة العالية. ومع ذلك ، فإن ارتفاع سعر الفلوروبلياستيك حصر تطبيقه الإضافي.
لذلك ، استنادًا إلى التطبيق الناجح لتقنيات الرغوة مثل البولي إيثيلين (PE) ، تم أيضًا تطوير الفلورات الرغوية.
بالمقارنة مع الفلوروباليت ومواد عزل الكابلات الأخرى ، فإن الفلوروبراوبلاستيكات الرغوية لها المزايا التالية
أ. خصائص كهربائية أفضل ، مع ثابت عازلة أقل بكثير ε وقيمة عرضية أقل لزاوية النضوب العازلة TANΔ (كما هو مبين في الشكل 2). على سبيل المثال ، يكون ثابت العزل الكهربائي النسبي لـ FEP الصلبة هو 2.1 و TANδ هو 5 × 10-4 عند 1 ميجا هرتز ، بينما عند 60 ٪ من الرغوة FEP ، يتم تقليل εr إلى 1.4 ويتم تخفيض TANδ إلى 2.4 × 10-4 عند 1 ميغاهيرتز. وقطر خارجي كابل أصغر (مقاومة دون تغيير) ، مما يؤدي إلى منتج أكثر إحكاما. على سبيل المثال ، باستخدام 60 ٪ من Foamed FEP لعزل الكابل المحوري ، يمكن تقليل توهين الكابل بنسبة 20 ٪ عند 1 ميغاهيرتز ، في حين يمكن تقليل القطر الخارجي الكابل بنحو 12 ٪ (مع عدم وجود تغيير في المقاومة).
ب. وفورات في تكاليف المواد المرتفعة. نظرًا لرغوة مادة العزل ، فإن جزء الفقاعة هو الغاز ، والذي يحفظ مباشرة كمية كبيرة من مادة العزل ، إذا كانت درجة الرغوة 60 ٪ ، فيمكن حفظ 80 ٪ من مادة العزل.
ج. لا يؤثر على الخصائص الجيدة الأخرى للفلوروباستيك. تحافظ الفلوروبراوي على تأخير اللهب المتأصل ، ومقاومة درجة الحرارة ، والمقاومة الكيميائية ، ومقاومة الطقس للفلوروباستيك ، ولا تؤثر بشكل أساسي على الخواص الميكانيكية للفلاستيك الفلوري.
1.2 خصائص التطبيق للكابلات الفلورية الفلورية
خصائص التطبيق الرئيسية لكابلات الفلوروباستيك الرغوية هي: أ. لتلبية احتياجات كابلات شبكة البيانات لارتفاع معدلات الإرسال ومثبط الحرائق (وخاصة التشريعات الأمريكية). على الرغم من أن السوق لكابلات CAT6 و CAT6A ينمو ، إلا أنه من الصعب الجمع بين الزيادة في مسافة النقل الفعالة وسرعة الإرسال (> 10 جيجابايت/ثانية) وعرض النطاق الترددي (> 500 ميجا هرتز) من الكابلات التقليدية 100 متر. ونتيجة لذلك ، فإن كابلات الفلوروبليكات ذات الرغاوي الثابتة العازلة المنخفضة هي الخيار الواضح لارتفاع كابلات الكمون المنخفضة. بالإضافة إلى ذلك ، تتوفر الكابلات والتجميعات CAT6 و CAT6A مع FEP ، عزل PFA/MFA مع تصنيفات النار تصل إلى CMP. ب. تلبي كابلات القوة على Ethernet (POE) الحاجة إلى توفير كل من القوة والتواصل في نفس الوقت. يمكن أن توفر كابلات POE Floroplastic FloroPlastic الطاقة للمعدات التي تنفذ "إنترنت الأشياء" وتقنيات المؤسسات الجيرية الجديدة.
يوفر كابل POE الطاقة والاتصال للأجهزة التي تنفذ "إنترنت الأشياء" وتكنولوجيات المؤسسة الجديدة. من الإضاءة الذكية إلى نقاط الوصول اللاسلكية (WAPS) ، تقوم كابلات POE بتحويل مستقبل البنية التحتية للأسلاك من خلال الجمع بين وظائف كابلات الطاقة والاتصال للأجهزة في المنزل والمباني المكتبية ومستقبل المركبات المستقلة.
ج. تلبية الطلب على قدرة نقل بيانات التردد الأعلى في كابلات الإلكترونيات الاستهلاكية. يمكن استخدام كابل محوري فلوروبليتيك الرغوي ككابل محوري أصغر وأخف وزناً في صناعات الهاتف المحمول والصناعات الطبية.
د. يمكن استيفاء الطلب على ارتفاع قدرة نقل البيانات لكابلات نقل التردد العالية للغاية في مراكز البيانات. يمكن استخدام الكابلات الفلورية الفلورية ككابلات مصغرة وخفيفة الوزن ومقاومة للغاية لدرجة الحرارة.
2 تقنية الكابلات الفلورية الفلورية
2.1 تقنية الرغوة الفلورية
في وقت مبكر من عام 1995 ، أجرى معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) أبحاثًا رائدة في تقنية رغوة الفلوروباستيك وأبلغ عن النتائج بالتفصيل في المقالة "عمليات microporous للبوليمرات الفلورية وتصميم أنظمة استخراج رغوة microporous للاسترخاء السلكية".
تم الإبلاغ عن نتائج البحث ذات الصلة بالتفصيل في
أ. وأشار إلى أن السوائل فوق الحرجة يمكن أن تؤثر على رغوة الفلوروباستيك في ظل ظروف معينة. كثافة الغاز فوق الحرج
إن كثافة الغاز فوق الحرجة هي في الأساس نفس كثافة السائل ، ولزوجته فقط 2 إلى 3 أضعاف غاز طبيعي (حوالي 1/10 من سائل) ، مع معامل تشتت حوالي 10 أضعاف معامل السائل. بالإضافة إلى زيادة كثافة الفقاعة لرغوة الفلوروباستيك ، يمكن أن تقلل السوائل فوق الحرجة أيضًا من وقت التشبع. على سبيل المثال ، يتم استخدام ثاني أكسيد الكربون فوق الحرجة (درجة الحرارة الحرجة البالغة 31 درجة مئوية والضغط الحرج البالغ 7.38 ميجا باسكال) في الرغوة الفلورية ، وتظهر نتائج الاختبار أن الفلوروباستيك لديه أفضل امتصاص للغاز في درجة حرارة الانصهار.
أظهرت النتائج أن الفلوروباستيك لها امتصاص مثالي للغاز عند درجة حرارة الانصهار ويخضع لتغيير الحالة الديناميكية الحرارية السريعة ، ويشكل فقاعات صغيرة موزعة بشكل موحد.
ب. قم بتقييم خصائص الرغوة السائبة لـ FEP4100 و PFA440HP fluoroplastics التي طورتها DuPont. PFA هو بوليمر بلوري أكثر من FEP وبالتالي فإن نشر الغازات في المصفوفة أكثر صعوبة.
ج. يتم تلخيص خصائص الرغوة الصغيرة الخلوية ، بما في ذلك حقيقة أن الرغوة الخلوية الناتجة عن عدم الاستقرار الديناميكي الحراري لنظام الغاز/البوليمر الفائق المتجانس ، وأن عدد النوى في الرغوة الدقيقة microcellular أكبر بكثير من الرغوة الكيميائية النموذجي ، وحجم مسملة الميكروسيلول.
أظهرت العديد من الدراسات أن ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين هما غازات مناسبة للرغوة الفلورية المرنة ، مع درجة حرارة حرجة تبلغ -147 درجة مئوية وضغط حرج يبلغ 34 بارًا (3.4 ميجا باسكال) للنيتروجين.