Introduction
Les fluoroplastiques sont bien connus dans l'industrie du câble comme matériaux résineux presque parfaits avec une combinaison unique d'excellentes propriétés qui offrent des performances exceptionnelles dans de nombreuses applications exigeantes et sont donc largement utilisés dans les fils et câbles pour la transmission de données à grande vitesse, ainsi que dans les applications militaires et aérospatiales. Les plastiques fluorés en mousse ont d'excellentes propriétés électriques tout en conservant le caractère ignifuge, la résistance à la température, la résistance chimique et la résistance aux intempéries inhérentes aux plastiques fluorés, ce qui fait des câbles en plastique fluoré un grand avantage pour les applications. Cet article développe le développement technique de la technologie et de l'équipement des câbles moussants en fluoroplastique.
1. Avantages des applications de câbles moussants en fluoroplastique
1.1 Caractéristiques de performance des mousses fluorées
Les propriétés de base atomiques uniques des fluoroplastiques et la formation de liaisons moléculaires sont la clé de leur excellente combinaison de performances. Le PTFE, en raison de ses propres caractéristiques, ne peut pas fondre l'extrusion. 1960 Le FEP est développé pour la première fois en tant que véritable traitement par fusion de polymères fluorés.
L'ETFE permet au polymère d'être réticulé pour améliorer encore ses propriétés telles que la résistance aux coupures et est principalement utilisé dans les applications de fils et de câbles pour l'aérospatiale et l'énergie nucléaire. Les polymères fluorés sont utilisés dans les applications haute fréquence en raison de leur faible constante diélectrique et de leur très faible tangente de perte diélectrique.
Ils constituent le meilleur matériau isolant pour les lignes de transmission haute fréquence en raison de leur faible constante diélectrique et de leur très faible angle de perte diélectrique tangent. Ces dernières années, les excellentes propriétés physiques et électriques des plastiques fluorés dépassent de loin celles des autres matériaux, ce qui les rend largement utilisés dans les lignes de transmission de communication haut de gamme et les fils et câbles résistants aux températures élevées. Cependant, le prix élevé des plastiques fluorés a limité leur application ultérieure.
Par conséquent, sur la base de l’application réussie de technologies de moussage telles que le polyéthylène (PE), des plastiques fluorés expansés ont également été développés.
Par rapport aux plastiques fluorés et aux autres matériaux d'isolation des câbles, les plastiques fluorés en mousse présentent les avantages suivants
un. De meilleures propriétés électriques, avec une constante diélectrique ε significativement inférieure et une valeur tangentielle inférieure de l'angle d'appauvrissement diélectrique tanδ (comme le montre la figure 2). Par exemple, la constante diélectrique relative εr pour le FEP solide est de 2,1 et tanδ est de 5 x 10-4 à 1 MHz, tandis qu'à 60 % de mousse FEP, εr est réduit à 1,4 et tanδ est réduit à 2,4 x 10-4 à 1 MHz. . et un diamètre extérieur de câble plus petit (impédance inchangée), ce qui donne un produit plus compact. Par exemple, en utilisant 60 % de FEP expansé pour l'isolation des câbles coaxiaux, l'atténuation du câble peut être réduite de 20 % à 1 MHz, tandis que le diamètre extérieur du câble peut être réduit d'environ 12 % (sans changement de résistance).
b. Économies sur les coûts de matériaux élevés. En raison du moussage du matériau isolant, la partie bulle est du gaz, ce qui permet d'économiser directement une grande quantité de matériau isolant, si le degré de moussage est de 60 %, alors 80 % du matériau isolant peut être économisé.
c. Cela n’affecte pas les autres bonnes propriétés des plastiques fluorés. Les plastiques fluorés en mousse conservent le caractère ignifuge, la résistance à la température, la résistance chimique et la résistance aux intempéries inhérents aux plastiques fluorés et n'affectent fondamentalement pas les propriétés mécaniques des plastiques fluorés.
1.2 Caractéristiques d'application des câbles en mousse fluoroplastique
Les principales caractéristiques d'application des câbles en mousse fluoroplastique sont : a. Pour répondre aux besoins des câbles de réseau de données pour des taux de transmission plus élevés et ignifuges (notamment la législation américaine). Bien que le marché des câbles CAT6 et CAT6A soit en croissance, il est difficile de combiner l'augmentation de la distance de transmission effective, de la vitesse de transmission (>10 Gb/s) et de la bande passante (>500 MHz) des câbles traditionnels de 100 m. En conséquence, les câbles en plastique fluoré avec des mousses à constante diélectrique inférieure constituent le choix évident pour les câbles à haute fréquence et à faible latence. De plus, des câbles et assemblages CAT6 et CAT6A avec isolation FEP, PFA/MFA sont disponibles avec des classements au feu jusqu'à CMP. b. Les câbles Power over Ethernet (PoE) répondent au besoin de fournir à la fois alimentation et communication. Les câbles PoE en mousse fluoroplastique peuvent alimenter les équipements qui mettent en œuvre « l'Internet des objets » et les technologies d'entreprise de nouvelle génération.
Le câble PoE fournit l'alimentation et la communication aux appareils qui mettent en œuvre « l'Internet des objets » et les technologies d'entreprise de nouvelle génération. De l'éclairage intelligent aux points d'accès sans fil (WAP), les câbles PoE transforment l'avenir de l'infrastructure de câblage en combinant les fonctions de câbles d'alimentation et de communication pour les appareils domestiques, les immeubles de bureaux et l'avenir des véhicules autonomes.
c. Répondre à la demande de capacité de transmission de données à plus haute fréquence dans les câbles électroniques grand public. Le câble coaxial en mousse fluoroplastique peut être utilisé comme câble coaxial plus petit, plus léger et ultra-fin dans les industries de la téléphonie mobile et des câbles médicaux.
d. La demande en capacité de transmission de données plus élevée pour les câbles de transmission ultra-haute fréquence dans les centres de données peut être satisfaite. Les câbles en mousse fluoroplastique peuvent être utilisés comme câbles ignifuges plus miniaturisés, légers et résistants aux températures élevées.
2 Technologie des câbles en mousse fluoroplastique
2.1 Technologie de moussage des fluoroplastiques
Dès 1995, le Massachusetts Institute of Technology (MIT) a mené des recherches pionnières sur la technologie de moussage des fluoroplastiques et a rapporté les résultats en détail dans l'article « Processus microporeux pour les polymères fluorés et conception de systèmes d'extrusion de mousse microporeuse pour le revêtement de fils ».
Les résultats de recherche pertinents sont rapportés en détail dans
un. Il a été souligné que les fluides supercritiques peuvent influencer le moussage des fluoroplastiques dans certaines conditions. La densité du gaz supercritique
La densité d'un gaz supercritique est essentiellement la même que celle d'un liquide, et sa viscosité n'est que 2 à 3 fois celle d'un gaz normal (environ 1/10 de celle d'un liquide), avec un coefficient de dispersion environ 10 fois supérieur à celui d'un gaz supercritique. d'un liquide. En plus d’augmenter la densité des bulles du moussage des plastiques fluorés, les fluides supercritiques peuvent également réduire le temps de saturation. Par exemple, le CO2 supercritique (température critique de 31 °C et pression critique de 7,38 MPa) est utilisé pour le moussage des plastiques fluorés, et les résultats des tests montrent que les plastiques fluorés ont la meilleure absorption de gaz à la température de fusion.
Les résultats montrent que les plastiques fluorés ont une absorption optimale des gaz à la température de fusion et subissent un changement d’état thermodynamique rapide, formant de petites bulles uniformément réparties.
b. Évaluer les caractéristiques de moussage en vrac des fluoroplastiques FEP4100 et PFA440HP développés par Dupont. Le PFA est un polymère plus cristallin que le FEP et donc la diffusion des gaz dans sa matrice est plus difficile.
c. Les caractéristiques du moussage microcellulaire sont résumées, y compris le fait que le moussage microcellulaire est induit par l'instabilité thermodynamique du système gaz/polymère supercritique homogène, que le nombre de nucléations dans le moussage microcellulaire est bien supérieur à celui d'un moussage chimique typique, et que le la taille des pores du moussage microcellulaire est plus petite que celle du moussage chimique typique.
De nombreuses études ont montré que le CO2 et l'azote sont des gaz appropriés pour le moussage des fluoroplastiques, avec une température critique de -147 °C et une pression critique de 34 bars (3,4 MPa) pour l'azote.