Wstęp
Fluoroplasty są dobrze znane w branży kablowej jako niemal doskonałe materiały żywiczne z unikalną kombinacją doskonałych właściwości, które zapewniają wyjątkową wydajność w wielu wymagających zastosowaniach i dlatego są szeroko stosowane w drutach i kablach do szybkiej transmisji danych, zastosowaniach wojskowych i lotniczych. Spienione fluoroplastiki mają doskonałe właściwości elektryczne, zachowując jednocześnie naturalną trudnopalność, odporność na temperaturę, odporność chemiczną i odporność na warunki atmosferyczne fluoroplastów, co sprawia, że spienione fluoroplastiki są wielką zaletą w zastosowaniach. W artykule omówiono rozwój techniczny technologii i sprzętu kabli ze spienianego tworzywa fluorowego.
1. Zalety zastosowań kabli ze spienionego tworzywa fluorowego
1.1 Charakterystyka wydajności spienionych fluoroplastów
Unikalne podstawowe właściwości atomowe i tworzenie wiązań molekularnych fluoroplastów są kluczem do ich doskonałego połączenia wydajności. PTFE oparty na swoich własnych właściwościach nie może stopić wytłaczanego materiału. 1960 Po raz pierwszy opracowano FEP jako obróbkę fluoropolimerów w prawdziwym stopieniu.
ETFE umożliwia sieciowanie polimeru w celu dalszej poprawy właściwości, takich jak odporność na przecięcie, i jest stosowany głównie w przemyśle lotniczym, przewodach i kablach do energetyki jądrowej. Fluoropolimery są stosowane w zastosowaniach o wysokiej częstotliwości ze względu na ich niską stałą dielektryczną i bardzo małą styczną strat dielektrycznych.
Są najlepszym materiałem izolacyjnym dla linii przesyłowych wysokiej częstotliwości ze względu na ich niską stałą dielektryczną i bardzo małą styczną kąta strat dielektrycznych. W ostatnich latach doskonałe właściwości fizyczne i elektryczne fluoroplastów znacznie przewyższają właściwości innych materiałów, co czyni je szeroko stosowanymi w wysokiej klasy komunikacyjnych liniach przesyłowych oraz przewodach i kablach odpornych na wysoką temperaturę. Jednak wysoka cena fluoroplastów ogranicza ich dalsze zastosowanie.
Dlatego w oparciu o udane zastosowanie technologii spieniania, takich jak polietylen (PE), opracowano również spienione fluoroplasty.
W porównaniu z fluoroplastami i innymi materiałami izolacyjnymi kabli, spienione fluoroplastiki mają następujące zalety
A. Lepsze właściwości elektryczne, przy znacznie niższej stałej dielektrycznej ε i niższej wartości stycznej kąta zubożenia dielektrycznego tgδ (jak pokazano na rysunku 2). Na przykład względna stała dielektryczna εr dla stałego FEP wynosi 2,1, a tanδ wynosi 5 x 10-4 przy 1 MHz, podczas gdy przy 60% spienianiu FEP εr zmniejsza się do 1,4, a tanδ zmniejsza się do 2,4 x 10-4 przy 1 MHz . i mniejszą średnicę zewnętrzną kabla (impedancja bez zmian), co daje bardziej kompaktowy produkt. Na przykład, stosując 60% spieniony FEP do izolacji kabla koncentrycznego, tłumienie kabla można zmniejszyć o 20% przy 1 MHz, podczas gdy zewnętrzną średnicę kabla można zmniejszyć o około 12% (bez zmiany rezystancji).
B. Oszczędności na wysokich kosztach materiałów. Ze względu na spienianie materiału izolacyjnego część pęcherzykowa jest gazem, co bezpośrednio oszczędza dużą ilość materiału izolacyjnego, jeśli stopień spieniania wynosi 60%, wówczas można zaoszczędzić 80% materiału izolacyjnego.
C. Nie wpływa na inne dobre właściwości fluoroplastów. Spienione fluoroplasty zachowują naturalną ognioodporność, odporność na temperaturę, odporność chemiczną i odporność na warunki atmosferyczne fluoroplastów i zasadniczo nie wpływają na właściwości mechaniczne fluoroplastów.
1.2 Charakterystyka zastosowań kabli ze spienionego tworzywa fluorowego
Główne cechy zastosowania kabli ze spienionego fluoroplastiku to: a. Aby sprostać wymaganiom kabli sieci danych w celu uzyskania wyższych prędkości transmisji i ognioodporności (szczególnie zgodnie z przepisami amerykańskimi). Chociaż rynek kabli CAT6 i CAT6A rośnie, trudno jest połączyć wzrost efektywnej odległości transmisji i prędkości transmisji (>10Gb/s) i przepustowości (>500MHz) tradycyjnych kabli 100m. W rezultacie kable fluoroplastyczne z piankami o niższej stałej dielektrycznej są oczywistym wyborem w przypadku kabli o wyższej częstotliwości i niskim opóźnieniu. Ponadto dostępne są kable i zespoły CAT6 i CAT6A z izolacją FEP, PFA/MFA o odporności ogniowej do CMP. B. Kable Power over Ethernet (PoE) spełniają potrzebę zapewnienia jednocześnie zasilania i komunikacji. Kable PoE ze spienionego fluoroplastiku mogą zapewniać zasilanie sprzętu wdrażającego „Internet rzeczy” i technologie korporacyjne nowej generacji.
Kabel PoE zapewnia zasilanie i komunikację dla urządzeń wdrażających „Internet rzeczy” i technologie korporacyjne nowej generacji. Od inteligentnego oświetlenia po bezprzewodowe punkty dostępowe (WAP), kable PoE zmieniają przyszłość infrastruktury okablowania, łącząc funkcje kabli zasilających i komunikacyjnych dla urządzeń w domu, budynkach biurowych i przyszłości pojazdów autonomicznych.
C. Zaspokajanie zapotrzebowania na możliwość transmisji danych o wyższej częstotliwości w kablach elektroniki użytkowej. Kabel koncentryczny ze spienionego fluoroplastu może być stosowany jako mniejszy, lżejszy i bardzo cienki kabel koncentryczny w branży telefonów komórkowych i kabli medycznych.
D. Można zaspokoić zapotrzebowanie na większą wydajność transmisji danych w przypadku kabli transmisyjnych o ultrawysokiej częstotliwości w centrach danych. Kable ze spienionego tworzywa fluorowego można stosować jako bardziej zminiaturyzowane, lekkie i odporne na wysoką temperaturę kable ognioodporne.
2 Technologia kabli z pianki fluoroplastycznej
2.1 Technologia spieniania fluoroplastów
Już w 1995 roku Massachusetts Institute of Technology (MIT) przeprowadził pionierskie badania nad technologią spieniania fluoroplastów, a ich wyniki szczegółowo opisał w artykule „Microporowate procesy dla fluoropolimerów i projektowanie mikroporowatych systemów wytłaczania pianki do okładzin drutowych”.
Odpowiednie wyniki badań opisano szczegółowo w
A. Zwrócono uwagę, że w pewnych warunkach płyny nadkrytyczne mogą wpływać na pienienie fluoroplastów. Gęstość gazu nadkrytycznego
Gęstość gazu nadkrytycznego jest zasadniczo taka sama jak gęstość cieczy, a jego lepkość jest tylko 2 do 3 razy większa od lepkości zwykłego gazu (około 1/10 cieczy), przy współczynniku dyspersji około 10 razy większym cieczy. Oprócz zwiększania gęstości pęcherzyków spieniających się fluoroplastów, płyny nadkrytyczne mogą również skrócić czas nasycenia. Na przykład do spieniania fluoroplastów stosuje się nadkrytyczny CO2 (temperatura krytyczna 31°C i ciśnienie krytyczne 7,38 MPa), a wyniki badań pokazują, że fluoroplasty mają najlepszą absorpcję gazu w temperaturze topnienia.
Wyniki pokazują, że fluoroplasty charakteryzują się optymalną absorpcją gazu w temperaturze topnienia i ulegają szybkiej termodynamicznej zmianie stanu, tworząc małe, równomiernie rozmieszczone pęcherzyki.
B. Ocenić właściwości spieniania w masie fluoroplastów FEP4100 i PFA440HP opracowanych przez firmę Dupont. PFA jest polimerem bardziej krystalicznym niż FEP i dlatego dyfuzja gazów w jego matrycy jest trudniejsza.
C. Podsumowano charakterystykę spieniania mikrokomórkowego, w tym fakt, że spienianie mikrokomórkowe jest wywoływane przez niestabilność termodynamiczną jednorodnego układu gaz/polimer nadkrytyczny, że liczba zarodków zarodkowania w spienianiu mikrokomórkowym jest znacznie większa niż w typowym spienianiu chemicznym oraz że Wielkość porów w przypadku spieniania mikrokomórkowego jest mniejsza niż w przypadku typowego spieniania chemicznego.
Wiele badań wykazało, że CO2 i azot są gazami odpowiednimi do spieniania fluoroplastów, przy temperaturze krytycznej wynoszącej -147°C i ciśnieniu krytycznym wynoszącym 34 bary (3,4 MPa) dla azotu.