Introducción
Los fluoroplásticos son bien conocidos en la industria de los cables como materiales de resina casi perfectos con una combinación única de excelentes propiedades que proporcionan un rendimiento sobresaliente en muchas aplicaciones exigentes y, por lo tanto, se utilizan ampliamente en alambre y cable para transmisión de datos de alta velocidad, aplicaciones militares y aeroespaciales. Los fluoroplásticos espumados tienen excelentes propiedades eléctricas mientras se mantiene el retraso inherente de la llama, la resistencia a la temperatura, la resistencia química y la resistencia a la intemperie de los fluoroplásticos, lo que hace que los cables fluoroplásticos espumados sean una gran ventaja para las aplicaciones. Este documento explica el desarrollo técnico de la tecnología y el equipo de cable de espuma fluoroplásica.
1. Ventajas de aplicaciones de cable de espuma fluoroplásica
1.1 Características de rendimiento de fluoroplásticos de espuma
Fluoroplastics Propiedades básicas atómicas únicas y la formación de enlaces moleculares es la clave para su excelente combinación de rendimiento. PTFE basado en sus propias características no puede derretir la extrusión. FEP de 1960 como un procesamiento real de fusores de fluoropolímeros se desarrolló por primera vez.
ETFE permite que el polímero se entregue para mejorar aún más las propiedades, como la resistencia a la corte y se usa principalmente en aplicaciones aeroespaciales, de alambre de energía nuclear y cable. Los fluoropolímeros se utilizan en aplicaciones de alta frecuencia debido a su baja constante dieléctrica y muy pequeña tangente de pérdida dieléctrica.
Son el mejor material de aislamiento para líneas de transmisión de alta frecuencia debido a su baja constante dieléctrica y muy pequeña tangente del ángulo de pérdida dieléctrica. En los últimos años, las excelentes propiedades físicas y eléctricas de los fluoroplásticos superan con creces las de otros materiales, lo que los hace ampliamente utilizados en líneas de transmisión de comunicación de alta gama y cables y cables resistentes a la alta temperatura. Sin embargo, el alto precio de los fluoroplásticos ha limitado su aplicación adicional.
Por lo tanto, en base a la aplicación exitosa de tecnologías de espuma como el polietileno (PE), también se desarrollaron fluoroplásticos espumados.
En comparación con los fluoroplásticos y otros materiales de aislamiento de cable, los fluoroplastics espumados tienen las siguientes ventajas
a. Mejores propiedades eléctricas, con una constante dieléctrica significativamente más baja ε y un valor tangencial más bajo del ángulo de agotamiento dieléctrico Tanδ (como se muestra en la Figura 2). Por ejemplo, la constante dieléctrica relativa εr para FEP sólido es 2.1 y Tanδ es 5 x 10-4 a 1 MHz, mientras que a 60% de espuma FEP, εR se reduce a 1.4 y Tanδ se reduce a 2.4 x 10-4 a 1 MHz. y un diámetro exterior de cable más pequeño (impedancia sin cambios), que resulta en un producto más compacto. Por ejemplo, mediante el uso del 60% de FEP espumado para el aislamiento del cable coaxial, la atenuación del cable puede reducirse en un 20% a 1 MHz, mientras que el diámetro exterior del cable puede reducirse en aproximadamente un 12% (sin cambios en la resistencia).
b. Ahorros en altos costos de materiales. Debido a la espuma del material de aislamiento, la parte de la burbuja es el gas, que ahorra directamente una gran cantidad de material de aislamiento, si el grado de espuma es del 60%, entonces el 80% del material de aislamiento se puede guardar.
do. No afecta a las otras buenas propiedades de los fluoroplásticos. Los fluoroplásticos espumados mantienen el retraso de la llama inherente, la resistencia a la temperatura, la resistencia química y la resistencia a la intemperie de los fluoroplásticos, y básicamente no afectan las propiedades mecánicas de los fluoroplásticos.
1.2 Características de la aplicación de cables fluoroplásticos espumados
Las principales características de la aplicación de los cables fluoroplásticos espumados son: a. Para satisfacer las necesidades de los cables de la red de datos para tasas de transmisión más altas y retardantes de incendio (especialmente la legislación de los Estados Unidos). Aunque el mercado de cables CAT6 y CAT6A está creciendo, es difícil combinar el aumento de la distancia de transmisión efectiva y la velocidad de transmisión (> 10 GB/s) y el ancho de banda (> 500MHz) de los cables tradicionales de 100 m. Como resultado, los cables fluoroplásicos con espumas constantes dieléctricas más bajas son la opción obvia para cables de baja frecuencia de frecuencia. Además, los cables y conjuntos Cat6 y Cat6a con FEP, el aislamiento PFA/MFA está disponible con clasificaciones de incendios hasta CMP. b. Los cables de Ethernet (POE) de alimentación satisfacen la necesidad de proporcionar energía y comunicación al mismo tiempo. Los cables POE fluoroplásticos de FUMED pueden proporcionar energía para equipos que implementan las tecnologías empresariales de "Internet de las cosas" y la nueva generación.
El cable Poe proporciona energía y comunicación para dispositivos que implementan las tecnologías empresariales de 'Internet de las cosas' y la nueva generación. Desde iluminación inteligente hasta puntos de acceso inalámbrico (WAP), los cables de Poe están transformando el futuro de la infraestructura de cableado al combinar las funciones de los cables de energía y comunicación para dispositivos en el hogar, edificios de oficinas y el futuro de los vehículos autónomos.
do. Cumplir con la demanda de mayor capacidad de transmisión de datos de frecuencia en cables electrónicos de consumo. El cable coaxial fluoroplástico espumado se puede usar como un cable coaxial más pequeño, más ligero y ultra fino en las industrias de teléfonos móviles y cables médicos.
d. Se puede cumplir la demanda de una mayor capacidad de transmisión de datos para cables de transmisión de frecuencia ultra alta en centros de datos. Los cables fluoroplásticos espumados se pueden usar como cables de retardante de fuego más miniaturizados, livianos y altamente resistentes a la temperatura.
2 Tecnología de cable de espuma fluoroplásica
2.1 Tecnología de espuma fluoroplásica
Ya en 1995, el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) realizó una investigación pionera sobre tecnología de espuma fluoroplásica e informó los resultados en detalle en el artículo "Procesos microporosos para fluoropolímeros y el diseño de sistemas de extrusión de espuma microporosa para el revestimiento de cables".
Los resultados de la investigación relevantes se informan en detalle en
a. Se señaló que los fluidos supercríticos pueden influir en la espuma fluoroplásica bajo ciertas condiciones. La densidad del gas supercrítico
La densidad de un gas supercrítico es esencialmente la misma que la de un líquido, y su viscosidad es solo de 2 a 3 veces que la de un gas normal (aproximadamente 1/10 de un líquido), con un coeficiente de dispersión aproximadamente 10 veces que el de un líquido. Además de aumentar la densidad de burbujas de la espuma fluoroplástica, los fluidos supercríticos también pueden reducir el tiempo de saturación. Por ejemplo, el CO2 supercrítico (temperatura crítica de 31 ° C y presión crítica de 7.38 MPa) se usa para la espuma fluoroplásica, y los resultados de la prueba muestran que los fluoroplásticos tienen la mejor absorción de gas a la temperatura de fusión.
Los resultados muestran que los fluoroplásticos tienen una absorción óptima de gas a la temperatura de fusión y sufren un cambio rápido del estado termodinámico, formando burbujas pequeñas y distribuidas uniformemente.
b. Evalúe las características de espuma a granel de los fluoroplásticos FEP4100 y PFA440HP desarrollados por DuPont. PFA es un polímero más cristalino que FEP y, por lo tanto, la difusión de gases en su matriz es más difícil.
do. Se resumen las características de la espuma microcelular, incluido el hecho de que la espuma microcelular es inducida por la inestabilidad termodinámica del sistema de gases/polímeros supercríticos homogéneos, que el número de nucleación en la espuma microcelular es mucho mayor que el de la formación química típica, y que el tamaño de los poros de la espuma microcelular es menor que el de la evaluación química típica.
Muchos estudios han demostrado que el CO2 y el nitrógeno son gases adecuados para la espuma fluoroplásica, con una temperatura crítica de -147 ° C y una presión crítica de 34 bar (3.4 MPa) para el nitrógeno.