نظرة عامة على التطور التكنولوجي للكابلات الرغوية البلاستيكية الفلورية

مقدمة
تشتهر المواد البلاستيكية الفلورية في صناعة الكابلات بأنها مواد راتينج شبه مثالية مع مزيج فريد من الخصائص الممتازة التي توفر أداءً متميزًا في العديد من التطبيقات الصعبة ، وبالتالي فهي تستخدم على نطاق واسع في الأسلاك والكابلات لنقل البيانات عالية السرعة والتطبيقات العسكرية والفضائية.تتميز اللدائن الفلورية الرغوية بخصائص كهربائية ممتازة مع الحفاظ على مثبطات اللهب المتأصلة ، ومقاومة درجات الحرارة ، والمقاومة الكيميائية ومقاومة الطقس للبلاستيك الفلوري ، مما يجعل الكابلات البلاستيكية الفلورية الرغوية ميزة رائعة للتطبيقات.تتناول هذه الورقة بالتفصيل التطور التقني لتكنولوجيا ومعدات الكابلات البلاستيكية الرغوية الفلورية.

1. مزايا تطبيقات الكابلات الرغوية البلاستيكية الفلورية
1.1 خصائص أداء اللدائن الفلورية الرغوية
الخصائص الأساسية الذرية الفريدة من نوعها للبلاستيك الفلوري وتشكيل الروابط الجزيئية هو المفتاح لمزيج الأداء الممتاز.PTFE على أساس خصائصه الخاصة لا يمكن أن تذوب البثق.1960 تم تطوير FEP كمعالجة ذوبان حقيقية للبوليمرات الفلورية لأول مرة.

يسمح ETFE بالربط المتبادل للبوليمر لزيادة تحسين الخصائص مثل مقاومة القطع ويستخدم بشكل أساسي في تطبيقات الفضاء وأسلاك الطاقة النووية والكابلات.تُستخدم البوليمرات الفلورية في التطبيقات عالية التردد نظرًا لانخفاض ثابت العزل الكهربائي وظل الفقد العازل الصغير جدًا.
إنها أفضل مادة عزل لخطوط النقل عالية التردد نظرًا لانخفاض ثابت العزل الكهربائي وزاوية فقد العازل الصغيرة جدًا.في السنوات الأخيرة ، تجاوزت الخصائص الفيزيائية والكهربائية الممتازة للبلاستيك الفلوري تلك الخاصة بالمواد الأخرى ، مما يجعلها مستخدمة على نطاق واسع في خطوط نقل الاتصالات المتطورة والأسلاك والكابلات المقاومة للحرارة العالية.ومع ذلك ، فإن السعر المرتفع للبلاستيك الفلوري قد حد من تطبيقه الإضافي.
لذلك ، بناءً على التطبيق الناجح لتقنيات الرغوة مثل البولي إيثيلين (PE) ، تم أيضًا تطوير اللدائن الفلورية الرغوية.
بالمقارنة مع اللدائن الفلورية ومواد عزل الكابلات الأخرى ، تتمتع اللدائن الفلورية الرغوية بالمزايا التالية
أ.خصائص كهربائية أفضل ، مع ثابت عازل أقل بكثير ε وقيمة عرضية أقل لزاوية استنفاد العازل tanδ (كما هو موضح في الشكل 2).على سبيل المثال ، ثابت العزل النسبي εr لـ FEP الصلب هو 2.1 و tanδ هو 5 × 10-4 عند 1 ميجاهرتز ، بينما عند 60٪ FEP ، يتم تقليل εr إلى 1.4 ويتم تقليل tanδ إلى 2.4 × 10-4 عند 1 ميجاهرتز .وقطر خارجي أصغر للكابل (المقاومة دون تغيير) ، مما ينتج عنه منتج أكثر إحكاما.على سبيل المثال ، باستخدام 60٪ FEP رغوي لعزل الكابلات المحورية ، يمكن تقليل توهين الكبل بنسبة 20٪ عند 1 ميجاهرتز ، بينما يمكن تقليل القطر الخارجي للكابل بحوالي 12٪ (بدون تغيير في المقاومة).
ب.التوفير في تكاليف المواد العالية.نظرًا لرغوة مادة العزل ، فإن جزء الفقاعة عبارة عن غاز ، مما يوفر بشكل مباشر كمية كبيرة من مادة العزل ، إذا كانت درجة الرغوة 60٪ ، فيمكن توفير 80٪ من مادة العزل.
ج.لا يؤثر على الخصائص الجيدة الأخرى للبلاستيك الفلوري.تحافظ اللدائن الفلورية الرغوية على مثبطات اللهب المتأصلة ، ومقاومة درجة الحرارة ، والمقاومة الكيميائية ومقاومة الطقس للبلاستيك الفلوري ، ولا تؤثر بشكل أساسي على الخواص الميكانيكية للبلاستيك الفلوري.

1.2 خصائص التطبيق للكابلات الرغوية البلاستيكية الفلورية
خصائص التطبيق الرئيسية للكابلات البلاستيكية الفلورية الرغوية هي: أ.لتلبية احتياجات كبلات شبكة البيانات لمعدلات نقل أعلى ومقاومة للحريق (خاصة تشريعات الولايات المتحدة).على الرغم من نمو سوق الكابلات CAT6 و CAT6A ، إلا أنه من الصعب الجمع بين الزيادة في مسافة الإرسال الفعالة وسرعة الإرسال (> 10 جيجابت / ثانية) وعرض النطاق الترددي (> 500 ميجاهرتز) للكابلات التقليدية 100 متر.نتيجة لذلك ، فإن الكابلات البلاستيكية الفلورية ذات الرغوات الثابتة العازلة المنخفضة هي الخيار الواضح للكابلات ذات التردد العالي والكمون المنخفض.بالإضافة إلى ذلك ، تتوفر الكابلات والتجميعات CAT6 و CAT6A مع عزل FEP و PFA / MFA بمعدلات حريق تصل إلى CMP.ب.تلبي كبلات الطاقة عبر إيثرنت (PoE) الحاجة إلى توفير كل من الطاقة والاتصالات في نفس الوقت.يمكن أن توفر كبلات PoE البلاستيكية الفلورية الرغوية الطاقة للمعدات التي تطبق "إنترنت الأشياء" وتقنيات الجيل الجديد للمؤسسات.
يوفر كابل PoE الطاقة والاتصالات للأجهزة التي تطبق "إنترنت الأشياء" وتقنيات الجيل الجديد للمؤسسات.من الإضاءة الذكية إلى نقاط الوصول اللاسلكية (WAPs) ، تعمل كبلات PoE على تغيير مستقبل البنية التحتية للأسلاك من خلال الجمع بين وظائف كبلات الطاقة والاتصالات للأجهزة في المنزل والمباني المكتبية ومستقبل المركبات المستقلة.
ج.تلبية الطلب على قدرة نقل البيانات ذات التردد العالي في الكابلات الإلكترونية الاستهلاكية.يمكن استخدام الكبل المحوري الرغوي الفلوري البلاستيكي ككابل متحد المحور أصغر وأخف وزنًا وفائق الدقة في صناعات الهاتف المحمول والكابلات الطبية.
د.يمكن تلبية الطلب على سعة نقل بيانات أعلى لكابلات الإرسال فائقة التردد في مراكز البيانات.يمكن استخدام الكابلات البلاستيكية الفلورية الرغوية ككابلات مقاومة للحريق أكثر تصغيرًا وخفيفة الوزن ومقاومة لدرجة الحرارة العالية.

2 تكنولوجيا الكابلات الرغوية الفلورية البلاستيكية
2.1 تكنولوجيا الرغوة الفلورية البلاستيكية
في وقت مبكر من عام 1995 ، أجرى معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) بحثًا رائدًا في تقنية رغوة البلاستيك الفلوري وأبلغ عن النتائج بالتفصيل في مقالة "العمليات الصغيرة التي يسهل اختراقها للبوليمرات الفلورية وتصميم أنظمة بثق الرغوة الصغيرة لتكسية الأسلاك".
يتم الإبلاغ عن نتائج البحث ذات الصلة بالتفصيل في
أ.تمت الإشارة إلى أن السوائل فوق الحرجة يمكن أن تؤثر على رغوة البلاستيك الفلوري في ظل ظروف معينة.كثافة الغاز فوق الحرج
كثافة الغاز فوق الحرج هي نفسها كثافة السائل ، ولزوجته لا تزيد عن 2 إلى 3 أضعاف كثافة الغاز الطبيعي (حوالي 1/10 من كثافة السائل) ، مع معامل تشتت يقارب 10 أضعاف ذلك. من سائل.بالإضافة إلى زيادة كثافة الفقاعات لرغوة البلاستيك الفلوري ، يمكن للسوائل فوق الحرجة أيضًا تقليل وقت التشبع.على سبيل المثال ، يتم استخدام ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج (درجة الحرارة الحرجة 31 درجة مئوية والضغط الحرج 7.38 ميجا باسكال) للرغوة البلاستيكية الفلورية ، وتظهر نتائج الاختبار أن البلاستيك الفلوري يتمتع بأفضل امتصاص للغاز عند درجة حرارة الانصهار.
أظهرت النتائج أن اللدائن الفلورية لديها امتصاص أمثل للغاز عند درجة حرارة الانصهار وتخضع لتغير سريع في الحالة الديناميكية الحرارية ، وتشكل فقاعات صغيرة موزعة بشكل موحد.
ب.تقييم خصائص الرغوة السائبة للبلاستيك الفلوري FEP4100 و PFA440HP التي طورتها شركة Dupont.PFA هو بوليمر بلوري أكثر من FEP وبالتالي فإن انتشار الغازات في مصفوفته يكون أكثر صعوبة.
ج.يتم تلخيص خصائص رغوة الخلايا الدقيقة ، بما في ذلك حقيقة أن رغوة الخلايا الدقيقة ناتجة عن عدم الاستقرار الديناميكي الحراري لنظام الغاز / البوليمر المتجانس فوق الحرج ، وأن عدد النواة في الرغوة الدقيقة أكبر بكثير من الرغوة الكيميائية النموذجية ، وأن حجم مسام الرغوة دقيقة الخلايا أصغر من حجم الرغوة الكيميائية النموذجية.
أظهرت العديد من الدراسات أن ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين غازان مناسبان للرغوة البلاستيكية الفلورية ، مع درجة حرارة حرجة تبلغ -147 درجة مئوية وضغط حرج 34 بار (3.4 ميجا باسكال) للنيتروجين.