Introducción
Los fluoroplásticos son bien conocidos en la industria del cable como materiales de resina casi perfectos con una combinación única de excelentes propiedades que brindan un rendimiento excepcional en muchas aplicaciones exigentes y, por lo tanto, se usan ampliamente en alambres y cables para transmisión de datos de alta velocidad, aplicaciones militares y aeroespaciales.Los fluoroplásticos espumados tienen excelentes propiedades eléctricas al mismo tiempo que mantienen el retardo de llama inherente, 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 profundiza en el desarrollo técnico de la tecnología y el equipo de cables de espuma fluoroplástica.
1. Ventajas de las aplicaciones de cables de espuma fluoroplástica
1.1 Características de rendimiento de los fluoroplásticos espumados
Las propiedades atómicas básicas únicas de los fluoroplásticos y la formación de enlaces moleculares son la clave de su excelente combinación de rendimiento.PTFE basado en sus propias características no puede fundir la extrusión.1960 Se desarrolló por primera vez FEP como un procesamiento de fusión real de fluoropolímeros.
El ETFE permite que el polímero se entrecruce para mejorar aún más las propiedades, como la resistencia al corte, y se utiliza principalmente en aplicaciones aeroespaciales y de cables y alambres de energía nuclear.Los fluoropolímeros se utilizan en aplicaciones de alta frecuencia debido a su baja constante dieléctrica y su tangente de pérdida dieléctrica muy pequeña.
Son el mejor material de aislamiento para líneas de transmisión de alta frecuencia debido a su baja constante dieléctrica y tangente de ángulo de pérdida dieléctrica muy pequeña.En los últimos años, las excelentes propiedades físicas y eléctricas de los fluoroplásticos superan con creces las de otros materiales, lo que hace que se utilicen ampliamente en líneas de transmisión de comunicaciones de alta gama e hilos y cables resistentes a altas temperaturas.Sin embargo, el alto precio de los fluoroplásticos ha limitado su aplicación posterior.
Por lo tanto, sobre la base de la aplicación exitosa de tecnologías de formación de espuma como el polietileno (PE), también se desarrollaron fluoroplásticos espumados.
En comparación con los fluoroplásticos y otros materiales de aislamiento de cables, los fluoroplásticos espumados tienen las siguientes ventajas
una.Mejores propiedades eléctricas, con una constante dieléctrica ε significativamente más baja 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 con un 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), lo que da como resultado un producto más compacto.Por ejemplo, si se utiliza FEP espumado al 60 % para el aislamiento del cable coaxial, la atenuación del cable se puede reducir en un 20 % a 1 MHz, mientras que el diámetro exterior del cable se puede reducir en aproximadamente un 12 % (sin cambios en la resistencia).
b.Ahorro en altos costos de materiales.Debido a la formación de espuma del material aislante, la parte de la burbuja es gas, lo que ahorra directamente una gran cantidad de material aislante. Si el grado de formación de espuma es del 60 %, se puede ahorrar el 80 % del material aislante.
C.No afecta las otras buenas propiedades de los fluoroplásticos.Los fluoroplásticos espumados mantienen el retardo de 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 aplicación de los cables fluoroplásticos espumados
Las principales características de aplicación de los cables fluoroplásticos espumados son: a.Para satisfacer las necesidades de cables de red de datos para velocidades de transmisión más altas y retardantes de fuego (especialmente la legislación de EE. UU.).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 (>500 MHz) de los cables tradicionales de 100 m.Como resultado, los cables fluoroplásticos con espumas de constante dieléctrica más baja son la elección obvia para cables de baja latencia y alta frecuencia.Además, los cables y conjuntos CAT6 y CAT6A con aislamiento FEP, PFA/MFA están disponibles con clasificaciones contra incendios hasta CMP.b.Los cables de alimentación a través de Ethernet (PoE) satisfacen la necesidad de proporcionar alimentación y comunicación al mismo tiempo.Los cables PoE de fluoroplástico espumado pueden proporcionar energía para equipos que implementan el "Internet de las cosas" y tecnologías empresariales de nueva generación.
El cable PoE proporciona energía y comunicación para dispositivos que implementan el 'Internet de las cosas' y tecnologías empresariales de nueva generación.Desde iluminación inteligente hasta puntos de acceso inalámbrico (WAP), los cables PoE están transformando el futuro de la infraestructura de cableado al combinar las funciones de los cables de alimentación y comunicación para dispositivos en el hogar, edificios de oficinas y el futuro de los vehículos autónomos.
C.Satisfacer la demanda de capacidad de transmisión de datos de mayor frecuencia en cables de electrónica de consumo.El cable coaxial de fluoroplástico espumado se puede utilizar como un cable coaxial ultrafino, más liviano y más pequeño en las industrias de teléfonos móviles y cables médicos.
d.Se puede satisfacer la demanda de mayor capacidad de transmisión de datos para cables de transmisión de ultra alta frecuencia en centros de datos.Los cables de fluoroplástico espumado se pueden utilizar como cables ignífugos más miniaturizados, ligeros y resistentes a altas temperaturas.
2 Tecnología de cable de espuma fluoroplástica
2.1 Tecnología de formación de espuma fluoroplástica
Ya en 1995, el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) llevó a cabo una investigación pionera en la tecnología de espumas fluoroplásticas e informó los resultados en detalle en el artículo "Procesos microporosos para fluoropolímeros y diseño de sistemas de extrusión de espuma microporosa para revestimiento de alambre".
Los resultados de la investigación relevante se informan en detalle en
una.Se señaló que los fluidos supercríticos pueden influir en la formación de espuma fluoroplástica en determinadas 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 sólo de 2 a 3 veces mayor que la de un gas normal (alrededor de 1/10 de la de un líquido), con un coeficiente de dispersión de unas 10 veces mayor. de un líquido.Además de aumentar la densidad de burbujas de la formación de espuma de fluoroplásticos, los fluidos supercríticos también pueden reducir el tiempo de saturación.Por ejemplo, se usa CO2 supercrítico (temperatura crítica de 31 °C y presión crítica de 7,38 MPa) para la formación de espuma de fluoroplásticos, y los resultados de las pruebas 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 experimentan un rápido cambio de estado termodinámico, formando pequeñas burbujas distribuidas uniformemente.
b.Evalúe las características de formación de espuma a granel de los fluoroplásticos FEP4100 y PFA440HP desarrollados por Dupont.El PFA es un polímero más cristalino que el FEP y por tanto la difusión de gases en su matriz es más difícil.
C.Se resumen las características de la formación de espuma microcelular, incluido el hecho de que la formación de espuma microcelular es inducida por la inestabilidad termodinámica del sistema homogéneo supercrítico de gas/polímero, que el número de nucleaciones en la formación de espuma microcelular es mucho mayor que el de la formación de espuma química típica y que la El tamaño de poro de la espumación microcelular es más pequeño que el de la espumación química típica.
Numerosos estudios han demostrado que el CO2 y el nitrógeno son gases adecuados para la formación de espuma fluoroplástica, con una temperatura crítica de -147 °C y una presión crítica de 34 bar (3,4 MPa) para el nitrógeno.