Introduction
Les fluoroplastiques sont bien connus dans l'industrie du câble en tant que matériaux de résine 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, les applications militaires et aérospatiales.Les fluoroplastiques en mousse ont d'excellentes propriétés électriques tout en conservant l'ignifugation inhérente, la résistance à la température, la résistance chimique et la résistance aux intempéries des fluoroplastiques, ce qui fait des câbles en fluoroplastique en mousse un grand avantage pour les applications.Cet article décrit le développement technique de la technologie et de l'équipement des câbles en mousse fluoroplastique.
1. Avantages des applications de câbles en mousse fluoroplastique
1.1 Caractéristiques de performance des plastiques fluorés en mousse
Les propriétés de base atomiques uniques des fluoroplastiques et la formation de liaisons moléculaires sont la clé de son excellente combinaison de performances.Le PTFE basé sur ses propres caractéristiques ne peut pas faire fondre l'extrusion.1960 Le FEP en tant que véritable traitement par fusion des fluoropolymères a été développé pour la première fois.
L'ETFE permet au polymère d'être réticulé pour améliorer encore les propriétés telles que la résistance à la coupure et est principalement utilisé dans les applications aérospatiales, de fils et de câbles d'énergie nucléaire.Les fluoropolymères sont utilisés dans les applications à haute fréquence en raison de leur faible constante diélectrique et de leur très faible tangente de perte diélectrique.
Ils constituent le meilleur matériau d'isolation pour les lignes de transmission à haute fréquence en raison de leur faible constante diélectrique et de leur très faible tangente d'angle de perte diélectrique.Ces dernières années, les excellentes propriétés physiques et électriques des fluoroplastiques 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 hautes températures.Cependant, le prix élevé des fluoroplastiques a limité son application ultérieure.
Par conséquent, sur la base de l'application réussie de technologies de moussage telles que le polyéthylène (PE), des fluoroplastiques en mousse ont également été développés.
Par rapport aux fluoroplastiques et autres matériaux d'isolation des câbles, les fluoroplastiques en mousse présentent les avantages suivants
une.De meilleures propriétés électriques, avec une constante diélectrique ε nettement inférieure et une valeur tangentielle inférieure de l'angle d'appauvrissement diélectrique tanδ (comme illustré à 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 FEP moussant, 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), résultant en un produit plus compact.Par exemple, en utilisant 60 % de mousse FEP 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 fluoroplastiques en mousse conservent l'ignifugation inhérente, la résistance à la température, la résistance chimique et la résistance aux intempéries des fluoroplastiques, et n'affectent fondamentalement pas les propriétés mécaniques des fluoroplastiques.
1.2 Caractéristiques d'application des câbles en mousse fluoroplastique
Les principales caractéristiques d'application des câbles en fluoroplastique expansé sont : a.Pour répondre aux besoins des câbles de réseau de données pour des débits de transmission plus élevés et ignifuges (en particulier 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 et de la vitesse de transmission (>10Gb/s) et de la bande passante (>500MHz) des câbles traditionnels de 100m.En conséquence, les câbles en plastique fluoré avec des mousses à constante diélectrique inférieure sont le choix évident pour les câbles à fréquence plus élevée et à faible latence.De plus, les 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 l'alimentation et la communication.Les câbles PoE en fluoroplastique expansé peuvent fournir de l'énergie aux 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 implémentent 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 des câbles d'alimentation et de communication pour les appareils de la maison, des immeubles de bureaux et l'avenir des véhicules autonomes.
c.Répondre à la demande de capacité de transmission de données à haute fréquence dans les câbles électroniques grand public.Le câble coaxial en fluoroplastique expansé peut être utilisé comme câble coaxial plus petit, plus léger et ultra-fin dans les industries de la téléphonie mobile et des câbles médicaux.
ré.La demande d'une plus grande capacité de transmission de données pour les câbles de transmission ultra-haute fréquence dans les centres de données peut être satisfaite.Les câbles en fluoroplastique expansé peuvent être utilisés comme câbles ignifuges plus miniaturisés, légers et hautement résistants aux températures.
2 Technologie de câble en mousse fluoroplastique
2.1 Technologie de moussage fluoroplastique
Dès 1995, le Massachusetts Institute of Technology (MIT) a mené des recherches pionnières sur la technologie de mousse fluoroplastique et a rapporté les résultats en détail dans l'article "Processus microporeux pour les fluoropolymères et la conception de systèmes d'extrusion de mousse microporeuse pour le revêtement de fil".
Les résultats de recherche pertinents sont rapportés en détail dans
une.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 de 2 à 3 fois celle d'un gaz normal (environ 1/10 de celle d'un liquide), avec un coefficient de dispersion d'environ 10 fois celui 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 fluoroplastiques, et les résultats des tests montrent que les fluoroplastiques ont la meilleure absorption de gaz à la température de fusion.
Les résultats montrent que les plastiques fluorés ont une absorption de gaz optimale à la température de fusion et subissent un changement d'état thermodynamique rapide, formant de petites bulles uniformément réparties.
b.Évaluez 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 homogène gaz supercritique/polymère, que le nombre de nucléations dans le moussage microcellulaire est bien supérieur à celui du 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 plastiques fluorés, avec une température critique de -147 °C et une pression critique de 34 bars (3,4 MPa) pour l'azote.