Introdução
Fluoroplásticos são bem conhecidos na indústria de cabos como materiais de resina quase perfeitos com uma combinação única de excelentes propriedades que fornecem excelente desempenho em muitas aplicações exigentes e, portanto, são amplamente utilizados em fios e cabos para transmissão de dados em alta velocidade, aplicações militares e aeroespaciais.Os fluoroplásticos espumados têm excelentes propriedades elétricas, mantendo o retardamento de chama inerente, resistência à temperatura, resistência química e resistência às intempéries dos fluoroplásticos, tornando os cabos fluoroplásticos espumados uma grande vantagem para as aplicações.Este documento discorre sobre o desenvolvimento técnico da tecnologia e equipamentos de cabo de espuma fluoroplástica.
1. Vantagens das aplicações de cabo de espuma fluoroplástica
1.1 Características de desempenho dos fluoroplásticos espumados
As propriedades básicas atômicas únicas dos fluoroplásticos e a formação de ligações moleculares são a chave para sua excelente combinação de desempenho.O PTFE com base em suas próprias características não pode derreter a extrusão.1960 FEP como um processamento de fusão real de fluoropolímeros foi desenvolvido pela primeira vez.
O ETFE permite que o polímero seja reticulado para melhorar ainda mais as propriedades, como resistência ao corte, e é usado principalmente em aplicações aeroespaciais, de fios e cabos de energia nuclear.Os fluoropolímeros são usados em aplicações de alta frequência devido à sua baixa constante dielétrica e tangente de perda dielétrica muito pequena.
Eles são o melhor material de isolamento para linhas de transmissão de alta frequência devido à sua baixa constante dielétrica e tangente de ângulo de perda dielétrica muito pequeno.Nos últimos anos, as excelentes propriedades físicas e elétricas dos fluoroplásticos excedem em muito as de outros materiais, tornando-os amplamente utilizados em linhas de transmissão de comunicação de ponta e fios e cabos resistentes a altas temperaturas.No entanto, o alto preço dos fluoroplásticos limitou sua aplicação futura.
Portanto, com base na aplicação bem-sucedida de tecnologias de formação de espuma, como o polietileno (PE), os fluoroplásticos expandidos também foram desenvolvidos.
Em comparação com os fluoroplásticos e outros materiais de isolamento de cabos, os fluoroplásticos de espuma têm as seguintes vantagens
uma.Melhores propriedades elétricas, com uma constante dielétrica significativamente menor ε e um menor valor tangencial do ângulo de depleção dielétrica tanδ (como mostrado na Figura 2).Por exemplo, a constante dielétrica relativa εr para FEP sólido é 2,1 e tanδ é 5 x 10-4 a 1 MHz, enquanto a 60% de espuma FEP, εr é reduzido para 1,4 e tanδ é reduzido para 2,4 x 10-4 a 1 MHz .e um diâmetro externo menor do cabo (impedância inalterada), resultando em um produto mais compacto.Por exemplo, usando 60% de espuma FEP para isolamento de cabo coaxial, a atenuação do cabo pode ser reduzida em 20% a 1 MHz, enquanto o diâmetro externo do cabo pode ser reduzido em cerca de 12% (sem alteração na resistência).
b.Economia em altos custos de material.Devido à formação de espuma do material de isolamento, a parte da bolha é de gás, o que economiza diretamente uma grande quantidade de material de isolamento, se o grau de formação de espuma for de 60%, 80% do material de isolamento pode ser economizado.
c.Não afeta as outras boas propriedades dos fluoroplásticos.Os fluoroplásticos espumados mantêm o retardamento de chama inerente, resistência à temperatura, resistência química e resistência às intempéries dos fluoroplásticos e basicamente não afetam as propriedades mecânicas dos fluoroplásticos.
1.2 Características de aplicação de cabos de espuma de fluoroplástico
As principais características de aplicação dos cabos de espuma fluoroplástica são: a.Para atender as necessidades de cabos de rede de dados para maiores taxas de transmissão e retardantes de chama (especialmente a legislação dos EUA).Embora o mercado de cabos CAT6 e CAT6A esteja crescendo, é difícil combinar o aumento da distância efetiva de transmissão e velocidade de transmissão (>10Gb/s) e largura de banda (>500MHz) dos cabos tradicionais de 100m.Como resultado, os cabos fluoroplásticos com espumas de baixa constante dielétrica são a escolha óbvia para cabos de alta frequência e baixa latência.Além disso, cabos e conjuntos CAT6 e CAT6A com isolamento FEP, PFA/MFA estão disponíveis com classificações de incêndio de até CMP.b.Os cabos Power over Ethernet (PoE) atendem à necessidade de fornecer energia e comunicação ao mesmo tempo.Os cabos PoE de espuma fluoroplástica podem fornecer energia para equipamentos que implementam a "Internet das Coisas" e tecnologias empresariais de nova geração.
O cabo PoE fornece energia e comunicação para dispositivos que implementam a 'Internet das Coisas' e tecnologias corporativas de nova geração.Da iluminação inteligente aos pontos de acesso sem fio (WAPs), os cabos PoE estão transformando o futuro da infraestrutura de fiação, combinando as funções de cabos de energia e comunicação para dispositivos domésticos, prédios de escritórios e o futuro dos veículos autônomos.
c.Atendendo à demanda por capacidade de transmissão de dados de frequência mais alta em cabos eletrônicos de consumo.O cabo coaxial de fluoroplástico espumado pode ser usado como um cabo coaxial ultrafino, menor e mais leve nas indústrias de telefonia móvel e cabos médicos.
d.A demanda por maior capacidade de transmissão de dados para cabos de transmissão de frequência ultra-alta em data centers pode ser atendida.Os cabos de fluoroplástico de espuma podem ser usados como cabos retardadores de fogo mais miniaturizados, leves e altamente resistentes a temperaturas.
2 Tecnologia de cabo de espuma fluoroplástica
2.1 Tecnologia de espuma fluoroplástica
Já em 1995, o Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) realizou pesquisas pioneiras sobre a tecnologia de espuma fluoroplástica e relatou os resultados em detalhes no artigo "Processos microporosos para fluoropolímeros e o design de sistemas de extrusão de espuma microporosa para revestimento de fios".
Os resultados relevantes da pesquisa são relatados em detalhes no
uma.Foi apontado que fluidos supercríticos podem influenciar a formação de espuma fluoroplástica sob certas condições.A densidade do gás supercrítico
A densidade de um gás supercrítico é essencialmente a mesma de um líquido, e sua viscosidade é apenas 2 a 3 vezes a de um gás normal (cerca de 1/10 da de um líquido), com um coeficiente de dispersão cerca de 10 vezes maior que de um líquido.Além de aumentar a densidade das bolhas de espuma dos fluoroplásticos, os fluidos supercríticos também podem reduzir o tempo de saturação.Por exemplo, CO2 supercrítico (temperatura crítica de 31 °C e pressão crítica de 7,38 MPa) é usado para formação de espuma de fluoroplástico, e os resultados do teste mostram que os fluoroplásticos têm a melhor absorção de gás na temperatura de fusão.
Os resultados mostram que os fluoroplásticos têm uma ótima absorção de gás na temperatura de fusão e sofrem uma rápida mudança de estado termodinâmico, formando pequenas bolhas uniformemente distribuídas.
b.Avalie as características de formação de espuma dos fluoroplásticos FEP4100 e PFA440HP desenvolvidos pela Dupont.O PFA é um polímero mais cristalino que o FEP e, portanto, a difusão de gases em sua matriz é mais difícil.
c.As características da formação de espuma microcelular são resumidas, incluindo o fato de que a formação de espuma microcelular é induzida pela instabilidade termodinâmica do sistema homogêneo de gás/polímero supercrítico, que o número de nucleação na formação de espuma microcelular é muito maior do que a formação de espuma química típica, e que o o tamanho dos poros da formação de espuma microcelular é menor do que o da formação de espuma química típica.
Muitos estudos mostraram que o CO2 e o nitrogênio são gases adequados para a formação de espuma fluoroplástica, com uma temperatura crítica de -147 °C e uma pressão crítica de 34 bar (3,4 MPa) para nitrogênio.