物理发泡绝缘生产和应用

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1、物理发泡绝缘的生产和应用1前言自1744年電線誕生,電線電纜進入實用化,至今已有250多年的歷史。自电线电缆诞生以来，人们一直在努力致力于研究开发新型的绝缘材料和绝缘结构形式，以不断提高电缆的性能和改进生产制造工艺技术。1938年后研制開發的PVC﹑PE,使電線電纜進入大量應用塑料的時代,尤其是PE（聚乙烯）作为电缆絕緣最常用的絕緣介質,它具有損耗低,優秀的耐電強度,良好的使用壽命、比重小等一系列優點,使其在电线电缆工业得到最廣泛的應用，特别是在通信电缆领域。2前言通信电缆作为通信系统传输信息的一种

2、主要传输媒介，随着数字通信技术的发展，电缆的传输频率越来越高、传输带宽越来越宽，要求电缆的衰减更小、性能更稳定。一种使电缆绝缘既具有衰减较低、性能稳定，又具备大量自动化生产的物理发泡工艺技术，在电线电缆生产领域获得广泛的开发利用。3前言泡沫絕緣是通信线缆采用半空氣絕緣结构的一种主要结构形式。泡沫绝缘结构，它具有柔軟性好,使用方便等一系列优点。泡沫绝缘有比實芯絕緣衰減小,重量輕,使用绝缘材料少，而又不需要有空氣絕緣结构的充氣維護、容易受到潮气侵入等等缺点。泡沫绝缘的发泡，是通过加入发泡剂生成泡沫（化学

3、发泡）或通过注入惰性气体经过成核剂形成泡沫（物理发泡），二种方法来获得泡沫绝缘结构：化学发泡和物理发泡。4绝缘结构形式的演变电线电缆的绝缘结构形式可分为：–實芯絕緣–空氣絕緣–半空气绝缘實芯絕緣实芯絕緣结构，绝缘層全部是固體介質絕緣。绝缘介質可以是均一的,也可由多層同芯組合而成,絕緣介質同心緊密的擠包在導體上。5绝缘结构形式的演变實芯絕緣*實芯絕緣結構的優點:•結構穩定；•電氣強度高；•熱阻小；•不易受潮氣影響；•它適于經常承受彎曲的場合使用；*實芯絕緣結構的缺點:•材料消耗多；•介電常數大,電纜衰

4、減大；6绝缘结构形式的演变空氣絕緣空气绝缘是指電纜內外導體間,除了以一定間隔或螺旋式固定在內導體上的支持物外,余均為空氣。空氣絕緣的結構特點是可以從一個導體不經過固體介質而到達另一導體。典型的空氣絕緣結構型式，如图所示:(a)墊片；(b)螺旋；(c)迭帶螺旋；(d)罩子；7绝缘结构形式的演变空氣絕緣結構的優點:•有效介電常數和介質損耗小,電纜衰減低；•允許傳輸的平均功率大；•材料消耗少,介質僅用來保證內外導體同心,絕大部分都是空氣或其它氣體。空氣絕緣結構的缺點:•因它大部分是空氣,耐電性能差；•由于

5、它的導體(內,外)通常采用管狀結構,電纜柔軟性較差；•縱向易受潮氣侵入,必須使用密封性能良好的連接器和必要的充氣維護；•易受過大的壓力,彎曲,扭轉等機械應力作用,而使電纜變形,電性能變差；•空气绝缘结构电缆，一般需要使用密封整体形外导体，如皱纹管外导体以保证电缆使用。8绝缘结构形式的演变半空气绝缘：半空气绝缘性能特点介于实芯绝缘和空气绝缘二者性能之间，既弥补了空气绝缘耐电性能差、易受潮氣侵入等一系列缺点，又使绝缘具有有效介電常數和介質損耗小、结构稳定等优点和长处，这在泡沫绝缘结构上表现尤其明显。半空

6、氣絕緣的結構型式，有如下图所示:(a)星形和管(b)螺旋繩管(c)編織和管(d)縱向空洞(e)泡沫塑料9泡沫绝缘的发泡方式采用發泡絕緣的目的減小電纜尺寸(小型化)；降低電纜成本(經濟性)；獲得低衰減(高帶寬、布線延長)；高傳輸速度(時間性）。發泡绝缘電纜的特性高傳輸速度；恆定的阻抗值（阻抗均匀性好）；低衰減（损耗低）；低回波損耗（反射损耗小）；电容低、電容稳定。10泡沫绝缘的发泡方式泡沫绝缘，可通过化学发泡和物理发泡二种方法来获得。化学发泡早期的化学发泡，就是在工厂生产时采用人工或机械方法，将发泡剂

7、（N型或AC型）按一定比例混入聚乙烯材料中，然后通过挤出机挤出，这种工艺存在发泡剂混合不匀，发泡不稳定等问题。现今，化学发泡用材料，发泡剂多已在塑料聚合过程中加入聚乙烯材料中，解决混合不匀，发泡不稳定等问题，如UC的WN－863、WN－866牌号等就是专用的化学发泡塑料。11泡沫绝缘的发泡方式物理发泡上世纪七十年代后发展的物理发泡绝缘，具有发泡度高、介电常数ε和介质损耗角tgδ低的优点，降低了电缆绝缘的衰减。物理发泡绝缘具有均匀性好、泡孔细密、密闭、生产效率高等一系列优点，适应了当今通信发展的传输频

8、率越来越高，要求传输电缆的带宽越来越宽的要求。物理发泡绝缘具有足夠的機械強度，保證绝缘结构稳定、可靠。因而，物理发泡绝缘在CATV、数字传输系统、要求低衰减传输测试等电缆上，获得广泛采用。物理发泡主要应用于PE，也同样可应用于PP、FEP（氟塑料）。12泡沫绝缘的发泡方式物理发泡和化学发泡比较：物理发泡化学发泡发泡度高，可达到80％左右的高发泡度；无需专门的生产设备，可以利用普通挤出机加工；较低的介电常数和介质损耗角，从而大大降低了电缆衰减；鉴于以上特点，因而应用方便