线缆发泡技术.doc

线缆发泡技朮 前 言 通信网络之完整性，除了机房内之软硬件及其周边附属设备外，通信电缆扮演着送信与受信二端间连络主要传输媒介。通信电缆不仅质量需符合未来整体服务数字网络(ISDN)之要求外，所占用之空间也不容忽视，二者更是息息相关。近十年来欲使通信网络传输更快速，除了设备增强外，通信电缆也做了重大变革，纷纷采用发泡聚乙烯为绝缘材料，促使电缆特性更能符合较佳通信效果。其中电气特性如静电容量、电容不平衡、远(近)端串音及衰减等与材料发泡方式更是立竿见影。 发泡的目的 一般材料发泡的目的在于使制品轻量化，并加强制品隔热性与可扰性，及降低材料成本。而线缆用材料发泡的目的，则在降低材料的介质常数。 材料发泡方式 为了增加传输容量及速率，降低材料介质常数(Dielectric Constant)系最佳途径，而使用发泡PE材料则可达成此目的，其材料发泡方式一般区分为二种方式： 化学发泡方法 物理发泡 (氮气发泡) 传统化学发泡 于PE绝缘材料制料过程中，混合适当比例热效应发泡剂，其使于芯线制程时，利用温度促使发泡剂产生化学分解变化，于PE材料内部形成气泡，此项材料对温度反应相当灵敏( ±1℃)，温控设备稍受外界影响，其发泡度变化极大，目前此项方式发泡度可达到40-50%，且此发泡材料须置放于干燥环境内，否则水分进入材料后于押出易导致芯线电容，外径不稳定，此二项于通信电缆远(近)端将造成不良影响。 为减小介质常数，其所用基材应为低介质常数的材料，目前线缆最常用者为PE。在特殊的场合，也有利用PP、PS及TEFLON为基材的。 4.1 PE发泡度与介电常数，波长短缩率，时间延迟关系图 4.2 PE发泡之特性关系表 发泡度与材料抗张特性的关系如下表列 发泡度 % 抗张强度 KG/MM2 伸长率 % 17 1.10 490 18 1.17 500 27 0.85 490 33 0.78 350 39 0.65 370 40 0.55 280 45 0.53 300 47 0.46 260 50 0.30 150 0 1.5 550 在静电容量要求一定的场合，降低绝缘材料的实效介质常数，则芯线径便可减小。此时，一定尺寸的线缆管中，就可多设线路，在多心线缆场合有很大的优点。 材料发泡，则强度下降，故薄绝缘场合发泡度只限于20-30%，厚绝缘时则约达50%左右，属于较低发泡的类别。 4.3 发泡度的测定方法 线缆发泡层的发泡度，可利用普通的密度测定法计测，所谓发泡度乃指发泡体中含多少百分比的气体，可应用下式表示之 期中，d = 发泡体密度 d0 = 基材原有的密度 密度测定法 线缆发泡层密度的简便方法 电容值测定方法：浸于水中测其电容值 请参考9.0详细说明 4.4 押出发泡法 发泡剂的类别 挥发性发泡剂 化学发泡剂 4.5 目前市售发泡PE之发泡剂 高密度用尿素类 低密度用碳酸类 大部分发泡剂的分解生成物都具有吸湿性，生成的气体亦常含水分，故在要求低损失的场合，押出线必须施行干燥手续。 4.6 发泡押出用押出机 押出机的L/D约20-28，并有较长的供料段，压缩比约2.0-2.5，押出机在设计上应注意下列各点： 设计小压缩比的螺杆﹔ 设置反压调节器，以控制适当的反压﹔ 机头与眼模部阻力尽量减小﹔ 螺旋廊宽减小。 4.7 押出条件 发泡线押出的时候，其押出条件受押出机尺寸，螺杆构造、螺杆回转数及发泡剂浓度等要因素影响，很难得到通用的原则，重点在如何使材料迅速熔融，并使分解气溶于材料中，直到出眼模口后才开始发泡。 押出条件例如压力、温度、及押出时间等发生变化，则押出成品特性亦发生很大变化。 押出温度系指熔融材料的实际温度，当温度不同的时候，押出线的发泡特性亦起变异，温度在某一特定范围的时候，发泡特性最良好，高或低于此项范围，都无法得到质量良好的押出线。 押出时材料在螺缸的停留时间，称为押出时间，对发泡特性亦有相当大的影响，材料在螺缸停留时间亦应保持在某一特定范围内，才能押出特性良好的发泡线来。 综上所叙，可知发泡押出作业实为一项需要相当高技朮水准的作业，押出条件设定稍有不慎，就很难制造出质量良好的发泡电线，作业人员应从不断体会中获得良好的经验，精益求精，才能达到提高水准、高质量的境界。 4.8 发泡情形如下图 4.9 押出条件的影响 押出温度的影响 采用添加发泡剂进行押出发泡的时候，押出温度条件对发泡特性的良莠占有决定性地位，押出温度如能与发泡剂分解温度充分配合，必可制造出特性良好的成品。 低温押出气泡数很少，温度上升则气泡分布逐渐均匀，发泡度渐行提高，在到达某温度的时候，发泡度最高，并得到极细微的气泡构造﹔温度再上升则气泡粗大化，并有气泡破裂现象，形成不均匀的气泡构造。 此项最适当温度条件，端视材料别而异，除利用实验来决定外