氟塑料发泡工艺

随着各种防火高温电缆的越来越多应用场景,要求高性能传输电缆也必须在兼顾防火安全性能的基础上满足高频传输性能且小巧灵活等要求，故此氟塑料就应运而生，{氟塑料应用场景}如果将氟塑料绝缘进行发泡,同时可以节省更多的绝缘材料、提升传输性能、缩小线芯的尺寸，使电缆厂家在高性能传输电缆制造方面提高到了一个新的水平，氟塑料发泡工艺应运而生，今天我们聊聊氟塑料发泡工艺.

氟塑料发泡后的效果图

为什么我们要用氟塑料？

随着世界各国经济的蓬勃发展，高层建筑不断创造新的高度，高层建筑都必须采用以氟塑料FEP绝缘为主的CMP防火电缆，除了对线缆的防火提出更高要求以外，随着新能源和新技术的层出不穷，对高技术电子设备的传输性能也提出了越来越高的要求。其相应配套的电缆的结构逐渐向较小的方向发展。例如在高层建筑或航天、核电站,医疗器械等特殊的场合，其监控电缆和信号传输电缆除了防火和耐高温性能以外。还要求越来越高的传输频率。所以越来越多的这一类电缆除了采用氟塑料进行绝缘以外，还采用了物理发泡技术，以降低氟塑料绝缘层的平均介电常数，使得氟塑料绝缘线芯的衰减大大降低，极大的提高了线缆的传输速率及机械特性。在达到同样电气性能的条件下，线芯的尺寸缩小，可以大量节省绝缘材料，降低成本，同时线芯的传输性能也得到很大的改善。以目前常用的50欧姆同轴电缆为例，采用氟塑料物理发泡绝缘和实心绝缘相比，在同样的电气参数和性能条件下，其效果见下图一所示。

发泡度如果从实心的0％提高到 50％，材料大约可以节省66％，而传输速率比率 (相对于信号在真空中的传输速率 )却可以从66％提升到81％。以一般典型氟塑料FEP(聚全氟乙丙烯 )为例，每公里的材料可以节省近 2万元 (按照杜邦公司FEP材料价格约人民币300元／KG计算 ),如果发泡度进一步从 50％提升到 70％，材料更可以节省 81％，而传输速率比率却可以达到 88％左右,可见材料节省将非常可观.

氟塑料绝缘电缆采用物理发泡技术

从上面的图一中可以看出，为了满足防火性能和传输性能的要求，对氟塑料绝缘采用物理发泡技术是必要的，而且发泡度越高，电缆芯线就可以做得越小，材料越省而传输性能越佳，最早的氟塑料发泡设备应该是瑞士麦拉菲尔公司，从1995年开始，其通过与美国著名的氟塑料杜邦合作，研发并成功设计了一系列新的专利技术和相应设备，使得以前氟塑料线芯绝缘发泡度从原先的50％左右一举成功达到了65％左右。生产实践证明，节省材料的效果非常显著，为了满足日益增加的安全性能要求，氟塑料的材料范围也越来越扩大，越来越多的防火性能优越的材料涌现，如 PFA、ETFE等氟塑料，可以满足各种电缆线芯的制造和不同耐温等级的要求，和很多线缆设备一样，国产氟塑料押出设备近几年发展迅猛，瑞士麦拉菲尔的设备的贵，维修保养的不完善已然让很多有想法的线缆企业望而却步，今天我们介绍一家国内的氟塑料设备的领导品牌东莞创展机械有限公司给大家认识和分享，介绍一些氟塑料高发泡度绝缘制造解决方案介绍一些主要的技术、设备资讯等供行业分享，没有广告，纯属为国产化中国进行添砖加瓦.内地高频线缆设备已经占据高频线主流市场

氟塑料高发泡度绝缘制造设备的主要特点和性能

满足前面所述高性能电缆制造的要求，不管是绝缘材料本身还是电线押出工艺都是一种更新的挑战，首先，在发泡材料的挤出融融过程中，要求氮气尽可能细密地融入绝缘材料中，这个领域的难题在于尽可能在满足非常小的发泡气孔尺寸并满足足够机械强度的前提下提高材料的发泡度和稳定性，其次，第二个领域的难题在于芯线挤出后如何保证最好的生产速度和稳定性性能，所有绝缘工序的后续设备设计都为了满足在挤出后保证最佳产品性能的前提下达到最高生产速度，产品性能包括：同心度、静电容、椭圆度、外皮的光滑性、产品延伸率及导体与绝缘的粘合性等，为了保证高速生产时的成品率，也就是保持产品的上述性能，生产时的张力必须保持尽可能的小、并且在高速情况下生产的张力也必须非常稳定。同样，针对这样高技术含量的生产线，其生产的高良品率也是设计时需要关注的主要关注点。我们注意到在正常生产过程中必须在没有工艺专家在现场进行工艺调节和工艺指导的条件下生产线也能自动进行调节控制，达到最佳性能。所以必须要求设备厂商不断改进，将生产线的重复性做到足够好并且尽可能缩短启动和降低最终的废品率，目前我们有采访东莞创展机械有限公司董事长程诗超先生，其对物理发泡三层绝缘生产线的描述和新研发的设备介绍值得同行分享.

东莞创展机械有限公司董事长程诗超先生

物理发泡三层绝缘生产线的发泡机组的核心是挤出机，它的最佳尺寸应该是综合考虑产品的质量和产量而设计和选择的，目前东莞创展的押出设备使它具有极好的适应不同材料的多功能性和卓越的线性度，同时它配备有两根不同类型设计的螺杆以适用氟塑料FEP/PFA/ETFE及氟塑料FEP/PFA的物理发泡挤出。它具有实心氟塑料和物理发泡氟塑料高效稳定的挤出性能。氮气注入点的位置是经过精心选择和计算的，配合特殊设计的螺杆达到最佳挤出性能的要求。氮气注入的位置及螺杆设计直接决定了发泡的气孔尺寸大小，及氮气和氟塑料的混炼。另外他们在机筒温度的控制系统上也花了很大的努力，安装了一种新型的冷却风扇在挤出机的机筒上，使得挤出机在启动加热时风扇的冷却量非常小，然后随着加热温度逐渐接近设定值，冷却功率逐渐增加，特别是当温度进入设定值一定范围内后，它将与增强型加热系统协同工作，大大改善了温度加热升温过程及设定温度变化时的线性度和平稳性。内外两层的皮层挤出机可以适合实心氟塑料FEP/PFA材料的挤出。当生产氟塑料皮泡皮工艺时，该挤出机的氟塑料出胶被分为两个流路，分别到内皮分流器和外皮分流器，并可通过主机转速控制出胶量来改变内外皮层厚度从而达到特定效果这样保证了氟塑料皮泡皮工艺的平稳挤出。一个好的内皮和外皮的挤出能极大的改善氟塑料发泡产品的产量和稳定性，并通过一个新的三层共挤机头 (皮泡皮 )得到高效的生产，随着材料供应商的不断改进及设备的不断更新，用于医疗领域的极细高速线（42AWG/44AWG/46AWG）同轴线使用氟塑料物理发泡工艺被广泛应用！

三层共挤机头 (皮泡皮 )

随着当前全球各个国家都把发展5G/医疗技术设为战略发展目标，“人工智能”、“虚拟现实”等在5G的加持下，运算和数据传输速率都会大大提升，氟塑料发泡技术等都应用到了新型生产线中，提供了包括高端数字通信电缆 和微同轴医疗电缆等多种产品的全套解决方案，这些方案非常适合一些需要在高端通信，显像领域有所发展的客户的需求, 随着未来中美脱钩的全面展开，选择国产顶尖设备品牌将渐成潮流，拭目以待！