一. 發(fā)泡分為兩種方式：物理髮泡&化學(xué)發(fā)泡?

1. 物理發(fā)泡是選擇合適分子量的HDPE,在使用過程中用專用N2壓縮設(shè)備N2混入螺缸中融熔?
在料裡.經(jīng)螺桿攪拌均勻,並產(chǎn)生較大壓力在擠出後瞬間膨脹,形成質(zhì)輕多孔的發(fā)泡PE.?
2. 化學(xué)發(fā)泡是在HDPE中添加了發(fā)泡劑,其主成份一般為氨類化合物,其在高溫時(shí)會(huì)分解並產(chǎn)生N2,利用較小的外模,使其機(jī)頭內(nèi)獲得較大壓力.當(dāng)擠出後,因壓 力釋放,而使其內(nèi)部N2膨脹成氣孔,成為發(fā)泡PE.因在其中添加了發(fā)泡劑,利用化學(xué)反應(yīng)來達(dá)到發(fā)泡效果,故稱為化學(xué)發(fā)泡.
二. 發(fā)泡的目的及優(yōu)點(diǎn)?
1.使制品輕量化,同時(shí)可以降低材料成本,但降低材料的介電系數(shù)才是主要目的.?
2.介電常數(shù)小、介質(zhì)損耗低、高頻衰減低、性能穩(wěn)定、防水防潮和彎曲性好、電纜外徑小、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn).?
3.機(jī)械性能和電性性能良好.
三. 發(fā)泡的缺點(diǎn).?
機(jī)械強(qiáng)度小、易損傷;不耐磨,耐熱性能差,對(duì)導(dǎo)體附著力小、易燃.
四. 發(fā)泡的原理?
1. 物理發(fā)泡是利用塑料擠出過程中直接注入氣體或液態(tài)氣體來實(shí)現(xiàn)發(fā)泡絕緣,物理發(fā)泡的制造?
方法是采用不產(chǎn)生損耗的氣體用發(fā)泡齊,所以消除了化學(xué)發(fā)泡劑的弊端,即絕緣內(nèi)不存在化學(xué)發(fā)泡方法產(chǎn)生的殘余物或水份,使絕緣的介質(zhì)損耗大幅度下 降,物理發(fā)泡可消除化學(xué)發(fā)泡的許多工藝加工*,易於制得泡孔微小、發(fā)泡均勻的優(yōu)質(zhì)絕緣,特別是可制得發(fā)泡高達(dá)80%的絕緣,而化學(xué)發(fā)泡絕緣的發(fā)泡度僅 40%左右.?
2. 物理發(fā)泡絕緣材料是由於基本樹脂(絕緣塑料)、發(fā)泡劑和成核劑構(gòu)成,物理發(fā)泡法主要應(yīng)用於聚乙烯,也同樣應(yīng)用於氟塑料.進(jìn)行物理發(fā)泡時(shí),聚合物(即PE絕 緣料)應(yīng)同成核劑混合,同時(shí)把氣態(tài)或液態(tài)的發(fā)泡劑注入熔融的聚合物中,並令其從熔解狀態(tài)析出,使之在擠出過程中不斷產(chǎn)生凝聚中心與氣泡,成核劑能使氣泡的 大小及分布變得均勻.?
3. 氮?dú)獍l(fā)泡是通過壓縮空氣啟動(dòng)注入泵,在一定的壓力下使氮?dú)飧邏罕蒙龎?並通過穩(wěn)流閥行控制,然後從噴頭把氮?dú)庾⑷霐D出機(jī)中,當(dāng)?shù)獨(dú)庠诟邏鹤饔孟?像霧狀一 樣噴入擠出機(jī)內(nèi)熔融的聚乙烯之中,同時(shí)與聚乙烯中的成核劑發(fā)生核化,擠出後在空氣中形成發(fā)泡絕緣.氮?dú)馕锢戆l(fā)泡的主要過程就是將氮?dú)馊芙忪度廴诘木垡蚁?(PE)之中,形成微細(xì)的泡孔結(jié)構(gòu),在擠出機(jī)螺缸內(nèi),含有少量成核劑的PE料經(jīng)加熱攪拌充分塑化後,將氮?dú)庾⑷??
4. 物理發(fā)泡過程中為了易於泡孔生成,還在PE材料中添加一定量的成核劑,常用的主要成份為偶氮二洗胺.
五. 工藝設(shè)備及工藝設(shè)計(jì)?
1. 高壓氮?dú)庾⑸湎到y(tǒng),范圍50~700bar,其穩(wěn)定性、密封性要好.?
2. 內(nèi)導(dǎo)體預(yù)熱設(shè)備要有足夠的功率,能實(shí)現(xiàn)導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)范圍在常溫50℃．?
3. 芯線的牽引要穩(wěn)定而有力,冷卻水槽要有足夠的長(zhǎng)度.?
4. 由於成核劑分解誘導(dǎo)期較長(zhǎng)且具有突發(fā)性,擠出後仍有殘余,故?？跍囟纫?否則在高溫環(huán)境中,絕緣層的內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)泡孔過度生長(zhǎng),導(dǎo)致泡孔破裂、並泡,大小不均,甚至產(chǎn)生開孔狀態(tài)破壞絕緣結(jié)構(gòu).?
5. 工藝實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)成核劑含量0.5%左右即能滿足要求,且單對(duì)發(fā)泡度而言,PE發(fā)泡料產(chǎn)品在恰當(dāng)工藝條件下均右達(dá)到80%以上.?
6. PE發(fā)泡料的熔體溫度一般為180℃,實(shí)際上由於注氣段之前塑化段較短,溫度應(yīng)設(shè)置得高一些,以實(shí)現(xiàn)熔體較充分的塑化.機(jī)頭區(qū)域溫度要降低,整個(gè)溫度設(shè)置由前到後逐步收斂,呈類似正弦波分布曲線,效果較好.?
7. 氮?dú)獾淖⑷胛恢迷跈C(jī)身的中段,其工藝參數(shù)的設(shè)置對(duì)能否實(shí)現(xiàn)高發(fā)泡度至關(guān)重要,由分子熱力學(xué)原理可知分子熱動(dòng)力越快(溫度高),密度越大,其表現(xiàn)出來的壓力越大.隨著熵的增加,分子熱運(yùn)動(dòng)不一樣的兩個(gè)系統(tǒng)發(fā)生交流後,將趨於均衡.?
8. 由於物理發(fā)泡絕緣層厚度為泡沫結(jié)構(gòu),冷卻時(shí)由外向內(nèi)逐步固化,過程很慢,故應(yīng)采用壓力式或半壓力式模具.
六. 物理發(fā)泡絕緣的隔層擠出技術(shù)?
1. 三層絕緣與傳統(tǒng)的線纜發(fā)泡絕緣技術(shù)不同的是,隔層擠出工藝可使絕緣獲得內(nèi)層、發(fā)泡層和外層的三層結(jié)構(gòu).各層均有特別的作用,其中：?
1).內(nèi)層擠包在導(dǎo)體上,這是一層很薄的實(shí)心層,標(biāo)稱厚度為10um,它使得導(dǎo)體和絕緣層間有良好的附著性,因厚度很薄,故對(duì)絕緣整體的性能影響很小,內(nèi)層應(yīng)盡可能薄,導(dǎo)體上的內(nèi)層厚度越薄,則要求擠出機(jī)的擠出量越穩(wěn)定.?
2).發(fā)泡層作為絕緣介質(zhì),要求其發(fā)泡度盡可能高,對(duì)於線纜而言,計(jì)算和實(shí)際生產(chǎn)均傾向要求有60%的發(fā)泡度；對(duì)於較厚的絕緣層(如小同軸電纜),發(fā)泡度高達(dá)70%,聚乙烯通常用作發(fā)泡層的材料.?
3).外層則可保證機(jī)械強(qiáng)度和良好的表面質(zhì)量,提高整個(gè)絕緣層的耐磨性,目前線纜絕緣用的聚乙烯也適用於表層材料,外層的厚度約為50um,它取決於電纜的結(jié)構(gòu)和要求.
七. 模具的選擇?
1. 絞合外徑：d=√N(yùn)×1.155×d
2. 外模：DX=√D2×0.5+d2×0.5 (經(jīng)驗(yàn)得出)
發(fā)泡芯線內(nèi)模： D=d+k(k=0.6~1.5)　　　　?
D—內(nèi)?？讖健　　—導(dǎo)體外徑　?
k—內(nèi)模放大值,單支導(dǎo)體放大值較小,多支導(dǎo)體放大值較大?
發(fā)泡模套計(jì)算方法：Dx=[(1-F)*(D2-d2)+d2]1/2*k?
Dx—模套尺寸 mm　　 F—發(fā)泡度　　 D—芯線外徑 mm　　?
d—導(dǎo)體外徑（或內(nèi)芯外徑）mm　　k—系數(shù) 0.95~1.0　內(nèi)模、模套間距 L=1.5~2.5D　?
L —間距　 D—模套孔徑
?

八. 發(fā)泡的控制方法及成品電性關(guān)係?
控制方法：1).溫度 2).模具 3).氮?dú)饬髁?4).導(dǎo)體預(yù)熱 5).絕緣內(nèi)層
電性關(guān)係：
C= (單芯同軸線) C=24.13εlg (復(fù)合線)

Zo=
C→電容 d→導(dǎo)體直徑 ε→絕緣的介電常數(shù) D→絕緣外徑?
K→導(dǎo)體系數(shù) dW→編織導(dǎo)體OD Zo→阻抗
?
?
導(dǎo)體條數(shù) 導(dǎo)體系數(shù) 絕緣物料 介電系數(shù)?
1 1.000 發(fā)泡LDPE 1.8?
7 0.939 發(fā)泡HDPE 2.2?
19 0.970 發(fā)泡PVC 5.0?
37 0.980 發(fā)泡PP 1.8?
61 0.985 化學(xué)發(fā)泡PE 1.8?
91 0.988 物理髮泡PE 1.5

九. 發(fā)泡注意事項(xiàng)?
1. 前水槽根據(jù)室溫盡量使水槽水溫不超過50℃,線材由於水溫過高而繼續(xù)發(fā)泡.?
2. 機(jī)器開正常以後,盡可能不要調(diào)節(jié)引取速度和主機(jī)轉(zhuǎn)速,這樣使芯線OD不穩(wěn)及發(fā)泡度也不穩(wěn),導(dǎo)致水中電容有變異.?
3. 如斷線後,應(yīng)去擠料,因螺缸裡的料通過氮?dú)獾姆纸馐拱l(fā)泡料過度,導(dǎo)致外觀粗糙,並有斷膠現(xiàn)象.?
4. 導(dǎo)體需過預(yù)熱,預(yù)熱時(shí)溫度不可太高,會(huì)導(dǎo)致外徑不圓並有發(fā)黃現(xiàn)象.?
5. 需過內(nèi)層PE,增加附著力.?
6. 發(fā)泡印環(huán)機(jī)要盡量靠近機(jī)頭,以免水中電容的差距才不會(huì)太大.?
7. OD控制或電容控制可移動(dòng)前水槽跟眼模的距離.
十. 物理發(fā)泡線生產(chǎn)常見問題解決?
1. 表面粗糙、破裂?
原因分析：?
1.1材料熔體流動(dòng)速率較?。↙DPE≤0.5g/10min，HDPE 0.2~1.0g/min），開機(jī)速度較快易引起熔體破裂。?
1.2 LDPE與HDPE相混合，熔體流動(dòng)速率不均勻，從而產(chǎn)生不均勻的內(nèi)應(yīng)力，出?？跁r(shí)應(yīng)力恢復(fù)引起熔體破裂。?
1.3溫度過低,壓力增大,剪切應(yīng)力增加,開機(jī)速度超過塑料的臨界剪切速率(LDPE一般為50~6001/s）?
1.4 出?？趬毫μ』蛱蟆?
1.5模套入口角太大，臨界剪切速率變小。?
1.6 氮?dú)鈮毫μ螅M(jìn)一步增大塑料擠出壓力，剪切應(yīng)力增加，臨界剪切速率降低。?
1.7 模套太小，導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力增大。?
1.8 內(nèi)模、外模不光滑，高速時(shí)摩擦力較大，易于引起熔體破裂。?
1.9 螺桿*徑比太小，螺槽深度太淺。?
1.10 加速太快，已引起熔體破裂。?
解決方法：?
1.1 改用熔體流動(dòng)速率較大的材料（不同的LDPE料，熔體流動(dòng)速度可相差幾倍）。?
1.2 適當(dāng)增大HDPE的混合量，HDPE的熔體流動(dòng)速率較大，但此方法易使線芯抗拉性能減弱，易折斷，一般不適于實(shí)芯擠出；如HDPE混合量太大，螺桿內(nèi)部壓力較低，氮?dú)膺M(jìn)氣量增大且進(jìn)氣不穩(wěn)定，易造成發(fā)泡度過大而扁線、表面發(fā)毛或外徑不穩(wěn)定。?
1.3 提高熔體溫度。?
1.4調(diào)節(jié)內(nèi)模與模套間距　模套間距：L=1.5~2.5D（D 模套孔徑）。L偏小時(shí)壓力較小，L偏大時(shí)壓力較大。壓力調(diào)節(jié)以觀察到出?？谛揪€剛好離模發(fā)泡時(shí)為準(zhǔn)（出模口時(shí)較透明），壓力較小時(shí)模內(nèi)發(fā)泡表面易粗糙，壓力較大易發(fā)生扁線及機(jī)身溫度自動(dòng)升高。?
1.5 減小模套入口角，內(nèi)模斜度與模套壁應(yīng)一致，盡量保持塑料層流。?
1.6 適當(dāng)降低氮?dú)鈮毫?。一般較小外徑芯線氮?dú)鈮毫蓽p小，較大時(shí)適當(dāng)增大，并非所有線都采用同一壓力。?
1.7 適當(dāng)放大模套，減小出?？谇皟?nèi)應(yīng)力。?
1.8 用砂紙砂光內(nèi)模、模套壁，提高擠出的臨界剪切速率。?
1.9 增大螺桿*徑比，加深螺槽深度。?
1.10 適當(dāng)降低開機(jī)速度，螺桿內(nèi)的料排完后再慢慢加速。（熔體表面張力有一個(gè)臨界范圍，如超過臨界上限值，要恢復(fù)到不破裂時(shí)需降低速度到臨界下限值以下，因此臨 界剪切速率為表面張力的下限值時(shí)的速率。如果從臨界表面張力下限值上升，需達(dá)到上限值時(shí)才會(huì)引起熔體破裂，因此只要在達(dá)到一定的開機(jī)速度，其表面由應(yīng)力而 產(chǎn)生的破壞力比其臨界表面張力小都不會(huì)發(fā)生熔體破裂。）
2. 線徑大小不一?
原因分析：?
2.1 塑料在濾板處旋轉(zhuǎn)擠出時(shí)，帶動(dòng)雜質(zhì)旋轉(zhuǎn)，因此雜質(zhì)堵住濾網(wǎng)的目數(shù)在隨機(jī)變化，導(dǎo)致塑料流量大小變化。?
2.2 氮?dú)鈮毫μ?，擠出時(shí)充入的氮?dú)獠痪鶆?，發(fā)泡度變化。?
2.3 ONLINE測(cè)控公差設(shè)置太小,導(dǎo)致牽引電機(jī)速度變化較快,變化過程中產(chǎn)生慣性導(dǎo)致速度不穩(wěn).?
2.4 牽引電機(jī)反饋動(dòng)作延遲。?
2.5 主電機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，塑料擠出時(shí)流量變化。?
2.6 模套太小，擠出發(fā)泡時(shí)的變化量與壓力的關(guān)系較大。?
2.7 放線張力不均勻，導(dǎo)致線速度變化。?
2.8 溫度調(diào)節(jié)不當(dāng)，氮?dú)馀c塑料混合不均勻。?
解決方法：?
2.1 經(jīng)常更換濾網(wǎng)，增加濾網(wǎng)層數(shù)。?
2.2 適當(dāng)減小氮?dú)鈮毫Α?
2.3 適當(dāng)增大ONLINE的測(cè)控公差設(shè)置。?
2.4 調(diào)節(jié)變頻器參數(shù)。?
2.5 適當(dāng)增大模套。?
2.6 調(diào)節(jié)放線張力。?
2.7 調(diào)節(jié)加熱溫度。?
（如下圖例所示）φ45機(jī)為七段加熱區(qū)，第3、4區(qū)之間為進(jìn)氣孔，氮?dú)鉀_入時(shí)，將向壓力較低（即溫度較高的區(qū)域）的區(qū)域流動(dòng)，φ45機(jī)螺桿較短， 可能氮?dú)馀c熔體未充分混合就擠出，從而引起外徑大小不均勻，因此需降低第三區(qū)溫度，升高第四區(qū)溫度，使氮?dú)饣貪B混合后再擠出，即從*作上增大混合段*度， 讓氮?dú)馀c塑料能充分混合，從而均勻發(fā)泡，使外徑相對(duì)穩(wěn)定。
?
3. 如確認(rèn)氮?dú)膺M(jìn)氣氣路暢通，氮?dú)鈿饬砍渥愫?，氮?dú)膺M(jìn)氣仍較困難?
原因分析：?
料銅內(nèi)壓力太大，與氮?dú)鈮毫鞠喈?dāng)，氮?dú)鉄o法進(jìn)入料筒。?
解決方法：?
3.1 清除濾網(wǎng)上的雜質(zhì)，使塑料暢通擠出。?
3.2 檢查模套是否太小，或內(nèi)模、模套間距是否太小，從而增大了螺桿壓力。?
3.3 適當(dāng)升高進(jìn)氣孔旁進(jìn)料端加熱器溫度（升高20~30度為宜）。
4. 氮?dú)膺M(jìn)氣孔堵塞?
原因分析：?
料筒內(nèi)壓力較大時(shí)釋放氮?dú)?，氣管?nèi)壓力大大降低，如進(jìn)氣閥的逆向阻礙不良，塑料易回滲至氣管內(nèi)，從而堵塞氣體進(jìn)入。?
解決方法：?
4.1 更換氮?dú)鈺r(shí)，讓料筒內(nèi)殘留氣體沖出，料筒內(nèi)壓力降低后方可更換。?
4.2 停機(jī)或發(fā)泡度超大時(shí)，不允許釋放氮?dú)猓苑廊垠w回滲。
5. 芯線扁線?
原因分析：?
5.1 模套太小，塑料出模時(shí)發(fā)泡膨脹的應(yīng)力過大且不均勻，導(dǎo)致扁線。?
5.2 溫度偏高，定型速度較慢發(fā)生自變形。?
5.3 氮?dú)饬刻?，發(fā)泡度過高。
解決方法：?
5.1 適當(dāng)增大模套?
5.2 降低溫度?
5.3 適當(dāng)減小氮?dú)?br />

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