一. 發泡分為兩種方式：物理髮泡&化學發泡

    1. 物理發泡是選擇合適分子量的HDPE,在使用過程中用專用N₂壓縮設備N₂混入螺缸中融熔

在料裡.經螺桿攪拌均勻,並產生較大壓力在擠出後瞬間膨脹,形成質輕多孔的發泡PE.

    2. 化學發泡是在HDPE中添加了發泡劑,其主成份一般為氨類化合物,其在高溫時會分解並產生

N₂,利用較小的外模,使其機頭內獲得較大壓力.當擠出後,因壓力釋放,而使其內部N₂膨脹成氣

孔,成為發泡PE.因在其中添加了發泡劑,利用化學反應來達到發泡效果,故稱為化學發泡.

二. 發泡的目的及優點 

1.使制品輕量化,同時可以降低材料成本,但降低材料的介電系數才是主要目的.

2.介電常數小、介質損耗低、高頻衰減低、性能穩定、防水防潮和彎曲性好、電纜外徑小、

使用壽命長等優點.

3.機械性能和電性性能良好.

三. 發泡的缺點.

  機械強度小、易損傷;不耐磨,耐熱性能差,對導體附著力小、易燃.

四. 發泡的原理

1. 物理發泡是利用塑料擠出過程中直接注入氣體或液態氣體來實現發泡絕緣,物理發泡的制造

方法是采用不產生損耗的氣體用發泡齊,所以消除了化學發泡劑的弊端,即絕緣內不存在化學

發泡方法產生的殘余物或水份,使絕緣的介質損耗大幅度下降,物理發泡可消除化學發泡的許

多工藝加工限制,易於制得泡孔微小、發泡均勻的優質絕緣,特別是可制得發泡高達80%的絕緣,而化學發泡絕緣的發泡度僅40%左右.

2. 物理發泡絕緣材料是由於基本樹脂(絕緣塑料)、發泡劑和成核劑構成,物理發泡法主要應用

於聚乙烯,也同樣應用於氟塑料.進行物理發泡時,聚合物(即PE絕緣料)應同成核劑混合,同時

把氣態或液態的發泡劑注入熔融的聚合物中,並令其從熔解狀態析出,使之在擠出過程中不

斷產生凝聚中心與氣泡,成核劑能使氣泡的大小及分布變得均勻.

3. 氮氣發泡是通過壓縮空氣啟動注入泵,在一定的壓力下使氮氣高壓泵升壓,並通過穩流閥行

控制,然後從噴頭把氮氣注入擠出機中,當氮氣在高壓作用下,像霧狀一樣噴入擠出機內熔融的聚乙烯之中,同時與聚乙烯中的成核劑發生核化,擠出後在空氣中形成發泡絕緣.氮氣物理發泡的主要過程就是將氮氣溶解於熔融的聚乙烯(PE)之中,形成微細的泡孔結構,在擠出機螺缸內,含有少量成核劑的PE料經加熱攪拌充分塑化後,將氮氣注入.

4. 物理發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. 工藝設備及工藝設計

1. 高壓氮氣注射系統,范圍50~700bar,其穩定性、密封性要好.

2. 內導體預熱設備要有足夠的功率,能實現導體溫度調節范圍在常溫50℃．

3.      芯線的牽引要穩定而有力,冷卻水槽要有足夠的長度.

4.      由於成核劑分解誘導期較長且具有突發性,擠出後仍有殘余,故模口溫度要低,否則在高溫環境中,絕緣層的內部會出現泡孔過度生長,導致泡孔破裂、並泡,大小不均,甚至產生開孔狀態破壞絕緣結構.

5.      工藝實踐中發現成核劑含量0.5%左右即能滿足要求,且單對發泡度而言,PE發泡料產品在

恰當工藝條件下均右達到80%以上.

6.      PE發泡料的熔體溫度一般為180℃,實際上由於注氣段之前塑化段較短,溫度應設置得高一些,以實現熔體較充分的塑化.機頭區域溫度要降低,整個溫度設置由前到後逐步收斂,呈類似正弦波分布曲線,效果較好.

7.      氮氣的注入位置在機身的中段,其工藝參數的設置對能否實現高發泡度至關重要,由分子熱力學原理可知分子熱動力越快(溫度高),密度越大,其表現出來的壓力越大.隨著熵的增加,分子熱運動不一樣的兩個系統發生交流後,將趨於均衡.

8.      由於物理發泡絕緣層厚度為泡沫結構,冷卻時由外向內逐步固化,過程很慢,故應采用壓力式或半壓力式模具.

六. 物理發泡絕緣的隔層擠出技術

1. 三層絕緣

與傳統的線纜發泡絕緣技術不同的是,隔層擠出工藝可使絕緣獲得內層、發泡層和外層的三

層結構.各層均有特別的作用,其中：

1).內層擠包在導體上,這是一層很薄的實心層,標稱厚度為10um,它使得導體和絕緣層間有良

好的附著性,因厚度很薄,故對絕緣整體的性能影響很小,內層應盡可能薄,導體上的內層厚度越薄,則要求擠出機的擠出量越穩定.

2).發泡層作為絕緣介質,要求其發泡度盡可能高,對於線纜而言,計算和實際生產均傾向要求有

60%的發泡度；對於較厚的絕緣層(如小同軸電纜),發泡度高達70%,聚乙烯通常用作發泡層

的材料.

      3).外層則可保證機械強度和良好的表面質量,提高整個絕緣層的耐磨性,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,它取決於電纜的結構和要求.

 九. 發泡注意事項

1.    前水槽根據室溫盡量使水槽水溫不超過50℃,線材由於水溫過高而繼續發泡.

2.    機器開正常以後,盡可能不要調節引取速度和主機轉速,這樣使芯線OD不穩及發泡度也不穩,導致水中電容有變異.

3.    如斷線後,應去擠料,因螺缸裡的料通過氮氣的分解使發泡料過度,導致外觀粗糙,並有斷膠現象.

4.    導體需過預熱,預熱時溫度不可太高,會導致外徑不圓並有發黃現象.

5.    需過內層PE,增加附著力.

6.    發泡印環機要盡量靠近機頭,以免水中電容的差距才不會太大.

7.    OD控制或電容控制可移動前水槽跟眼模的距離.

十. 物理发泡线生产常见问题解决

1. 表面粗糙、破裂

原因分析：

　 1.1材料熔体流动速率较小（LDPE≤0.5g/10min，HDPE 0.2~1.0g/min），开机速度较快易引起熔体

破裂。

　1.2 LDPE与HDPE相混合，熔体流动速率不均匀，从而产生不均匀的内应力，出模口时应力恢

复引起熔体破裂。

　 1.3温度过低,压力增大,剪切应力增加,开机速度超过塑料的临界剪切速率(LDPE一般为50~6001/s）

　1.4 出模口压力太小或太大。

　 1.5模套入口角太大，临界剪切速率变小。

　 1.6 氮气压力太大，进一步增大塑料挤出压力，剪切应力增加，临界剪切速率降低。

　 1.7 模套太小，导致内应力增大。

［hscable 在 2008-2-26 22:30:27 编辑过］

七. 模具的選擇

1. 絞合外徑：d=√N×1.155×d

2. 外模：DX=√D²×0.5+d²×0.5          (經驗得出)

发泡芯线內模： D=d+k(k=0.6~1.5)　　　　

D—內模孔徑　　　d—导体外徑　

k—內模放大值,单支导体放大值较小,多支导体放大值较大

发泡模套计算方法：Dx=[(1-F)*(D2-d2)+d2]1/2*k

Dx—模套尺寸 mm　　 F—发泡度　　 D—芯线外徑 mm　　

d—导体外徑（或内芯外徑）mm　　k—系数 0.95~1.0　內模、模套间距 L=1.5~2.5D　

　 L —间距　 D—模套孔徑

八. 發泡的控制方法及成品電性關係

控制方法：1).溫度    2).模具    3).氮氣流量    4).導體預熱    5).絕緣內層

     電性關係：

       C→電容        d→導體直徑         ε→絕緣的介電常數       D→絕緣外徑  

     K→導體系數     dW→編織導體OD     Zo→阻抗

七. 模具的選擇

1. 絞合外徑：d=√N×1.155×d

2. 外模：DX=√D²×0.5+d²×0.5          (經驗得出)

发泡芯线內模： D=d+k(k=0.6~1.5)　　　　

D—內模孔徑　　　d—导体外徑　

k—內模放大值,单支导体放大值较小,多支导体放大值较大

发泡模套计算方法：Dx=[(1-F)*(D2-d2)+d2]1/2*k

Dx—模套尺寸 mm　　 F—发泡度　　 D—芯线外徑 mm　　

d—导体外徑（或内芯外徑）mm　　k—系数 0.95~1.0　內模、模套间距 L=1.5~2.5D　

　 L —间距　 D—模套孔徑

芯线在水中通过电容测试管，电容测试仪便能在线检测出线材的电容值，根据电容测试仪显示出的电容值，再对挤出工艺进行调整便可以控制线材的电容，从而使线材达到电气性能要求：

当电容测试仪检测到化学发泡绝缘的芯线电容值不合格时，可以通过对生产工艺进行调整：

1：在芯线外径公差允许范围内调整挤出机主机螺杆转速或牵引轮转速，使线材的水中电容值达到要求；如当线材水中电容值偏小时，在外径公差允许的范围内，调慢挤出机主机螺杆转速或调快牵轮引的转速，使芯线水中电容值达到要求。

2：调整外径不能使线材电容值达到目标要求时，芯线绝缘材料绝缘性能可能有问题，可以通过调节冷却水温度或移动冷动水槽，使线材发泡度改变从而改变材料等效绝缘介电常数，使芯线性能达标。

3：调整挤出机机头温度能改变发泡度改变材料的绝缘性能，但因挤出机机头温度对发泡度影响非常敏感，尽量不要通过调整机头来调节发泡度，并且改变机头温度还会影响其它工艺参数的变化。

4：当上述外径调整及发泡度调节都不能使线材的水中电容值达到目标要求时，线材的结构很可能存在问题，需检查芯线是否有偏心、放线、收线张力是否过大导致铜丝被拉细等，从而把各挤出工艺条件调整到最佳状态。

当电容测试仪检测到物理发泡绝缘的芯线水中电容值不合格时，可以通过下面步骤对挤出工艺进行调整：

1：在线材外径公差允许范围内，调整挤出机主机螺杆转速或牵引轮转速，使线材的水中电容值达到要求；如当线材水中电容值偏小时，在外径公差允许的范围内，调慢挤出机主机螺杆转速或调快牵轮引的转速，使水中电容值达到要求。

2：调整外径不能使线材水中电容值达到目标要求时，说明芯线绝缘材料绝缘性能有问题，可以通过调节氮气注入系统氮气压力、调节冷却水温度、移动冷动水槽使线材发泡度改变从而改变材料等效绝缘介电常数，使芯线性能达标。

3：当上述外径调整及发泡度调节都不能使线材的水中电容值达到目标要求时，线材的结构很可能存在问题，需检查芯线是否有偏心、放线、收线张力是否过大导致铜丝被拉细等，从而把各挤出工艺条件调整到最佳状态

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工厂有物理发泡外发加工，可以生产的请联系13826515508，谢！

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