CN101100099A - 同轴电缆绝缘层的制造方法和发泡材料及材料加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种同轴电缆绝缘层的发泡制造方法和氟塑料发泡材料及材料加工工艺，涉及同轴电缆制造技术领域；该同轴电缆绝缘层的发泡制造方法：用发泡挤出机，在200-500℃的温度下将混合有纳米材料氟化物或氮化物的成核剂的可发泡FEP粒料进行熔化，同时注入高压氮气或其它惰性气体，导体通过放线装置匀速进入发泡挤出机和熔化了的可发泡FEP粒料进行结合，在挤出机出口进行膨胀发泡；挤出机发泡的FEP和导体进入冷却装置定型。本发明具有发泡度高，泡孔封闭、细密、均匀一致性好，发泡度可达80％以上，电缆衰减小，电压驻波比低，泡沫绝缘层的机械物理性能优异以及容易保持发泡挤塑工艺的稳定等优点。

Description

同轴电缆绝缘层的制造方法和发泡材料及材料加工工艺
技术领域
本发明涉及同轴电缆的制造技术，特别是涉及一种用于同轴电缆绝缘层的制造方法和可发泡的氟塑料(FEP)绝缘材料及绝缘材料制造工艺的技术。所述同轴电缆为通信用电缆，包括但不限于用于数字传输的50欧姆基带电缆和用于数字传输的75欧姆电缆，同轴电缆主要用于有线电视(CATV)网和局域(总线型以太)网。
背景技术
普通的通讯同轴电缆，从缆芯由内到外依次是内部导体，环绕绝缘层，金属蔽网和护套，自从美国贝尔实验室1929年发明同轴电缆以来，已经过了数十年历史。在这期间，同轴电缆的绝缘层的绝缘料主要经过以下几个发展期，第一代电缆采用实芯材料作为填充介质，由于它对高频衰减大，现在通常主要把它用于传输视频信号；第二代同轴电缆以化学发泡聚乙烯材料作绝缘料，虽然高频传输特性有所提高，但其发泡度在50％以下，而且有化学发泡剂残留物，影响介电性能；第三代同轴电缆以藕芯纵孔聚乙烯材料作绝缘料，它的高频衰减达到目前新型电缆的水平，但化学发泡电缆和纵孔藕芯电缆的防潮特性都不好，藕状体易渗水，其使用寿命不长；第四代同轴电缆采用物理发泡泡沫材料作为绝缘料，物理发泡电缆的发泡度可达80％。介质主要成分是氮气，气泡之间是相互隔离的。因此，它具有防潮和低损耗的特点，是目前综合特性最好的同轴电缆；以上工艺和技术是普通同轴电缆的生产工艺和技术。为了解决同轴电缆的耐高温和耐低温及抗酸碱等极端条件、恶劣环境中使用，现在的特种同轴电缆采用氟塑料(FEP)作为绝缘层，解决了特定条件下的普通同轴电缆不能正常使用的问题。
但目前氟塑料的物理发泡技术常会导致绝缘径向及纵向泡孔均匀度变差，严重的在绝缘内部会出现“大泡孔”；其次，在水冷却过程中由于绝缘厚度大，融熔塑料受浮力影响，使得紧靠导体的绝缘层会出现“串孔”现象；另外由于发泡过程的不均匀，也会出现不均匀的大小颗粒；发泡绝缘层泡孔不均匀及“大泡孔”、“串孔”和大小颗粒，不仅均会导致电缆衰减增大，电压驻波性能降低，电压驻波比较高通常在1.25-1.30之间，难以达到设计的1.15以下要求；而且还会造成电缆一致性变差，具有不均匀性，在高频有反射点。从而对信号产生干扰及噪音，以及增加衰减。因此，由于物理发泡工艺技术制约，物理发泡氟塑料绝缘层的上述缺点至今未能得到有效解决，成为行业中一大技术难题。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种不仅发泡度高，而且泡孔封闭、细密、均匀一致性好，发泡度可达80％以上，电缆衰减小，电压驻波比低，泡沫绝缘层的机械物理性能优异以及容易保持发泡挤塑工艺的稳定等优点的同轴电缆绝缘层的发泡制造方法和制造方法中使用的可发泡绝缘材料及其加工工艺。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种同轴电缆绝缘层的发泡制造方法，其特征在于，用发泡挤出机，在200-500℃的温度下将混合有纳米材料氟化物或氮化物的成核剂的可发泡FEP粒料进行溶化，同时注入高压氮气或其它惰性气体，导体通过放线装置匀速进入发泡挤出机和溶化了的可发泡FEP粒料进行结合，在挤出机出口进行膨胀发泡。挤出机发泡的FEP和导体进入冷却装置定型，后续有收线装置，计米装置，电子监测装置，实现FEP的发泡工艺的生产。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的另一种同轴电缆绝缘层的发泡制造方法，用发泡挤出机，在高温200-500℃的温度下将纯FEP原料进行溶化，其特征在于，同时混合加入包括抗氧剂、抗铜剂、纳米材料氟化物或氮化物的成核剂在内的各种稳定剂，并注入高压氮气或其它惰性气体，导体通过放线装置匀速进入发泡挤出机和溶化了的FEP原料及各种稳定剂进行结合，在挤出机出口进行膨胀发泡。挤出机发泡的FEP和导体进入冷却装置定型，后续有收线装置，计米装置，电子监测装置，实现FEP的发泡工艺的生产。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种用于同轴电缆制造的可发泡FEP材(粒)料，由FEP与包括在发泡FEP绝缘材料中可以使用的成核剂、抗氧剂、抗铜剂在内的稳定剂成分共同组成，其特征在于，所述发泡的成核剂为纳米材料(0.1微米以下的)的氟化物或氮化物。
进一步，所述纳米材料氟化物为氟化硅。
进一步，所述纳米材料氟化物为氟化硼。
进一步，所述纳米材料氮化物为氮化硅。
进一步，所述纳米材料氮化物为氮化硼。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种用于同轴电缆制造的可发泡FEP粒料的加工工艺，FEP原料与纳米材料(0.1微米以下的)的氟化物或氮化物混合均匀；在挤塑机螺杆转速为30-120rpm和挤塑温度为100-400℃的条件下，融解后再搅拌均匀；制成均匀含有纳米材料(0.1微米以下的)的氟化物或氮化物的FEP粒料。这种物理发泡方法可以降低电缆衰减，减少了材料重量，有更好的传输性能，并保护了环境。发泡度达到65％--80％乃至更高的发泡度。
利用本发明提供的用于同轴电缆的可发泡的FEP绝缘材料及其制造工艺，由于采用纳米材料的的氟化物或氮化物做发泡剂，不仅发泡度高，而且泡孔封闭、细密、均匀一致性好，发泡度可达80％以上，降低了电缆信号衰减，特别是高频信号衰减，降低了电压驻波比，提高电缆的带宽等传输性能，并具有泡沫绝缘层的机械物理性能优异以及容易保持发泡挤塑工艺的稳定并保护了环境等优点。本发明提供的FEP绝缘材料制造(试制)的同轴电缆与美国某公司的发泡FEP电缆RG59型号比对的频率衰减表如下：
    频率     RG59型号同轴电缆     本发明同轴电缆
衰减     10MHZ     2.62dB/100米     2.50dB/100米
    50MHZ     5.91dB/100米     5.50dB/100米
    100MHZ     8.53dB/100米     7.99dB/100米
    200MHZ     12.46dB/100米     11.60dB/100米
    400MHZ     18.37dB/100米     16.84dB/100米
    900MHZ     28.87dB/100米     26.10dB/100米
    1000MHZ     30.84dB/100米     27.80dB/100米
    1200MHZ     ***********     30.99dB/100米
从表中可以看出，经过纳米材料改造的FEP电缆，带宽更高，衰减更小，大大提高了FEP发泡同轴电缆的传输性能。
具体实施方式
以下对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似材料成分、制造工艺及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
本说明书FEP是指包含有单体成份共聚而得到的共聚物的粒料，所述单体成份包含四氟乙烯(TFE)和六氟丙烯(HFP)。在本说明书中，上述共聚物称为“FEP”
本发明一实施例所提供的一种同轴电缆(绝缘层)的FEP发泡制造方法，采用欧洲诺基亚公司的氟塑料专用发泡挤出机，在200-500℃的温度下将混合有纳米材料氟化物或氮化物成核剂的可发泡FEP粒料(参见实施例1-实施例4)进行溶化，同时注入高压氮气或其它惰性气体，导体通过放线装置匀速进入发泡挤出机和溶化了的可发泡FEP粒料进行结合，在挤出机出口进行膨胀发泡。挤出机发泡的FEP和导体进入冷却装置定型，后续有收线装置，计米装置，电子监测装置，实现FEP的发泡工艺的生产。发泡芯线生产完成后进行编制屏蔽的生产，然后进行护套工艺的生产，最后打包出厂。
本说明书中设定混合有纳米材料氟化物或氮化物成核剂的FEP为可发泡FEP粒料，单纯的没有添加剂的FEP为FEP原料。
本发明所述绝缘层发泡制造方法中使用的可发泡绝缘材料如下：
可发泡FEP粒料实施例1
原料：FEP(容流指数MFI为4)原料100份，
成核剂母粒：氟化硼(BF4)(0.09微米以下的纳米材料)0.8份；
可发泡FEP粒料实施例2
原料：FEP(容流指数MFI为8)原料100份，
成核剂母粒：氟化硅(SiF4)(0.07微米以下的纳米材料)0.9份；
抗氧剂：抗氧剂1010 0.5份，
抗铜剂：OABH 0.3份。
可发泡FEP粒料实施例3
原料：FEP(容流指数MFI为6)粒料100份，
成核剂母粒：氮化硅(SiN)(0.06微米以下的纳米材料)0.3份；
抗铜剂：OABH 0.4份。
可发泡FEP粒料实施例4
原料：FEP(容流指数MFI为9)粒料100份，
成核剂母粒：氮化硼(BN)(0.05微米以下的纳米材料)1.3份；
抗氧剂：DLTP 0.5份。
上述实施例中FEP原料可采用浙江巨化股份有限公司氟聚厂的(聚全氟乙丙烯)FEP。
本发明上述实施例中的一种混合有纳米材料氟化物或氮化物成核剂的可发泡FEP粒料的加工工艺采用熔体张力流动法，具体如下：采用德国HaakeRheomexTW-100锥形螺杆挤塑机，在挤塑机螺杆转速为30-120rpm和挤塑温度为100-400℃的条件下，将上述各组份混合均匀，得到可发泡FEP粒料。
本发明实施例所提供的另一种同轴电缆(绝缘层)的FEP发泡制造方法，采用欧洲诺基亚公司的氟塑料专用的发泡挤出机，在200-500℃的温度下将单纯的没有添加剂的FEP原料进行溶化，同时混合加入包括抗氧剂、抗铜剂、纳米材料氟化物或氮化物的成核剂在内的各种稳定剂(参见实施例5-实施例8)，并注入高压氮气或其它惰性气体，导体通过放线装置匀速进入发泡挤出机和溶化了的FEP原料及各种稳定剂进行结合，在挤出机出口进行膨胀发泡。挤出机发泡的FEP和导体进入冷却装置定型，后续有收线装置，计米装置，电子监测装置，实现FEP的发泡工艺的生产。发泡芯线生产完成后进行编制屏蔽的生产，然后进行护套工艺的生产，最后打包出厂。
本发明另一种所述绝缘层发泡制造方法中使用的包括抗氧剂、抗铜剂、纳米材料氟化物或氮化物的成核剂在内的各种稳定剂如下：
各种稳定剂实施例5
成核剂母粒：氟化硅(SiF4)(0.08微米以下的纳米材料)1.1份；
抗氧剂：抗氧剂1010 0.5份，
抗铜剂：OABH 0.3份；
各种稳定剂实施例6
成核剂母粒：氟化硼(BF4)(0.06微米以下的纳米材料)0.9份；
抗氧剂：DLTP 0.5份，
抗铜剂：OABH 0.2份；
各种稳定剂实施例7
成核剂母粒：氮化硼(BN)(0.09微米以下的纳米材料)1.5份；
抗氧剂：DLTP 0.4份。
各种稳定剂实施例8
成核剂母粒：氮化硅(SiN)(0.04微米以下的纳米材料)1.0份；
抗铜剂：OABH 0.5份。

Claims (8)

1、一种同轴电缆绝缘层的发泡制造方法，其特征在于，用发泡挤出机，在200-500℃的温度下将混合有纳米材料氟化物或氮化物的成核剂的可发泡FEP粒料进行溶化，同时注入高压氮气或其它惰性气体，导体通过放线装置匀速进入发泡挤出机和溶化了的可发泡FEP粒料进行结合，在挤出机出口进行膨胀发泡；挤出机发泡的FEP和导体进入冷却装置定型。
2、一种同轴电缆绝缘层的发泡制造方法，用发泡挤出机，在高温200-500℃的温度下将纯FEP原料进行溶化，其特征在于，同时混合加入包括纳米材料氟化物或氮化物的成核剂在内的各种稳定剂，并注入高压氮气或其它惰性气体，导体通过放线装置匀速进入发泡挤出机和溶化了的FEP原料及各种稳定剂进行结合，在挤出机出口进行膨胀发泡；挤出机发泡的FEP和导体进入冷却装置定型。
3、一种用于同轴电缆制造的可发泡FEP材料，由FEP与包括在发泡FEP绝缘材料中可以使用的成核剂在内的稳定剂成份共同组成，其特征在于，所述发泡的成核剂为0.1微米以下的纳米材料的氟化物或氮化物。
4、根据权利要求3所述的可发泡FEP材料，其特征是，所述纳米材料氟化物为氟化硅。
5、根据权利要求3所述的可发泡FEP材料，其特征是，所述纳米材料氟化物为氟化硼。
6、根据权利要求3所述的可发泡FEP材料，其特征是，所述纳米材料氮化物为氮化硅。
7、根据权利要求3所述的可发泡FEP材料，其特征是，所述纳米材料氮化物为氮化硼。
8、一种权利要求3所述的可发泡FEP材料的加工工艺，FEP原料与0.1微米以下的纳米材料的氟化物或氮化物混合均匀；在挤塑机螺杆转速为30-120rpm和挤塑温度为100-400℃的条件下，融解后再搅拌均匀；制成均匀含有0.1微米以下的纳米材料的氟化物或氮化物的FEP粒料。
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