Почему диэлектрики вспенивают?
Качество диэлектрика, как изолирующего материала, характеризуется диэлектрической постоянной.
Лучший диэлектрик – это вакуум, у него постоянная равна 1. У воздуха почти единица (1.0006), а у полиэтилена 2.3.
Если мы вспеним полиэтилен, то есть напичкаем его пузырьками воздуха, то сможем снизить его диэлектрическую константу почти на 5%. Кажется, что это незначительное улучшение, но на самом деле, для кабелей, которые передают высокочастотный сигнал (коаксиалы, витые пары UTP) на относительно большие расстояния, это очень важный момент.
Чем выше диэлектрическая проницаемость изолятора, тем он больше поляризуется при прохождении сигнала и накапливает в себе энергию. Все это увеличивает ёмкость кабеля и негативно влияет на сигнал.
Вспенивание диэлектрика – очень важный процесс в производстве качественных кабелей. Вспенивают не только полиэтилен (РЕ), но более жесткий полипропилен (РР) и даже тефлон.
Химическое вспенивание – самый распространённый метод создания пористых диэлектриков. Гранулы диэлектрика, например полиэтилена (РЕ), смешивают перед разогревом и экструзией с гранулами азодикарбонамида C2H4O2N4. При температуре близкой к 200С диэлектрик начинает насыщаться азотом, углеродом и воздухом. Разогретый материал, который на 40% состоит из пор наносится на медную проволоку.
Этот метод очень распространён и относительно недорог. Существует множество агентов для вспенивания, которые по-разному формируют пузыри внутри пластика.
В кабельном производстве необходимо добиться однородности вспененной массы диэлектрика и стараться не допускать объединения пор (пузырей) в большие рытвины. Это негативно сказывается на параметрах передачи сигнала.
Недостатками химического вспенивания является недостаточная герметичность контакта диэлектрика с проводником из-за сильной рельефности поверхности диэлектрика. К гладкому проводнику прилегает то плотный диэлектрик, то пустота поры, в которой может быть влага.
На самом деле, это не такая уж страшная проблема. Подавляющее большинство кабелей на рынке передачи сигналов (коаксиалы, витые пары UTP, аудио-видео кабели) изготовлены методом химического вспенивания.
Но, если необходимо добиться более высокого качества диэлектрика, применяется физическое вспенивание, которое не требует химических агентов для вспенивания и исключает их остаточное присутствие в готовом материале. В результате, имеем чистый диэлектрик без инородных включений, что дает "ровную" диэлектрическую константу (и ёмкость) по всей длине проводника.
P.S.
Да, совсем забыл. Вышеупомянутый вспениватель диэлектриков азодикарбонамид, также применяют в пищевой промышленности в качестве отбеливателя и кондиционера муки: пищевая добавка Е927 (см. фото вверху). Его применение запрещено в Австралии и ЕС с 2005г.
В США Е927 имеет общепризнанный статус безопасного (GRAS), и его разрешено добавлять в муку в количестве до 45ppm. Тем не менее, его использование снижается под давлением общественного мнения.
Физическое вспенивание диэлектриков.
Этот процесс более дорогой, чем химическое вспенивание (https://t.me/daxxcables/382) и встречается гораздо реже на кабельных заводах.
Стандартизированного оборудования для этой операции не существует и каждая компания (Италия, США), которая поставляет станки для физического вспенивания, имеет свои наработки и технологию.
В общих словах этот процесс можно описать так:
в предварительно разогретую массу полиэтилена или тефлона, готовую для экструзии на проводник, впрыскивается под определённым давлением азот.
Сложность заключается в контролировании скорости экструзии, давления впрыска и температуры газа для формирования массы разной плотности вспенивания (достигается бомбардировкой диэлектрика электронами).
В результате получается чистый вспененный диэлектрик с равномерной структурой пор без образования рытвин и разрывов.
Самое интересное в этом процессе, — это возможность регулировать плотность наносимого на проводник слоя диэлектрика.
Сначала на металл проводника наносится сплошной полиэтилен без пузырей. Этот слой называют «кожей». Он плотно прилипает к проводнику, блокирует проникновение влаги и прочно держится на нем, невзирая на изгибы и кручение кабеля при эксплуатации.
Далее, на «кожу» наносится вспененная масса полиэтилена, которая именуется «пеной». И завершает это бутерброд слой сплошного диэлектрика, еще одна «кожа», которая герметизирует поры «пены» и защищает её от физического воздействия (продавливания, смятия).
Получатся трехслойный продольно-однородный диэлектрик типа Skin-Foam-Skin, который имеет более стабильные показатели диэлектрической константы и ёмкости по всей длине кабеля, в отличие от химически вспененного диэлектрика.
Например, кабель с трехслойным полиэтиленом имеет практически такие же параметры диэлектрической проницаемости, как и кабель тефлоновым диэлектриком, но стоимость его гораздо ниже.
Данный метод позволяет заменить тефлон, который дорог и труден в экструзии на медь, на более дешевый полиэтилен без потери качества изделия.
----
В нашем ассортименте кабели R101, R106 и R109 изготовлены на основе трёхслойного полиэтилена.
Кабель R100 имеет тефлоновый диэлектрик.
Межблоки в средней ценовой категории имеют химически вспен. полиэтилен. Есть модели с плотным полиэтиленом без вспенивания, что практичнее для наружного применения (защита от влаги).
