Производство микрокоаксиальных кабелей с изоляцией из вспененного фторполимера

19 сентября 2009 года

Мобильные телефоны, светоизлучающие экраны, медицинские зонды – для всех этих устройств необходимы миниатюрные коаксиальные кабели или изолированные провода с изоляцией исключительно высокого качества в плане однородности и электрических и механических характеристик. Для того чтобы производить кабельные изделия всё меньшего размера, как полагают специалисты австрийской компании Rosendahl Maschinenfabrik GmbH, требуется также миниатюризировать технологическое оборудование, не ухудшая его эксплуатационные характеристики и учитывая экономическую целесообразность.

Необходимо создать целый ассортиментный ряд такого оборудования, способного справиться с изготовлением сверхтонких проводов – диаметром до 25 микрон (1 мил). Система контроля натяжения на линиях наложения изоляции должна учитывать очень низкие значения натяжения – до 10 граммов с допуском  +-3 грамма, в противном случае относительное удлинение (деформация) может привести к обрыву или увеличению сопротивления токопроводящей жилы. Технология вспенивания для получения толщины изоляции не более 100 микрон (4 мила) потребовала экструдеров производительностью 0,2 кг/ч и новых изоляционных материалов, которые должны быть либо уже в виде готовых смесей с пенообразователями и/или специально приготовленных композиций с использованием преимуществ отдельных смол. При этом изоляционные материалы должны быть пригодны для получения пор размером менее 25 микрон (1 мил) и обладающих достаточной прочностью расплава, чтобы можно было производить экструзию при экономически выгодных скоростях.

Экструзионные головки для производства этого продуктового ряда должны были быть миниатюризированы и в то же время удобны в эксплуатации и должны обеспечивать стабильный процесс переработки материала при наложении как однослойного, так и двухслойного или трёхслойного покрытия. Дальнейшие проблемы были связаны с охлаждением изделия на соответствующем этапе производства, а также с намоткой готового изделия. Кроме того, требовались соответствующие устройства для контроля диаметра, концентричности, ёмкости, испытаний на проход и др., способные работать с изделиями такого размерного ряда с высоким уровнем точности.

Всё это привело к разработке и созданию целого ряда машин новой конструкции и новых конфигураций производственных линий. При изготовлении миниатюрных кабельных изделий установлены требования по повышению рабочей температуры вследствие минимального расхода энергии. Поэтому применяются главным образом, высокотемпературные материалы, такие, как, например, сополимер тетрафторэтилен / гексафторпропилен (FEP)  или сополимер перфторалкокси (PFA), рассчитанные на рабочие температуры 205С и 260С, соответственно.

Требования, предъявляемые к экструзионной линии для изготовления микрокоаксиальных кабелей и других тонких кабельных изделий, включают следующие:

• Отдающие и приёмные устройства со специальной системой регулирования натяжения с очень малым допуском (+- 0,03Н), катушки с диаметром фланцев от 80 мм до 250 мм.
• Система предварительного подогрева токопроводящих жил - контролируемое пламя газовой печи или печи с нагревом инфракрасным излучением - для соответствующей адгезии изоляционного слоя
• Экструзионная группа – конфигурация линии соответствует требованиям для наложения однослойного, пористо-плёночного и плёночного-пористо-плёночного покрытия. Для этого процесса был разработан специальный экструдер для переработки вспенивающихся композиций. Главный экструдер – диаметр червяка 20 мм, соотношение L/D -30:1, производительность от 0,05 кг/ч до 1,0 кг/ч. Вспомогательный(е) экструдер(ы) – 14 мм и 18 мм экструдер для наложения внутреннего и наружного плёночного слоя.
• Система введения газа - для подачи при постоянном давлении требуемого объёма газа для физического метода вспенивания с системой точного контроля потока газа.
• Миниатюрная экструзионная головка специально разработанной  модульной конструкции для возможности смены картриджа при изменении типа накладываемого изоляционного слоя. Экструзионная головка может быть оснащена гидравлически регулируемым перепускным клапаном для оптимизации запуска процесса вспенивания и при изменении типа изделия. Размеры головки 100х100 мм.
• Вакуумный насос, работающий по принципу эффекта Вентури.
• Охлаждающая ванна – три стадии охлаждения, воздушный зазор, горячая и холодная вода для сплошной изоляции, и телескопическая передняя секция с горячей водой для вспенивающихся композиций.
• Система измерения диаметра в холодном и горячем состоянии для компенсации усадки при низких скоростях технологического процесса.
• Система управления линией – синхронизация отдельных машин осуществляется через системную цифровую шину для обеспечения высокого уровня точности.