发泡绝缘芯线的发泡度在线控制

随着现代通讯技术发展，对通讯类电缆的技术要求也越来越高，为了满足其要求，现在许多线缆（HDMI ,RG系列电缆、CATV系列电缆、UL21919、IEEE1394、DVI、ATA等）都要求采用物理发泡或化学发泡绝缘。采用发泡绝缘，一方面可以提高电缆的通讯性能、另一方面可以大大降低成本（同一种线材，采用发泡比实心成本降低大于10%）。

化学发泡和物理发泡都是通过在绝缘介质中加入气体，从而降低绝缘介质的介电常数来改善材料的传输性能，在生产过程中控制发泡度是生产的关键。但因发泡度是无法用仪表直接测量出来，以前一般是通过对生产出来的线材进行称重推算出发泡度，这样误差比较大，如果测量不合格，生产出来的线材只有报废，这样增加了损耗。

一：发泡绝缘芯线发泡度与电容的关系：

单根发泡绝缘芯线可以都当作同轴电缆芯线处理，根据同轴电缆的特点，可以得到线材电容为（参考：郑玉东、通信电缆、北京机械工业出版社；汪祥兴、射频电缆设计手册、电子工业部、1996）：

  （公式一）

C-------单根发泡绝缘芯线电容（F/m）

ε_e-----发泡绝缘的等效介电常数

D1-----绝缘线材外径

d-------绝缘线材导体外径

k1--------导体修正系数

发泡绝缘等效介电常数计算：（参考：汪祥兴、射频电缆设计手册、电子工业部、1996）

ε_e-----发泡绝缘的等效介电常数

ε------实心绝缘的等效介电常数，PE料为2.3

P----发泡度

从上面两个公式不难看出，当线材导体直径与绝缘外径一定的情况下，发泡度P与电容值C有一一定应的关系。发泡度P为结构参数（一次参数），电容值为的电气性能参数（二次参数），所以在绝缘芯线生产过程中测量电容值比发泡度更有价值。在线水中电容测试仪就是在绝缘芯线生产过程中测量芯线的电容值。

二：在线测量绝缘芯线电容的原理： (省略)

三：发泡绝缘芯线电容检测与控制:

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。