EoW March 2013

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Articolo tecnico
Marzo 2013 115
▼ ▼ Figura 3: Comparazione fra strutture cellulari
Concentrato Composto
La resina già miscelata FFR 770 DuPont™
ha dato buoni risultati raggiungendo
la capacitanza desiderata con tensione
a bassa variazione e scintillamento
contenuto di 2,5KV. Il prodotto equiva-
lente con il concentrato disponibile sul
mercato non ha raggiunto il tasso di
espansione desiderato, ha mostrato una
variazione di capacitanza maggiore, e
non e’ riuscito a sostenere il voltaggio
della prova di scintillamento. La Tabella 1
fornisce un riassunto dei risultati.
La differenza significativa delle prestazioni
fra i due materiali è data dalle differenze
della struttura cellulare della schiuma
dovuta al pacchetto di nucleazione
selezionato. La Figura 3 illustra le
differenze di dimensione e struttura delle
cellule fra i due materiali.
Come si può vedere sulla Figura 3, il
materiale già miscelato presenta una
struttura cellulare uniforme e di piccole
dimensioni, mentre il campione realizzato
con il concentrato presenta cellule
di grandi dimensioni e non uniformi.
L’impossibilità di formare schiuma a
partire dal materiale a base di concentrato
in misura maggiore implica altre
conseguenze nella struttura del cavo. Per
ottenere prestazioni elettriche equivalenti,
si dovrebbe aumentare lo spessore
della parete per compensare il minore
contenuto d’aria consumando così una
quantità maggiore di fluoropolimero.
Ad esempio, nei fili singoli del campione
sopra citato, l’impossibilità di espandere
maggiormente il materiale comporta un
aumento di circa il 20% del peso in libbre
richiesto per ogni 1000 piedi di ciascun filo
per ottenere l’impedenza equivalente.
Selezione della qualità di
resina per l’applicazione
Una volta determinate le prestazioni
elettriche desiderate, si deve selezionare
la resina in base al conduttore, alle
dimensioni della parete di isolamento
e alle prestazioni ignifughe secondo le
necessità. Normalmente, minore è l’indice
di fusione, migliori saranno le prestazioni
ignifughe (vale a dire minore generazione
di fumo). Maggiore è l’indice di fusione,
più adeguata sarà la resina per le pareti di
isolamento più sottili e per le strutture di
cavo più piccole. La Tabella 2 offre alcune
indicazioni sulla selezione della resina.
Agente di nucleazione Capacitanzamedia
Variazione di
capacitanza Scintille/1.000ft
Concentrato 27.6 pf/ft .9 pf/ft 10
Completamente
miscelati 26.9 pf/ft .4 pf/ft 0
Resina Gamma di
conduttori Gamma di pareti Gamma di pori
d’aria
Resina A
(7 MRF) 24 e oltre .015 e oltre 10-58%
Resina B
(14 MRF) 24 e oltre .015 e oltre 10-55%
Resina C
(12 MRF) 26 e oltre .015 e oltre 10-58%
Resina D
(30 MRF) 24 e più piccoli .005- .02 10-50%
Resina E
(42 MRF) 24 e più piccoli .003- .02 10-55%
▼ ▼ Tabella 2: Selezione della resina in funzione della struttura del cavo
▲ ▲ Tabella 1 : Sommario prestazioni
Con la crescente domanda di
funzionamento dei cavi a frequenze più
elevate, queste differenze di materiali
giocano un ruolo importante nel
rendimento complessivo del cavo.
Ad esempio, un cavo realizzato con un
fluoropolimero espanso a circa l’82 per
cento della velocità di propagazione
prodotto con le resine indicate nelle Figure
1 e 2 e provato a 2,5Ghz, presenterà delle
differenze significative nella perdita di
segnale. Un cavo di 100 piedi prodotto
con la Resina B, presenterà circa un 20 per
cento della perdita di potenza rispetto
ad un cavo equivalente prodotto con le
Resine C o D. La Resina A comporterebbe
una perdita di potenza pari a quasi il 30
per cento rispetto alle Resine C o D. Queste
differenze di prestazioni si accentueranno
utilizzando cavi a frequenze di funziona-
mento più elevate. DuPont ha sviluppato
una gamma di resine utilizzando la
tecnologia “DuPont Airquick Technology”,
quali le resine espandibili FFR 330, FFR
550, FFR 750 e FFR 770, che offrono al
cliente un’ampia gamma di prestazioni
elettriche e opzioni di strutture di cavi.
Tecnologia di
nucleazione e
formazione cellulare
Per fornire siti in cui si verifichi la
nucleazione cellulare della schiuma,
si aggiungono di norma materiali
inorganici come il nitruro di boro alla
resina per contribuire alla formazione
della schiuma. L’aggiunta di altri materiali
brevettati a base di nitruro di boro
migliora notevolmente il processo di
espansione. Il metodo di additivazione
può variare da resine già miscelate e
pronte per l’utilizzo a concentrati che
vengono addizionati durante il processo
di estrusione. Come dimostrazione, è stata
realizzata una comparazione del processo
in parallelo fra una resina già miscelata
(resina espandibile DuPont™ FFR 770) e un
prodotto equivalente con un concentrato
di schiuma disponibile sul mercato.
Per questa comparazione sono state
variate le composizioni dell’agente
nucleante, mentre le percentuali di resina
di carico e di base utilizzate sono state
mantenute costanti.
Per questo esperimento è stato utilizzato
un cavo formato da un filo singolo di
23Awg con una parete di 19-mil, tipico
della struttura di doppini intrecciati da
100Ohms. Il tasso di espansione prefissato
era pari al 40 per cento.