EoW March 2013

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Technischer artikel
März 2013 94
▼ ▼ Bild 3: Vergleich zwischen Zellstrukturen
Konzentrat Vermischt
Hochleistungskabel schließen die
Anforderungen elektrischer/physikalischer
Leistungen, die Produktleitergröße und die
dielektrische Wanddicke ein.
Die elektrischen Leistungen, wie
im nachfolgenden Diagramm
dargestellt, können entsprechend
der Harzzusammensetzung variieren.
Die Angabe des Verlustfaktors (Bild 1)
verdeutlicht die Unterschiede, die auf
festen Platten verschiedener Sorten von
DuPont™ Airquick FFR Schaumharze in
deren festen Zustand (ungeschäumt)
gemessen werden.
Die Dämpfungsergebnisse (Bild 2) basieren
auf tatsächlichen 50-Ohm Kabelproben,
die mit Einsatz eines identischen Aufbaus
und Verfahrensbedingungen, aber mit
unterschiedlichen Harzsorten, hergestellt
wurden. Wie in Bild 2 dargestellt, kann
sich beim Kabelverlust ein wesentlicher
Unterschied ergeben, der auf der
Sortenauswahl basiert. Der Stromausfall in
einem Kabel wird in der Regel in Dezibel
(db) gemessen und entspricht dem
10fachen Logarithmus des Verhältnisses
der Eingangsleistung eines Kabelendes
gegenüber der Ausgangsleistung am
anderen Ende.
Da gesteigerte Anforderungen an
Kabeln gestellt werden um bei höheren
Frequenzen zu funktionieren, spielen diese
Materialunterschiede eine wichtige Rolle
bei der gesamten Kabelleistung.
Zum Beispiel würde ein Fluorpolymer-
Kabel auf zirka 82 Prozent
Ausbreitungsgeschwindigkeit geschäumt,
das mit auf Bild 1 und 2 dargestellte
Harze hergestellt und bei 2,5 Ghz
geprüft wird, wesentliche Unterschiede
beim Signalverlust ergeben. Ein 100
Fuß langes, mit Harz B hergestelltes
Kabel würde einen Stromausfall von
zirka 20 Prozent aufweisen im Vergleich
zum gleichwertigen mit Harz C oder
D hergestelltem Kabel. Harz A würde
zu zirka 30 Prozent Stromausfall im
Vergleich zum Harz C oder D führen.
Diese Unterschiede bei den Leistungen
würden hervorgehoben werden, wenn
die Kabel bei höheren Betriebsfrequenzen
eingesetzt werden.
DuPont hat ein Portfolio von Harzen
mit Einsatz der DuPont Airquick-Technik
erweitert, wie z. B. FFR 330, FFR 550,
FFR 750 und FFR 770 Schaumharze,
die den Kunden eine große Auswahl
an elektrischen Leistungen und
Kabelaufbauoptionen bieten.
Nukleierungstechnik
und Zellenbildung
Um Plätze zu bieten, in denen die
Schaumzellen-Nukleierung entstehen
kann, werden in der Regel anorganische
Materialien, wie z. B. Bornitrid, dem
Harz hinzugefügt, um das Schäumen zu
erleichtern.
Der Zusatz anderer Markenmaterialien
im Bornitrid verbessert deutlich das
Schaumverfahren. Die Methode der
Additivierung kann variieren von
vollständig vermischten einsatzbereiten
Harzen zu Konzentraten, die während des
Extrusionsverfahrens hinzugefügt werden.
Um als Beweis zu dienen, fand ein parallel
durchgeführter Verfahrensvergleich
zwischen einem völlig vermischten Harz
(DuPont™ FFR 770 Schaumharz) und
einem gleichwertigen Produkt mit einem
handelsüblichen Schaumkonzentrat statt.
Für diesen Vergleich wurden
die Zusammensetzungen des
Nukleierungsmittels variiert, aber die
Teillast des Harzes und das eingesetzte
Grundharz wurden konstant gehalten. Der
für diesen Versuch benutzte Kabelaufbau
war ein 23 AWG-Einzeldraht mit einer 19
Mil Wand, typisch bei einem 100-Ohm
abgeschirmten paarverseilten Aufbau. Das
Ziel der Dehnrate entsprach 40 Prozent.
Der vollständig vermischte DuPont™
FFR 770 erreichte gute Ergebnisse
der gewünschten Kapazitanz mit
einer 2,5 kV Spannung mit niedriger
Abweichung und leicht haltenden
Funken. Das gleichwertige Produkt mit
dem handelsüblichen Konzentrat konnte
nicht die gewünschte Dehnrate erzielen,
zeigte eine höhere Kapazitanzänderung
an und würde nicht die Spannung der
Durchlaufprüfung halten. Tabelle 1 stellt
eine Zusammenstellung der Ergebnisse
dar.
Der wesentliche Leistungsunterschied
zwischen den beiden Materialien ist
ein Ergebnis der Unterschiede in der
Schaumzellenstruktur, welche durch die
kernhaltige Paketauswahl entstehen.
Bild 3 verdeutlicht die Unterschiede der
Zellengröße und der -struktur zwischen
den beiden Materialien.
Nukleierungsmittel Durchschnittliche
Kapazitanz
Kapazitanzänder-
ung
Funken/1.000
Fuß
Konzentrat 27.6 pf/ft .9 pf/ft 10
Völlig vermischt 26.9 pf/ft .4 pf/ft 0
Harz Leiterauswahl Wandbereich Porenbereich
Harz A
(7 MRF)
24 und darüber
hinaus
.015 und darüber
hinaus 10-58%
Harz B
(14 MRF)
24 und darüber
hinaus
.015 und darüber
hinaus 10-55%
Harz C
(12 MRF)
26 und darüber
hinaus
.015 und darüber
hinaus 10-58%
Harz D
(30 MRF) 24 und geringer .005- .02 10-50%
Harz E
(42 MRF) 24 und geringer .003- .02 10-55%
▼
▼ Tabelle 2: Harzauswahl entsprechend des Kabelaufbaus
▲ ▲ Tabelle 1 : Zusammenfassung der Leistungen