EoW March 2013

Articolo tecnico

Con 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, la crescente domanda

Variazione di capacitanza Scintille/1.000ft

Agente di nucleazione Capacitanza media

Concentrato

27.6 pf/ft

.9 pf/ft

10

Completamente miscelati

26.9 pf/ft

.4 pf/ft

0

▲ ▲ Tabella 1 : Sommario prestazioni

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.

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.

▼ ▼ Figura 3 : Comparazione fra strutture cellulari

Concentrato

Composto

▼ ▼ Tabella 2 : Selezione della resina in funzione della struttura del cavo

Gamma di pori d’aria

Gamma di conduttori

Gamma di pareti

Resina

Resina A (7 MRF) Resina B (14 MRF) Resina C (12 MRF) Resina D (30 MRF) Resina E (42 MRF)

24 e oltre

.015 e oltre

10-58%

24 e oltre

.015 e oltre

10-55%

26 e oltre

.015 e oltre

10-58%

24 e più piccoli

.005- .02

10-50%

24 e più piccoli

.003- .02

10-55%

115

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Marzo 2013