EoW March 2013

Articolo tecnico

Parametri di processo ed effetti – tassi di espansione della schiuma È pratica diffusa per gli ingegneri specializzati in cavi progettare cavi utilizzando tassi di espansione calcolati per ottenere il costo teorico più basso. Tuttavia, vi sono altri fattori importanti che influenzano i costi, come la capacità di elaborazione, le prestazioni elettriche globali e i danni e la compressione del cavo dovuti alle operazioni successive all’estrusione. Trascurare questi fattori di progettazione potrebbe erroneamente causare costi più elevati e generare un’elevata quantità di scarti. Consideriamo un tipico cavo coassiale da video utilizzando il 59 per cento di tasso di espansione rispetto allo stesso cavo progettato con il 54 per cento di tasso di espansione. Il cavo con il 59 per cento di espansione può spingere il processo al limite, aumentando successivamente gli scarti iniziali e causando una maggiore variazione del processo. Dal punto di vista elettrico, generalmente un maggiore contenuto d’aria determina cellule più grandi e una maggiore formazione di cellule attorno al conduttore centrale, che potrebbero avere un impatto importante sull’attenuazione di riflessione del cavo. In alternativa, lo stesso cavo può essere realizzato con il 54 percento di tasso di espansione con un aumento di peso di solo 0,28lbs/1.000ft. Questa minima variazione offre un prodotto robusto e ripetibile con una migliore attenuazione di riflessione, una minore quantità di scarti e una maggiore produttività con la stessa impedenza del cavo. La Figura 4 fornisce delle indicazioni generali sui tassi di espansione della schiuma in funzione dello spessore della parete dielettrica. Gli effettivi tassi di espansione massimali varieranno in funzione della selezione della resina e dei metodi di processo adottati. Iniezione di azoto ad alta pressione La formazione della schiuma si ottiene iniettando azoto ad alta pressione nel polimero fuso durante il processo di estrusione. Il tasso di formazione di schiuma è determinato dalla portata del gas in base all’uscita della resina ai giri al minuto di funzionamento dell’estrusore.

Espansione nominale per spessore di parete

Parete (in.)

Percentuale di volume d’aria (%)

▲ ▲ Figura 4 : Tassi di espansione nominali

Variazione (6 SDEV)

Flusso di azoto (cc/m in)

Capacitanza effettiva (pf/ft)

Tipo di iniettore

Capacitanza prevista

▲ ▲ Figura 5 : Flusso del gas e variazione della capacitanza

Si raccomanda pertanto l’impiego di un misuratore di flusso in linea quando si ottiene l’espansione mediante iniezione di gas. Con un misuratore di flusso, la pressione del gas può essere configurata con precisione per ottenere la portata calcolata richiesta per la capacitanza nominale desiderata. Inoltre, è possibile controllare le variazioni di portata. Selezione dell’iniettore di gas per il prodotto Quando viene dimensionato un iniettore, bisogna considerare la pressione del tamburo estrusore e la portata dell’azoto per ottenere il tasso di espansione desiderato rispetto alla velocità di avanzamento del prodotto. La portata di gas dipende dalle dimensioni dell’orifizio dell’iniettore e dalla pressione dell’azoto. L’orifizio deve essere dimensionato in modo tale che la pressione del gas sia più alta della pressione del tamburo per ottenere il flusso di gas desiderato. Supponiamo che una data struttura di cavo richieda un flusso di 50cc/minuto di azoto per una velocità di linea di 600 piedi al minuto e crei una pressione del tamburo estrusore di 1.000psig.

Maggiore è il flusso del gas rispetto all’uscita della resina, maggiore sarà il tasso di espansione. L’uniformità di questo flusso di gas è fondamentale per mantenere un tasso di espansione uniforme, necessario per mantenere valori minimi di variazione della capacitanza e di ritardo del segnale del cavo.

Misurazione del flusso di gas

Assicurare che venga iniettato un flusso costante e corretto nel materiale fuso costituisce una delle variabili più importanti del processo di formazione della schiuma. Le variazioni di flusso del gas non rilevate risulteranno in variazioni di capacitanza e conseguentemente in una instabilità di processo con grandi quantità di scarti. Le misurazioni del flusso dell’iniettore fuori linea (come lo spostamento dell’acqua) consentono di determinare la portata media dell’iniettore alla temperatura ambiente. Tuttavia, non sarà possibile determinare la portata di processo effettiva né la variazione del flusso dato che la portata dell’iniettore può variare radicalmente dopo essersi riscaldato fino a raggiungere le temperature di processo.

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Marzo 2013