بررسی ساخت عایق فومی ریز سلولی کابل هم محور به روش اکستروژن

هدف از این تحقیق، دستیابی به دانش فنی تولید صنعتی کابل های مخابراتی با پوشش عایق فوم میکروسلولی و تولید صنعتی می باشد. فوم مطلوب دارای چگالی وزنی gr/cm3 25/0 برای کابل هم محور 8/7 اینچ با استفاده از کمترین مقدار عامل هسته زا می باشد. فرآیند فوم ریزسلولی یکی از فرآیند های نو ظهور در عرصه صنعت فوم سازی است که به دلیل دارا بودن قابلیتهای ویژه، امکان تولید فوم با ساختار ریز و منظم، افزایش نسبت استحکام به وزن و کاهش هزینه را فراهم می کند. این قابلیتها سبب شده است که این روش توجه صنعت کابلهای مخابراتی را به خود جلب کرده، به طوریکه بعضی از سازندگان کابلهای مخابراتی ساختار ریز سلولی را به عنوان یک گزینه مناسب و پیشرفته در نظر بگیرند. طراحی، ساخت و نصب یک سیستم پوشش دهی فوم ریز سلولی کابل مخابراتی با استفاده از ترکیب پلی اتیلن و ماده پف زای گاز بوتان و ترکیب آن (ماده پف زای هیبریدی) انجام پذیرفت و بطور اخص اثر هندسه قالب بر چگالی تراکمی و انتخاب ترکیب مناسب پلی اتیلن بر اساس خواص حرارتی آن مورد بررسی قرار گرفت. در طراحی خط تولید عایق فومی از روش طراحی اصولی (axiomatic design) استفاده گردید و نیازهای عملکردی طراحی خط تولید تعریف شد. در این تحقیق، تکنولوژی ریز سلولی برای سطح مقطع استوانه ای با قطر داخلی mm 9 و قطر خارجی mm 22 (محصول فومی) به طور صنعتی توسعه یافته است. تکنولوژی ریز سلولی در فرآیند اکستروژن غالباً برای محصولات با قطر کوچک و حدود mm 1به صورت آزمایشگاهی تولید شده است. مهم ترین چالش در ایجاد فوم ریز سلولی در مقاطع بزرگتر بعلت محدودیت در تولید نرخ افت فشار بالا می باشد. طراحی و ساخت قالب هسته زای جدید برای قطرهای بالا به منظوردستیابی به نرخ افت سریع فشار بالا انجام شد. یک نوع پلی اتیلن سبک (ldpe) و سه ترکیب مختلف پلیمری آن با سه نوع پلی اتیلن سنگین موجود در بازار مورد استفاده قرار گرفت و آزمایش dcs (diffrential scanning calorimetry) بر روی آن ها انجام شد. پارامترهای فرآیند شامل نوع ماده ترکیبی، دمای مذاب، هندسه قالب (شامل قطر بیرونی قالب و فاصله هوایی)،ترکیب ماده پف زا، نوع خنک کاری و استفاده از gms و نتایج شامل اندازه سلولها، چگالی عددی سلولها، خاصیت حرارتی (dsc)، چگالی وزنی و افت تضعیف کابل بودند. ساختار فوم ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی (sem ‚scanning electron microscope) مشاهده و ثبت گردید. با تنظیم شرایط فرآیند و طراحی مناسب قالب، امکان تولید پوشش فوم ریز سلولی فراهم شد. نتایج آزمایشها رابطه قوی بین چگالی تراکمی محصول اکسترود شده را با ابعاد قالب شکل دهنده نشان می دهد. نتایج نشانگر افزایش تعداد سلول با طرح قالب هسته زای جدید می باشد، بطوریکه با افزایش سطح مقطع قالب از mm2785/0 بهmm290 نه تنها تعداد سلول کاهش نیافته است، بلکه باعث افزایش تعداد سلول گردیده است. در ضمن ترکیب پلیمری که دارای دو قله در منحنی dsc آن باشد و شاخص بودن قله اول (متعلق به دمای کمتر) قابل ملاحظه و مرتفع تر باشد، مناسب ترین ترکیب در تولید عایق فوم میکروسلولی می باشد. مقایسه خواص الکتریکی محصول نهایی با نمونه مرجع نشان گر عملکرد بهتر کابل تولیدی بود.