在通讯电缆的生产过程中，以往通常采用实心绝缘或化学发泡工艺。20世纪80年代始，出现了物理发泡技术。经过多年的改进和完善，物理发泡已经发展为完全成熟的生产工艺。 作为一种成熟和可靠的工艺，物理发泡已经被电缆市场完全接受，并取代化学发泡工艺而广泛应用于实际生产。一般被采用的发泡绝缘材料包括聚乙烯(PE)和氟塑料(FEP)，可用于通讯电缆、数据电缆、同轴电缆和射频电缆等。由于要达到极高的发泡度，物理发泡生产线的设备组成和设计要比化学发泡更复杂，例如需要更长的挤出机及气体注射系统等。 物理发泡的主要优点 与化学发泡比较，物理发泡能达到的发泡度能明显提高。以PE为例：化学发泡能达到的最高发泡度为50%，而物理发泡能达到的最高发泡度为80%。 在生产不同的电缆产品时，一般达到的发泡度也不同，例如：对化学发泡而言，市话电缆的最高发泡度为40%；对物理发泡而言，市话电缆的最高发泡度为60%，数据电缆的最高发泡度为65%，迷你同轴电缆的最高发泡度为72%～75%，同轴电缆的最高发泡度为78%，射频电缆的最高发泡度为80%。 同时，发泡度的提高使物理发泡工艺具有更多优势，包括：提高信号的传输速度和传输频率，从而进一步提高产品的性能；提高生产线的速度，减少绝缘材料的使用量和外屏蔽铜材料的重量，从而进一步降低生产成本。 假设分别用实心、化学发泡和物理发泡来生产一种常用的同轴电缆（根据法国标准的A2型）作比较，从而综合体现物理发泡的主要优点，见表1。三种常见同轴电缆（如图1所示）拥有如下的共通性能：内导体使用铜线φ3.3mm；阻抗为75Ohms；绝缘材料为PE；适用于φ80mm挤出机（便于比较生产速度）。 从上述比较可以看出，当使用物理发泡工艺时，可以节省大量的绝缘材料和屏蔽材料，同时提高电缆的传输性能及生产效率。 物理发泡的基本原理 物理发泡的关键是要将气体（氮气）通过高压注射到挤出机中并与塑料混和。因此，挤出螺杆的设计必须要确保气体与塑料能得到最均匀的混和效果。 用于物理发泡挤出的螺杆，长径比（L/D）为32:1，气体的注射点约在螺杆长度的16D，从而可以被分为两个部分。第一段16D长度的螺杆的压缩比约为2，其作用是将聚合物熔化；第二段螺杆则用于将气体和绝缘材料彻底混和，该部分螺杆的设计结构有利于降低熔融温度，即提高熔体的粘度。基本原理如图2所示。 PE绝缘材料经过螺杆挤出到机头，并在机头的出口处暴露到大气压力下，因而形成气泡。如果只是使用泡-皮的双层挤出机头，则绝缘材料将会在注塑件模具出口之前便暴露到大气压力之下。结果导致气体于导体与注塑件模具孔之间的间隙被释放，沿着导体表面形成一个长形的气泡。 要解决这一问题，须使用三层共挤的机头，将一层薄皮（厚度一般为0.02～0.05mm）挤到内层，防止气体沿着导体的表面释放。即采用皮-泡-皮共挤绝缘的三层挤出机组（如图3所示）。对于内薄皮的选择，必须要符合在高速条件下挤成薄壁的要求。LLDPE便能满足此要求。此种内薄皮大大提高了绝缘层的延伸性能（断裂延伸），并确保绝缘层可以良好地粘附在导体上。 图3 用于三层共挤的挤出机组物理发泡串联生产线 目前，国外市场对于数据电缆的安全性要求越来越严格，很多标准都要求使用氟塑料绝缘材料。意大利桑浦公司在这方面拥有领先技术，并一直与材料供应商（如杜邦等）紧密合作研发新技术。 众所周知，通过氮气和塑料良好混合并维持在最稳定的状态，才能达到发泡度高、泡细腻而均匀的效果。但是，如果在套筒中高转速产生高压力的情况下，混合将会遇到极大的困难。通常φ60mm挤出机为了达到最高线速度，必须开到极高转速，这时就已经非常接近挤出机的转速极限，转速与挤出量之间已超出了线性关系范围。挤出机在此状态下长期工作，严重影响其稳定性，而且在螺筒和螺杆间产生极高的压力，严重影响发泡效果。 针对这一问题，意大利桑浦公司开发了氟塑料物理发泡串联生产线（如图4所示）。该物理发泡生产线的主挤出机以φ80mm代替以前的φ60mm或φ65mm。φ80mm挤出机只须以大约2/3的转速便可以达到同样的线速度和出胶量，真正达到挤出机运行的最佳状态，在套筒内压力适中，使混合更均匀，从而达到发泡均匀细腻的效果。 图4 氟塑料物理发泡串联生产线一般多数其他供应商都使用以前电话电缆生产线的直径为300～350mm的牵引轮，意大利桑普公司在该生产线中采用多道次冷却槽的直径为400mm的牵引轮。由于物理发泡的芯线直径比其他实芯直径大，而且物理发泡特别容易受弯曲半径的影响，所以一般的CATV同轴电缆从不允许在完全冷却以前产生弯曲，即使进收线盘对线盘筒体直径也有要求。当然，数据缆芯由于直径小，速度快，必须要经过多道次冷却，但如果弯曲半径小，对传输性能产生显著影响，微波损耗增加。特别是将来这条生产线还要做5mm的微型同轴，如果直径小于400mm的牵引轮根本无法满足要求。因此，改良设计采用直径较大的牵引轮来防止损耗增加和绝缘层损坏。