Первые отечественные коаксиальные кабели с изоляцией физического вспенивания

Лобанов А.В., к. т. н., Генеральный директор ООО НПП «Спецкабель»

Первые отечественные коаксиальные кабели с изоляцией физического вспенивания

Идея вспенивания полиэтилена с помощью сжатого газа родилась в нашей стране, но как это уже неоднократно случалось в истории, перебралась вместе со своим создателем на запад. Там эта идея получила техническое воплощение и развитие. Новая технология получила название физического вспенивания или газовой инжекции и теперь широко используется при производстве изоляции телефонных, компьютерных и, конечно, радиочастотных кабелей (РК). Первая такая линия на постсоветском пространстве была запущена в Самарской кабельной компании (СКК) в 1995 году для производства кабелей связи. Используя накопленный опыт, в плане расширения производства, в 2002 году СКК приобрел более мощную экструзионную линию, позволяющую обеспечить производство радиочастотных кабелей.

В основу производства была положена новая серия коаксиальных кабелей, разработанная научно-производственным предприятием «Спецкабель» — ТУ 16.К99-006-2001. «Кабели для систем кабельного телевидения и видеонаблюдения», которые предполагают два варианта технологии наложения изоляции: химическое вспенивание, как наиболее доступную в современных российских условиях технологию, и физическое вспенивание, позволяющее повышать технический уровень кабелей по мере развития производственной базы кабельных предприятий. Внешне кабели с химически и физически вспененной изоляцией отличить достаточно трудно: габаритный ряд (диаметр по изоляции) у кабелей одинаковый, принятый в соответствии с отечественным (ГОСТ 11326.0-78) и международным (МЭК61196-1) стандартами, позволяющими соблюсти унификацию используемых соединителей. 

Физическое вспенивание позволяет делать изоляцию с меньшей плотностью, чем при химическом, что в свою очередь, при нормированном волновом сопротивлении кабелей дает возможность увеличить (в пределах допуска) диаметр внутреннего проводника и, как следствие, снизить потери в кабелях (примерно на 5%). В целом, снижение коэффициента затухания в кабелях с пористой изоляцией, полученной по методу физического вспенивания, гораздо более значительное и при частотах 1-1000 МГц может достигать 30-35%, что связано с уменьшением коэффициента диэлектрических потерь (tg?) материала изоляции с (6...9)·10 -4 до (1...3)·10 -4. Это обусловлено тем, что при химическом вспенивании используются химические реагенты, которые с одной стороны обеспечивают процесс порообразования, но с другой — ухудшают диэлектрические свойства изоляции. Процесс физического вспенивания полиэтилена лишен данного недостатка, поскольку не требует введение пенообразующих химических добавок, ухудшающих его диэлектрические свойства. 

Физически вспененный полиэтилен приобретает еще одно важное свойство: образующиеся микропоры имеют замкнутую ячеистую структуру. Такая структура препятствует проникновению влаги вглубь изоляции и, как это будет показано ниже на примере сравнительных климатических испытаний, повышает эксплуатационную надежность кабелей. Изоляция современных кабелей имеет три слоя и изготавливается по так называемой технологии «skin-foаm-skin», это значит, что на внутренний проводник одновременно накладывается три слоя изоляции: тонкий слой сплошного полиэтилена, основной слой вспененной изоляции и, опять же, тонкий наружный слой полиэтилена. Такая конструкция изоляции обеспечивает хорошую адгезию с внутренним проводником и гладкую наружную поверхность, что в свою очередь, обеспечивает высокую однородность волнового сопротивления по длине кабеля и позволяет получить высокую стабильность параметров передачи кабелей, как в исходном состоянии, так и после их монтажа на объекте и в процессе эксплуатации.

Преимущества современной технологии наложения пористой полиэтиленовой изоляции физического вспенивания очевидны и в наших современных условиях, речь может идти о ее доступности или недоступности для отдельных производителей кабелей. Эту проблему НПП «Спецкабель» решает в кооперации с кабельными заводами имеющими необходимое экструзионное оборудование. Помимо изоляции, существенное значение, с точки зрения надежности и уровня электрических параметров, имеет конструкция внешнего проводника радиочастотного кабеля. Внешние проводники кабелей могут быть в виде оплетки из медных или медных луженых проволок. Медная оплетка плотностью 92% обеспечивает затухание экранирования порядка 45…50 дБ. Такая же оплетка, но луженая повышает уровень экранирования еще на 10 дБ. Однако, при частотах выше 100 МГц, из-за многопроволочности в кабелях с внешними проводниками в виде оплетки существенно возрастают потери, которые растут с повышением частоты сигнала. Поэтому в радиочастотных кабелях, используемых для передачи телевизионных сигналов, практикуется использование двойных экранов, где поверх ламинированной алюминиевой фольги накладывается оплетка из медных луженых проволок. Для кабелей, требующих повышенной надежности при эксплуатации в условиях повышенной влажности, алюминиевою фольгу лучше заменить на медную. Использование в качестве внешнего проводника ламинированной медной фольги и оплетки из медных проволок позволяет уменьшить коэффициент затухания на 5%, и примерно, на такую же величину повысить затухание экранирования.