制造导线的方法、导线预制品和导线的制作方法

制造导线的方法、导线预制品和导线的制作方法
【专利摘要】本文中公开用于制造导线的示例性方法和所得导线。所述方法包括在导电芯周围挤出基本上无固化剂的可交联聚合物，接着将固化剂添加至所述挤出的导线预制品，接着热固化所述挤出的导线预制品。
【专利说明】制造导线的方法、导线预制品和导线
[0001]相关申请案的交叉参考
[0002]本申请要求美国专利申请第13/085,929号的权利，其全部公开内容以引用的方式并入本文中。
【技术领域】
[0003]本公开内容涉及用于制造导线的示例性方法，以及示例性挤出的导线预制品和示例性导线。
【背景技术】
[0004]如本文中使用的术语“导线”指导电芯，其中导电芯由至少一个绝缘层包裹。如本文中使用的术语“导线”还涵盖电缆或两个或多个绝缘导电芯组。
[0005]至少自工业时代以来，对于所有类型的电气应用而言导线已经无处不在。这些应用包括(但无限制)商业和住宅的电源、家用电器、所有形状和大小的计算机和个人电子产品、所有类型的车辆，包括化石燃料动力汽车和电动汽车和休闲车。
[0006]从前，由简单的热固化方法制造导线。从前的热固化方法涉及将导电芯馈送至挤出机，其中在导电芯周围挤出至少一个绝缘层。为了使用这种方法来形成绝缘层，所有起始材料(包括可交联聚合物和其关联的固化剂)在挤出之前在挤出机中结合。接着，取决于特定材料，在范围从约80°C至约110°C的温度下在导电芯周围挤出起始材料。接着，挤出的导线预制品在范围从约135°C至约155°C的温度下热固化某一时长以在绝缘层或多个绝缘层中引起充分交联，以赋予绝缘层或多个绝缘层期望的性质，包括物理、机械和/或电性质。
[0007]这种从前的热固化方法是有效且相对不昂贵的。例如，通过在大致相同时间将所有起始材料添加至挤出机，制造商可实现制造效率上的增益。即，制造商可避免减慢生产线的速度，并可避免购买额外设备来管理在不同时间添加不同材料。
[0008]然而，从前的热固化方法面临许多挑战。例如，制造商力图避免在挤出期间过早交联，也称为过早硫化。显著的过早硫化会损坏挤压设备，并产生将无法满足技术规范(包括物理、机械和/或电规范)的导线。因而，制造商不得不用聚合物与固化剂组合的实验来使过早硫化降到最小。
[0009]最终，对导线的技术要求变得更复杂，且由从前的热固化方法生产的导线无法满足多种技术规范。这种情况发生在许多行业中。非限制地举例而言，在汽车业中，某些原始设备制造商(OEM)要求导线承受刮擦磨损，使得当导线的导电芯具有0.22_2或更小的横截面积时，在用具有0.45±0.0lmm直径的针磨损刮擦150个周期之后导线上的绝缘部分保持完好。由从前的热固化方法制造的导线不满足这种标准。
[0010]为了满足对导线的日益增长的技术要求，制造商越来越多地放弃从前的热固化方法并着手于辐射或电子束(e-束)制造方法。确实，电子束制造方法仍然使用至今。
[0011]电子束制造方法通常涉及将导电芯馈送至挤出机，其中在导电芯周围挤出至少一个绝缘层。为了形成绝缘层，将用于所述层的所有起始材料都添加至挤出机。接着，在导电芯周围挤出起始材料。其次，在被暴露于辐射之前在线轴上收集挤出的导线预制品。辐射使固化开始，因此在电子束制造方法中通常不使用固化剂。
[0012]电子束制造方法具有胜过从前的热固化方法的优点。作为非限制性实例，尤其对于薄壁导线而言，电子束制造方法中的交联反应更快且更均匀。电子束制造方法生产出满足更具挑战性的技术规范的导线。作为非限制性实例，电子束制造方法在等级为D级(150°C )或更高的温度下制备耐磨损导线和超薄壁导线更有效。
[0013]然而，电子束制造方法还涉及许多挑战。设备较昂贵且每当在制造方法中使用辐射时伴随有安全程序和预防措施。这些安全上的努力会增加费用并减慢生产线的速度。此夕卜，电子束制造方法可能更难以与厚壁导线使用。这可能是因为在商业可接受的生产线速度下，存在电子束无法完全穿透致密的聚合物绝缘层或多层聚合物绝缘层的可能性。无法完全穿透会导致未完全固化，这继而会导致导线无法满足技术规范。例如，导线的绝缘部分可能膨胀或开裂。
[0014]此外，使用电子束制造方法来形成非常具柔性的导线存在挑战。这可能是因为为了缠绕尚未固化的挤出的导线(即，挤出的导线预制品)，绝缘层或多个绝缘层必须足够硬来避免变畸形或变形。一般而言，这要求挤出的导线预制品具有约80肖氏A级或更高的硬度。在固化之后，导线中的交联聚合物导致导线基本上比挤出的导线预制品更硬。结果，由电子束制造方法制造的导线可能无法实现柔性-某些工业应用所期望的相关机械性质。非限制地举例而言，生产具有小于9MPa的屈服拉伸应力和200MPa的拉伸模量的柔性导线可能是有用的。不用预期由电子束制造方法生产的导线会表现出这种机械性质。
[0015]因而，需要改进的制造方法和导线。可生产出满足可满足越来越苛刻的技术规范的导线的有效且具成本效益的方法是期望的。
【专利附图】

【附图说明】
[0016]虽然权利要求不限于图示的实例，但是通过讨论其各种实例而最佳地获得对各方面的了解。现在参考详细示出说明性实例的图。虽然图表示示例性图示，但是图不一定按比例绘制且某些特征可被夸大以更好地图示和解释实施方案的创新方面。此外，本文中描述的特定实例并非意在是详尽的或另外地限制或限于图中示出以及下文的详细描述中所公开的精确形式和构造。通过参考图而详细描述示例性图示，如下文中:
[0017]图1图示制造导线的示例性方法。
[0018]图2示出示例性挤出的导线预制品的横截面。
[0019]图3示出在固化剂浴中的示例性挤出的导线预制品的横截面。
[0020]图4以图形绘出将固化剂添加至示例性挤出的导线预制品到交联绝缘的固化状态的相关时间和温度条件。
【具体实施方式】
[0021]说明书中对“示例性图示”、“实例”或类似语言的引用意味着结合示例性途径描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个图示中。短语“在图示中”或说明书中各处的类似类型语言的出现不一定均指相同图示或实例。
[0022]参考图1，描绘制造导线的示例性方法10。一般而言，导电芯15被馈送至挤出机20。形成绝缘层或多个绝缘层的可交联聚合物或多种可交联聚合物的单体、低聚物、聚合物和其它起始材料被添加至挤出机20。固化剂不添加至挤出机20。挤出机20接着挤出起始材料以在导电芯15周围制造至少一个绝缘层。如本文中使用的术语“在...周围”意味着圆周地包裹，但不一定直接接触。挤出机20产生基本上无固化剂的挤出的导线预制品25。挤出的导线预制品25接着穿行通过包含固化剂的浴30，使得固化剂可浸入挤出的导线预制品25的至少一个绝缘层的至少一部分中。在固化剂添加至挤出的导线预制品25之后，在热固化站35发生热固化。意外地，所得的热固化导线40具有被认为仅可通过电子束制造方法而实现的性质。
[0023]图1中描绘的示例性方法一般不受选择用作导电芯15、可交联聚合物的材料或挤出机20中可包括的其它任选材料所限制。
[0024]导电芯
[0025]如本文中使用的“导电芯”指使用于导线中的如具有导电或半导电性质的金属或非金属的至少一种材料。较宽范围的导电芯15可能适合与本文中公开的方法和导线使用。即，导电芯15可具有某一范围的化学成分，只要导电芯15对于应用而言足够导电即可。适当的导电芯15 (例如)可包括金属，其包括铜、镍银、铍、磷青铜、镍、铝或钢中的至少一种。此外，金属可镀有另一种含金属材料。例如，镀锡、镀银、镀金或镀镍可能适合与本文中公开的方法和导线使用。示例性导电材料还可以包括包覆铜的铝和包覆铜的钢。
[0026]在导电芯15是半导电性的应用中，导电芯15可包括某一范围的适当的半导电性材料。这些材料可包括(但无限制)硅、石墨、锗、锑和磷砷化镓。
[0027]导电芯15可以任何较宽范围的配置构造。例如，导电芯15可以是固体(B卩，包括单股金属)，或导电芯15可被绞合。当导电芯15被绞合时，可使用任何股数。例如，股数可等于或超过6股、19股、37股、50股、154股、494股、741股或1140股。股线可以均是相同化学成分，或不同股线可具有不同化学成分。较宽范围的股线构造可适合与本文中公开的方法和导线使用。例如，股线可以说是编织或非编织的。此外，导电芯15可包括在彼此之上的股线层。无论是编织或非编织的，邻近股线层的构造可彼此相同或不同。
[0028]导电芯15可具有较宽范围的大小的横截面积。例如，导电芯15的横截面积可小达约0.13mm2>0.22mm2或0.35mm2。此外，导电芯15的横截面积可大达或大于约lmm2、2mm2、3mm2、4mm2、5mm2 或 6mm2。
[0029]导电芯15可具有特定应用所期望的任何性质集。例如，关于电性质，导电芯15的导电电阻可在20°C下低达约0.1mOhm/m,或在20°C下高达约130m0hm/m。换句话说,性质(如导电芯15的电性质)不限制本文中公开的方法和导线。
[0030]可交联聚合物
[0031]如本文中使用的“可交联聚合物”指具有使得聚合物能够在固化时交联的化学结构的聚合物，聚合物基本上无固化剂。如本文中使用的“基本上无”涵盖完全缺失固化剂，但也允许使用标准化学分析方法而可在聚合物中检测到偶然和/或微量的固化剂。这种偶然和/或微量的固化剂应不包括受体聚合物重量的多于约0.2%或多于约1%。
[0032]较宽范围的可交联聚合物或多种可交联聚合物可能适合与本文中公开的方法和导线一起使用。因此，适当的可交联聚合物可包括一种或多种取代或未取代的可交联聚烯烃，如聚乙烯(非限制地举例而言，包括一种或多种超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)和低密度聚乙烯(LDPE))。适当的可交联聚合物还可以包括乙烯-丙烯共聚物(EPM)、乙烯-丙烯-二烯(EPDM)弹性体、聚氯乙烯(PVC)、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)和交联含氟聚合物。适当的市售可交联聚合物可包括来自 Lyondell 的 PETROTHENE? LDPE、来自 Chevron Phillips Chemical C0.的
MARLEX? HDPE、来自 Dupont 的 TEFLON?和 TEFZEL? 含氟聚合物，或来自 Arkema的KYNAR?:和KYNAR FLEX?含氟聚合物。适当的市售可交联聚合物还可以包括来自 Dupont 的 ELVAX? EVA、来自 LANXESS 的 LEVAPRENE? EVM、来自 Lyondell 的PETROTHENE? U)I)E、来自 Borealis AG 的BOREALIS? LDPE、来自 Lion Copolymer的 ROYALENE? EPDM、来自 Dupont 的 NEOPRENE?'合成橡胶、来自 The Dow ChemicalC0.的 NORDEL IP? 烃类橡胶、来自 The Dow Chemical C0.的 ENGAGE? 聚烯烃、来自 Mitsui Chemical 的 TAFMER? α -烯经共聚物和来自 The Dow Chemical C0.的TYRIN?氯化聚乙烯树脂。
[0033]一种或多种可交联聚合物可用于单个绝缘层或多个绝缘层中。如果使用多个绝缘层，那么至少一层这种绝缘层必须包含可交联聚合物。然而，预期一层或多个绝缘层可包含不可交联聚合物。如果使用多个绝缘层，那么可由较宽范围的商业合理的制造方法形成多个绝缘层。例如，多个绝缘层可被共同挤出，连续挤出(有时称为前后挤出)，或在导线被测试和封装之前的制造方法中的任何时间单独挤出并且手动连在一起。
[0034]从至少一种可交联聚合物形成的绝缘层可单独或共同地具有任何尺寸。例如，可根据本文中公开的方法至少制造厚壁、薄壁、超薄壁和超超薄壁导线。示例性导线上的绝缘层的示例性共同厚度范围可从约0.16mm至约1.28mm，和更大。
[0035]绝缘层可具有对于特定应用所期望的较宽范围的性质。例如，就电性质而言，绝缘层的介电常数可低达或低于约1.2，且介电常数可高达或高于约7。
[0036]除了包括交联聚合物的层之外，绝缘层可包括范围广泛的材料。例如，预期由广泛的横截面的材料制成的带、分隔物、箔、屏蔽物和编织物可包括为绝缘层。
[0037]任选材料
[0038]除了如本文中描述的固化剂的特定问题之外，较宽范围的额外组分可置于挤出机20中以与可交联聚合物或多种可交联聚合物和其它起始材料一起被挤出。非限制地举例而言，这种组分可包括单体、低聚物或聚合物以形成一层或多层热塑性聚合物绝缘层，阻燃齐IJ、加工助剂、抗氧化剂、热稳定剂、弹性体、增强填料、抗臭氧剂、促进剂、硫化剂、开裂抑制齐U、金属氧化物和颜料。
[0039]固化剂
[0040]参考图1，在挤出之后，将固化剂添加至挤出的导线预制品25。可与本文中公开的方法和导线结合使用较宽范围的固化剂。例如，固化剂可包括一种或多种过氧化物。示例性过氧化物可包括二酰基过氧化物、二烃基过氧化物、过氧化氢、酮过氧化物、有机过氧化物、过氧(二)碳酸酯、过氧化酯和过氧化缩酮。固化剂还可以包括硫磺、胺和二胺或其任何组合。适当的市售固化剂可包括来自Arkema的D1-CUP?、LUPEROX LP?、LUPEROX 101?、LUPEROX 224?、VUL-CUP R?和 VUL-CUP 40KE? 过氧化物、来自 Vanderbilt C0.1nc.的 VAROX DCP?、VAROX VC-R_?、VAROX DBPH?过
氧化物。
[0041]助剂可任选地包括在一种或多种固化剂中。可使用任何适当的助剂。助剂可包括(例如)一个或多个二官能或三官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、乙烯基丁二烯、乙烯基丁二烯-苯乙烯共聚物。助剂可任选地包括在挤出机20中的起始材料中。
[0042]所使用的固化剂的量应足够多，以导致可交联聚合物或多种可交联聚合物的充分交联，以对导线40的绝缘部分赋予期望性质。固化剂太少会导致交联不充分，从而产生无法满足技术规范的导线。与不充分固化或交联关联的示例性问题可包括在制造或使用期间导线的绝缘部分膨胀或开裂。
[0043]非限制地举例而言，对于将使用于汽车工业的导线，固化剂太少可导致导线40无法通过国际标准化组织(ISO) 6722中对于道路车辆60V和600V单芯电缆而阐述的一个或多个测试，其全部内容以引用的方式并入本文中。在其它测试中，ISO标准记述了在高温下的压力测试、磨损测试、热老化测试和耐化学品的测试。
[0044]对于IS06722的第7.1节中描述的压力测试，导线样品经受作为导线导电芯(导线的外径减去导线中绝缘部分的公称厚度)的横截面积的函数计算的负载，且在烤炉中加热4小时。烤炉的温度取决于被测试的导线类别。例如，A类导线将被加热至85±2°C，而B类导线将被加热至100±2°C。导线样品接着浸在盐水浴中达10秒钟，接着经受IkV达I分钟。如果导线样品没有出现分解，那么导线样品通过测试。
[0045]IS06722中记述了两种示例性耐磨损测试，针测试(第9.3节)和砂纸测试(第9.2节)。对于针测试，可选择具有约0.45 ±0.0lmm直径的针以在每分钟约55 ± 5个周期的频率下在约15.5±0.1mm的长度上进行磨损。7N±0.mm2的作用力施加在样品导线上。供应商和OEM通过商定具有特定横截面积的导电芯的导线必须忍受多少个磨损刮擦周期，同时导线的绝缘部分保持完好而补充ISO标准。例如，OEM可要求供应商制造具有横截面积为
1.5_2或更大的导电芯的导线，并要求这种导线的绝缘部分在至少1500个磨损周期之后保持完好。类似地，OEM可要求供应商制造具有横截面积约为0.22_2或更小的导电芯的导线，并要求这种导线的绝缘部分在至少150个磨损刮擦周期之后保持完好。预期其它规范，如导线具有横截面积约为0.35mm2或约0.5mm2的导电芯，这是常见的导线大小。对于这些导线，技术规范可要求绝缘部分分别承受至少200个或300个磨损刮擦周期。
[0046]对于IS06722砂纸测试，150J石榴石砂纸在至少0.63N的作用力下以每分钟100 ± 75mm的速率施加至样品导线。取决于导电芯的横截面积，预选量值的额外质量被添加至装置以在样品导线上施加额外的力。跨导线牵拉砂纸直到至少一些导电芯被暴露。暴露导电芯所需的砂纸长度记录为耐砂纸磨损的度量。IS06722标准随着样品导线的导电芯的横截面积而增加通过测试所需的砂纸长度。例如，较小标准导线的60V薄壁导线将需要用IOOg额外质量来测试，且在样品导线上进行磨损而不暴露导电芯的砂纸长度对于具有0.13mm2横截面积的导电芯将是200mm长,对于具有0.22mm2横截面积的导电芯将是224mm长，且对于具有0.35mm2横截面积的导电芯将是250mm长。相比之下，较大标准导线的60V薄壁导线将需要用200g额外质量来测试，且在样品导线上进行磨损而不暴露导电芯的砂纸长度对于具有0.5mm2横截面积的导电芯将是300mm长,对于具有1.5mm2横截面积的导电芯将是450mm长，且对于具有2.0mm2横截面积的导电芯将是500mm长。
[0047]在IS06722的第10节中描述热老化测试。例如，对于长时间老化而言，样品导线被置于烘箱中达3000小时。温度取决于样品导线的类别。例如，C类导线在125±2°C下加热，且D类导线在150±2°C下加热。这模拟了老化。在模拟老化之后，样品导线在室温下冷却至少约16小时，接着导线被卷绕成绕组。如果绕组中有任何导电芯被暴露(即，如果绝缘部分开裂)，那么样品导线无法通过测试。如果没有，那么将样品导线浸在盐水浴中达10分钟，接着经受IkV达I分钟。如果样品导线没有出现分解，那么样品导线通过测试。
[0048]IS06722的第11节中描述耐化学品测试。例如，对于耐热水性，将特定长度的紧密卷绕的样品导线浸在185±5°C的盐水浴中达7天，这完成一个周期。在五个周期之后，样品导线被冷却，目视检查，接着经受IkV达I分钟。如果绝缘部分上没有开裂，那么样品导线通过目视检查。如果样品导线没有出现分解，那么样品导线通过测试。
[0049]意外地，由本文中公开的方法制造的导线40通过IS06722中公开的一连串测试，其中导线40的交联绝缘部分具有低达50%的固化状态。一般而言，为了通过一连串测试，如上文描述的和IS06722中详细说明的那些测试，应将足够的固化剂与可交联聚合物或多种可交联聚合物关联以确保导线40中的绝缘可交联聚合物的至少约50%的固化状态。可能会有可用甚至更低的固化状态满足技术规范的情况。此外，可能会有期望至少约75%的固化状态来满足特定技术规范的情况。在低端，固化剂可包括导线40中的可交联聚合物或多种可交联聚合物重量的约0.25%，但是重量百分比可为总可交联起始材料的约0.5%，约
1.0%、2.0%或约3.5%。取决于导线40的特定应用和将要制造的导线40上的技术规范，可添加比本文中示例的特定范围更少或更多的固化剂。
[0050]制造方法
[0051]图1中描绘的示例性方法一般不受所使用的挤出机20的类型所限制。确实，能够在至少一个导电芯15周围挤出至少一种可交联聚合物的任何挤出机20可与本文中公开的导线和方法结合使用。挤出机20可被调适来从较宽范围的馈送源接收至少一个导电芯15。挤出机20可包括料斗以添加一种或多种材料以在导电芯15周围制造包括挤出的可交联聚合物的至少一个绝缘层。从许多来源(包括但不限于戴维斯标准有限公司或ProgressiveMachinery, Inc.)可购得新的和用过的示例性挤出机20。
[0052]因为固化剂不添加至挤出机20，所以挤出温度不限于低于特定可交联聚合物和固化剂组合的固化温度的温度。如本文中使用的“挤压温度”指挤出机20中的树脂通过喷嘴从挤出机20出去的温度。仍然可使用低于固化温度的挤出温度，但是更高的挤出温度可(例如)有用于增加生产线速度。非限制地举例而言，挤出温度可高达或高于约125°C、约200°C或约 300°C。
[0053]参考图1,挤出机20在导电芯15周围挤出一种或多种可交联聚合物,输出基本上无固化剂的挤出的导线预制品25。参考图2，示出示例性的挤出的导线预制品25。在图2中，挤出在导电芯15周围且直接接触导电芯15的单层可交联聚合物17。预期额外绝缘层可包括在挤出的导线预制品25中。例如，在图3中，示出另一示例性的挤出的导线预制品25’的横截面。在图3的实例中，挤出的导线预制品25’具有直接接触绝缘层16的导电芯15，所述绝缘层16接触另一绝缘层17。至少绝缘层17包含一种或多种挤出的可交联聚合物。绝缘层16可包含一种或多种挤出的可交联聚合物，但也可以包含不交联的热塑性聚合物或其它绝缘材料。
[0054]在挤出的导线预制品25挤出之后，必须将一种或多种固化剂添加至挤出的导线预制品25。将固化剂添加至挤出的导线预制品25的一个示例性方式是将挤出的导线预制品25拉动通过包含液体固化剂的浴30。参考图3，包含固化剂的浴30示出其内具有挤出的导线预制品25’。
[0055]浴30可包括纯的或稀释的固化剂，且可包括助剂。浴30的温度应足够高以制造固化剂液体，使得挤出的导线预制品25可拉动通过其。浴30的温度可升高更高以增加固化剂被浸入或吸收至挤出的导线预制品25的至少一个含可交联聚合物的绝缘层中的速度。这种温度上的增加可增加生产线速度。
[0056]可使用较宽范围的方法来管理浴的温度。示例性方法涉及将浴30浸在另一材料(如，水)的次级浴31中。当水是次级材料时，浴30和次级浴31的温度范围在低端可从约40°C、50°C或55°C，且范围在高端可为约70°C、80°C或95°C。用于固化剂和/或可交联聚合物的不同材料可能要求温度低于或高于特定示例范围。管理温度的其它示例性方法包括使用加热表面和加热灯。
[0057]挤出的导线预制品25被拉动通过浴30的持续时间取决于使用的材料和所得导线40上的技术规范。持续时间和浴的温度应足够，使足够的固化剂被浸入挤出的导线预制品25的含可交联聚合物的绝缘层的至少一部分中，以在热固化之后对所得导线40的绝缘部分赋予期望的技术性质。如果浴30的温度相对较高，那么足够的固化剂浸入挤出的导线预制品25中所需的时间将相对较短。如果浴30的温度相对较低，那么足够的固化剂浸入挤出的导线预制品25中所需的时间将相对较长。
[0058]预期将固化剂添加至挤出的导线预制品25的额外方法。例如，固化剂可在某一温度下且以足够时间被喷涂至挤出的导线预制品25上，使足够的固化剂被浸入挤出的导线预制品25的含可交联聚合物的绝缘层的至少一部分中，以在热固化之后对所得导线40的绝缘部分赋予期望的技术性质。
[0059]在挤出的导线预制品25已有固化剂添加至其之后，在热固化站35可发生热固化。可使用较宽范围的设备和热固化方法。这种设备可包括戴维斯标准的蒸汽管固化设备。虽然迄今所描述的热源包括外部施加热，但是也预期内部热源。内部热源可包括(例如)用于形成所得导线40的材料中的放热反应。
[0060]热固化的时间和温度应足够，以导致所得导线40的绝缘部分的足够交联以满足技术规范。对于许多技术规范，50%的固化状态是充分的。比起较慢的生产线速度，一般更期望较快的生产线速度。典型的固化持续时间范围可从约30秒至约2分钟至约5分钟至约10分钟之间的任何时间。使用本文中公开的方法，固化温度可低达挤出温度，且可尽可能高以实现如上文描述的充分交联。典型的固化温度可低达约130°C或约140°C，且可高达约170°C、约180°C或约200°C。使用不同材料和不同技术规范要求可导致固化时间和固化温度高于或低于本文中公开的特定范围。
[0061]可选择任何商业合理的生产线速度于此使用。典型的生产线速度可为从每分钟约300m至每分钟约1250m。意外地，当生产线速度高达每分钟约900m或更高，且绝缘层中的交联程度少于75%时，由本文中公开的方法制造的所得导线40极其耐刮擦磨损，且通过上文阐述的IS06722中阐述的测试。[0062]实例I
[0063]将铜导线馈送至布拉本德(fcabender)挤出机，且将PETROTHENE'? HDPE添加至料斗。在190±5°C下在导线周围挤出聚合物树脂达30分钟。第一系列样品以各种时间间隔运行通过维持在55±5°C的未稀释的液体VULCUP R?过氧化物浴。第二系列样品以各种时间间隔运行通过维持在80±5°C的未稀释的液体VULCUP R?过氧化物浴。接着导线预制品在200 ±5°C下被蒸汽固化10分钟。使用ASTM D2765溶剂萃取来测试第一系列和第二系列的样品以确定固化状态。意外地，第一系列中的所有样品上，在过氧化物浴中约五分钟的浸泡时间产生的所得导线具有75%的固化状态。第一系列中，样品1-1从56°C的浴中取出且实现80.7%的固化状态。样品1-2从55°C的浴中取出且实现79.9%的固化状态。样品1-3从53°C的浴中取出且实现85.5%的固化状态。意外地，第二系列中的所有样品上，在过氧化物浴中小于一分钟的浸泡时间产生的所得导线具有75%的固化状态。第一系列中，样品2-1从78°C的浴中取出且实现77.0%的固化状态。样品2-2从78°C的浴中取出且实现87.2%的固化状态。样品2-3从78°C的浴中取出且实现88.7%的固化状态。结果图形地描绘于图4中。
[0064]实例2
[0065]将铜导线馈送至布拉本德挤出机，且将DOW ENGAGE?聚烯烃弹性体添加至料斗。在130±5°C下在导线周围挤出聚合物树脂达30分钟。第一系列样品以各种时间间隔运行通过维持在55±5°C的未稀释的液体VULCUP R?过氧化物浴。第二系列样品以各种时间间隔运行通过维持在80±5°C的未稀释的液体VULCUP R?过氧化物浴。接着导线预制品在200 ±5°C下被蒸汽固化10分钟。使用ASTM D2765溶剂萃取来测试第一系列和第二系列的样品以确定固化状态。意外地，第一系列中的所有样品上，在过氧化物浴中约五分钟的浸泡时间产生的所得导线具有75%的固化状态。第一系列中，样品1-1从56°C的浴中取出且实现75.6%的固化状态。样品1-2从55 °C的浴中取出且实现78.7%的固化状态。样品1-3从55°C的浴中取出且实现78.6%的固化状态。意外地，第二系列中的所有样品上，在过氧化物浴中小于一分钟的浸泡时间产生的所得导线具有75%的固化状态。第一系列中，样品2-1从78°C的浴中取出且实现81.3%的固化状态。样品2-2从78°C的浴中取出且实现79.9%的固化状态。样品2-3从79°C的浴中取出且实现79.6%的固化状态。样品2-4从80°C的浴中取出且实现79.3%的固化状态。
[0066]实例3
[0067]将铜导线馈送至布拉本德挤出机，且将PETROTHENE? HDPE添加至料斗。馈线具有约0.5mm2的横截面积。在190±5°C下在导线周围挤出聚合物树脂达30分钟，且运行通过维持在80±5°C下的未稀释的液体VULCUP Rk过氧化物浴达I分钟。接着导线预制品在200 ± 5°C下被蒸汽固化达从I分钟至30分钟的时间间隔。用具有0.45 ±0.0Imm直径的针测试每个样品的刮擦磨损性。意外地，在所有样品上，固化的聚合物树脂在多于300个磨损刮擦周期之后保持完好。
[0068]关于本文中描述的过程、系统、方法、启发等等，应理解，虽然这些过程等的步骤已描述为根据某一有序顺序而发生，但是可以用除了本文中描述的顺序之外的顺序执行的描述的步骤实践这些过程。还应理解，可同时执行某些步骤，可添加其它步骤，或可省略本文中描述的某些步骤。换句话说，本文中的过程描述是出于说明某些实施方案的目的而提供，且绝不应解译为限制所要求的发明。
[0069]因而，应理解，上文的描述意在是说明性且非限制性的。除了所提供的实例之外的许多实施方案和应用将取决于阅读上文的描述。应确定本发明的范畴，不是参考上文的描述，而是应取而代之参考随附权利要求，连同这些权利要求所授权的等效物的全部范畴而确定。预计和预期未来发展将发生在本文讨论的技术中，且公开的系统和方法将并入这些未来的实施方案中。总之，应理解，本发明能够修改和变化，且仅受以下权利要求所限制。
[0070]除非在本文中进行相反的明确指示，否则权利要求中使用的所有术语意在给出其最广泛的合理构造和由本领域技术人员所理解的其普通意义。特定而言，除非权利要求叙述相反的明确限制，否则单数冠词(如“一个”、“所述”等等)的使用应阅读为叙述一个或多个所指示的元件。
【权利要求】
1.一种制造导线的方法，其包括: 在导电芯周围挤出基本上无固化剂的可交联聚合物，以形成挤出的导线预制品； 将固化剂添加至所述挤出的导线预制品；和 热固化所述挤出的导线预制品。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述导电芯包括固体或绞合铜、镍银、铍、磷青铜、镍、包覆铜的铝、包覆铜的钢、铝和钢中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述导电芯包括半导电性材料。
4.根据权利要求1所述的方法，其中挤出所述可交联聚合物包括将所述可交联聚合物安置成与所述导电芯直接接触。
5.根据权利要求1所述的方法，其中挤出所述可交联聚合物包括将所述可交联聚合物加热到至少约125°C的温度。
6.根据权利要求1所述的方法，其中添加所述固化剂包括以足够时间且在足够温度下将所述挤出的导线预制品浸泡在含固化剂的浴中，使固化剂分散于所述可交联聚合物的至少一部分中。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述浴的温度是至少约40°C。
8.根据权利要求6所述 的方法，其中所述足够时间是至少约20秒。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述固化剂包括过氧化物。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述导电芯具有至少约1.5mm2的横截面积，且其中热固化包括使所述挤出的导线预制品经受升高的温度足够时间以形成包括能够在用具有约0.45±0.01mm直径的针磨损刮擦至少1500个周期之后保持完好的绝缘部分的导线。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述导电芯具有不大于0.22mm2的横截面积，且其中热固化包括将所述多层导线预制品经受升高的温度足够时间以形成包括在用具有约0.45±0.01mm直径的针磨损刮擦至少150个周期之后能够保持完好的绝缘部分的导线。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述升高的温度是至少约125°C且所述足够时间是至少约30秒。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述导电芯具有0.35mm2和约0.5mm2的横截面积，且其中热固化包括将所述挤出的导线预制品经受升高的温度足够时间以形成包括在用施加有至少约0.63N的作用力的具有约250mm长度的150J石榴石砂纸磨损刮擦之后能够保持完好的绝缘部分的导线。
14.一种由权利要求1所述的方法制造的导线。
15.一种将固化剂添加至挤出的导线预制品的方法，其包括: 以足够时间且在足够温度下将所述挤出的导线预制品移动通过包含固化剂的液体浴，使固化剂浸入所述挤出的导线预制品中的至少一种可交联聚合物的至少一部分中。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述足够时间是至少约30秒且所述足够温度是至少约40°C。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述固化剂包括过氧化物。
18.一种制品，其包括: 热固化生产线上的挤出的导线预制品，所述挤出的导线预制品基本上无固化剂且所述挤出的导线预制品在导电芯周围具有至少一种绝缘可交联聚合物。
19.一种制品，其包括: 在具有至少约1.5mm2的横截面积的导电芯周围具有交联聚合物绝缘层的热固化导线，所述绝缘层在用具有0.45±0.01mm直径的针磨损刮擦至少1500个周期之后或在用施加有至少约0.63N的作用力的约200mm长度的150J石榴石砂纸磨损刮擦之后保持完好。
20.一种制品，其包括: 热固化导线，其具有在具有约0.35mm2与约0.5mm2之间的横截面积的导电芯周围的至少一个聚合物绝缘层，所述绝缘层在用具有0.45±0.01mm直径的针磨损刮擦至少200个周期之后或在用施加有至少约0.63N的作用力的约250mm长度的150J石榴石砂纸磨损刮擦之后 保持完好。
【文档编号】H01B13/14GK104011807SQ201280018412
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2012年4月3日 优先权日:2011年4月13日
【发明者】弗雷德里克·J·凯利 申请人:普雷斯托利特电缆公司