含氟聚合物与金属的粘合性的制作方法_2

文档序号:9634601阅读:来源:国知局
层6)。在图2中,电缆22被示为比导体 18厚,反映出电缆绝缘体的厚度增加。将含氣聚合物烙融管向下拉伸到导体18上,优选地 由通过穿过十字机头进入烙融管内部的导体通道施加的真空进行辅助。电缆22卷绕到卷 轴24上的速度决定了线速度。该线速度比烙融的含氣聚合物管的挤出速度快,从而导致圆 锥壁变薄,直到它与导体18接触。 阳0巧]在紧邻十字机头16的下游,电缆22穿过冷却浴26,冷却浴通常为盛有自来水的 槽。运种冷却使得烙融的含氣聚合物层结晶。在常规的导体涂布操作中,带涂层的导体接 下来将卷绕到卷轴上。然而,根据本发明,在浴26中冷却之后,接着对含氣聚合物层进行重 新加热,从而在与导体的界面处的含氣聚合物层中形成就地重结晶的区域,其可与图1中 的区域8相同。运种重新加热通过W下方式进行:使与导体的界面处的含氣聚合物层烙融 并将该烙融限定于界面,从而使层的剩余厚度不会重烙,因此不会重结晶。在图2的实施例 中,通过使电缆穿过感应线圈28 (高频电信号穿过其中)来完成运种重新加热,从而将导体 18的表面加热至足够高的溫度,使得与加热的导体的界面处的区域中的含氣聚合物层重 烙,而不会使整个层重烙。运种重新加热为感应加热,并且将该重烙局限于导体界面处的绝 缘体区域的过程由穿过线圈28的电信号的频率和电缆22在线圈内的停留时间来控制。然 后电缆22穿过第二冷却浴30,运使得重烙的含氣聚合物从烙融状态凝固并且在该凝固过 程中结晶。该结晶为重结晶,第一结晶已在紧接着挤出涂布操作之后冷却电缆22的过程中 发生。冷却浴26和30为冷却区,其中冷却剂可W不是水,如,空气冷却。
[00%] 从含氣聚合物的结晶和与导体18的界面处的层区域的随后重结晶明显地看出, 该重结晶处于适当的位置。当电缆暴露于重新加热步骤,如上文所述的来自线圈28的感应 加热时,含氣聚合物层在导体18上的定位已被确定。通过重新加热和随后的冷却形成重结 晶区域,而含氣聚合物层的位置没有任何改变。
[0027] 仅导体/含氣聚合物层界面处的含氣聚合物层区域发生重烙的好处是含氣聚合 物层的形状不会被重结晶(重烙和冷却)步骤改变。因此,电缆22内的导体18和含氣聚 合物层6内的导体4的同屯、性不会改变。同样,含氣聚合物层的厚度不会改变。运些尺寸 的稳定性具有实际意义。就运一点而言,优选的是如果层厚度有任何改变,那么与初始层厚 度相比,运种改变不大于0. 5密耳(0. 013mm)。至少在与层/导体界面相对的含氣聚合物层 表面处的非重结晶区域提供运种形状稳定性。
[0028] 图2中所示的挤出和重结晶的连续过程可修改为在单独的生产线中进行,即,在 一个生产线中,进行挤出并在未发生重结晶的情况下将电缆卷绕到卷轴上,并且该卷轴为 第二生产线送料,在第二生产线中,进行重结晶,并将所得的电缆卷绕到另外的卷轴上。运 种生产线的分离允许每个生产线中的线速度独立地变化,W提供所需的结果。
[0029] 优选地,在静态条件下进行重结晶,即,没有外力迫使含氣聚合物层紧靠导体18。 感应线圈28或第二冷却浴30都不会对电缆22的外表面施加任何外部变形力。当烙融的 含氣聚合物在第一冷却浴26的上游接触导体的表面时,在十字机头16处将含氣聚合物烙 融管向下拉到导体18上的真空拉伸力已作为外部压力耗散。
[0030] 在层/导体界面处的含氣聚合物层中静态重结晶或静态形成重结晶区域的一个 好处是保持含氣聚合物层的初始形状。另一个好处是提高含氣聚合物层与导体的粘合 性。已发现,当重结晶为非静态,即,在重烙过程中在绝缘体上施加变形力时,从基底上剥离 (分离)含氣聚合物层所需的力大大减小。在比较例2中描述了对施加和不施加外力的剥 离力进行比较的测试。剥离力是通过W180°的角度将膜和铜片的延伸部分拉开从而使含 氣聚合物膜与铜片分离所需的最大力。用多种含氣聚合物获得的该测试结果表明,与非静 态进行粘合时相比,与金属基底接触的含氣聚合物层的静态结晶(烙融和冷却)提供更佳 的粘合效果。运种提高的粘合性表现为与非静态结晶相比,在静态结晶下形成粘结时剥离 力增大至少50%,优选地至少100%。因此,显而易见,在本发明中作为重结晶进行的静态 结晶提高了含氣聚合物层与金属基底之间的接触紧密性,从而导致含氣聚合物层与金属基 底之间的粘合性提高。
[0031] 将含氣聚合物绝缘体与其导体分离的相关剥离力获得相同百分比的增大。当含氣 聚合物绝缘体未在就地重结晶时,剥离力为1.8kg(4化)和更小,而通过实施本发明的重结 晶步骤获得的剥离力为至少3.化g(別b),优选地为至少5.化g(12化),并且更优选地为至 少 7. 3kg(16化)。
[0032] 在图2的实施例中,优选地通过使导体18穿过十字头上游的加热器32来加热导 体。运有助于含氣聚合物层与导体18的初始粘合。导体将被加热到的溫度将取决于构成含 氣聚合物层的具体含氣聚合物和挤出涂布操作的线速度。优选地,导体将加热至至少75Γ, 最高至比含氣聚合物的烙融溫度低25°C的溫度。如果在含氣聚合物层与导体18最初接 触时,即烙体向下拉伸时,导体溫度超过烙融溫度,会对含氣聚合物层的粘合性造成不利影 响。检查通过在导体上经烙体向下拉伸形成含氣聚合物层之后再冷却所得的电缆,发现层 与导体之间具有可能因层在首先接触导体时放气而导致的分离区域。在本发明的重结晶步 骤中没有发生运样的分离。金属基底的运种重新加热可用于形成本发明的一般层合物。
[0033] 图1的电缆2和图2的电缆22各自包括电导体和提供围绕导体的电绝缘体的含 氣聚合物层。电缆可包括附加组件。可将金属罩施加到相对的表面上,例如图1的层6的 暴露表面上,从而使电缆2成为同轴电缆。作为另一种选择,电缆可包括多个含氣聚合物绝 缘的导体,例如多个图1的电缆2和图2的电缆22。电缆还可包括防护装备,如金属护套。 运些附加组件和本领域技术人员熟知的其他组件的存在将取决于该电缆的具体应用。
[0034] 本发明的层合物可具有不同于含氣聚合物绝缘导体的形状,并且根据本发明的方 法制备是就地的,优选地静态重结晶的含氣聚合物层将获得类似的粘合效果。
[0035] 金属基底可为任何金属。当电导体为铜时,优选的金属基底为银和侣。对于非载 流应用而言,金属基底可为上述金属或诸如钢、铁或锡的其他金属。上述金属中的每一种均 可用作合金。当金属基底为电导体时,此类导体可包括单股线或由例如通过缠绕或编织结 合在一起的多条线组成的一缕线。单股线是优选的。构成电导体的线优选地具有圆形横截 面。优选的线直径为0. 2至5. 2mm,W32至4的线规(AWG)表示。
[0036] 含氣聚合物层的厚度将取决于层合物的应用和含氣聚合物层的含氣聚合物的种 类。最小厚度为允许获得介于基底/层界面处的重结晶与层的相对表面处的非重结晶之间 的结晶差异的厚度。优选地,含氣聚合物层为至少5密耳化13mm)厚,更优选地为至少8 密耳(0. 2mm)厚,并且最优选地为至少10密耳化25mm)厚,无论层为导体上的绝缘体还是 其他层合物。通常,层厚度不需要大于100密耳(2. 5mm)。
[0037] 对于用于在本发明方法中形成含氣聚合物层从而形成包括本发明电缆在内的本 发明层合物的含氣聚合物而言,此类含氣聚合物优选地具有W下特性:含氣聚合物含有至 少50重量%的氣,含氣聚合物为可烙融加工的,并且含氣聚合物在从烙融状态冷却后结 晶。
[0038] 允许含氣聚合物在从烙融状态冷却后结晶的结晶性能也允许在实施本发明的重 结晶步骤时发生重结晶。通过如下文实例中所述的X-射线结晶学确定含氣聚合物中结晶 和重结晶的存在情况。重结晶的存在情况设及将含氣聚合物层的重结晶区域的晶粒尺寸或 结晶度%与重结晶之前同一区域中的含氣聚合物的晶粒尺寸和/或结晶度%(即,该区域 中含氣聚合物的初始结晶度)进行比较。
[0039] 所谓可烙融加工是指含氣聚合物层的含氣聚合物通过此类常用的模制技术(如 挤出和注模)可烙融流动,并且含氣聚合物的模制制品显示具有初性,W便使其可用。
[0040] 所谓可烙融流动是指含氣聚合物在烙融状态下具有流动性。运与聚四氣乙締 (PTFE)(包括改性的PT阳)有区别,众所周知,聚四氣乙締在烙融状态下不会流动。PTFE的 非烙融流动性在美国专利7, 763, 680中有进一步的描述。本发明中使用的含氣聚合物的烙 融流动性优选地用根据ASTMD1238测定的烙体流动速率(MFR)来表征,优选地用更方便的 工序B(自动化方法)来表征。根据ASTMD1238,用已知破码迫使烙融聚合物在一段时间 内穿过指定尺寸的塑度计中特定尺寸的孔,并且收集流经所述孔的聚合物的量并称重。称 得的所收集含氣聚合物的量W烙体流动速率(MFR)(单位为g/lOmin)报告。烙体的溫度条 件和迫使烙融聚合物穿过孔的破码针对不同的含氣聚合物进行了标准化,并且在关于此类 含氣聚合物的ASTM章节中具体指定。优选地,本发明中所用的含氣聚合物的MFR为至少 Ig/lOmin,更优选地为至少4g/10min,甚至更优选地为至少7g/10min。优选地,含氣聚合物 的MFR不大于50g/10min。含氣聚合物的MFR越高,其烙体流动性越大,即粘度减小,运使 得本发明中形成的含氣聚合物层的烙体制造的生产速率提高。50g/10min范围内的低MFR 与该范围内的高MFR之间的差别为,对于相同的含氣聚合物组合物而言,高MFR含氣聚合物 的分子量低于低ΜΠ?含氣聚合物的分子量。当ΜΠ?增大时,含氣聚合物的初性减弱。当金 属基底为柔性的(就电导体而言)并且电缆在使用中经受弯曲时,优选低MFR含氣聚合物。 电缆的含氣聚合物层的含氣聚合物的最大MFR优选地不大于30g/10min,更优选地不大于 25g/10min,甚至更优选地不大于20g/10min,并且最优选地不大于16g/10min。运些最大 MFR适用于上文指定的每个最小MFR。当金属基底为刚性时,在含氣聚合物初性不太重要的 情况下,可W用高MFR含氣聚合物形成含氣聚合物层。
[0041] PTFE微粉在初性方面有所区别,其为低分子量PTFE。PTFE微粉具有烙体流动性, 但缺乏初性。PTFE微粉具有烙体流动性是因为与PTFE相比它的分子量较低,而PTFE的高分 子量使其成为非烙体流动的。PTFE微粉的烙体流动性W初性为代价。用烙融PTFE微粉制 成的制品非常脆。运种制品不能通过压缩模制成拉伸测试样本而形成,因为模制的测试样 本完整性不足,无法用于拉伸测试。挤出的PTFE微粉长丝很脆,W至于最轻微的晓曲也会 使其断裂。相比之下,本发明中使用的含氣聚合物的可烙融加工性的特征在于,含氣聚合物 显示具有至少1000个折叠循环的Μ口抗晓寿命,运是根据ASTMD2176用8密耳化21mm) 厚的含氣聚合物压缩模制膜通过折叠135°测得的。
[0042] 本发明中使用的含氣聚合物为含氣塑料,而不是含氣弹性体。
[0043] 可用于本发明的含氣聚合物的例子包括全氣聚合物。全氣聚合物是指结合到构成 含氣聚合物主链的碳原子上的单价原子均为氣原子。含氣聚合物端基,即终止含氣聚合物 主链的基团中可存在其他原子。
[0044] 全氣聚合物的例子包括四氣乙締(TF巧与一种或多种可聚合的全氣化共聚单体 的共聚物,所述全氣化共聚单体诸如具有3至8个碳原子的全氣締控,如六氣丙締(
当前第2页1 2 3 4 5 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1