CN104412337B - 提供通信电缆中的屏蔽的组合物、方法和装置 - Google Patents

提供通信电缆中的屏蔽的组合物、方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于提供通信电缆中的屏蔽的组合物、装置和方法。在一些实施例中，公开了包括导电单元的组合物。在其他实施例中，公开了包括各种导电单元的电缆隔离物、带、以及非纺织材料。

Description

提供通信电缆中的屏蔽的组合物、方法和装置
相关申请
本申请要求在2012年3月13日提交的序列号为61/610,211的美国临时申请的优先权，其全部内容通过引用包含于此。
技术领域
本发明总地涉及用于提供通信电缆的屏蔽的组合物、方法和装置。
背景技术
在现代建筑中，安装了各种电导体和电力电缆以用于各种各样的用途。该用途中包括计算机之间的数据传输，音频通信，视频通信，在通信电缆上的电力传输(例如以太网供电)，以及用于建筑安全、火警和温度控制系统的控制信号传输。这些电缆网络遍及现代办公室和工业建筑，并且频繁地延伸穿过吊顶和地面以上之间的空间。通风系统组件也频繁地延伸穿过该空间以将热的和冷的空气引导至天花板下的空间并且也引导回流空气交换。吊顶和地面以上之间的水平空间通常被称为“增压”区域。类似地，墙壁的在地板和天花板之间的垂直空间包括前述电缆类型的网络。该垂直空间通常被称为“立管”电缆空间。延伸穿过增压区域的电导体和电缆通过国家电力规范(“NEC”)的特别条款来管理。用于安装在建筑物的空气处理空间(例如，增压室、立管、管道等)中的电缆由NEC/CEC/IEC具体要求以通过燃烧试验，所述燃烧试验是由Underwriters Laboratories Inc.(UL)指定的UL-910，或者它的加拿大标准协会(CSA)等效的FT-6。UL-910、FT-6以及NFPA 262，其分别代表NEC和CEC建立的防火等级体系的顶端。同样适用的是UL 1666立管测试和IEC 60332-3C和D可燃性标准。占有这些等级的电缆，通常称为“增压”或“增压标定的”或“立管”或“立管标定的”，可以被具有较低等级(例如，CMR、CM、CMX、FT4、FTI或它们的等效)的电缆替代，而如果需要增压或立管标定的电缆，则不能使用较低标定的电缆。
许多通信系统使用高性能电缆。这些高性能电缆通常具有四对或更多对双绞线以用于发送数据和接收数据。发送双绞线和接收双绞线通常在具有四对双绞线的电缆中形成小组。其他高性能电缆可以包括同轴电缆，例如，单独使用或与双绞线结合作为复合电缆。
在传统电缆中，每一对双绞线在沿着纵向方向的绞线之间具有特定距离。该距离被称为绞距。与相邻的双绞线具有不同的绞矩和/或绞合方向的情况相比，当相邻的双绞线具有相同的绞矩和/或绞合方向时，位于电缆内部的双绞线趋于更加紧密。这种紧密间距增加了导体之间的不期望的能量转移量，这通常被称为串扰。不期望的能量也可以在相邻的电缆之间转移(被称为外部串扰、或者外部近端串扰(ANEXT)或外部远端串扰(AFEXT))。
电信工业协会和电子工业协会(TIA/EIA)已经限定了用于串扰的标准，包括包含最新版的规范的TIA/EIA-568A,B,和C。国际电工委员会(IEC)也限定了用于数据通信电缆串扰的标准，包括ISO/IEC 11801。一种用于100MHz电缆的高性能标准是ISO/IEC 11801、5类、或者最近被称为5e类。另外，已经针对较高频率的电缆执行更严格的标准，包括6类、增强型6类(6A类)、7类、增强型7类(7A类)，其标定频率在1MHz至1GHz的范围内。
仍然需要能够在最小化或者消除电缆内导体之间的串扰或者电缆之间的外部串扰的同时可靠地操作的通信电缆，并且还需要用于这种通信电缆的隔离物。还需要能够提供低烟产生和整体阻燃性的如同“NEC”所需要的用于建筑物的增压室和立管区域中的通信电缆。
发明内容
在一个方面，公开了一种颗粒组合物，其包括包含聚合物的基础树脂以及分布在基础树脂内的多个导电单元。聚合物可以是例如含氟聚合物、聚烯烃、或其组合。至少一些导电单元可以至少部分由金属形成。
在本文公开的该实施例和其他实施例中，导电单元可以包括金属、金属氧化物、或其他导电材料(例如，碳纳米管、碳富勒烯、碳纤维、镀镍碳纤维、单壁或多壁石墨烯、或铜纤维等)中的任意一种。通过示例，在一些实施例中，导电内含物包括银、铝、铜、金、青铜、锡、锌、铁、镍、铟、镓或不锈钢中的任意一种。在一些实施例中，导电内含物可以包括例如锡合金、镓合金或锌合金的金属合金。在其他实施例中，导电内含物可以包括例如氧化铜、氧化青铜、氧化锡、氧化锌、掺锌氧化铟、氧化铟锡、氧化镍或氧化铝等的金属氧化物。在一些实施例中，一些导电内含物由一种材料形成，而其他导电内含物由另一种材料形成。另外，在一些实施例中，导电内含物由金属形成并且基本上不含任何金属氧化物。
在一些实施例中，颗粒组合物中的例如含氟聚合物、聚烯烃、或其组合的至少一种基础聚合物占颗粒组合物的重量的至少大约50％、至少大约60％、至少大约70％、至少大约75％、至少大约80％、至少大约85％、至少大约90％、或者至少大约95％。
在一些实施例中，导电单元与一种或多种含氟聚合物或聚烯烃的重量比可以在大约1％至大约30％的范围内。在一些实施例中，导电单元占颗粒组合物的重量的至少大约5％、至少大约7％、至少大约10％、至少大约15％、至少大约20％、或者至少大约25％。
在其他实施例中，导电单元也可以具有多种不同的形状。例如，多个第一导电单元可以具有针状形状，而多个第二导电单元可以具有片状形状(例如矩形形状)。
在一些实施例中，例如含氟聚合物、聚烯烃、或其组合的所述至少一种基础聚合物可以在高温下被熔融处理。例如，所述至少一种基础含氟聚合物可以在至少大约600℉的高温下被熔融处理。
在一些实施例中，所述至少一种基础聚合物可以是聚烯烃或含氟聚合物。含氟聚合物可以是全氟聚合物，例如，具有至少大约600℉的熔融温度的全氟聚合物。例如，全氟聚合物可以是FEP(氟化乙丙烯)、MFA(聚四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚)和PFA(全氟烷氧基)中的任意一种。
在一些实施例中，至少一些导电单元可以由金属形成。在一些实施例中，金属可以包括，但不限于，银、铝、铜、金、青铜、锡、锌、铁、镍、铟、镓和不锈钢中的任意一种。在一些实施例中，至少一些导电单元可以由金属氧化物形成。在一些实施例中，金属氧化物可以包括，但不限于，氧化铜、氧化青铜、氧化锡、氧化锌、掺锌氧化铟、氧化铟锡、氧化镍和氧化铝中的任意一种。
在一些实施例中，导电单元可以包括具有大约10微米至大约6000微米范围内的平均粒子尺寸的多个金属粒子。例如，导电单元可以包括多个原纤维。
在另一方面，公开了一种发泡组合物，其包括至少一种基础含氟聚合物或聚烯烃、分布在所述至少一种基础含氟聚合物或聚烯烃内的多个导电单元、以及分布在至少一种基础含氟聚合物或聚烯烃内的化学发泡剂。在一些实施例中，导电单元中的至少一部分由金属形成。在一些实施例中，导电单元具有多种不同的形状。例如，多个第一导电单元具有针状形状，而多个第二导电单元具有片状形状(例如矩形形状)。在一些实施例中，多个第一导电单元的形状主要被配置为反射大约1MHz至大约40GHz范围内电磁辐射。在一些实施例中，多个第二导电单元的形状主要被配置为耗散大约1MHz至大约40GHz范围内电磁辐射。
在上述具有化学发泡剂的发泡组合物的一些实施例中，所述至少一种基础含氟聚合物或聚烯烃占发泡组合物的重量的至少大约50％、或者至少大约60％、或者至少大约70％、或者至少大约75％、或者至少大约80％、或者至少大约85％、或者至少大约90％、或者至少大约95％。在一些实施例中，导电单元占发泡组合物的重量的至少大约5％、或者至少大约7％、或者至少大约10％、或者至少大约15％、或者至少大约20％、或者至少大约25％。
在一些实施例中，上述发泡组合物中的所述至少一种基础聚合物可以是聚烯烃或含氟聚合物。通过示例，含氟聚合物可以包括例如FEP、MFA和PFA的全氟聚合物。在一些实施例中，发泡组合物可以包括可以在高温(例如，至少大约600℉的高温)下被熔融处理的全氟聚合物。
在一些实施例中，化学发泡剂占发泡组合物的重量的至少大约2％。在一些实施例中，化学发泡剂占发泡组合物的重量的至少大约3％、或者至少大约4％、或者至少大约5％、或者至少大约10％、或者至少大约15％。
在一些实施例中，其中，化学发泡剂包括滑石粉。
在一些实施例中，在上述具有化学发泡剂的发泡组合物中，导电单元与所述至少一种含氟聚合物或聚烯烃的重量比在大约1％至大约30％的范围内，例如，在大约1％至大约20％的范围内，或者大约1％至大约10％的范围内。
在相关方面，公开了用于通讯电缆中的隔离物，其包括被组装为非织物的多个聚合纤维、以及分布在非织物内的多个导电单元。在一些实施例中，导电单元占隔离物的重量的至少大约5％、或者至少大约7％、或者至少大约10％、或者至少大约15％、或者至少大约20％、或者至少大约25％。
在一些实施例中，聚合纤维由含氟聚合物、聚烯烃、或其组合形成。在一些实施例中，含氟聚合物可以包括全氟聚合物。在一些实施例中，全氟聚合物具有至少大约600℉的熔融温度。通过示例，全氟聚合物包括FEP、MFA和PFA中的任意一种。
在一些实施例中，导电单元包括多个原纤维。在一些实施例中，原纤维包括金属。在一些实施例中，金属包括银、铝、铜、金、青铜、锡、锌、铁、镍、铟、镓和不锈钢中的任意一种。在一些实施例中，原纤维包括金属氧化物。在一些实施例中，金属氧化物包括氧化铜、氧化青铜、氧化锡、氧化锌、掺锌氧化铟、氧化铟锡、氧化镍和氧化铝中的任意一种。
在一些实施例中，隔离物包括具有多种不同形状的导电单元。例如，多个第一导电单元可以具有针状形状，而多个第二导电单元可以具有片状形状。在一些实施例中，隔离物包含多个第一导电单元和多个第二导电单元，所述多个第一导电单元的形状被配置为主要反射大约1MHz至大约40GHz范围内的电磁辐射，而所述多个第二导电单元的形状被配置为主要耗散大约1MHz至大约40GHz范围内的电磁辐射。
在一些实施例中，导电单元包括具有大约10微米至大约6000微米范围内(例如，大约10微米至大约50微米范围内、或者大约50微米至大约500微米范围内、或者大约500微米至大约1000微米范围内)的平均尺寸的多个粒子。
在一些实施例中，上述隔离物沿轴向的DC电导率在大约1×103西门子/米至大约3.5×107西门子/米的范围内。在一些实施例中，上述隔离物的表面电阻在大约1×10-5欧姆每平方至大约1×105欧姆每平方的范围内。
通信电缆
在另一方面，公开了一种通信电缆，其包括至少一对绝缘的双绞线以及缠绕双绞线的非纺织带，其中，所述非纺织带包括聚合物和分布于其中用于双绞线的电磁屏蔽的多个导电单元。聚合物可以是例如含氟聚合物、聚烯烃、或其组合。
在一些实施例中，非纺织带不适于电接地。在一些实施例中，非纺织带包括多个聚合纤维。在一些实施例中，非纺织带沿轴向的DC电导率在大约1×103西门子/米至大约3.5×107西门子/米的范围内。在一些实施例中，非纺织带的表面电阻在大约1×10-5欧姆每平方至1×105欧姆每平方的范围内。
在一些实施例中，导电单元中的至少一部分由金属形成。金属可以包括，但不限于，银、铝、铜、金、青铜、锡、锌、铁、镍、铟、镓和不锈钢中的任意一种。
在一些实施例中，导电单元中的至少一部分由金属氧化物形成。金属氧化物可以包括，但不限于，氧化铜、氧化青铜、氧化锡、氧化锌、掺锌氧化铟、氧化铟锡、氧化镍和氧化铝中的任意一种。
在一些实施例中，非纺织带包括具有多种不同形状的导电单元。例如，多个第一导电单元可以具有针状形状，而多个第二导电单元可以具有片状形状。在一些实施例中，非纺织带包括多个第一导电单元和多个第二导电单元，所述多个第一导电单元的形状被配置为主要反射大约1MHz至大约40GHz范围内的电磁辐射，而所述多个第二导电单元的形状被配置为主要耗散大约1MHz至大约40GHz范围内的电磁辐射。
在一些实施例中，通信电缆是非屏蔽电缆。在一些其他实施例中，电缆是屏蔽电缆。
在一些实施例中，通信电缆还包括至少部分围绕非纺织带和双绞线的护套。在一些实施例中，护套可以提供电磁辐射的屏蔽。通过示例，护套可以提供大约1MHz至大约40GHz的范围内的波长的电磁辐射的屏蔽。
电缆护套
在另一方面，公开了用于电缆的护套，其包括从近端延伸至远端并适于容纳一个或多个导体的聚合外壳，以及嵌入聚合外壳中的导电层。在一些实施例中，导电层适于提供一个或多个导体的电磁屏蔽。
在一些实施例中，容纳在聚合外壳内的导体适于传输数字数据。
在一些实施例中，嵌入聚合外壳内的导电层由金属形成。在一些实施例中，金属包括，但不限于，银、铝、铜、金、青铜、锡、锌、铁、镍、铟、镓和不锈钢中的任意一种。
在一些实施例中，导电层包括连续层。在一些实施例中，导电层包括方格层。
在一些实施例中，聚合外壳包括聚合物。聚合物可以是例如含氟聚合物、聚烯烃、或其组合。通过示例，含氟聚合物可以是例如FEP、MFA和PFA的全氟聚合物。
在另一方面，公开了用于电缆的护套，其包括从近端延伸至远端并适于容纳一个或多个导体的聚合外壳，以及分布在外壳内的多个导电单元。在一些实施例中，导电单元具有多种不同形状，例如，其中一些可以具有针状形状，而其他的一些具有片状形状。
具有导电单元的隔离物
在另一方面，公开了用于通讯电缆中的隔离物，其包括聚合的预成形的细长支撑部件，其从近端延伸至远端并且具有至少一个适于容纳多个导体的通道，其中，所述细长支撑部件包含至少一种基础聚合物和分布在至少一种含氟聚合物中的多个导电单元。聚合物可以是例如含氟聚合物、聚烯烃、或其组合。
在一些实施例中，导电单元中的至少一些至少部分由金属形成。在一些实施例中，导电单元具有多种不同形状。例如，在一些实施例中，多个第一导电单元具有针状形状，而多个第二导电单元具有片状形状(例如矩形形状)。在一些实施例中，多个第一导电单元的形状主要被配置为反射大约1MHz至大约40GHz范围内的电磁辐射，而多个第二导电单元的形状主要被配置为耗散大约1MHz至大约40GHz范围内的电磁辐射。
在一些实施例中，隔离物沿轴向的DC电导率在大约1×103西门子/米至大约3.5×107西门子/米的范围内。在一些实施例中，隔离物的表面电阻在大约1×10-5欧姆每平方至1×105欧姆每平方的范围内。
在一些实施例中，上述隔离物中的导电单元与一种或多种聚合物的重量比在大约1％至大约30％的范围内。
在一些实施例中，例如含氟聚合物、聚烯烃、或其组合的至少一种基础聚合物占隔离物的重量的至少大约50％、或者至少大约60％、或者至少大约60％、或者至少大约70％、或者至少大约75％、或者至少大约80％、或者至少大约85％、或者至少大约90％、或者至少大约95％。
在一些实施例中，导电单元占隔离物的重量的至少大约5％、或者至少大约7％、或者至少大约10％、或者至少大约15％、或者至少大约20％、或者至少大约25％。
在另一方面，公开了用于电缆中的隔离物，其包括从近端轴向延伸至远端并且被配置为提供各自适于容纳一个或多个导体的至少两个通道的聚合结构。导电单元嵌入聚合结构中以提供布置在至少两个通道中的导体之间的屏蔽。
在另一方面，公开了用于电缆中的隔离物，其包括从近端轴向延伸至远端并且被配置为提供各自适于容纳一个或多个导体的至少两个通道的聚合结构，以及形成在聚合结构的外表面的至少一部分上的导电层。在一些实施例中，导电层通过无电镀工艺形成。在一些实施例中，导电层包括连续层，而在其他实施例中，导电层包括方格层。
通过参考下面的结合相关附图的详细描述，可以获得对本发明的各个方面的进一步理解。
附图说明
图1示意性示出了根据本发明的一个实施例的多个颗粒；
图2A示意性示出了根据本发明的一个实施例的隔离物；
图2B示意性示出了图2A的隔离物的沿着线A-A所截取的截面视图；
图3A示意性示出了适合用于图2A和2B的隔离物的一些实施方式的具有细长形状的针状导电内含物；
图3B示意性示出了适合用于图2A和2B的隔离物的一些实施方式的具有薄饼形状的片状导电内含物；
图4示意性示出了根据本发明教导的用于测量隔离物的电导率的方法，其中隔离物包含多个导电内含物；
图5示意性示出了隔离物以及布置在隔离物所提供的纵向通道中的多个导体；
图6A示意性示出了根据本发明的一个实施例的非屏蔽电缆；
图6B示意性示出了根据本发明的一个实施例的非屏蔽电缆；
图7是根据本发明的一个实施例的制造例如隔离物的多孔物品的示例性方法的流程图；
图8A示意性示出了根据本发明的一个实施例的在其外表面布置有金属涂层的隔离物；
图8B示意性示出了根据本发明的一个实施例的在其外表面布置有金属部分的拼接物的隔离物；
图9示意性示出了根据本发明的一个实施例的其中布置有导电条的隔离物；
图10A示意性示出了根据本发明的一个实施例的具有T形挡板部分的隔离物的截面端视图；
图10B示意性示出了根据本发明的一个实施例的具有挡板部分的隔离物当挡板打开时的截面端视图；
图10C示意性示出了根据本发明的一个实施例的具有挡板部分的隔离物当挡板关闭时的截面端视图；
图10D是根据本发明的实施例的图10B所示的隔离物的一部分的放大图；
图10E示意性示出了根据本发明的一个实施例的具有开放通道的隔离物的截面端视图；
图10F示意性示出了根据本发明的一个实施例的具有基本闭合通道的隔离物的截面端视图；
图10G示意性示出了根据本发明的一个实施例的具有偏移臂的隔离物的截面端视图；
图11示意性示出了根据本发明的一个实施例的包括多个导电内含物的带；
图12是根据本发明的实施例的制造例如带的多孔物品的示例性方法的流程图；
图13A示意性示出了根据本发明的一个实施例的包括聚合衬底和金属层的多层带；
图13B示意性示出了根据本发明的一个实施例的包括聚合衬底、非织物层、和金属层的多层带；
图13C示意性示出了根据本发明的一个实施例的包括聚合衬底、金属层、和非织物层的多层带；
图13D示意性示出了根据本发明的一个实施例的包括金属层、和非织物层的多层带；
图14示意性示出了根据本发明的一个实施例的包括多个导电原纤维的非纺织材料；
图15A示意性示出了根据本发明的一个实施例的针刺装置的示例性实施例；
图15B示意性示出了根据本发明的一个实施例的轧辊粘合装置的示例性实施例；
图16示意性示出了根据本发明的一个实施例的包含带的电缆；
图17A示意性示出了根据本发明的一个实施例的电缆护套；
图17B示意性示出了图14A的电缆护套的沿着线A-A截取的截面视图；
图18A示意性示出了根据本发明的一个实施例的具有嵌入其中的金属层的电缆护套；
图18B示意性示出了根据本发明的一个实施例的具有嵌入其中的不连续金属层的电缆护套。
具体实施方式
现在描述特定的示例性实施例以提供对结构、功能、制造的原理以及本文公开的组合物、装置和方法的应用的全面理解。附图示出这些实施例的一个或多个示例。本领域技术人员可以理解，本文中具体描述的以及附图示出的系统、装置和方法是非限制性的示例性实施例，而本发明的范围仅通过权利要求书限定。关于一个示例性实施例所示出或所描述的特征可以与其他实施例的特征结合。这种修改和变形旨在包括在本发明的范围内。
为了更容易地理解本发明，首先限定某些术语。
如本文所使用的，用于任意数值或范围的术语“大约”或“近似”表示合适的尺寸公差，其允许单元的组合物、部件和集合对本文所述的预期目标起作用。这些术语表示关于中心值的±10％的变化。
本文使用的术语“非织物”与本领域的常规用法一致，其指的是由纤维制作的诸如片状或网状结构的材料，其通过化学、机械、热溶剂处理(例如，通过缠绕纤维)粘合在一起，既不纺织也不编织。
本文使用的术语“原纤维”指的是小的细长的丝，其具有等于或小于大约200微米的长度以及被限定为等于或者大于大约100的长宽比的纵横比。
本文使用的术语“含氟聚合物”与本领域的常规用法一致，指的是具有至少一个包含至少一个氟原子的单体的聚合物。
本文使用的术语“全(卤)聚合物”与本领域的常规用法一致，指的是包含其中绝大多数氢原子被卤素原子(例如，氟、氯或溴原子)代替的单体的含氟聚合物。
本文使用的术语“全氟聚合物”与本领域的常规用法一致，指的是其中绝大多数氢原子被氟原子代替的含氟聚合物。
本文使用的术语“导电材料”指的是表面电阻率小于大约50欧姆每平方或体电阻率小于大约40欧姆·厘米的材料。
本文使用的术语“内含物”指的是至少部分包含在另一种材料中的材料。
本文使用的术语“针状的”指的是该术语的本领域公认的用法，用于具有高纵横比(例如大于约75的纵横比)的形状。
本文使用的术语“成核剂”指的是可以用作促进发泡的成核位置的材料。
本文使用的术语“串扰”与本领域的常规用法一致，指的是导体、电缆或其他电路元件之间的电磁干扰。
本发明总地涉及用于提供通信电缆的屏蔽的组合物、方法和装置。例如，本发明的各种组合物、方法和装置可以用于减小或消除电缆中导体之间的串扰或者电缆之间的外部串扰。如下文更详细地描述的，在本发明的一些方面，各种导电单元或导电材料可以与聚合材料混合以产生颗粒、隔离物(包括预成型的和非纺织的隔离物)、或者其他结构。本发明的各个方面在以下小节中更详细地描述。
聚合物组合物
一方面，本发明提供例如聚合颗粒的聚合组合物，其包括例如热塑性聚合物的聚合物和分散在聚合物内部的多个导电单元。在一个实施例中，各种导电单元可以在聚合物内部混合以形成聚合组合物。
图1示意性地示出根据本发明的实施例的例如颗粒的聚合组合物1，其包括其中分散有多个导电内含物3的聚合物基树脂2。在一些实施例中，聚合物基础树脂占组合物的至少大约50重量％。例如，聚合物基础树脂可以占组合物的大约50重量％至大约95重量％，或者包括聚合组合物的大约60至大约85重量％、或者大约60重量％至大约80重量％、或者大约60重量％至大约75重量％。
在一些实施例中，导电内含物3可以占聚合组合物的大约1重量％至大约30重量％、或者大约5重量％至大约20重量％、或者大约5重量％至大约15重量％、或者大约5重量％至大约10重量％。
可以使用任意合适的聚合物作为用于形成聚合组合物1的聚合物基体。在一些实施例中，可以使用诸如聚烯烃、含氟聚合物或者它们的组合的可熔融处理的聚合物。例如，可以应用各种含氟聚合物作为基础聚合物。在一些实施例中，基础聚合物可以包括一种或多种全氟聚合物。通过示例，在一些实施例中，基础聚合物可以是MFA(聚四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚)、FEP(氟化乙丙烯)、PFA(全氟烷氧基)、PVF(聚氟乙烯)、PTFE(聚四氟乙烯)、ETFE(乙烯四氟乙烯或聚(乙烯-共-四氟乙烯))、ECTFE(乙烯氯三氟乙烯)、PVDF(聚偏二氟乙烯)中的任意一种。
在一些实施例中，导电内含物3可以包括金属，金属氧化物，或者诸如碳纳米管、碳富勒烯、碳纤维、镀镍碳纤维、单壁或多壁石墨烯、或铜纤维的其他导电材料。通过示例，在一些实施例中，导电内含物3包括银、铝、铜、金、青铜、锡、锌、铁、镍、铟、镓或不锈钢中的任意一种。在一些实施例中，导电内含物3可以包括例如锡合金、镓合金或锌合金等的金属合金。在其他实施例中，导电内含物可以包括例如氧化铜、氧化青铜、氧化锡、氧化锌、掺锌氧化铟、氧化铟锡、氧化镍或氧化铝等的金属氧化物。在一些实施例中，导电内含物中的一些由一种材料形成，而另一些由另一种材料形成。另外，在一些实施例中，导电内含物由金属形成并且基本上不含任何金属氧化物。
导电内含物3可以具有各种形状。例如，在一些实施例中，导电内含物是具有各种几何形状的离散粒子的形式。例如，导电内含物可以包括具有球形、针状或者片状形状的任意一种的粒子。在一些其他实施例中，导电内含物3是不限定几何形状的导电材料的团聚物的形式。
导电内含物可以具有各种尺寸和纵横比。通过示例，导电内含物可以包含具有大约10至大约1000的纵横比的针状粒子。在一些实施例中，导电内含物可以具有大约10微米至大约6000微米范围内、或者大约600微米至大约6000微米范围内、或者大约10微米至大约600微米范围内的最大尺寸。通过示例，导电内含物可以包含具有大约10微米至大约6000微米范围内、或者大约600微米至大约6000微米范围内、或者大约10微米至大约600微米范围内的长度的针状粒子。可替代地或者另外，导电内含物可以包含具有大约10微米至大约6000微米范围内、或者大约600微米至大约6000微米范围内、或者大约10微米至大约600微米范围内的直径的球形粒子。在其他实施例中，导电内含物可以包含具有大约10微米至大约6000微米范围内、或者大约600微米至大约6000微米范围内、或者大约10微米至大约600微米范围内的最大截面尺寸的片状粒子。
在一些实施例中，导电内含物可以包含不同形状的粒子。例如，导电内含物可以包含具有两种不同形状的粒子。在一些这种实施例中，一种类型的粒子特别适用于反射入射至其上的电磁辐射，例如，具有大约1MHz至大约40GHz范围内、或者大约1MHz至大约10GHz范围内、或者大约1MHz至大约2GHz范围内、或者大约1MHz至大约1.5GHz范围内的频率的电磁辐射；而其他类型的粒子特别适用于耗散(例如通过产生热或产生涡流)入射至其上的电磁辐射，例如，具有大约1MHz至大约40GHz范围内、或者大约1MHz至大约10GHz范围内、或者大约1MHz至大约2GHz范围内、或者大约1MHz至大约1.5GHz范围内的频率的电磁辐射。
例如，在一些实施例中，聚合组合物1可以包含多个针状金属粒子和多个片状金属粒子。在一些这种实施例中，针状金属粒子主要可以反射具有大约1MHz至大约10GHz范围内的一个或多个频率的入射电磁辐射，而片状金属粒子主要可以耗散(例如，通过吸收)具有大约1MHz至大约10GHz范围内的频率的入射电磁辐射。在一些这种实施例中，具有针状形状的粒子相对于具有片状形状的粒子(或者反之)的分数可以是大约例如50/50、40/60、30/70、20/80、或10/90。
在另一方面，公开了聚合组合物，其包括基础聚合物、分散在聚合物中的多个导电单元、以及也分散在聚合物中的至少一种化学发泡剂。
在一些实施例中，基础聚合物可以占组合物的至少大约50重量％、或者至少大约60重量％、或者至少大约70重量％、或者至少大约80重量％、或者至少大约90重量％、或者至少大约95重量％。从而，导电内含物可以占组合物的至少大约1重量％、或者至少大约2重量％、或者至少大约3重量％、或者至少大约4重量％、或者至少大约5重量％、或者至少大约6重量％、或者至少大约7重量％、或者至少大约8重量％、或者至少大约9重量％、或者至少大约10重量％、或者至少大约15重量％、或者至少大约20重量％。例如，导电内含物可以占组合物的大约1重量％至大约20重量％。另外，化学发泡剂可以占组合物的至少大约1重量％、或者至少大约2重量％、或者至少大约3重量％、或者至少大约4重量％、或者至少大约5重量％、或者至少大约6重量％、或者至少大约7重量％、或者至少大约8重量％、或者至少大约9重量％、或者至少大约10重量％、或者至少大约15重量％、或者至少大约20重量％、或者至少大约30重量％。
例如上面讨论的各种聚合物和金属内含物可以用于上述具有化学发泡剂的聚合组合物。另外，可以应用各种化学发泡剂。通过示例，化学发泡剂可以包括，但不限于，碳酸镁、碳酸钙、滑石粉、MgSiOH、碳酸氢钠、偶氮化合物族的成员、偶氮二甲酰胺、或其他公知的化学发泡剂中的任意一种和它们的组合。另外，在一些实施例中，除了或者代替化学发泡剂，本发明的上述聚合组合物可以包括一种或多种成核剂。在一些实施例中，成核剂可以占组合物的至少大约1重量％、或者至少大约2重量％、或者至少大约3重量％、或者至少大约4重量％、或者至少大约5重量％、或者至少大约6重量％、或者至少大约7重量％、或者至少大约8重量％、或者至少大约9重量％、或者至少大约10重量％、或者至少大约15重量％、或者至少大约20重量％、或者至少大约30重量％。可以应用各种成核剂。例如，在一些实施例中，成核剂可以是氮化硼、二氧化钛、滑石粉、纳米粘土、其他公知的成核剂的任意一种、和它们的组合。在一些实施例中，化学发泡剂也可以用作成核剂。通过示例，整体通过引用包含于此的名称为“Compositions for compounding,extrusion and melt processing offoamable and cellular fluoropolymer”的美国专利No.7,968,613教导了当滑石粉混合在可熔融处理的聚合物(例如聚烯烃、含氟聚合物、或全氟聚合物)中时，滑石粉既可以用作化学发泡剂，也可以用作成核剂。
另外，在一些实施例中，金属内含物本身可以用作成核剂以提供用于上述聚合组合物的发泡的成核位置。
可以应用各种技术来形成上述聚合组合物。在一些实施例中，例如基础含氟聚合物(例如PVDF、PVF、ECTFE或ETFE)或全氟聚合物(例如FEP、MFA或PFA)的基础聚合物可以通过暴露至高温(例如至少大约600F的温度)被熔融，而例如金属粒子的导电内含物可以混合在熔融的基础聚合物中。另外，在一些实施例中，化学发泡剂和/或成核剂也可以混合在熔融的基础聚合物中。在一些实施例中，然后可以将混合物粒化。举例来说，可以使用例如双螺杆挤压机的挤压机使聚合物组合物熔融、混合并粒化。可以这样设计挤压机以使其具有足够的热能和机械能以能够在均匀混合过程中以合适的分布和分散完全热熔融聚合物组合物，但还是足够温和以将组合物混合物的处理温度保持在形成泡沫的温度以下。组合物可以被链挤压和粒化，或者可替代地，可以使用水下粒化技术。
上述聚合组合物可以被处理以形成各种物品。这种物品的一些示例包括，但不限于，织物和非织物、预成型和带隔离物、电导体的绝缘涂层等。
可以应用各种处理方法以处理上述聚合组合物来形成上述物品。例如，在一些实施例中，根据本发明的教导的聚合颗粒，例如上面讨论的，可以被挤压形成各种物品。例如，在一些实施例中，具有金属内含物和化学发泡剂的颗粒可以被挤压形成多孔物品。
在下面的小节中讨论可以使用根据本发明的教导的聚合组合物形成各种物品。
隔离物
一方面，本发明提供了例如用于通讯电缆的隔离物，其包括多个例如金属粒子的导电内含物，导电内含物分布在隔离物内以提供电磁辐射的屏蔽。在一些实施例中，可以例如通过经由模具挤压将这种隔离物形成预定形状。例如，可以使用具有十字形开口的模具形成具有细长的十字形形状的细长的隔离物。在其他实施例中，隔离物可以是柔软带的形式。
通过示例，图2A和2B示意性地示出了根据本发明的一个实施例的预成型隔离物10，其具有从近端20延伸至远端30的细长的十字形形状。隔离物10提供了四个细长的通道40A、40B、40C、40D，在每一个通道中布置有例如双绞线的导体。多个金属内含物50分布在整个隔离物10中。而在一些实施例中，金属内含物50大致均匀地分布在隔离物10的主体内部，例如，如图2B的截面视图中所描绘的，在其他实施例中，金属内含物的空间分布可以是非均匀的。通过示例，在一些实施例中，在隔离物的通道壁附近的金属内含物50的密度可以大于隔离物的中心部分的相应密度。如下文更详细讨论的，金属内含物促进了通道中分布的导体之间的屏蔽，因此最小化以及优选地消除这些导体之间的串扰。在许多实施例中，隔离物10对于降低布置在邻近通道的导体之间的大约1MHz至大约40GHz频率范围内、或者大约1MHz至大约10GHz频率范围内、或者大约1MHz至大约2GHz频率范围内、或者大约1MHz至大约1.5GHz频率范围内的串扰是特别有效的。在其他实施例中，隔离物10对于降低大约500MHz至大约1GHz频率范围内、或者大约500MHz至大约10GHz频率范围内、或者大约1MHz至大约40GHz频率范围内、或者大约1MHz至大约10GHz频率范围、或者大约1MHz至大约2GHz频率范围内、或者大约1MHz至大约1.5GHz频率范围内的串扰是特别有效的。这些频率范围对于用于信息的高速传输的电缆中的隔离物是特别有用的。例如，为了通过电缆以较高的比特速率传输信息，需要较高的带宽，从而也需要以较高的频率传输信号。当前的数据电缆性能需求由ANSI-TIA-568-C.2限定。用于通信电缆的一种性能需求被称为“衰减串扰比率，远端”(ACRF)。ACRF根据电缆中邻近导体对所引起的干扰信号的比率来衡量在给定电缆的远端接收了多少信号。下面的表1列出了5e类、6类和6A类电缆的最小ACRF。
表1
电缆中导体之间的改进的串扰降低使数据能够以比表1所列的更高的频率传输。例如，根据本发明的实施例的包含隔离物、带和其他材料的电缆能够在给定频率减小串扰，提高ACRF并因此使高性能电缆特性成为可能。
在该示例性实施例中，隔离物10由聚合材料形成，其中分布有多个例如金属粒子的金属内含物50。通过示例，在一些实施例中，隔离物10包含聚烯烃、含氟聚合物(例如PVDF、PVF、ECTFE或ETFE)或全氟聚合物(例如FEP、MFA或PFA)，而金属内含物包括诸如铜、银、金、铝、青铜、锡、锡合金、锌、锌合金、铁、镍、铟、铟合金、镓、镓合金或不锈钢的金属。在其他实施例中，内含物包括金属氧化物，例如，氧化铜、氧化青铜、氧化锡、氧化锌、掺锌氧化铟、氧化铟锡、氧化镍、或氧化铝等。在一些实施方式中，隔离物包括两种或多种不同的聚合物，例如两种或多种不同的聚烯烃和/或例如FEP、MFA和PFA中的两种或多种的混合物的含氟聚合物。另外，在一些情况下，金属内含物可以显示各种不同的形状和/或由不同的金属形成。
在一些实施例中，一种类型的金属内含物主要反射入射至其上的(例如大约1MHz至大约10GHz的频率范围内的)电磁辐射，而其他类型的金属内含物主要吸收那个频率范围内的入射辐射。以这种方式，可以实现容纳在隔离物内的导体(例如双绞线)的有效屏蔽。
通过示例，在该示例性实施例中，金属内含物50可以包括两种类型，一种类型呈现针状形状，而另一种呈现平的片状形状。通过示例，图3A示意性地示出呈现细长的(针状)形状的针状金属内含物50a的一种。在一些实施例中，针状金属内含物50a可以具有在大约10微米至大约6000微米的范围内、或者大约10微米至大约200微米的范围内、或者大约600微米至大约1000微米的范围内的平均长度(L)(该平均长度可以是分布在隔离物内部的全体针状粒子的长度的平均)。在一些实施例中，针状金属内含物50a可以呈现大于约75的、或者在大约75至大约200的范围内的纵横比。该纵横比可以被定义为内含物的长度相对于其最大截面尺寸(例如图3A所示的最大宽度(W))的比值。
图3B示意性地示出片状金属内含物50b之一，其示出了可以由最大截面尺寸(W)和厚度(T)表征的薄饼状形状。在一些实施例中，遍及隔离物10分布的片状金属内含物70可以呈现在大约10微米至大约6000微米的范围内、或者大约600微米至大约6000微米的范围内、或者大约10微米至大约600微米的范围内的平均最大截面尺寸以及在大约10微米至大约6000微米的范围内、或者大约600微米至大约6000微米的范围内、或者大约10微米至大约600微米的范围内的平均长度。
在一些实施例中，金属内含物50占隔离物10的体积分数在大约1％至大约40％的范围内、或者大约2％至大约30％的范围内、或者大约3％至大约20％的范围内、或者大约4％至大约15％的范围内、或者大约5％至大约10％的范围内。
在一些实施例中，例如含氟聚合物、聚烯烃、或其组合的聚合物可以占隔离物体积的至少约30％、或至少约40％、或至少约50％、或至少约60％、或至少约70％、或至少约80％、或至少约85％、或至少约90％、或至少约95％。
在一些实施例中，金属内含物50可以占隔离物的重量百分比在大约1％至大约30％的范围内、或者大约5％至大约20％的范围内、或者大约5％至大约15％的范围内、或者大约10％至大约15％的范围内。
在一些实施例中，例如含氟聚合物、聚烯烃、或其组合的聚合物可以占隔离物的至少大约30重量％、或者至少大约40重量％、或者至少大约50重量％、或者至少大约60重量％、或者至少大约70重量％、或者至少大约80重量％、或者至少大约85重量％、或者至少大约90重量％、或者至少大约95重量％。
在一些实施例中，隔离物10的轴向DC(直流)电导率在大约1×103西门子/米至大约3.5×107西门子/米的范围内。通过在隔离物的近端和远端之间施加DC电压(V)(例如通过应用电压源60)以及通过使用DC电流计64测量轴向流动的DC电流(I)(即，从近端到远端的方向或者相反)，可以测量隔离物10的近端和远端之间的轴向DC电导率(σ)，如图4示意性地示出的。然后可以根据如下关系使用欧姆定律确定DC电导率：
等式1
其中，
σ表示电导率，
V表示施加在隔离物两端的DC电压，
以及I表示响应于电压V的施加而流经隔离物的DC电流。
在一些实施例中，对于大约1MHz至大约40GHz的范围内的频率，隔离物10的AC(交流)电导率(σac)(定义为交流阻抗的倒数)在大约1×103西门子/米至大约3.5×107西门子/米的范围内。通过在隔离物两端(例如，在近端20和远端30之间)轴向地施加AC电压并且使用AC电流计测量经过隔离物20的AC电流来测量AC电导率，例如，以图4所示的方式，用AC电压源代替DC电压源并且用AC电流计代替DC电流计。AC电导率然后可以使用如下关系确定：
等式2
其中，
Imax表示所测量的AC电流的最大值，以及
Vmax表示所测量的AC电压的最大值。
在一些实施例中，用于形成隔离物10的材料的表面电阻在大约1×10-5欧姆每平方至大约1×105欧姆每平方的范围内，或者优选地大约10欧姆每平方。本领域技术人员可以理解，材料的表面电阻会根据材料的厚度而改变。例如，表面电阻(欧姆每平方)乘以厘米为单位的材料厚度等于材料的体积电阻率(欧姆-厘米)。结果，实现给定表面电阻所必需的体积电阻率将依赖于所讨论的材料的厚度。例如，导电性能差的较厚的材料与导电性能好的较薄的材料提供相同的体积电阻率。作为更具体的示例，厚度为0.0254cm(0.010英寸)的带可以具有0.254欧姆-厘米的体积电阻率和10欧姆每平方的表面电阻。如果带的厚度减小至0.0127cm(0.005英寸)，为了获得10欧姆每平方的相同的表面电阻，体积电阻率被减半至0.127欧姆-厘米。
在一些实施例中，用于形成隔离物10的材料的屏蔽效率在大约15dB至大约90dB的范围内、或者在大约15dB至大约50dB的范围内、或者在大约50dB至大约90dB的范围内。屏蔽效率可以根据ASTM D4935–99测量，ASTM D4935–99是用于测量平面材料的电磁屏蔽效率的标准测试方法(Standard Test Method for Measuring the Electromagnetic ShieldingEffectiveness of Planar Materials)，其内容通过引用包含于此。
如图5示意性地示出的，在使用中，多个导体84A、84B、84C和84D(这里统称为导体84)可以布置在隔离物80所提供的通道82A、82B、82C、82D中。导体可以是例如导线的双绞线。隔离物10最小化并且优选地消除布置在不同通道中的导体之间的串扰。例如，当导体84A、84B、84C、84D用于以高达约100Gbits/sec、或者在大约1Mbit/sec至大约100Gbits/sec的范围内、或者在大约1Mbit/sec至大约40Gbits/sec的范围内的速率传输通讯数据时，金属内含物50例如促进布置在邻近通道中的导体彼此之间的电磁屏蔽。该屏蔽可以在与导体所发射的频率对应的频率(例如，在大约500MHz至大约1GHz的范围内的频率、或者在大约500MHz至大约10GHz的范围内的频率)最小化以及优选地消除邻近导体之间的串扰。
虽然隔离物80具有十字形的截面轮廓，但在其他实施例中，隔离物80可以具有其他形状。2010年4月6日提交的名称为“High Performance Support-Separators forCommunications Cables Providing Shielding for Minimizing Alien Crosstalk”的美国公开No.2010/0206609、2007年3月2日提交的名称为“High Performance Support-Separators for Communications Cables”的美国公开No.2007/0151745、2004年7月16日提交的名称为“upport Separators for Communications Cable”的美国公开No.2008/0066947以及2002年5月1日提交的名称为“High Performance Support-Separator forCommunications Cables”的美国专利No.7,098,405公开了隔离物的其他示例性实施例，其教导的全部内容各自通过引用包含于此。
虽然在上述隔离物80中，导电内含物由金属形成，但在其他实施例中，内含物86可以由诸如氧化铜、氧化青铜、氧化锡、氧化锌、掺锌氧化铟、氧化铟锡、氧化镍、或氧化铝等的金属氧化物形成。在其他实施例中，导电内含物可以由碳纳米管、石墨烯，和/或富勒烯形成。如在本领域公知的，碳纳米管是具有圆柱形纳米结构的碳的同素异形体。纳米管是富勒烯结构族的成员，其也包括球形的布基球，并且纳米管的端部可以被布基球结构的半球覆盖。
隔离物80可以用于各种电缆，包括屏蔽和非屏蔽电缆。通过示例，图6A示例性地示出其中布置有隔离物10的屏蔽电缆90。屏蔽电缆90包括金属编织物、金属带、或者两者92，其围绕隔离物10以提供外部串扰的屏蔽。在一些情况下，在使用中，金属编织物、金属带、或者两者可以接地。金属编织物、金属带或者两者92被可以由聚合材料形成的护套93围绕。在一些情况下，护套可以由低烟PVC、卤化聚烯烃、或无卤聚烯烃形成。在一些情况下，护套93由聚合物形成，聚合物诸如聚烯烃、例如FEP、MFA、PFA、ETFE、ECTFE、PVDF、PVF、或其组合的含氟聚合物。
通过进一步说明，图6B示意性地示出包含隔离物10的非屏蔽电缆94。电缆94还包括围绕隔离物10的护套95。在一些实施例中，护套95可以与隔离物10的最外端接触以提供位置稳定性。在其他实施例中，在隔离物和护套95之间可以存在间隙。
可以以各种方式制造具有多个金属内含物的上述隔离物10、或其他的预成型多孔物品。通过示例，参考图7的流程图，在制造隔离物10的一个示例性方法中，其中包含有金属内含物的例如含氟聚合物或聚烯烃颗粒的多个聚合物颗粒(例如上面讨论的颗粒)可以被熔融(步骤1)，并且熔融的颗粒可以被挤压以形成隔离物10(步骤2)。所得到的隔离物可以是固体或者可以包括多个单元(例如多孔泡沫)。例如，多孔泡沫可以包括具有开放单元结构、封闭单元结构、或者其组合的单元。泡沫单元的平均尺寸可以变化。在一些实施例中，泡沫单元的平均尺寸可以在大约0.0005英寸至大约0.003英寸的范围内，平均尺寸大约0.0008英寸。制造隔离物的方法的另外的示例性实施例在2008年8月1日提交的名称为“Compositions for Compounding,Extrusion,and Melt Processing of Foamable andCellular Fluoropolymers”的美国申请No.12/221,280(现在以美国专利No.7,968,613发表)以及2009年11月9日提交的名称为“Compositions,additives,and compounds formelt processable,foamable,and cellular fluoroploymers”的美国申请No.12/590,471(现在以美国专利公开No.2010/0072644公开)中披露，这两者的教导的全部内容通过引用包含于此。
在一些实施例中，不是或者除了将金属内含物分布在隔离物内，隔离物的外表面也可以被导电材料涂覆(例如其可以被金属化)从而提供电磁屏蔽。通过示例，图8A示意性地示出了这种隔离物96的实施例，其具有T形截面轮廓的聚合主体部分98。薄的金属涂层100覆盖主体部分98的外表面以提供电磁屏蔽。在一些实施例中，金属涂层的厚度可以例如在大约3微米至大约12微米的范围内。在一些实施例中，金属涂层具有大致均匀的厚度，而在其他实施例中，金属涂层的厚度可以在其沉积的表面上变化。可以使用许多金属形成涂层100。通过示例，金属涂层可以由铜、银、铝、铜、金、青铜、锡、锌、铁、镍、铟、镓、或不锈钢中的任意一种形成。在一些实施例中，上面更详细描述的多个导电内含物(例如金属内含物)可以分布在聚合主体部分98的内部。
虽然在该实施例中，金属涂层100大致覆盖主体部分98的整个外表面，但在其他实施例中，金属涂层可以仅覆盖外表面的一部分。通过示例，图8B示意性地示出根据另一实施例的具有金属涂层的隔离物97，所述金属涂层具有沉积在隔离物的聚合主体部分99的外表面上的金属部分101的混杂物的形式。此外，每个金属部分的厚度可以例如在大约3微米至大约12微米的范围内。在一些情况下，金属部分覆盖隔离物的表面积的至少大约30％、或至少大约40％、或至少大约50％、或至少大约60％、或至少大约70％、或至少大约80％、或至少大约90％、或至少大约95％。在一些实施例中，多个导电内含物(例如金属内含物)可以分布在聚合主体部分99的内部。
可以使用本领域公知的任意合适的工艺施加导电材料涂层。例如，可以使用无电镀工艺施加涂层。可以用于施加导电材料涂层的其他工艺可以包括例如电镀、真空沉积、溅射镀膜、双面镀、单面镀。在一些实施例中，涂层可以施加为粘结至或者以其他方式附接至隔离物或者沉积在隔离物上的薄膜或箔。在其他实施例中，可以经由使隔离物通过金属浴(例如，锡、铋-锡混合物或者铟合金浴)来施加涂层。
图9示意性地示出根据本发明的另一实施例的隔离物100，其包括具有T形截面的聚合主体部分102，聚合主体部分102提供可以布置导体的4个通道。隔离物100进一步包括布置在主体部分101内部的导电条102(例如金属条)。在该实施例中，金属条沿着隔离物的长度从其近端延伸至其远端以提供布置在由隔离物形成的通道内部的导体(未示出)之间的电磁屏蔽。在一些实施例中，内部金属条的厚度可以在大约6微米至大约55微米的范围内。
上述隔离物100可以以各种方式制造。在制造隔离物100的一个示例性方法中，导电条102可以与多个含氟聚合物或聚烯烃颗粒一起被共同挤压以形成隔离物100。
图10A示意性地示出根据本发明的另一实施例的隔离物300，其包括具有向外延伸至T形挡板部分305的臂304的主体部分302。挡板部分305被成形以形成其中可以布置导体308的多个通道306。如上所述，隔离物300可以由聚合材料形成，例如，FEP、PFA、MFA、和任意上述其他聚合物。同样如上所述，多个例如金属粒子的金属内含物310可以分布在隔离物300的聚合材料中。在一些实施例中，屏蔽材料310可以被缠绕在隔离物300周围。屏蔽材料310可以由任意材料形成，例如下面更详细讨论的带材料。在一些实施例中，屏蔽材料可以是铝麦拉(mylar)膜。对于其他实施例，屏蔽材料可以是如下参考图13A、13B、13C、13D描述的多层带材料，或者如下参考图14描述的非纺织材料。
图10B示意性地示出根据本发明的另一实施例的隔离物200，其包括内部中心部分202和外部挡板部分204。隔离物200可以由聚合材料形成，聚合材料例如FEP、PFA、MFA、和任意上述其他聚合物。挡板部分被成形以形成其中布置有导体的多个通道206。挡板部分204最初可以处于打开位置以允许例如双绞线导体的电导体插入通道206内。然后可以如图10C示意性地示出的(例如，通过施加热和/或压力)密封挡板部分204。例如，在制造过程中，挡板部分204处于打开的位置(例如，如图10B所示)并且当施加压力或者热或者两者时(通常在挤压期间通过圆形腔)关闭。可选择地，可以使用第二加热模具来确保制造过程中隔离物或电缆的初始挤压之后挡板顶部的闭合。另一种可能性是将简单的金属环置于合适的位置，在最终的隔离物或电缆的装配过程中，一旦将导体适当地插入通道，金属环迫使挡板顶部向下。金属环可以被加热以产生适当的闭合。也可以使用其他技术，因为制造工艺会基于隔离物和电缆需求(即，所需导体的数目、接地线的使用、通道内部的对准等)而改变。如图10D更详细地示出的，在一个实施例中，挡板部分208可以被固定至隔离物210的腔的开口的一侧的凹进部分，当未固定时发生闭合，物理自由端208邻接至通道壁的外表面的另一端并且与通道壁的外表面的另一端粘附在一起。
图10E示意性地示出根据本发明的另一实施例的隔离物350，其包括其中布置有导体354的基本开放的通道352。图10F示意性地示出根据本发明的另一实施例的隔离物360，其包括基本闭合的通道362。例如，通道的壁可以环绕通道大约200度的角度，因此留下大约160度的开口，如图10E所示。再例如，通道的壁可以环绕通道大约350度的角度，因此留下大约10度的开口，如图10F所示。在一些实施例中，通道的壁可以环绕通道大约200度至大约350度范围内的角度，因此留下大约160度至大约10度范围内的开口。
图10G示意性地示出根据本发明的另一实施例的隔离物370，其包括具有向外延伸至T形挡板部分373的臂的主体部分371。挡板部分373被成形以形成其中可以布置导体374的多个通道372。隔离物包括至少两个相对的臂375、377，臂375、377相对于隔离物370的中心彼此偏移。在一些实施例中，隔离物370的相对的臂375、377之间的偏移可以通过增大在绞合方向匹配的相邻双绞线之间的间隔来减少相邻的双绞线之间的干扰(例如串扰)。例如，隔离物370的相对的臂375、377之间的偏移可以提供穿过隔离物370的相邻通道372的双绞线之间的附加偏移。臂375、377可以从隔离物的中心偏移不同的距离。例如，臂375、377从隔离物的中间点偏移的距离可以等于臂375、377的厚度的大约一半。在一些实施例中，臂375、377从隔离物的中间点偏移的距离可以等于导体374的直径的大约一半。
如上所述，图10E、10F和10G所示的隔离物350、360、370可以由聚合材料形成，聚合材料例如FEP、PFA、MFA、和上述任意其他聚合物。另外，如上所述，隔离物350、360、370可以是固体或者可以包含多个单元356、366、376(例如多孔泡沫)。例如，多孔泡沫可以包括具有开放单元结构、封闭单元结构、或者其组合的单元。同样如上所述，多个例如金属粒子的金属内含物370、380、390可以分散在隔离物350、360、370的聚合材料中。在一些实施例中，屏蔽材料358、368、378可以被缠绕在隔离物350、360、370周围。屏蔽材料358、368、378可以由任意材料形成，例如下面更详细讨论的带材料。在一些实施例中，屏蔽材料可以是铝麦拉膜。对于其他实施例，屏蔽材料可以是如下参考图13A、13B、13C、13D讨论的多层带材料，或者如下参考图14讨论的非纺织材料。
隔离物的其他示例性实施例在2010年4月6日提交的名称为“High PerformanceSupport-Separators for Communications Cables Providing Shielding forMinimizing Alien Crosstalk”的美国公开No.2010/0206609、2007年3月2日提交的名称为“High Performance Support-Separators for Communications Cables”的美国公开No.2007/0151745、2004年7月16日提交的名称为“Support Separators forCommunications Cable”的美国公开No.2008/0066947以及2002年5月1日提交的名称为“High Performance Support-Separator for Communications Cables”的美国专利No.7,098,405中披露，其教导的全部内容各自通过引用包含于此。
在一些实施例中，隔离物200可以包括多个导电内含物215(例如金属内含物)，如图2A和2B示意性示出的以及上面参考这些图更详细描述的。例如，在一些实施例中，隔离物的中心部分202可以包括多个导电内含物。在一些实施例中，挡板部分204可以包括沿该部分的长度延伸的导电涂层或层217，如图8A和8B示意性示出的以及上面参考这些图更详细描述的。例如，导电层217可以是连续的或不连续的。在一些实施例中，隔离物200的挡板部分204可以包括导电涂层或层217，而中心部分202可以包括多个导电内含物215。导电涂层或层217可以沉积在每个挡板部分204的外表面212上、由挡板部分204形成的通道206的内表面214上、或者既在内表面214上又在外表面212上。
在另一实施例中，隔离物200可以包括导电条219、221(例如金属条)。在一些实施例中，导电条219可以布置在中心部分202内部。在其他实施例中，导电条221可以布置在挡板部分204内部。在一些实施例中，导电条219、221可以既布置在中心部分202内部又布置在挡板部分204内部。在这些实施例的任意一个中，金属条219、221可以沿着隔离物的长度从其近端延伸至其远端以提供布置在由隔离物形成的通道内部的导体(未示出)之间的电磁屏蔽。在一些实施例中，内部金属条的厚度可以在大约6微米至大约55微米的范围内。
在一些实施例中，隔离物200的挡板部分204可以包括一个内部导电条，而中心部分202可以包括多个导电内含物。在其他实施例中，隔离物200的挡板部分204可以包括多个导电内含物，而中心部分202可以包含一个内部导电条。在其他实施例中，隔离物可以包括上面参考图8A、8B、9、10A、10B、10C和10D讨论的导电内含物215、导电层217、以及导电条219的任意组合。
虽然在上述隔离物的一些实施例中，金属内含物大致均匀地分布在隔离物的主体内部，例如，如在图2A和2B的截面视图中示意性地示出的，但是在其他实施例中，金属内含物的空间分布可以是非均匀的。例如，挡板部分中的内含物的密度(即，每单位体积的内含物的数目)可以大于中心部分。再例如，中心部分中的内含物的密度可以大于挡板部分。
带
如上所述，在另一方面，本发明提供了例如用于通讯电缆的带，其中包含有导电内含物。在一些实施例中，带可以包括多个分布在其中以提供电磁辐射的屏蔽的金属粒子。在许多实施例中，这种带是柔软的从而能够被配置为期望的形状。例如，在一些实施例中，带沿其纵轴可以是曲面的或者弯曲的，从而形成适合于至少部分地围绕(缠绕)一个或多个导体(例如，一对双绞线导体)的形状。在一些示例性实施例中，带可以用作包含非屏蔽双绞线的电缆(具有或不具有内部隔离物，例如交叉网)的整体屏蔽。这种类型的用途可以被称为屏蔽的非屏蔽双绞线(“屏蔽UTP”、或“S-UTP”)。在一些示例性实施例中，根据本教导的带可以用作具有屏蔽导体(例如，单独导体或导体的双绞线)的电缆的整体屏蔽。导体也可以使用根据本教导的带被屏蔽。这种类型的用途可以被称为屏蔽的单独屏蔽双绞线，“屏蔽的ISTP”。在其他示例性实施例中，带可以用于屏蔽双绞线，而电缆本身保持非屏蔽。这种类型的用途可以被称为“PIMF”或“PiMF”，其通常指金属箔中的对，但是也可以用于涉及使用本文所披露的带来屏蔽双绞线的实施例。
通过示例，图11示意性地示出根据本发明的一个实施例的带110，其从近端103延伸至远端104。示例性带具有聚合物主体部分106，其中分布有多个导电内含物112，例如金属粒子。
在一些实施例中，带110的厚度小于大约0.020英寸，例如在大约0.001英寸至大约0.020英寸的范围内或者大约0.001英寸至大约0.010英寸的范围内、或者大约0.010英寸至大约0.020英寸的范围内。在一些实施例中，带由非纺织的聚合织物形成，其中包含有多个导电内含物，例如金属粒子，如下更详细地讨论。
在一些实施例中，带可以包括聚合物、聚烯烃、或含氟聚合物(例如，诸如FEP、MFA、PFA的全氟聚合物)，以及金属内含物由诸如银、铝、铜、金、青铜、锡、锌、铁、镍、铟、镓、或不锈钢的金属形成。在一些实施方式中，带可以包括两种或多种不同的聚合物、聚烯烃、含氟聚合物(例如，诸如FEP、MFA、和PFA中的两种或多种的混合物的全氟聚合物)。此外，在一些情况下，金属内含物可以呈现各种不同的形状和/或由不同的金属形成。
在该实施例中，金属内含物112可以包括两种类型，一种类型呈现针状形状，而另一种呈现平的片状形状，如上更详细地讨论的以及图2A和2B中示意性示出的。
在一些实施例中，金属内含物112占带110的体积分数在大约1％至大约40％的范围内、或者大约2％至大约30％的范围内、或者大约3％至大约20％的范围内、或者大约4％至大约15％的范围内、或者大约5％至大约10％的范围内。
在一些实施例中，例如含氟聚合物、聚烯烃、或其组合的聚合物可以占带的体积的至少大约30％、或至少大约40％、或至少大约50％、或至少大约60％、或至少大约70％、或至少大约80％、或至少大约85％、或至少大约90％、或至少大约95％。
在一些实施例中，金属内含物50占隔离物的重量百分比在大约1％至大约30％的范围内、或者大约5％至大约20％的范围内、或者大约5％至大约15％的范围内、或者大约10％至大约15％的范围内。
在一些实施例中，例如含氟聚合物、聚烯烃、或其组合的聚合物可以占带的至少大约30重量％、或者至少大约40重量％、或者至少大约50重量％、或者至少大约60重量％、或者至少大约70重量％、或者至少大约80重量％、或者至少大约85重量％、或者至少大约90重量％、或者至少大约95重量％。
在一些实施例中，带110的轴向DC(直流)电导率在大约1×103西门子/米至大约3.5×107西门子/米的范围内。通过在带110上的两点之间施加DC电压(V)(例如应用电压源60)以及通过使用DC电流计64测量轴向流动的DC电流(I)(即，从一个点到另一个点的方向或者相反)，可以测量带110上的两点之间的轴向DC电导率(σ)，例如，以图4所示的方式。然后可以根据如下关系使用欧姆定律来确定DC电导率：
等式1
其中，
σ表示电导率，
V表示施加在隔离物两端的DC电压，
以及I表示响应于电压V的施加而流经隔离物的DC电流。
在一些实施例中，对于大约1MHz至大约40GHz的范围内的频率，带110的AC(交流)电导率(定义为交流阻抗的倒数)在大约1×103西门子/米至大约3.5×107西门子/米的范围内。通过在带上的两点之间施加AC电压并且使用AC电流计测量通过带110的AC电流来测量AC电导率，例如，以图4所示的方式，用AC电压源代替DC电压源60并且用AC电流计代替DC电流计64。AC电导率然后可以使用如下关系确定：
等式2
其中，
Imax表示所测量的AC电流的最大值，以及
Vmax表示所测量的AC电压的最大值。
在一些实施例中，带110的表面电阻在大约1×10-5欧姆每平方至大约1×105欧姆每平方的范围内，或者优选地大约10欧姆每平方。本领域技术人员可以理解，材料的表面电阻会根据材料的厚度而改变。例如，表面电阻(欧姆每平方)乘以材料厚度(厘米)等于材料的体积电阻率(欧姆-厘米)。结果，实现给定表面电阻所需的体积电阻率将依赖于所讨论的材料的厚度。例如，导电性能差的较厚的材料与导电性能好的较薄的材料提供相同的体积电阻率。作为更具体的示例，厚度为0.0254cm(0.010英寸)的带可以具有0.254欧姆-厘米的体积电阻率和10欧姆每平方的表面电阻。如果带的厚度减小至0.0127cm(0.005英寸)，为了获得10欧姆每平方的相同的表面电阻，体积电阻率必须被减半至0.127欧姆-厘米。
在一些实施例中，带110的屏蔽效率在大约15dB至大约90dB的范围内，或者在大约15dB至大约50dB的范围内，或者在大约50dB至大约90dB的范围内。屏蔽效率可以根据ASTMD4935–99测量，ASTM D4935–99是用于测量平面材料的电磁屏蔽效率的标准测试方法，其内容通过引用包含于此。
上述带和隔离物可以使用本领域公知的用于处理聚合物的任意技术制造。在示例性实施例中，带和隔离物可以通过挤压聚合物组合物来制造，如上所述。
可以以各种方式制造上述具有多个导电内含物的带110。通过示例，参考图12的流程图，在制造带110的一个示例性方法中，多个其中包含金属内含物的例如含氟聚合物或聚烯烃颗粒的聚合物颗粒(例如上面讨论的颗粒)可以被熔融(步骤1)，并且熔融的颗粒可以被挤压以形成带110(步骤2)。
图13A示意性地示出根据本发明的实施例的多层带113，其包括由聚合材料形成的衬底层115。通过示例，在一些实施例中，衬底层115由例如全氟聚合物的含氟聚合物形成。用于形成衬底层115的合适的聚烯烃或含氟聚合物的一些示例包括，但不限于，FEP、MFA、PFA、PVF、PTFE、ETFE、ECTFE、PVDF、它们的组合、或者其他合适的含氟聚合物或聚烯烃。在一些实施例中，聚合衬底115是泡沫衬底，例如，具有其中形成有气体(例如空气)的囊的衬底。通过示例，泡沫聚合组合物和用于形成这种组合物的方法在2008年8月1日提交的名称为“Compositions for Compounding,Extrusion,and Melt Processing of Foamable andCellular Fluoropolymers”的美国申请No.12/221,280(现在以美国专利No.7,968,613发表)中披露，其通过引用包含于此的教导可以应用至一些实施例以生成聚合衬底115。可替代地，在一些其他实施例中，聚合衬底115可以是固体衬底。在其他实施例中，聚合衬底可以是非纺织聚合织物，如在下文更详细描述的。在一些实施例中，衬底层的厚度可以小于大约0.020英寸，例如，在大约0.001英寸至大约0.020英寸的范围内或者大约0.001英寸至大约0.010英寸的范围内、或者大约0.010英寸至大约0.020英寸的范围内，但也可以使用其他的厚度。
聚合衬底115可以是电绝缘的、电耗散的或导电的。在一些实施例中，聚合衬底115包括分布其中的多个导电内含物(例如金属内含物)，例如，以上述方式。在一些实施例中，导电(例如金属)内含物的密度足够高以使内含物形成互联网络，从而形成例如导电聚合衬底。在其他实施例中，金属内含物的密度可以较小以使内含物基本彼此分离，从而形成例如耗散聚合衬底。
多层带113可以进一步包括薄的金属层117(例如，在该实施方式中的铝箔层)，其布置在下面的衬底115的表面上。薄的金属层的厚度例如在大约50埃至大约300埃的范围内。
图13B示意性地示出了多层带119的另一实施例，其包括由聚合材料形成的衬底层125，例如上面更详细讨论的。多层带可以进一步包括布置在衬底层125上的非纺织聚合织物层127。非纺织聚合织物层可以是电绝缘的、电耗散的或导电的。适合用于该实施例和其他实施例的非纺织聚合材料在下文更详细地描述。
在一些实施例中，非纺织聚合层包括例如以上述方式分布其中的多个导电内含物(例如金属内含物)。在一些实施方式中，金属内含物可以具有各种不同的形状。例如，一些金属内含物可以具有适用于主要耗散入射至其上的电磁辐射的形状(例如，针状形状)，该电磁辐射具有大约1MHz至大约40GHz范围内、或者大约1MHz至大约10GHz范围内、或者大约1MHz至大约2GHz范围内、或者大约1MHz至大约1.5GHz范围内的频率；而一些其他内含物可以具有适用于主要反射入射至其上的电磁辐射的不同形状(例如片状形状)，该电磁辐射具有大约1MHz至大约40GHz范围内、或者大约1MHz至大约10GHz范围内、或者大约1MHz至大约2GHz范围内、或者大约1MHz至大约1.5GHz范围内的频率。
在一些实施例中，分布在非纺织织物层127内部的导电内含物(例如金属内含物)的密度足够高以使金属内含物形成导电网络，从而形成例如导电非纺织层。在其他实施例中，分布在非纺织织物层内部的导电内含物(例如金属内含物)的密度较小，内含物基本彼此分离，从而形成例如耗散非纺织层。
在其他实施例中，非纺织层127不含导电内含物。
在一些实施例中，多层带可以提供大范围(例如，在大约1MHz至大约10GHz范围内)的频率的电磁辐射的屏蔽。尽管薄的金属层可以提供在相对较低的频率(例如，小于大约10MHz的频率)的有效屏蔽，导电非纺织层和聚合衬底可以提供在较高频率(例如大于大约10MHz的频率)的有效屏蔽。例如，非纺织层和聚合衬底(单独的或者彼此组合)可以提供在大约500MHz至大约1GHz范围内、在大约500MHz至大约10GHz范围内、在大约1MHz至大约40GHz范围内、在大约1MHz至大约10GHz范围内、在大约1MHz至大约2GHz范围内、或者在大约1MHz至大约1.5GHz范围内的频率的有效屏蔽。
图13C示意性地示出上述结合图13B讨论的多层带的变型，其中，薄的金属层133(例如铝箔层)布置在下面的聚合衬底135和非纺织织物层137之间。与上述结合图13B讨论的非纺织织物层127类似，非纺织层137可以由聚合材料形成，例如上面讨论的。虽然在一些实施例中，非纺织织物层包括分布其中的多个导电内含物(例如金属内含物)，但在其他实施例中，非纺织织物层137不含有这种内含物。
图13D示意性地示出根据本发明的另一实施例的另一多层带，其包括布置有非纺织织物层147的表面上的薄金属层143(例如铝箔层)。在一些实施例中，薄金属层和非纺织织物层可以彼此机械结合，如下文更详细描述的。非纺织织物层可以是电绝缘的、电耗散的或导电的。在一些实施例中，非纺织织物层147包含多个导电(例如金属)内含物，而在其他实施例中，非纺织织物层147不含有这种内含物。在非纺织织物层147包含导电内含物的一些实施例中，内含物形成互联网络，而在其他这种实施例中，内含物基本彼此分离。
可以使用上述多层带，例如用于提供电缆中的屏蔽，如下文参考图16更详细描述的。在这种应用中，多层带可以提供许多有益效果。例如，当根据图13A、13B和13C、13D示意性示出的实施例的多层带用于这种电缆时，其可以减小插入损耗。例如，当用于环绕电缆中的导体时，衬底层115、125、135提供导电层(例如金属层117、123、133)和被带环绕的导体之间的间隔。导体和导电层之间的间隔可以减小电缆中的插入损耗。
根据图13D示意性示出的实施例的多层带可以提供宽的频率范围内的屏蔽。例如，绝缘的、耗散的、或者导电的非纺织层相比金属层，可以提供不同频率范围内的电磁屏蔽。绝缘的、耗散的、或者导电的非纺织层和金属层的组合因此可以提供宽的频率范围内的有效屏蔽。
上述多层带可以以各种方式制造。通过示例，聚合衬底层(例如，图13A中的层115)可以根据上述从例如含氟聚合物或聚烯烃的聚合物颗粒产生带的方法制造。非纺织聚合织物层(例如，图13B中的层127)可以根据下文更详细描述的用于产生非纺织材料的方法制造。例如聚合衬底层、非纺织织物层和金属层的各种层可以使用各种技术与它们的邻近层结合。在一些实施例中，层可以使用粘合剂或其他结合剂结合。在其他实施例中，层可以被彼此机械粘结或结合。例如，金属层可以通过针刺法结合至非纺织层，如下文更详细描述的。再例如，聚合层和/或非纺织织物层可以通过选择性地将层的部分加热至足以熔融聚合物成分的温度(例如，通过超声波焊接或轧辊结合法)彼此热结合或者热结合至金属层。
在其他示例中，聚合层和/或非纺织织物层可以通过超声波结合彼此热结合或者热结合至金属层。例如，材料层可以在提供高频声波的喇叭和被称为砧的旋转压延机之间被拉伸。声能可以通过砧的凹凸点处的机械振动产生局部热量，因此熔化材料。
制造带的方法的其他示例性实施例在2008年8月1日提交的名称为“Compositionsfor Compounding,Extrusion,and Melt Processing of Foamable and CellularFluoropolymers”的美国申请No.12/221,280(现在以美国专利No.7,968,613发表)中披露，其教导的全部内容通过引用包含于此。
非织物
在另一方面，本发明提供包含例如导电内含物的导电单元的非织物。非织物可以被用作带，其可以被用作整体屏蔽或者单个导体或导体对的屏蔽，如上更详细讨论的。例如，图14示意性地示出包含多个导电原纤维122的非织物120。导电原纤维可以由任意适合的导电材料制成。在一些实施例中，导电原纤维可以由诸如铜、银、铝、金、青铜、锡、锌、铁、镍、铟、镓、或不锈钢的金属形成。在一些实施例中，导电原纤维可以由例如锡合金、镓合金、或锌合金等的金属合金形成。在其他实施例中，导电原纤维可以由诸如氧化铜、氧化青铜、氧化锡、氧化锌、掺锌氧化铟、氧化铟锡、氧化镍、或氧化铝等的金属氧化物形成。在一些实施例中，非织物所包含的导电单元可以是导电纤维的形式，例如单丝、纱线、线、编织物、束、碎箔(例如金属箔)、或者其组合。
非织物120可以包括纤维、丝、或薄膜状细丝结构的联锁层或网络。在一些实施例中，非织物122可以由之前准备/形成的被处理为期望结构的排列网络的纤维、丝、薄膜、或带的网形成。在一些实施例中，之前准备或形成的纤维、丝或薄膜可以通过对上述聚合物组合物(例如，包含导电内含物的聚合物组合物)的挤压或其他处理产生。
例如，具有在大约0.0005英寸至大约0.005英寸的范围内、或者在大约0.001英寸至大约0.002英寸的范围内的单独细丝直径的多丝纱线可以被切成人造短纤维。这些人造短纤维的长度可以变化。例如，在一些实施例中，人造短纤维的长度在大约0.24英寸至大约3英寸的范围内。人造短纤维可以经由各种网形成工艺被处理以形成非织物。
在一些实施例中，非织物120可以包括聚合物纤维，其通过除了编织或针织以外的工艺被结合在一起。例如聚烯烃或包括全氟聚合物的含氟聚合物的各种聚合物可以被应用以形成纤维。通过示例，纤维可以由FEP、MFA、PFA、PVF、PTFE、ETFE、ECTFE、PVDF中的任意一种形成。在一些实施例中，一些纤维由一种聚合物形成，而其他纤维由另一种聚合物形成。
本领域技术人员应当理解，干法非织物包括在干燥状态下通过扯松工艺(garneting)、梳理、和/或空气动力学操作干燥纤维形成的那些非织物。非织物也可以通过挤压聚合物穿过线状或圆形喷丝头而形成。挤出的聚合物流之后迅速冷却并且通过空气和/或机械拉伸辊变细以形成期望直径的细丝。然后将细丝放置在传送带上以形成网。然后将网结合以形成纺粘网。
在其他实施例中，非织物也可以通过熔喷工艺形成。在该工艺中，可以通过包含多个小孔的线状模具挤压聚合物。热空气的会聚流之后可以迅速地使挤出的聚合物流变细以形成具有极细直径的纤维。变细的纤维之后可以被高速空气吹到收集屏上以形成熔喷网。在熔喷网上的纤维通过缠绕和粘着的组合被放置在一起。
此外，湿法非织物是公知的，其由沉积在表面上(例如移动的传送机)的包含纤维的悬浮液形成。在移除含水成分并将纤维干燥之后可以形成非纺织网。这些非织物的混合物可以通过以各种层压技术将一层或多层不同类型的非织物组合形成。
在一些实施例中，非织物120优选地具有适合用作通讯电缆中的绝缘隔离物的密度和厚度、以及其他机械特性和电特性。通过示例，在一个实施例中，非织物的密度(具有或不具有导电单元)可以在大约0.1g/cm3至大约9g/cm3的范围内。例如，在一些实施例中，非织物材料的密度可以小于大约0.3g/cm3、或者小于大约1.2g/cm3、或者小于大约2g/cm3、或者小于大约9g/cm3。非织物的厚度可以在大约0.05mm至大约5mm的范围内。例如，在一些实施例中，非织物的厚度可以在大约0.05mm至大约2mm的范围内。在其他示例性实施例中，非织物的厚度可以在大约0.2mm至大约1mm的范围内。在其他示例性实施例中，非织物的厚度可以在大约1mm至大约5mm的范围内。
可以用于形成非织物的方法的示例性实施例在2009年9月25日提交的名称为“Apparatus and Method for Melt Spun Production of Non-Woven Fluoropolymers ofPerfluoropolymers”的美国申请No.12/586,658(现在被公开为美国公开No.2011/0076907)中披露，其教导通过引用包含于此。
可以以各种方式形成包含导电原纤维112的非织物120。在一些实施例中，在将纤维处理成非织物之前或者在将纤维处理成非织物的过程中，导电单元112可以与例如聚烯烃或诸如全氟聚合物的含氟聚合物的多个聚合物纤维组合。在其他实施例中，诸如导电原纤维的导电单元可以应用至非纺织材料本身，例如，通过将原纤维针刺入非纺织材料。在针刺法的示例性方法中，刺针可以穿过材料层，例如布置在非纺织层上的金属层。针钩住纤维束穿过材料层，将层结合在一起。例如，在图15A示意性地示出的针织机160的示例性实施例中，包含多个针162的针板161可以用于将例如金属层的第一材料层164结合至例如非纺织材料的第二材料层165。当布置在针板161上的针162通过通常称为底板166和推板167的两个板之间时，可以被驱动以进入和离开材料层164、165。材料层164、165可以通过拉伸辊168、169牵引通过针织机160。
在其他实施例中，导电单元可以通过将导电材料热结合至非纺织材料而应用至非纺织材料。例如，例如金属粒子或碎金属绞线、或碎金属箔的导电材料可以通过轧光粘合法结合至非纺织网材料的区域。图15B示意性地示出轧光粘合设备170的示例性实施例。该设备包括例如压花汽缸172和平滑汽缸173。非纺织材料的网174通过汽缸之间。汽缸172、173被加热，例如达到足以软化用于形成非纺织材料的聚合物的温度。当通过设备170时，多个导电单元175可以施加至非纺织网174。其上布置有导电单元175的网174在加热的汽缸172、173之间被牵引。压花汽缸172上的压花图案将网174的部分暴露至热和压力，因此将导电单元175结合至网174。
在一些实施例中，上述非纺织材料的表面电阻在大约1×10-5欧姆每平方至大约1×105欧姆每平方的范围内，或者优选地大约10欧姆每平方。本领域技术人员可以理解，材料的表面电阻将根据材料的厚度而改变。例如，表面电阻(欧姆每平方)乘以材料厚度(厘米)等于材料的体积电阻率(欧姆-厘米)。结果，获得给定表面电阻所需的体积电阻率将依赖于所讨论的材料的厚度。例如，导电性能差的较厚的材料与导电性能好的较薄的材料提供相同的体积电阻率。作为更具体的示例，厚度为0.0254cm(0.010英寸)的带可以具有0.254欧姆-厘米的体积电阻率和10欧姆每平方的表面电阻。如果带的厚度减小至0.0127cm(0.005英寸)，为了获得10欧姆每平方的相同的表面电阻，体积电阻率必须被减半至0.127欧姆-厘米。
在一些实施例中，上述非纺织材料的屏蔽效率在大约15dB至大约90dB的范围内，或者在大约15dB至大约50dB的范围内，或者在大约50dB至大约90dB的范围内。屏蔽效率可以根据ASTM D4935–99测量，ASTM D4935–99是用于测量平面材料的电磁屏蔽效率的标准测试方法，其内容通过引用包含于此。
电缆
在另一方面，本发明提供了例如通讯电缆的电缆。该电缆可以包括上述提供布置在电缆中的导体的电磁屏蔽的带、隔离物、非织物的任意一种。在一些实施例中，电缆可以包括带、隔离物和非织物的各种组合。
通过示例，图16示意性地示出包括两对双绞线132和134以及带136的电缆130，带136缠绕导体132和134以提供导体132和134之间的电磁屏蔽。
如上所述，图6A和6B示意性地示出包含隔离物的电缆的其他示例性实施例。其中可以应用根据本发明教导的隔离物的电缆的其他示例性实施例在2010年4月6日提交的名称为“High Performance Support-Separators for Communications Cables ProvidingShielding for Minimizing Alien Crosstalk”的美国申请No.12/754,737(现在被公开为美国公开No.2010/0206609)中披露，其教导的全部内容通过引用包含于此。
电缆护套
在另一方面，本发明提供了用于例如通讯电缆的电缆的护套。在一些实施例中，护套可以包括分布在其中以提供电磁辐射的屏蔽的多个例如金属粒子的导电内含物。例如，护套可以由本文公开的聚合组合物的任意一种形成。在其他示例性实施例中，不是或者除了将金属内含物分布在电缆护套内部，导电层可以嵌入电缆护套的聚合外壳中。导电层可以适用于提供一个或多个导体的电磁屏蔽。
通过示例，图17A和17B示意性地示出根据本发明的一个实施例的电缆护套140，其具有细长管状的形状，从近端142延伸至远端144。电缆护套的细长管状的形状形成具有适合于容纳一个或多个导体的内腔146的例如聚合外壳的外壳。多个金属内含物148遍及电缆护套140分布。虽然在一些实施例中，金属内含物148大致均匀地分布在电缆护套140的主体内，例如，如图17B的截面视图所示出的，但是在其他实施例中，金属内含物的空间分布可以是非均匀的。
通过示例，在一些实施例中，护套的壁的内表面或外表面或两者附近的金属内含物148的密度可以大于护套的壁的中央的相应密度。如下更详细讨论的，金属内含物促进了布置在护套中的导体与在其他电缆中的导体之间的屏蔽，因此最小化和优选地消除了电缆之间的串扰，即，外部串扰。在许多实施例中，电缆护套140对于降低相邻电缆之间的在大约1MHz至大约10GHz频率范围内的外部串扰是特别有效的。
在该示例性实施例中，电缆护套140由其中分布有多个例如金属粒子的金属内含物148的聚合材料形成。通过示例，在一些实施方式中，电缆护套140包含聚烯烃、含氟聚合物(例如PVDF、PVF、ECTFE或ETFE)、或全氟聚合物(例如FEP、MFA或PFA)，而金属内含物由诸如铜、银、金、铝、青铜、锡、锡合金、锌、锌合金、铁、镍、铟、铟合金、镓、镓合金或不锈钢的金属形成。在其他实施例中，内含物可以由金属氧化物形成，例如，氧化铜、氧化青铜、氧化锡、氧化锌、氧化镍、掺锌氧化铟、氧化铟锡、或氧化铝等。在一些实施方式中，电缆护套包含两种或多种不同的聚合物，例如FEP、MFA和PFA的两种或多种的混合物。另外，在一些情况下，金属内含物可以呈现各种不同形状和/或由不同的金属形成。
在一些实施例中，一种类型的金属内含物主要反射入射至其上的(例如大约1MHz至大约10GHz的频率范围内的)电磁辐射，而其他类型的金属内含物主要吸收那个波长范围内的入射辐射。以这种方式，可以实现容纳在电缆护套内的导体(例如双绞线)的有效屏蔽。
通过示例，在该示例性实施例中，金属内含物148可以包括两种类型，一种类型呈现针状形状，而另一种类型呈现平的片状形状，如图3A和3B所示的以及上面更详细讨论的。
在一些实施例中，金属内含物148占电缆护套140的体积分数在大约1％至大约40％的范围内、或者大约2％至大约30％的范围内、或者大约3％至大约20％的范围内、或者大约4％至大约15％的范围内、或者大约5％至大约10％的范围内。
在一些实施例中，例如含氟聚合物、聚烯烃、或其组合的聚合物可以占电缆护套体积的至少约30％、或至少约40％、或至少约50％、或至少约60％、或至少约70％、或至少约80％、或至少约85％、或至少约90％、或至少约95％。
在一些实施例中，金属内含物148占电缆护套的重量百分比在大约1％至大约30％的范围内、或者大约5％至大约20％的范围内、或者大约5％至大约15％的范围内、或者大约10％至大约15％的范围内。
可以以各种方式制造具有多个金属内含物的上述电缆护套140或者其他预成型多孔物品。在制造隔离物10的一个示例性方法中，其中包含有金属内含物的多个聚合物颗粒(例如上面讨论的颗粒)可以被熔融，并且熔融的颗粒可以被挤压以形成电缆护套140。
图18A和18B示意性地示出根据本发明的另一示例性实施例的电缆护套150，其具有细长管状的形状。电缆护套的细长管状的形状形成具有适合于容纳一个或多个导体的内腔154的例如聚合外壳的外壳152。金属层156嵌入电缆护套150中。金属层的厚度可以例如在大约0.001英寸至大约0.010英寸的范围内。可以使用许多金属来形成金属层156。通过示例，金属层可以由铜、银、铝、铜、金、青铜、锡、锌、铁、镍、铟、镓、或不锈钢中的任意一种形成。
在一些实施例中，金属层可以是连续的金属层，其沿着护套的长度从其近端延伸至其远端以提供例如图18A所示的电缆之间的电磁屏蔽。在其他实施例中，金属层可以是不连续的。例如，金属层可以是例如图18B所示的金属方格层158。在一些情况下，金属层可以占电缆护套的表面面积的至少大约30％、或至少大约40％、或至少大约50％、或至少大约60％、或至少大约70％、或至少大约80％、或至少大约90％、或至少大约95％。
可以以各种方式制造上述电缆护套。在制造电缆护套的一个示例性方法中，金属层可以与多个含氟聚合物颗粒共同被挤压以形成护套。
示例
为了进一步阐明本发明的各个方面，提供如下工作示例。仅为了说明的目的提供该示例，而不是一定要呈现本发明的最佳实践和/或可以通过实践本发明获得的最佳结果。
导电单元在熔融混合物中与基础聚合物结合并且被挤压成球状的形式。更具体地，以贸易名称Silvet 220-20-E销售的铝(Al)颗粒、以贸易名称K101销售的铝片(厚度为25微米的600微米×1000微米的矩形颗粒)、以贸易名称STAPA WM REFLEXAL 212/80销售的不锈钢(SS)颗粒以及以贸易名称BR-83UP COPPER销售的铜粉可以被用作导电单元。这些导电单元中的一种或两种被包含至高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)基础聚合物中以产生颗粒(如下表所示的)。颗粒被铸成哑铃状、矩形、和圆形斑块，并且被测试各种性能，如下表1所示：
表1
本领域技术人员可以理解基于上述实施例的本发明的进一步的特征和有益效果。因此，本发明不限于特别地展示和描述的，除了所附权利要求书指出以外。本文所引用的所有的公开和参考文献的全部内容明确地通过引用包含于此。

Claims (27)

1.一种用于通讯电缆中的隔离物，包括：
聚合的预成型的细长支撑部件，其从近端延伸至远端并且具有至少一个适用于容纳多个导体的通道，
其中，所述细长支撑部件包括至少一种基础含氟聚合物和分布在所述至少一种基础含氟聚合物中的多个导电单元，
其中，所述导电单元具有多种不同的形状，包括具有针状形状的多个第一单元和具有片状形状的多个第二单元，以及
其中，所述多个第一单元呈现出大于75的纵横比。
2.根据权利要求1所述的隔离物，其中，至少一些所述导电单元至少部分由金属形成。
3.根据权利要求1所述的隔离物，其中，所述导电单元中的所述多个第一导电单元具有主要被配置为反射1MHz至40GHz范围内的电磁辐射的形状。
4.根据权利要求1所述的隔离物，其中，所述导电单元中的所述多个第二导电单元具有主要被配置为耗散1MHz至40GHz范围内的电磁辐射的形状。
5.根据权利要求1所述的隔离物，其中，所述隔离物沿轴向的DC电导率在1×103西门子/米至3.5×107西门子/米的范围内。
6.根据权利要求1所述的隔离物，其中，所述隔离物的表面电阻在1×10-5欧姆每平方至1×105欧姆每平方的范围内。
7.根据权利要求1所述的隔离物，其中，所述导电单元与所述至少一种基础含氟聚合物的重量比在1％至30％的范围内。
8.根据权利要求1所述的隔离物，其中，所述至少一种基础含氟聚合物占所述隔离物的重量的至少50％。
9.根据权利要求1所述的隔离物，其中，所述导电单元占所述隔离物的重量的至少5％。
10.根据权利要求1所述的隔离物，还包括至少形成在所述聚合的预成型的细长支撑部件的外表面的一部分上的导电层，所述导电层具有3微米至12微米范围内的厚度。
11.根据权利要求10所述的隔离物，其中，所述导电层通过无电镀工艺形成。
12.根据权利要求10所述的隔离物，其中，所述导电层包括连续层或方格层中的任意一种。
13.根据权利要求1所述的隔离物，其中，所述至少一种基础含氟聚合物包括全氟聚合物。
14.根据权利要求8所述的隔离物，其中，所述至少一种基础含氟聚合物占所述隔离物的重量的至少60％。
15.根据权利要求14所述的隔离物，其中，所述至少一种基础含氟聚合物占所述隔离物的重量的至少70％。
16.根据权利要求15所述的隔离物，其中，所述至少一种基础含氟聚合物占所述隔离物的重量的至少75％。
17.根据权利要求16所述的隔离物，其中，所述至少一种基础含氟聚合物占所述隔离物的重量的至少80％。
18.根据权利要求17所述的隔离物，其中，所述至少一种基础含氟聚合物占所述隔离物的重量的至少85％。
19.根据权利要求18所述的隔离物，其中，所述至少一种基础含氟聚合物占所述隔离物的重量的至少90％。
20.根据权利要求19所述的隔离物，其中，所述至少一种基础含氟聚合物占所述隔离物的重量的至少95％。
21.根据权利要求9所述的隔离物，其中，所述导电单元占所述隔离物的重量的至少7％。
22.根据权利要求21所述的隔离物，其中，所述导电单元占所述隔离物的重量的至少10％。
23.根据权利要求22所述的隔离物，其中，所述导电单元占所述隔离物的重量的至少15％。
24.根据权利要求23所述的隔离物，其中，所述导电单元占所述隔离物的重量的至少20％。
25.根据权利要求24所述的隔离物，其中，所述导电单元占所述隔离物的重量的至少25％。
26.根据权利要求13所述的隔离物，其中，所述全氟聚合物为氟化乙丙烯(FEP)、聚四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚(MFA)、或全氟烷氧基(PFA)中的任意一种。
27.一种用于通信电缆的隔离物，包括：
聚合的预成型的细长支撑部件，其从近端延伸至远端并且具有至少一个适用于容纳多个导体的通道，
其中，所述细长支撑部件包括至少一种基础含氟聚合物和分布在所述至少一种基础含氟聚合物中的多个导电单元，
其中，所述多个导电单元包括：
多个第一单元，其具有针状形状并且呈现出大于75的纵横比和10微米至1000微米范围内的长度；
多个第二单元，其具有片状形状并且呈现出10微米至6000微米的范围内的平均最大截面尺寸。
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