CN103578646A - 低损耗稳相同轴电缆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低损耗稳相同轴电缆及其制备方法，电缆包括由内向外依次设置的内导体、中间绝缘层、外导体及外护套，外导体包括由内向外依次设置的合金带层、氟塑料膜层以及金属线编织网层。氟塑料膜层为FEP膜层或PFA膜层或PTFE膜层或ETFE膜层。氟塑料膜层的厚度小于0.5mm。由于外导体不再采用已有的合金带-金属复合膜-金属线（即导体-导体-导体）结构，而是将中间的金属复合膜替换成氟塑料膜层。该氟塑料膜层为一种软塑料层，耐温性能好；在很宽的温度范围内能保持优良的机械性能。当工作温度改变后，间隔在合金带层与金属线编织网层之间的氟塑料膜层能够避免在外导体的层与层之间形成间隙，从而避免电缆的机械结构松散。

Description

低损耗稳相同轴电缆及其制备方法

技术领域

本发明涉及通信电缆及其制备方法，更具体地说，涉及一种低损耗稳相同轴电缆及其制备方法。

背景技术

在现有的低损耗稳相同轴电缆（以下简称电缆）中，包括由内向外依次设置的内导体、中间绝缘层、外导体及外护套，其中，外导体包括由内向外依次设置的合金带层、金属复合膜层以及金属线编织网层。在制备该电缆的过程中，通常由内向外依次将合金带层、金属复合膜层及金属线编织网层包绕在中间绝缘层上。对于这种具有多层结构的外导体的电缆，当其在高温条件（例如125℃的温度）或低温下工作时，由于外导体中各层结构之间的膨胀收缩系数不同，使得层与层之间产生空隙，造成电缆的内部结构松散，从而电缆的机械稳定性大幅下降。例如，对该电缆进行可靠性试验以观测其在高温下工作的性能。首先将电缆进行48小时125℃的高温贮存，随后对其进行随机振动。最终检测到电缆的插损变化率超过200%，机械相位波动范围超过了3.00°。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中电缆的外导体中的层间结构由于膨胀系数不同而在温度变化下形成层间间隙，从而使得电缆的机械稳定性降低的缺陷，提供一种低损耗稳相同轴电缆及其制备方法及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：依据本发明的一方面，提供了一种低损耗稳相同轴电缆，包括由内向外依次设置的内导体、中间绝缘层、外导体及外护套，其中，所述外导体包括由内向外依次设置的合金带层、氟塑料膜层以及金属线编织网层。

在依据本发明实施例的低损耗稳相同轴电缆中，所述氟塑料膜层为氟化乙丙烯膜层或四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物膜层或聚四氟乙烯膜层或乙烯和四氟乙烯共聚物膜层。

在依据本发明实施例的低损耗稳相同轴电缆中，所述氟塑料膜层的厚度小于0.5mm。

依据本发明的另一方面，提供了一种低损耗稳相同轴电缆的制备方法，包括步骤：

S100、拉丝形成内导体；

S200、在所述内导体上推挤形成中间绝缘层；

S300、在所述中间绝缘层上制备形成外导体，其中，

S310、在所述中间绝缘层上绕包形成合金带层；

S320、在所述合金带层上将氟塑料颗粒熔融挤塑形成氟塑料膜层；

S330、在所述氟塑料膜层上编织形成金属线编织网层；以及

S400、在所述外导体上挤出护套。

在依据本发明实施例的低损耗稳相同轴电缆的制备方法中，所述步骤S320进一步包括：

S321、干燥所述氟塑料颗粒；

S322、采用螺杆挤出机在所述合金带层上将所述氟塑料颗粒熔融挤塑形成所述氟塑料膜层；以及

S323、缓冷所述氟塑料膜层。

在依据本发明实施例的低损耗稳相同轴电缆的制备方法中，在所述步骤S321中，在85±10℃的温度下烘烤所述氟塑料颗粒6～8小时以干燥所述氟塑料颗粒。

在依据本发明实施例的低损耗稳相同轴电缆的制备方法中，在所述步骤S322中，在330～380℃的温度下将所述氟塑料颗粒熔融形成氟塑料树脂；并以每分钟3～5米的速度挤出所述氟塑料树脂以在所述合金带层上形成所述氟塑料膜层。

在依据本发明实施例的低损耗稳相同轴电缆的制备方法中，在所述步骤S323中，在80～120℃的空气氛围中缓冷所述氟塑料膜层。

在依据本发明实施例的低损耗稳相同轴电缆的制备方法中，所述氟塑料颗粒为氟化乙丙烯颗粒或四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物颗粒。

在依据本发明实施例的低损耗稳相同轴电缆的制备方法中，所述氟塑料膜层的厚度小于0.5mm。

本发明产生的有益效果是：由于外导体不再采用已有的合金带-金属复合膜-金属线（即导体-导体-导体）结构，而是将中间的金属复合膜替换成氟塑料膜层，即外导体具有导体-氟塑料-导体结构。该氟塑料膜层为一种软塑料层，耐温性能好，耐温温度一般可达200℃；另外，其在很宽的温度范围内能保持优良的机械性能。当工作温度改变后，间隔在合金带层与金属线编织网层之间的氟塑料膜层能够避免在外导体的层与层之间形成间隙，从而避免电缆的机械结构松散。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的低损耗稳相同轴电缆的结构示意图；

图2是本发明实施例的低损耗稳相同轴电缆的制备方法的流程图；

图3是本发明实施例的外导体的制备工艺的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了依据本发明实施例的低损耗稳相同轴电缆（以下简称为电缆）的结构示意图。该电缆由内向外依次包括内导体100、中间绝缘层200、外导体300及外护套400，其中，外导体300包括由内向外依次设置的合金带层310、氟塑料膜层320以及金属线编织网层330。优选地，内导体100为特种合金内导体100；中间绝缘层200为低密度和低损耗的PTFE绝缘层；合金带层310为特种合金带屏蔽层，金属线编织网层330为银线编织；外护套400为铁氟龙护套。

具体而言，对于内导体100，射频同轴电缆在传输信号时候,信号都是经过内导体100的表面一层传输,频率越高在表面传输越明显,因此在本发明的实施例中，内导体100采用银铜合金材料作为基材，表面镀银。

对于中间绝缘层200，电信号传输时候经过了电缆内导体100的表面,同时在外导体300内表面进行传输，中间绝缘层200绝缘用于防止内导体100传输信号的时候遭受电磁干扰。在本发明的实施例中，可选用低密度聚四氟乙烯（LDPTFE）制备中间绝缘层200。作为优选，中间绝缘层200材料采用发泡型聚四氟乙烯材料，其介电常数介于1.65至1.73。

对于外导体300，电缆在传输过程中，内外导体300材质差异度越小，能量传输的损耗就越小，特别是紧贴绝缘外层的导体的材质,同时电缆中的外导体300和内导体100还构成高频电流传输的一个回路,这样保证了内部信号传输不受外界的电磁干扰。因此，在本发明的实施例中，合金带层310与内导体100基材采用相同材质，即也采用银铜合金。氟塑料膜层320优选为氟化乙丙烯膜层（FEP）或四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物（PFA）膜层或聚四氟乙烯（PTFE）膜层或乙烯和四氟乙烯共聚物（ETFE）膜层。通常，氟塑料膜层320的厚度小于0.5mm，优选为0.05mm～0.15mm。金属线编织网层330优选为银线编织。

从这里可以看出，此处的外导体300不再采用已有的合金带-金属复合膜-金属线（即导体-导体-导体）结构，而是将中间的金属复合膜替换成氟塑料膜层320，此时外导体300具有导体-氟塑料-导体结构。该氟塑料膜层320为一种软塑料层，耐温性能好，耐温温度一般可达200℃；另外，其在很宽的温度范围内能保持优良的机械性能。当工作温度改变（升高或降低）后，间隔在合金带层310与金属线编织网层330之间的氟塑料膜层320能够避免在外导体300的层与层之间形成间隙，从而避免电缆的机械结构松散。与现有的电缆相比，对依据本发明实施例的电缆进行相同的可靠性测试，其中该电缆的其它结构设置完全相同，只是将现有技术中的外导体300的金属复合膜层替换为氟塑料膜层320，检测结果是插损变化率能够控制在20%以内，机械相位波动范围小于1.25°，温度相位稳定性指标比现有技术中的电缆要好500PPM。

对于外护套400，按机载设备使用环境要求，为了保证电缆既耐高温、同时又可以防止在潮湿、腐蚀等恶劣环境中受到破坏，本发明优选铁氟龙材料中的聚全氟乙丙稀（FEP）,这样既保证了柔软度、耐开裂等重要指标要求，有能满足环境要求。

在本发明的低损耗稳相同轴电缆中，银铜合金材料的配比可以是：铜95-99.5%，银0.5-5%。作为较佳实施例，银铜合金材料的配比为：铜为99%，银为1%。

图2是本发明低损耗稳相同轴电缆的制备方法的工艺流程图。如图2所示，加工工艺包括：内导体100制备-实芯绝缘挤出-外导体300制备-挤出护套。下面将结合图2按步骤详细描述该制备方法。

S100、制备内导体100包括对银铜合金材料的内导体100基材进行清洗处理后外镀银层并拉丝。具体包括步骤：除油、清洗、酸洗、清洗、预镀、正镀、拉丝及退火（图2中未示出）。

S200、制备中间绝缘层200材料并将制备好的中间绝缘层200材料推挤到内导体100丝上。具体包括步骤：原料过筛、加助剂、混料、熟化、压坯，推挤到内导体100丝上。首次性能测试，通过后熟化烘干。

S300、在中间绝缘层200上制备形成外导体300。具体包括步骤：S310、在中间绝缘层200上绕包形成合金带层310；S320、在合金带层310上将氟塑料颗粒熔融挤塑形成氟塑料膜层320；以及S330、在氟塑料膜层320上编织形成金属线编织网层330。

具体而言，图3示出了外导体300的制备工艺的流程图，如图3所示，步骤S320进一步包括下面的步骤。

S321、干燥氟塑料颗粒；选用熔融指数在25～32范围内的具有良好耐蠕变性能的氟塑料颗粒进行干燥，该氟塑料颗粒例如为氟化乙丙烯颗粒或四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物颗粒或聚四氟乙烯颗粒或乙烯和四氟乙烯共聚物颗粒。优选地，在85±10℃的温度下烘烤所述氟塑料颗粒6～8小时以干燥所述氟塑料颗粒。

S322、采用螺杆挤出机在合金带层310上将氟塑料颗粒熔融挤塑形成氟塑料膜层320。在该步骤中，首先在330～380℃的温度下将氟塑料颗粒熔融形成氟塑料树脂，熔融温度与氟塑料的种类有关。例如，对于PFA，熔融温度优选为380℃，对于FEP，熔融温度优选为330℃。熔融时间与螺杆的转速有关。随后以每分钟3～5米的速度挤出氟塑料树脂以在合金带层310上形成氟塑料膜层320，上述速度也是电缆的行进速度。这个速度值的选择与所选用的熔融温度有关，温度越高，选用的速度则越快。当然这个速度不是任意选择，该速度的选择要确保在低于临界剪切速率的速度下挤出氟塑料树脂。上述螺杆挤出机具有挤管式出口模具，该模具上设有用于挤出氟塑料树脂的倒锥形出口，通过控制该出口口径可以确定挤出的氟塑料膜层320的厚度，氟塑料膜层320的厚度小于0.5mm，优选地，氟塑料膜层320的厚度为0.05mm～0.15mm。

S323、缓冷氟塑料膜层320。通常氟塑料膜层320非常薄，如果将制备完成的高温氟塑料膜层320直接放入常温空气氛围中冷却，该膜层将由于应力收缩而开裂。因此在本发明的实施例中，在80～120℃的空气氛围中缓冷该氟塑料膜层320。实际实施中，可采用电热环形成高温空气氛围，当制备有氟塑料膜层320的电缆通过该高温空气氛围后可实现缓冷。通常情况下，还将对缓冷后的氟塑料膜层320进行300V的高频火花测试，只有通过测试无击穿才可进行下一步工序。

另外，由于氟塑料膜层320的厚度非常薄，因此在步骤S330中，设置编织丝张力小于2N，从而避免将该氟塑料膜层320压破。

S400、在外导体300上挤出外护套400。具体包括步骤：加热、放护套、丈量包装、成品测试。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种低损耗稳相同轴电缆，包括由内向外依次设置的内导体、中间绝缘层、外导体及外护套，其特征在于，所述外导体包括由内向外依次设置的合金带层、氟塑料膜层以及金属线编织网层。

2.根据权利要求1所述的低损耗稳相同轴电缆，其特征在于，所述氟塑料膜层为氟化乙丙烯膜层或四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物膜层或聚四氟乙烯膜层或乙烯和四氟乙烯共聚物膜层。

3. 根据权利要求1所述的低损耗稳相同轴电缆，其特征在于，所述氟塑料膜层的厚度为小于0.5mm。

4. 一种低损耗稳相同轴电缆的制备方法，其特征在于，包括步骤：

S100、拉丝形成内导体；

S200、在所述内导体上推挤形成中间绝缘层；

S300、在所述中间绝缘层上制备形成外导体，其中，

S310、在所述中间绝缘层上绕包形成合金带层；

S320、在所述合金带层上将氟塑料颗粒熔融挤塑形成氟塑料膜层；

S330、在所述氟塑料膜层上编织形成金属线编织网层；以及

S400、在所述外导体上挤出护套。

5. 根据权利要求4所述的低损耗稳相同轴电缆的制备方法，其特征在于，所述步骤S320进一步包括：

S321、干燥所述氟塑料颗粒；

S322、采用螺杆挤出机在所述合金带层上将所述氟塑料颗粒熔融挤塑形成所述氟塑料膜层；以及

S323、缓冷所述氟塑料膜层。

6. 根据权利要求5所述的低损耗稳相同轴电缆的制备方法，其特征在于，在所述步骤S321中，在85±10℃的温度下烘烤所述氟塑料颗粒6～8小时以干燥所述氟塑料颗粒。

7. 根据权利要求5所述的低损耗稳相同轴电缆的制备方法，其特征在于，在所述步骤S322中，在330～380℃的温度下将所述氟塑料颗粒熔融形成氟塑料树脂；并以每分钟3～5米的速度挤出所述氟塑料树脂以在所述合金带层上形成所述氟塑料膜层。

8. 根据权利要求5所述的低损耗稳相同轴电缆的制备方法，其特征在于，在所述步骤S323中，在80～120℃的空气氛围中缓冷所述氟塑料膜层。

9. 根据权利要求4-8任一项所述的低损耗稳相同轴电缆的制备方法，其特征在于，所述氟塑料颗粒为氟化乙丙烯颗粒或四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物颗粒。

10. 根据权利要求4-8任一项所述的低损耗稳相同轴电缆的制备方法，其特征在于，所述氟塑料膜层的厚度小于0.5mm。

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