CN103650064A - 制造导线的方法、多层导线预制品和导线 - Google Patents

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Abstract

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受体可交联聚合物，并且挤出与固化剂关联的供体聚合物。所述方法包括将所述供体聚合物安置在所述受体聚合物和导电芯周围以制造多层导线预制品。所述方法还包括热固化多层导线预制品以形成导线。

Description

制造导线的方法、多层导线预制品和导线
相关申请案的交叉参考
本申请要求美国专利申请第13/085,253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
本公开内容涉及用于制造导线的示例性方法，以及示例性多层导线预制品和示例性导线。
背景技术
如本文中使用的术语“导线”指导电芯，其中导电芯由至少一层绝缘层包裹。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。
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。
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层绝缘层。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℃至约110℃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℃至约155℃的温度下热固化某一时长以引起充分交联，以赋予绝缘层或多层绝缘层期望的性质，包括物理、机械和/或电性质。
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。
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。
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1.5mm2或更大的横截面积时，在用具有0.45±0.01mm直径的针磨损刮擦1500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。
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。
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层绝缘层。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。
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级或更高的温度下制备耐磨损导线和超薄壁导线更有效。
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。此外，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。
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），绝缘层或多层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。
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。
附图说明
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：
图1图示制造导线的示例性方法。
图2图示制造导线的示例性方法。
图3示出示例性多层导线预制品的横截面。
图4示出示例性多层导线预制品的横截面。
图5图形地描绘示例性导线的固化完成测试结果。
图6图形地描绘示例性导线的刮擦磨损测试结果。
图7图形地描绘示例性导线的刮擦磨损测试结果。
具体实施方式
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。
参考图1和图3，描绘用于制造导线的示例性过程，如导线是示例性多层导线预制品25。一般而言，导电芯15被馈送至挤出机20。形成可交联受体聚合物22的单体、低聚物或聚合物被添加至挤出机20的料斗。不添加固化剂。形成供体聚合物23的单体、低聚物或聚合物被单独添加至挤出机20的不同料斗。将与供体聚合物23关联的固化剂与供体聚合物23和任何其它起始材料一起包括在料斗中。受体聚合物22接着与供体聚合物23共同挤出，供体聚合物23与固化剂关联。从共同挤压过程产生多层导线预制品25。多层导线预制品25包括安置在受体聚合物22周围的供体聚合物23，受体聚合物22继而安置在导电芯15周围。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。多层导线预制品25在热固化站35被热固化以产生所得导线40。意外地，所得导线40具有被认为仅可通过电子束制造方法而实现的性质。
图1中描绘的示例性过程一般不受选择用作导电芯15的材料所限制。另外，除了熔化温度之外，示例性过程类似地不受选择用作受体聚合物22的特定交联聚合物或选择用作供体聚合物23的聚合物所限制。
导电芯
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。
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。
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（即，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。
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1mm2、2mm2、3mm2、4mm2、5mm2或6mm2。
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℃下低达约0.1mOhm/m，或在20℃下高达约130mOhm/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。
可交联受体聚合物
如本文中使用的“可交联受体聚合物”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，受体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受体聚合物22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%。
较宽范围的可交联聚合物或可交联聚合物组合可能适合用作受体聚合物22，只要受体聚合物22的熔化温度高于挤压温度且高于供体聚合物23的熔化温度即可。如本文中使用的“熔化温度”指当聚合物从结晶或半结晶相转变成粘稠的非晶相时的温度范围。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。
受体聚合物22与供体聚合物23之间的熔化温度差应足够大以避免过早硫化且足够小以产生充分固化状态以对导线40的绝缘部分赋予期望性质。受体聚合物22与供体聚合物23之间的熔化温度差可为至少约5℃、至少约10℃、至少约20℃或至少约40℃。受体聚合物22与供体聚合物23之间的熔化温度差可取决于用于受体聚合物22和供体聚合物23的材料以及导线40的预期用途而更大或更小。
为了避免过早硫化，适当受体聚合物22的熔化温度应高于挤压温度。适当受体聚合物22的示例性熔化温度可在低端低达或低于约125℃、约135℃或约150℃。适当受体聚合物22的示例性熔化温度可在高端高达或高于约200℃、约250℃或约300℃。受体聚合物22的适当熔化温度的范围可取决于用于受体聚合物22和供体聚合物23的材料以及导线40的预期用途而改变。
适当可交联受体聚合物22可包括一个或多个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，包括一个或多个超高分子量聚乙烯（UHMWPE）或高密度聚乙烯（HDPE））。额外的适当受体聚合物22可包括聚氯乙烯（PVC）、乙烯醋酸乙烯酯（EVA）和交联含氟聚合物。适当的市售受体聚合物22可包括来自Lyondell的
Figure BDA0000394239200000061
HDPE、来自Chevron PhillipsChemical Co.的HDPE和来自Dupont的
Figure BDA0000394239200000063
和
Figure BDA0000394239200000064
含氟聚合物，或来自Arkema的和
Figure BDA0000394239200000066
含氟聚合物。
供体聚合物
如本文中使用的“供体聚合物”指具有与其关联以最终从供体聚合物23迁移至受体聚合物22的固化剂的聚合物。较宽范围的聚合物或聚合物组合可能适合用作供体聚合物23，只要如上文所述供体聚合物23的熔化温度低于受体聚合物22的熔化温度即可。此外，供体聚合物23的熔化温度可处于或低于挤压温度。为了避免固化剂过早迁移和过早硫化，适当供体聚合物22的熔化温度不应远低于挤压温度。适当供体聚合物23的示例性熔化温度可在低端低达或低于约55℃、约70℃或约80℃。适当供体聚合物23的示例性熔化温度可在高端高达或高于约100℃、约115℃或约125℃。适当熔化温度的范围可取决于用于受体聚合物22和供体聚合物23的材料以及导线40的预期用途而改变。
供体聚合物23可为可交联的，但并非必需可交联。适当供体聚合物23可包括一个或多个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，包括一个或多个线性低密度聚乙烯（LLDPE）或低密度聚乙烯（LDPE））。适当供体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、乙烯醋酸乙烯醋（EVA）或乙烯醋酸乙烯醋共聚物（EVM）。适当的市售供体聚合物23可包括来自Dupont的
Figure BDA0000394239200000071
EVA、来自LANXESS的
Figure BDA0000394239200000072
EVM、来自Lyondell的
Figure BDA0000394239200000073
LDPE、来自Borealis AG的
Figure BDA0000394239200000074
LDPE、来自Lion Copolymer的
Figure BDA0000394239200000075
EPDM、来自Dupont的
Figure BDA0000394239200000076
合成橡胶、来自The Dow Chemical Co.的NORDEL
Figure BDA0000394239200000077
烃类橡胶、来自The Dow Chemical Co.的聚烯烃、来自MitsuiChemical的
Figure BDA0000394239200000079
α-烯烃共聚物和来自The Dow Chemical Co.的
Figure BDA00003942392000000710
聚氯乙烯树脂。
供体聚合物23必须与至少一种固化剂关联。可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
Figure BDA00003942392000000711
Figure BDA00003942392000000712
和
Figure BDA00003942392000000713
过氧化物、来自Vanderbilt Co.Inc.的
Figure BDA00003942392000000714
过氧化物。
助剂可视需要包括在一种或多种固化剂中。可使用某一范围的助剂。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。助剂可视需要包括在用于受体聚合物22或供体聚合物23或两者的起始材料中。
与供体聚合物23关联的固化剂的量应足够多，使得在热固化期间足够的固化剂从供体聚合物23迁移至受体聚合物22，以导致充分交联，以对导线40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。
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。
对于ISO6722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℃，而B类导线将被加热至100±2℃。导线样品接着浸在盐水浴中达10秒钟，接着经受1kV达1分钟。如果导线样品没有出现分解，那么导线样品通过测试。
ISO6722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±0.01mm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1.5mm2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0.22mm2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。
对于ISO6722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。ISO6722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100g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。
在ISO6722的第10节中描述热老化测试。例如，对于长时间老化而言，样品导线被置于烤炉中达3000小时。温度取决于样品导线的类别。例如，C类导线在125±2℃下加热，且D类导线在150±2℃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1kV达1分钟。如果样品导线没有出现分解，那么样品导线通过测试。
ISO6722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℃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1kV达1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。
意外地，由本文中公开的方法制造的导线40通过ISO6722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ISO6722中详细说明的那些测试，应将足够的固化剂与供体聚合物23关联以确保受体聚合物22与导线40中任何和所有其它绝缘的可交联聚合物的共同至少约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，固化剂可包括聚合物或多种聚合物重量的约0.25%，所述聚合物包括受体聚合物22连同导线40中的任何其它可交联聚合物，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。
选用材料
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中以与受体聚合物22或供体聚合物23一起被挤出。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，阻燃剂、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、开裂抑制剂、金属氧化物和颜料。
多层导线预制品
在多层导线预制品25中，受体聚合物22和供体聚合物23可以任何层构造安置，只要受体聚合物22在导电芯15与供体聚合物23之间即可。受体聚合物22和供体聚合物23不需要彼此或与导电芯15直接接触。
参考图3和图4，描绘包括受体聚合物22和供体聚合物23的绝缘层的示例性构造。在图3中，示出示例性多层预制品25。受体聚合物22与导电芯15直接接触，且供体聚合物23与受体聚合物22直接接触。在图4中，示出示例性多层预制品25’。绝缘层26安置在导电芯15与受体聚合物23之间，且绝缘层27安置在受体聚合物22与供体聚合物23之间。绝缘层26和27可以相同或不同，且可包括任何较宽范围的聚合物或多种聚合物，无论是否是交联的。额外聚合物层也可以视需要安置在供体聚合物22的至少一部分上。
绝缘层（包括供体聚合物23和受体聚合物22）可单独或共同地具有任何较宽范围的尺寸。例如，关于绝缘层的共同厚度，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40。共同绝缘层的示例性厚度范围可从约0.16mm至约1.28mm。供体聚合物23与受体聚合物22的厚度比可改变。如果受体聚合物22更昂贵，那么使用刚好足够的受体聚合物22来满足被制造的特定导线40的技术规范可为有利的。受体聚合物22与供体聚合物23的示例性厚度比（按体积）可为约1:1、约1:1.5，约1:2或约1:5。这个范围的低端可对较小标准导线具有更直接应用，如汽车点火导线，且这个范围的高端可对较大标准导线具有更直接应用，例如电池导线。取决于所得导线40的技术规范，厚度比可低于或高于本文中示例的特定范围。
绝缘层（包括含供体聚合物23和受体聚合物22的层）可单独或共同地具有较宽范围的性质，包括电性质。例如，使用本文中公开的方法制造的共同绝缘层的平均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。
除了包括供体聚合物23和受体聚合物22的层之外，绝缘层还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。这种绝缘层可位于导电芯15与包括受体聚合物22的层之间、受体聚合物22与供体聚合物23之间和/或供体聚合物23外部。
制造方法
可使用较宽范围的制造方法来制造多层电线预制品25和最终所得导线40。参考图1，共同挤压示出为示例性制造方法来制造多层导线预制品25，其包括含受体聚合物22的绝缘层，且包括含供体聚合物23的绝缘层。导电芯15被馈送至挤出机20。形成可交联受体聚合物22的单体、低聚物或聚合物被添加至挤出机20的料斗。不添加固化剂。形成供体聚合物23的单体、低聚物或聚合物单独添加至挤出机20的不同料斗。在这个实例中，将与供体聚合物23关联的固化剂与形成供体聚合物23的起始材料和任何其它起始材料一起包括在料斗中。受体聚合物22与供体聚合物23共同挤出，供体聚合物23通过与固化剂一起被挤出而与固化剂关联。从共同挤出过程产生多层导线预制品25，其中供体聚合物23安置在受体聚合物22周围，受体聚合物22继而安置在导电芯15周围。
参考图2，示出连续挤出，也称为前后挤出，其作为示例性制造方法来制造多层导线预制品25。使用两个挤出机，挤出机20和挤出机21。挤出机20接受导电芯15的馈送，且接受起始材料进入料斗中以在导电芯15周围至少挤出受体聚合物22。不添加固化剂。挤出机20的产物被馈送至挤出机21。在图2的实例中，形成供体聚合物23的起始材料被添加至料斗，其中固化剂通过在挤出机20中与供体聚合物23一起被处理而与供体聚合物23关联。由连续挤出产生多层导线预制品25，其中供体聚合物23安置在受体聚合物22周围，受体聚合物22继而安置在导电芯15周围。
预期额外制造方法来产生多层导线预制品25。例如，可在与供体聚合物23的挤出完全不同的过程中在导电芯15周围挤出受体聚合物22，且在热固化之前手动或通过其它方法（包括手工劳动）来将所述层连在一起。
如果在与供体聚合物23的挤出不同的过程中挤出受体聚合物22，那么受体聚合物22（基本上无固化剂）的挤压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那些温度。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，受体聚合物22的挤出温度可高达或高于约125℃、约200℃或约300℃。
如果受体聚合物22和供体聚合物23被共同挤出，那么应设置挤压的时间和温度以使挤压期间从供体聚合物23至受体聚合物22的固化剂迁移降到最少，以避免过早硫化。温度可取决于选择用于供体聚合物23和受体聚合物22的材料。典型的挤压温度小于约125℃、小于约100℃，或小于约80℃。挤压时间应使生产线速度最大化而不牺牲在技术规范下所得导线40中的期望性质。
取决于选择的制造多层导线预制品25的特定方法，可选择不同挤出机20。可使用单料斗和双料斗挤出机。从许多来源（包括但不限于戴维斯标准有限公司或Progressive Machinery,Inc.）可购得新的和用过的示例性挤出机20。
参考图1和图2，在已形成多层导线预制品25之后，其在固化站35被热固化，所述固化站35可包括蒸汽固化站。随着多层预制品25运行通过热固化站35，供体聚合物23开始熔化。接着，供体聚合物23中的固化剂从供体聚合物23迁移，通过任何间歇层，并进入受体聚合物22中。交联反应至少在受体聚合物22中开始。在固化期间也发生任何其它可交联聚合物的交联。导电芯15周围的绝缘层共同是所得导线40的绝缘部分。所得导线40的绝缘部分的固化状态将部分取决于固化的时间和温度。
再一次说明，比起较慢的生产线速度，一般在商业上更期望较快的生产线速度，所以可使用较高固化温度和较短固化时间，只要固化的时间和温度容许充分交联使得所得导线40的绝缘部分可满足技术规范即可。典型的固化时间的范围可为从约20秒或30秒至约2分钟、至约5分钟、至约10分钟之间的任何时间。典型固化温度可为低达约130℃或约140℃，且可高达约170℃、约180℃或约200℃。所得导线40的技术规范推动了固化时间和固化温度。因此，预期固化时间和固化温度两者可高于或低于本文中公开的示例性范围。
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。预期热固化不需要从外部源施加热。即，可从材料中的放热反应产生使固化开始的热。出于在此使用，可选择任何商业合理的生产线速度。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900m或更高，且包括受体聚合物22的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ISO6722中阐述的测试。
实例1
将铜导线馈送至戴维斯标准挤出机，且将
Figure BDA0000394239200000135
HDPE添加至料斗。馈线具有约0.5mm2的横截面积。HDPE在200±5℃下挤出达120分钟，并被收集以用作将要制备的导线样品的受体聚合物。包括0.5wt%的
Figure BDA0000394239200000131
固化剂的
Figure BDA0000394239200000132
LDPE的第一样品被挤出以用作低浓度供体聚合物。包括1.5wt%的
Figure BDA0000394239200000133
固化剂的
Figure BDA0000394239200000134
LDPE的第二样品被挤出以用作高浓度供体聚合物。受体聚合物被加入至低浓度供体聚合物中，且在200±5℃下固化约1.5分钟。收集三个固化样品，且由ASTM D2765溶剂萃取来测试固化状态。在每种情况中，实现大于50%的固化状态。将额外受体聚合物样品加入至高浓度供体聚合物中，在200±5℃下固化约1.5分钟。收集三个固化导线样品，且由ASTM D2765溶剂萃取来测试固化状态。在每种情况中，实现约70%的固化状态。结果图形地描绘于图5中。
实例2
测试实例1中产生的具有低浓度供体聚合物的固化导线的刮擦磨损。类似地，测试实例1中产生的具有高浓度供体聚合物的固化导线的刮擦磨损。用低浓度供体聚合物制成的固化导线的共同绝缘层在用具有0.45±0.01mm直径的针磨损刮擦超过700个周期之后保持完好。用低浓度供体聚合物制成的固化导线的共同绝缘层在用具有0.45±0.01mm直径的针磨损刮擦超过600个周期之后保持完好。意外地，两个热固化样品超过了导电芯上的绝缘层或多层绝缘层在用具有0.45±0.01mm直径的针磨损刮擦超过600个周期之后保持完好的技术要求。结果图形地描绘于图6中。
实例3
将铜导线馈送至戴维斯标准挤出机，且将HDPE添加至料斗。馈线具有约0.35mm2的横截面积。HDPE在200±5℃下挤出达60分钟，并被收集以用作将要制备的导线样品的受体聚合物。包括1.5wt%的固化剂的
Figure BDA0000394239200000143
聚乙烯LDPE在100℃下被挤出达20分钟以用作低浓度供体聚合物。挤出的HDPE在蒸汽固化之前被加入至挤出的LDPE中。固化温度设置为200±5℃。在一个试验中，生产线速度设置为每分钟约98m。在第二个试验中，生产线速度设置为每分钟约457m。在第一个试验中，确定固化状态大于73%，且确定耐刮擦磨损性大于250次针刮擦。在第二个试验中，确定固化状态大于60%，且确定耐刮擦磨损性大于250次针刮擦。意外地，跨生产线速度范围，固化的导线超过了承受用具有0.45±0.01mm直径的针刮擦磨损200个周期的能力的技术要求。
实例4
将铜导线馈送至戴维斯标准挤出机，且将
Figure BDA0000394239200000151
HDPE添加至料斗。馈线具有约0.5mm2的横截面积。HDPE在200±5℃下挤出达60分钟，并被收集以用作将要制备的导线样品的受体聚合物。包括1.5wt%的
Figure BDA0000394239200000152
固化剂的
Figure BDA0000394239200000153
聚乙烯LDPE在100±5℃下被挤出达20分钟以用作低浓度供体聚合物。挤出的HDPE在蒸汽固化之前被加入至挤出的LDPE中。固化温度设置为200±5℃。在一个试验中，生产线速度设置为每分钟约98m。在第二个试验中，生产线速度设置为每分钟约457m。在第一个试验中，确定固化状态大于65%，且确定耐刮擦磨损性大于700次针刮擦。在第二个试验中，确定固化状态大于53%，且确定耐刮擦磨损性大于700次针刮擦。意外地，跨生产线速度范围，固化的导线超过了承受用具有0.45±0.01mm直径的针刮擦磨损300个周期的能力的技术要求。
实例5
将铜导线馈送至戴维斯标准挤出机，且将HDPE添加至料斗。馈线具有约1.0mm2的横截面积。HDPE在200±5℃下挤出达60分钟，并被收集以用作将要制备的导线样品的受体聚合物。包括1.5wt%的
Figure BDA0000394239200000155
固化剂的
Figure BDA0000394239200000156
聚乙烯LDPE在100±5℃下被挤出达20分钟以用作低浓度供体聚合物。挤出的HDPE在蒸汽固化之前被加入至挤出的LDPE中。固化温度设置为200±5℃。在一个试验中，生产线速度设置为每分钟约98m。在第二个试验中，生产线速度设置为每分钟约457m。在第一个试验中，确定固化状态大于64%，且确定耐刮擦磨损性大于800次针刮擦。在第二个试验中，确定固化状态大于62%，且确定耐刮擦磨损性大于800次针刮擦。意外地，跨生产线速度范围，固化的导线超过了承受用具有0.45±0.01mm直径的针刮擦磨损500个周期的能力的技术要求。
实例6
将铜导线馈送至戴维斯标准挤出机，且将
Figure BDA0000394239200000157
HDPE添加至料斗。馈线具有约1.5mm2的横截面积。HDPE在200±5℃下挤出达60分钟，并被收集以用作将要制备的导线样品的受体聚合物。包括1.5wt%的
Figure BDA0000394239200000158
固化剂的
Figure BDA0000394239200000161
聚乙烯LDPE在100±5℃下被挤出达20分钟以用作低浓度供体聚合物。挤出的HDPE在蒸汽固化之前被加入至挤出的LDPE中。固化温度设置为200±5℃。在一个试验中，生产线速度设置为每分钟约98m。在第二个试验中，生产线速度设置为每分钟约457m。在第一个试验中，确定固化状态大于66%，且确定耐刮擦磨损性大于3000次针刮擦。在第二个试验中，确定固化状态大于60%，且确定耐刮擦磨损性大于3000次针刮擦。意外地，跨生产线速度范围，固化的导线超过了承受用具有0.45±0.01mm直径的针刮擦磨损1500个周期的能力的技术要求。
实例7
将铜导线馈送至戴维斯标准挤出机。馈线具有约1.5mm2的横截面积。
Figure BDA0000394239200000162
HDPE被添加至料斗且在200℃下挤出60分钟，接着被收集以用作受体聚合物。含有1.5wt%的
Figure BDA0000394239200000163
固化剂重量的
Figure BDA0000394239200000164
聚乙烯LDPE在100±5℃下被挤出达20分钟并被收集以用作低浓度供体聚合物。挤出的HDPE在蒸汽固化之前被加入至挤出的LDPE中。固化温度设置为200±5℃。用具有0.45±0.01mm直径的针测试每个样品的刮擦磨损性。测试在38℃、43℃、49℃和54℃下进行。意外地，包括供体和受体聚合物两者的共同绝缘层在多于3400次刮擦之后保持完好。还有意外的是，在测试温度范围上性能保持基本上不变。结果图形地描绘于图7中。
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。
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。
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。

Claims (20)

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受体聚合物；
挤出供体聚合物；
将固化剂与所述供体聚合物关联；
将所述挤出的供体聚合物和所述关联固化剂安置在所述受体聚合物周围，从而形成多层导线预制品；和
热固化所述多层导线预制品。
2.根据权利要求1所述的方法，其中挤出所述受体聚合物包括将所述受体聚合物安置成与所述导电芯直接接触。
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。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述供体聚合物的熔化温度低于所述受体聚合物的熔化温度。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述供体聚合物的熔化温度低于所述受体聚合物的熔化温度达至少约5℃。
7.根据权利要求1所述的方法，其中将所述供体聚合物安置在所述受体聚合物周围包括共同挤出所述受体聚合物和所述供体聚合物。
8.根据权利要求1所述的方法，其中将所述供体聚合物安置在所述受体聚合物周围包括连续挤出所述受体聚合物和所述供体聚合物。
9.根据权利要求1所述的方法，其中将所述供体聚合物安置在所述受体聚合物周围包括将所述供体聚合物放置成与所述受体聚合物直接接触。
10.根据权利要求1所述的方法，其中将所述固化剂与所述供体聚合物关联包括与所述固化剂一起挤出所述供体聚合物。
11.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多层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。
12.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，且其中热固化包括使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。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述升高的温度是至少约125℃且所述足够时间是至少约20秒。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述导电芯具有不大于约0.13mm2的横截面积，且其中热固化包括使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施加有至少约0.63N的作用力的具有约200mm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。
15.一种由权利要求1所述的方法制造的导线。
16.一种制品，其包括：
导电芯；
挤出的可交联受体聚合物，其基本上无固化剂，所述受体聚合物被安置在所述导电芯周围；和
挤出的供体聚合物，其包括固化剂，所述供体聚合物被安置在所述受体聚合物周围，其中所述供体聚合物的熔化温度低于所述受体聚合物的熔化温度。
17.根据权利要求16所述的制品，其还包括在所述受体聚合物与所述供体聚合物之间的至少一个绝缘层。
18.根据权利要求16所述的制品，其还包括在所述受体聚合物与所述导电芯之间的至少一层绝缘层。
19.根据权利要求16所述的制品，其中所述固化剂是过氧化物。
20.一种制品，其包括：
热固化导线，其具有在横截面积不大于约0.22mm2的导电芯周围的至少两个聚合物绝缘层，所述绝缘层在用具有0.45±0.01mm直径的针磨损刮擦至少150个周期之后或在用施加有至少约0.63N的作用力的约225mm长度的150J石榴石砂纸磨损刮擦之后共同保持完好。
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