CN106062896A - 涂覆的架空导线 - Google Patents

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Abstract

可将聚合物涂层施加到架空导线上。所述架空导线包括一根或多根导电线，且聚合物涂覆层围绕所述一根或多根导电线。当按照ANSI C119.4方法进行测试时，所述架空导线可在比不具有聚合物涂覆层的裸架空导线低的温度下操作。本文也描述了将聚合物涂覆层施加到架空导线上的方法。

Description

涂覆的架空导线
相关申请的引用
本申请要求于2014年1月8日提交的名称为COATED HIGH VOLTAGE TRANSMISSIONOVERHEAD CONDUCTOR的第611925,053号美国临时申请的优先权，且特此将该申请整体引入这里作为参考。
技术领域
总的来说，本公开涉及使架空高压电导线的操作温度降低的聚合物涂层。
背景技术
随着电需求的增加，对于更高容量的电传输和配送线路的需要增加。传输线路可输送的功率取决于线路的载流能力(载流量)。然而，这样的载流量受限于承载电流的裸导线的最高安全操作温度。超过该温度可对导线或传输线路的其它组件造成损害。然而，导体的电阻随着导线温度或功率负荷的增大而增加。具有可降低导线操作温度的涂层的传输线路将容许传输线路具有降低的电阻、增加的载流量和向消费者输送较大功率量的能力。因此，对于这样的聚合物涂覆层存在需要：其具有低的吸收率以限制从太阳辐射所吸收的热量、具有高的热导率和辐射系数以增加从导线散发出去的热量、具有高的耐热性和耐热老化性以增加寿命和在高的导线温度下的生存(survival)，且其可以连续和无溶剂的方法制造。
发明内容
按照一种实施方式，将聚合物涂层施加到架空导线(架空电线，overheadconductor)的方法包括：用聚合物组合物围绕架空导线，和冷却所述聚合物组合物以在架空导线的周围形成聚合物涂覆层。所述聚合物涂覆层具有约10微米-约1,000微米的厚度。在按照ANSI Cl19.4进行测试时，所述架空导线在比裸架空导线低的温度下操作。所述聚合物组合物基本不含溶剂且所述方法基本连续。
附图说明
图1描绘了根据一种实施方式的具有多根芯线的裸导线的横截面视图。
图2描绘了根据一种实施方式的不具有芯线的裸导线的横截面视图。
图3描绘了根据一种实施方式的由梯形导电线所形成的且具有多根芯线的裸导线的横截面视图。
图4描绘了根据一种实施方式的由梯形导电线所形成的且不具有芯线的裸导线的横截面视图。
图5A描绘了根据一种实施方式的在中心导电线周围具有聚合物涂覆层的架空导线的侧视图。
图5B描绘了根据一种实施方式的在中心导电线周围具有聚合物涂覆层的架空导线的横截面视图。
图5C描绘了根据一种实施方式的在中心导电线周围具有聚合物涂覆层的架空导线的横截面视图。
图6示意性地描绘了根据一种实施方式的用于测量导线的温度降低的实验装置。
图7描绘了根据一种实施方式的用于评价两种不同动力电缆涂层之间的温度差异的串联电路的示意图。
具体实施方式
可将聚合物涂层施加到电缆以降低电缆的操作温度。例如，当按照美国国家标准协会(American National Standards Institute,“ANSI”)C119.4方法进行测试时，具有聚合物涂层的高电传输架空导线在比类似构造的裸导线低的温度下操作。这样的电缆通常可由多根导电线构成。
根据某些实施方式，可通过多种方法将聚合物涂覆层施加到电缆。例如，可通过熔体挤出法、粉末涂覆法、或膜涂覆法中的一种施加所述聚合物涂层。所述聚合物涂覆层可较厚。
导电线和芯线
可在多根包括高压架空输电线的电缆的周围施加聚合物涂层。正如可理解的，这样的架空输电线可以多种构型形成且通常可包括由多根导电线所形成的芯。例如，铝导线钢增强的(“ACSR”)电缆，铝导线钢支撑的(“ACSS”)电缆，铝导线复合芯(“ACCC”)电缆和全铝合金导线(“AAAC)电缆。ACSR电缆是高强度的绞合导线且包括外部导电绞合线和支撑性中心绞合线。外部导电绞合线可由具有高导电性和低重量的高纯铝合金形成。中心承载性绞合线可为钢且可具有用于承载较柔软的外部导电绞合线所需的强度。ACSR电缆可具有高的总体抗拉强度。ACSS电缆是同心铺设的绞合电缆且包括中心钢芯，在其周围是绞合的一层或多层的铝或铝合金线。作为对比，ACCC电缆通过由碳、玻璃纤维或聚合物材料的一种或多种所形成的中心芯而增强。复合芯可提供超出全铝的或钢增强的常规电缆的多种优势，因为复合芯的高抗拉强度和低热弧垂(thermal sag)的组合实现了较长的跨度(span)。ACCC电缆可实现用较少的支撑结构体建造新的线路。AAAC电缆由铝或铝合金线制成。AAAC电缆由于它们大部分或完全为铝的事实可具有较好的耐蚀性。可使用ACSR、ACSS、ACCC和AAAC电缆作为用于架空配送和传输线路的架空电缆。
正如可理解的，电缆也可为间隙导线(空穴导线，gap conductor)。间隙导线可为由在高强度钢芯周围的梯形耐热铝锆线形成的电缆。
图1、2、3和4各自说明了根据某些实施方式的多种裸架空导线。图1-4中所描绘的各种架空导线可包括通过熔体挤出法、粉末涂覆法或者膜涂覆法的一种得到的聚合物涂层。另外，在某些实施方式中，可通过选择用于芯的钢和用于导电线的铝形成图1和3作为ACSR电缆。同样，在某些实施方式中，可通过适当地选择用于所述导电线的铝或铝合金形成图2和4作为AAAC电缆。
如图1所描绘的，某些裸架空导线100通常可包括由一根或多根线、多根位于芯110周围的圆形导电线120和聚合物涂层130构成的芯110。所述芯110可为钢、殷钢(不胀钢，invar steel)、碳纤维复合材料或者可赋予所述导线强度的任何其它材料。所述导电线120可由包括铜、铜合金、铝、铝合金(包括铝类型1350、6000系列合金铝、铝-锆合金)或者任何其它导电金属的任何合适导电材料构成。
如图2所描述的，某些裸架空导线200通常可包括圆形导电线210和聚合物涂层220。导电线210可由铜、铜合金、铝、铝合金(包括铝类型1350、6000系列合金铝、铝-锆合金)或者任何其它导电金属构成。
如图3中所看到的，某些裸架空导线300通常可包括一根或多根线的芯310、在芯310周围的多根梯形导电线320和聚合物涂层330。芯310可为钢、殷钢、碳纤维复合材料、或者赋予导体强度的任何其它材料。导电线320可为铜、铜合金、铝、铝合金(包括铝类型1350、6000系列合金铝、铝-锆合金)、或者任何其它导电金属。
如图4所描绘的，某些裸架空导线400通常可包括梯形导电线410和聚合物涂层420。导电线410可由铜、铜合金、铝、铝合金(包括铝类型1350、6000系列合金铝、铝锆合金)、或者任何其它导电金属形成。
聚合物涂层也可以或者可替代地应用于复合芯导体构型体(设计，design)中。复合芯导线由于具有在较高操作温度下的较低弧垂和其较高的强度对重量的比率而是有用的。正如可理解的，具有聚合物涂层的复合芯导线由于聚合物涂层可在导线操作温度方面进一步降低，且由于降低的操作温度可既具有较低的弧垂又具有在复合体中某些聚合物树脂的较少降解。复合芯的非限制性实例可发现于美国专利No.7,015,395、美国专利No.7,438,971、美国专利No.7,752,754、美国专利申请No.2012/0186851、美国专利No.8371028、美国专利No.7,683,262和美国专利申请No.2012/0261158，其各自并入本文作为参考。
正如可理解的，导电线也可以其它几何形状和构型形成。在某些实施方式中，多根导线也可由或者可替代地由间隔填料(space filler)或间隙填料(gap filler)所填充。
聚合物涂覆层
根据某些实施方式，聚合物涂覆层可由合适的聚合物或聚合物树脂形成。在某些实施方式中，合适的聚合物可包括一种或多种有机或无机聚合物，其包括均聚物、共聚物和反应性或接枝树脂。更具体地，合适的聚合物可包括聚乙烯(包括LDPE、LLDPE、MDPE和HDPE)、聚丙烯酸类、有机硅、聚酰胺、聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺(polyamide imdies)、PEI-硅氧烷共聚物、聚甲基戊烯(PMP)、环状烯烃、三元乙丙橡胶(EPDM)、二元乙丙橡胶(EPM/EPR)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、PVDF共聚物、PVDF改性聚合物、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氟乙烯(PVF)、聚一氯三氟乙烯(PCTFE)、全氟烷氧基聚合物(PFA)、氟乙烯-烷基乙烯基醚共聚物(FEVE)、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)、乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)、乙烯一氯三氟乙烯树脂(ECTFE)、全氟化弹性体(FFPM/FFKM)、碳氟化合物(FPM/FKM)、聚酯、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚苯醚(PPE)和聚醚醚酮(PEEK)，其共聚物、共混物、配混物和组合。
在某些实施方式中，所述聚合物可为烯烃、基于氟的聚合物、或其共聚物。例如，合适的聚合物可选自聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯、氟乙烯乙烯基醚、有机硅、丙烯酸类、聚甲基戊烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯、或其共聚物。
如可理解的，可以多种方式对聚合物进行处理和改性。例如，在某些实施方式中，可使所述聚合物部分或者完全交联。在这样的实施方式中，可通过任何合适的方法(包括例如通过化学交联法、辐射交联法、热交联法、UV交联法或者其它交联方法)使所述聚合物交联。
可替代地，在某些实施方式中，聚合物可为热塑性的。合适的热塑性聚合物的熔点在某些实施方式中可为140℃或更高，以及在某些实施方式中可为160℃或更高。
聚合物涂覆层可包括或者呈现结构或性质上的其它变化。例如，在某些实施方式中，所述聚合物涂覆层可包括一种或多种编织物、陶瓷纤维、粘合纱线或者专用胶带。
另外，在某些实施方式中，所述聚合物涂覆层可是半导电的，且可具有1012ohm-cm或更小的体积电阻率；在某些实施方式中，可具有1010ohm-cm或更小的体积电阻率，在某些实施方式中，可具有108ohm-cm或更小的体积电阻率。
在某些实施方式中，聚合物涂覆层可具有100℃或更大的热形变温度，且在某些实施方式中，可具有130℃或更大的热形变。
在某些实施方式中，所述聚合物涂覆层按照美国材料和测试协会(ASTM)1960在2000小时的外部风化测试之后可具有50％或更大的断裂伸长率的保留率。
在某些实施方式中，所述聚合物涂覆层可具有10mm或更小的厚度；在某些实施方式中，可具有3mm或更小的厚度；和在某些实施方式中，可具有1mm或更小的厚度。正如可被理解的，聚合物涂覆层的厚度可部分地取决于用于施加所述聚合物的方法。
在某些实施方式中，由于聚合物涂覆层而引起的相对于裸导线的重量的重量增加可为15％或更少，且在某些实施方式中，可为12％或更少。
在某些实施方式中，聚合物涂覆层可具有0.5或更大的辐射系数，和在某些实施方式中，可具有0.85或更大的辐射系数。
在某些实施方式中，聚合物涂覆层可具有0.6或更小的太阳能吸收率，和在某些实施方式中，可具有0.3或更小的太阳能吸收率。
在某些实施方式中，聚合物涂覆层可具有0.15W/mK或更大的热导率。
在某些实施方式中，聚合物涂覆层可具有10或更大的亮度‘L值’，和在某些实施方式中，可具有30或更大的L值。正如可被理解的，当L＝0时，所观察到的颜色可为黑色；当L＝100时，所观察到的颜色可为白色。
在某些实施方式中，聚合物涂覆层可基本不含斥水性添加剂、亲水性添加剂和/或介电液。
正如可被理解的，可单独地使用聚合物树脂，或者聚合物树脂可包括其它添加剂，例如，如填料、红外线(IR)反射添加剂、稳定剂、热老化添加剂、增强填料或者着色剂的一种或多种。
填料
在某些实施方式中，聚合物涂覆层可包括一种或多种填料。在这样的实施方式中，所述聚合物涂覆层可以约0％-约50％的浓度(以总组合物的重量计)包含这样的填料，且这样的填料可具有0.1μm-50μm的平均粒度。合适的填料粒子的形状可为球形、六边形、板状(platy)或者片状(tabular)。合适的填料的实例可包括金属氮化物、金属氧化物、金属硼化物、金属硅化物和金属碳化物。合适的填料的具体实例可包括但不限于氧化镓、氧化铈、氧化锆、氧化镁、氧化铁、氧化锰、氧化铬、氧化钡、氧化钾、氧化钙、氧化铝、二氧化钛、氧化锌、六硼化硅、四硼化碳、四硼化硅、二硼化锆、二硅化钼、二硅化钨、硅化硼、亚铬酸铜、碳化硼、碳化硅、碳酸钙、硅酸铝、硅酸镁铝、纳米级粘土、膨润土、炭黑、石墨、膨胀石墨、碳纳米管、石墨烯、高岭土、氮化硼、氮化铝、氮化钛、铝、镍、银、铜、二氧化硅、中空微米球、中空管、及其组合。
在某些实施方式中，填料可替代地或者另外地为导电性碳纳米管。例如，在某些实施方式中，聚合物涂覆层可包括单壁碳纳米管(SWCNT)和/或多壁碳纳米管(MWCNT)。
在某些实施方式中，聚合物涂覆层可以小于5重量％的浓度包括作为填料的炭黑。
IR反射添加剂和着色剂添加剂
根据某些实施方式，聚合物涂覆层可包括一种或多种红外线反射颜料或者着色剂添加剂。在这样的实施方式中，在所述聚合物涂覆层中，可包括0.1重量％-10重量的红外线反射(IR)颜料或者着色添加剂。合适的着色添加剂的实例可包括基于钴、铝、铋、镧、锂、镁、钕、铌、钒、铁(ferrous)、铬、锌、钛、锰和镍的金属氧化物和陶瓷。合适的红外线反射颜料可包括但不限于二氧化钛、金红石、钛、锐钛矿(anatine)、板钛矿、硫酸钡、镉黄、镉红、镉绿、钴橙、钴蓝、青天蓝、樱草素(aureolin)、钴黄、铜颜料、铬绿黑、无铬蓝黑、氧化铁红、钴铬蓝、钴铝蓝尖晶石、改性的铬绿黑、浅黄色锰锑钛金红石、浅黄色铬锑钛金红石、浅黄色铬锑钛金红石、黄色锑钛金红石、镍锑钛黄、炭黑、氧化镁、氧化铝涂覆的氧化镁、氧化铝涂覆的氧化钛、二氧化硅涂覆的炭黑、蓝铜矿、汉紫(Han purple)、汉蓝(Han blue)、埃及蓝、孔雀石、巴黎绿、酞菁蓝BN、酞菁绿G、铜绿、铬绿、氧化铁颜料、赤铁矿(sanguine)、铁丹(caputmortuum)、氧化铁红、红赭石、威尼斯红、普鲁士蓝、泥土颜料、黄赭石、生赭石、烧赭石、生褐、煅赫石、曼尼颜料(深蓝青、群青绿色调(ultramarine green shade))、锌颜料(锌白、铁酸锌)，及其组合。
稳定剂
在某些实施方式中，一种或多种稳定剂可以约0.1％-约5％的浓度(以总组合物的重量计)包括于聚合物涂覆层。这样的稳定剂的实例可包括光稳定剂和分散稳定剂，例如膨润土。在某些包括有机粘合剂的聚合物涂层组合物中，也可使用抗氧化剂。合适的抗氧化剂的实例可包括但不限于胺抗氧化剂，例如4,4'-二辛基二苯基胺、N,N'-二苯基对苯二胺、和2,2,4-三甲基-l,2-二氢喹啉的聚合物；酚抗氧化剂，例如硫代二亚乙基双[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、4,4'-硫代双(2-叔丁基-5-甲基苯酚)、2,2'-硫代双(4-甲基-6-叔丁基-苯酚)、苯丙酸、3,5-双(l,1-二甲基乙基)4-羟基苯丙酸、3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟基-C13-15支化的和线性的烷基酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸C7-9-支化的烷基酯、2,4-二甲基-6-叔丁基苯酚四{亚甲基3-(3',5'-二叔丁基-4'-羟基苯酚)丙酸酯}甲烷或者四{亚甲基3-(3',5'-二叔丁基-4'-氢化肉桂酸}甲烷、1,1,3-三(2-甲基-4羟基-5-丁基苯基)丁烷、2,5-二-叔戊基氢醌、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰脲酸酯、2,2-亚甲基-双-(4-甲基-6-叔丁基-苯酚)、6,6'-二叔丁基-2,2'-硫代二对甲酚或者2,2'-硫代双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2-亚乙基双(4,6-二叔丁基苯酚)、三甘醇双{3-(3-叔丁基-4-羟基-5甲基苯基)丙酸酯}、1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)三酮、2,2-亚甲基双{6-(1-甲基环己基)-对甲酚}；和/或硫抗氧化剂，例如双(2-甲基-4-(3-正烷基硫代丙酰氧)-5-叔丁基苯基)硫化物、2-巯基苯并咪唑及其锌盐和季戊四醇-四(3-月桂基-硫代丙酸酯)。在某些实施方式中，所述抗氧化剂可为来自Aldrich(PPOA)的苯基膦酸、来自Ciba的P-EPQ(膦酸酯)、或者126(二亚磷酸酯)。
合适的光稳定剂可包括但不限于双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(770)；双(1,2,2,6,6-四甲基-4哌啶基)癸二酸酯+甲基l,2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基癸二酸酯(765)；1,6-己烷二胺，N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)聚合物与2,4,6-三氯-l,3,5-三嗪，与N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺的反应产物(2020)；癸烷二酸，双(2,2,6,6-四甲基-l-(辛氧基)-4-哌啶基)酯，与1,1-二甲基乙基氢过氧化物和辛烷的反应产物(123)；三嗪衍生物(NOR 371)；丁烷二酸，二甲酯，和4-羟基-2,2,6,6-四甲基-l-哌啶乙醇的聚合物(622)；1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺，N,N"'-[1,2-乙烷二基-双[[[4,6-双--[丁基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)氨基]-1,3,5-三嗪-2-基]亚氨基的-]3,1-丙烷二基]]双[N',N"-二丁基-N',N"-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)(119)；和/或双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(2920)；聚[[6[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]-1,3,5-三吖嗪-2,4-二基][2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]-1,6-己烷二基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]](944)；苯丙酸，3,5-双(1,1-二甲基-乙基)-4-羟基-.C7-C9支化的烷基酯(1135)；和/或异三癸基-3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯(1077LQ)。
涂覆法
正如这里所描述的，可将一层或多层聚合物涂层施加到导线例如架空电缆。可以多种方式施加所述一层或多层聚合物涂覆层。例如，在某些实施方式中，可通过挤出方法、例如熔体挤出施加涂覆层。在其它某些实施方式中，可通过粉末涂覆、膜涂覆或膜裹包(缠绕，wrapping)、或者胶带裹包施加所述聚合物涂覆层。在胶带裹包法中，可使用粘结剂或密封剂以帮助胶带机械和/或化学地结合到导线。
用于施加聚合物涂层的熔体挤出法可通常包括如下步骤：
a)在没有溶剂的情况下，使聚合物熔融以得到熔融聚合物；和b)在多根导电线的周围将所述熔融聚合物挤出以形成聚合物涂覆层。在某些实施方式中，所述熔体挤出法可基本无溶剂，且可连续地操作。熔融也可指聚合物的软化，例如，举例来说，当所述聚合物由无定形聚合物形成时。
用于施加聚合物涂层的粉末涂覆法通常可包括如下步骤：
a)将粉末化聚合物喷雾到多根导电线的外表面上以得到喷雾的导线；和b)对喷雾的导线进行加热以使粉末化聚合物在多根导电线的周围熔融或软化而形成层。粉末涂覆法可基本无溶剂，且可连续地操作。
用于施加聚合物涂层的膜涂覆法通常可包括如下步骤：
a)用聚合物膜缠绕多根导电线的外表面以得到缠绕导线；和b)将缠绕导线加热至聚合物的熔点温度以在多根导电线的周围使聚合物软化且形成层。膜涂覆法可基本无溶剂，且可连续地操作。
正如可被理解的，可将所述聚合物涂覆层施加至多种电缆形状。具体地，聚合物涂覆层不受限于某些外围(perimeter)的形状，且可将聚合物涂覆层施加到具有例如由多根外部导线中的间隙所导致的非圆形的或者不光滑的外表面的架空导线。然而，正如可被进一步理解的，外围的形状通常可为圆形。
在某些实施方式中，可使用预处理过程以准备(预备，prepare)待涂覆的电缆表面。预处理方法可包括但不限于，化学处理、加压空气清洁、热水处理、蒸气清洁、刷清洁、热处理、喷砂处理、超声、去光泽(deglaring)、溶剂擦拭、等离子体处理等。例如，可通过喷砂处理使架空导线的表面去光泽。在某些热处理方法中，可将架空导线加热至23℃-250℃的温度以准备用于聚合物涂层的导线表面。然而，正如可被理解的，在某些实施方式中，可取决于聚合物涂层选择所述温度。例如，当聚合物涂层由聚烯烃组成时，可控制导线的温度使其达到在23°和70℃之间的温度，且当聚合物涂层由氟聚合物组成时，温度范围可在80℃和150℃之间。
在某些实施方式中，所述涂覆方法可为无溶剂的或者基本无溶剂的。无溶剂、或者基本无溶剂可指在任何所述方法中使用不超过约1％的溶剂，相对于产物的总重量。
熔体挤出法
在某些实施方式中，可使用熔体挤出法施加聚合物涂覆层。在某些实施方式中，所述方法可基本无溶剂。通常，熔体挤出法可包括将熔融的聚合物挤出到导线上以形成聚合物层。在某些实施方式中，可将所述聚合物层施加到由多根导电线形成的导线的外周的周围。可替代地，在某些实施方式中，可将多个聚合物层施加到导线中的每根单独的导电线或者某些单独的导电线。例如，在某些实施方式中，可只单独地对最外层导电线用聚合物层进行涂覆。
通过对在导线周围示例性地熔体挤出施加聚偏二氟乙烯(PVDF)树脂进行解释可加深对示例性熔体挤出法的理解。在这样的示例性实施方式中，可在50℃-270℃的温度下使PVDF或者PVDF树脂熔融以形成熔融的聚合物。然后，可使用例如单螺杆挤出机将熔融的聚合物挤出到裸架空导线上以形成挤出涂覆层。取决于涂覆材料，可将所述挤出机设定于适宜的温度。
正如可被理解的，在某些实施方式中，可通过动态在线或后涂覆法使聚合物涂层材料固化。所述固化可经由合适的化学、热、机械、照射、UV或电子束方法进行。这样的固化方法的具体实例可包括但不限于过氧化物固化、莫诺西尔工艺固化(monosil processcuring)、湿气固化工艺、模具或引线固化工艺(mold or lead curing process)和电子束固化。凝胶含量(所述聚合物的在溶剂中不溶的交联部分)可在1％和95％之间。根据某些实施方式，可在连续过程中挤出0.2mm-10mm的涂覆层，在某些实施方式中挤出0.2mm-3mm，以及根据某些实施方式挤出0.2mm-1mm。
正如可被理解的，可通过熔体挤出法形成仿形(保形或共形，conformal)聚合物涂覆层。为了保证涂覆层与导电线的外部轮廓的适应性和对内部导电线的外表面的粘结性，可在挤出期间在导线和涂覆层之间施加真空。可替代地或者另外地，可在加热和固化期间对涂覆层的外部施加压缩压力(压力，compressive pressure)。可通过例如环形气刀(circular air knife)施加外部压力。仿形涂层可改善架空导线的完整性。
仿形涂层可保证使得聚合物涂覆层和多根导电线的外轮廓之间的空气间隙或未填充空间相对于常规涂覆的导线减少。导电线的外轮廓由导电线的外形(轮廓线，outline)、形状、一般填充物结构限定。
相比于常规的浸渍或喷雾涂覆方法，使用熔体挤出方法可极大地缩短或者完全省去固化和/或干燥时间。正如可被理解的，固化和/或干燥时间的缩短可容许相比于其它浸渍或喷雾法更高的线速率。另外，可在很少或没有改动的情况下容易地采用现有的熔体挤出法以适用不同产品规格，而常规的浸渍或喷雾法可能需要新的方法步骤。
粉末涂覆法
在某些实施方式中，可以使用粉末涂覆法施加所述一层或多层聚合物涂层。
在这样的实施方式中，可将由所述聚合物形成的粉末喷雾到导线或导电线的外表面上。在某些实施方式中，可使用静电喷枪将用于改善粉末施加而带电的聚合物粉末喷雾到导线上。在某些实施方式中，可对导电线进行预热。在将粉末施加到导线或导电线之后，可将喷雾的导电线加热到聚合物涂层材料的熔融或软化温度。可使用包括例如施加来自环形气刀或者加热管的热空气的标准方法进行加热。正如可被理解的，当使用环形气刀时，熔融的聚合物可在空气压力下被弄平且可在导电线的周围形成连续层。
也可使用粉末涂覆方法将聚合物涂覆层施加到多种导线配件、架空导线的电传输和配送相关产品、或者可受益于降低的操作温度的其它部件。例如，末端/终端产品、粘接(splice)/接合产品、悬置和支撑产品、运动控制/振动产品(也称为阻尼器)、拉线产品(guying product)、野生生物保护和制止产品、导线和压缩零件修复部件、变电站产品、夹具和其它传输和配送配件均可使用粉末涂覆法进行处理。正如可被理解的，这样的产品可从制造商例如Preformed Line Products(PLP)、Cleveland,OH和AFL,Duncan,SC购买获得。
类似于熔体挤出法，可任选地使用粉末涂覆法在线地或者通过后涂覆法使通过粉末涂覆法施加的涂覆层固化。固化可通过化学固化工艺、热固化工艺、机械固化工艺、辐射固化工艺、UV固化工艺或者电子束固化工艺进行。在某些实施方式中，可使用过氧化物固化、莫诺西尔工艺固化、湿气固化和电子束固化。
类似于所述熔体挤出法，粉末涂覆法也可为无溶剂的、或者基本无溶剂的，且可连续地运行。
同样，可使用粉末涂覆法制造仿形涂层。在这样的实施方式中，在可加热或固化期间从涂覆层的外部施加压力以保证涂覆层和导电线的外轮廓的适应性以及对内部导电线的外形的附着。
可使用粉末涂覆方法形成厚度为500μm或更小的聚合物涂覆层，在某些实施方式中，厚度为200μm或更小，和在某些实施方式中，厚度为100μm或更小。正如可被理解的，小的聚合物涂覆层厚度可用于形成重量轻或者成本低的架空导线。
膜涂覆
在某些实施方式中，可使用膜涂覆法施加一层或多层聚合物涂层。
在某些膜涂覆法中，可将由聚合物涂层材料所形成的膜缠绕在导线的外表面的周围。然后可将膜缠绕的导线加热到聚合物涂层材料的熔融温度以形成聚合物涂覆层。可使用标准方法(包括例如由环形气刀或加热管施加的热空气)进行加热。当使用环形气刀时，熔融的聚合物可在空气压力下被弄平且可在导电线的周围形成连续层。
在某些实施方式中可在导线和涂覆层之间施加真空以保证涂覆层和导电线的外轮廓的适应性和对内部导电线的外形的附着。可替代地或者另外地，可在加热或固化期间从涂覆层的外部施加压缩压力。
类似于熔体挤出法，任选地可使所述涂覆层在线地或者通过后涂覆法固化。固化可通过化学固化工艺、热固化工艺、机械固化工艺、辐射固化工艺、UV固化工艺或者电子束固化工艺进行。在某些实施方式中，过氧化物固化、莫诺西尔工艺固化。类似于熔体挤出法，粉末涂覆法也可为无溶剂的或者基本无溶剂的，且可为连续的。
在某些实施方式中，在多根导电线的外表面上和/或在所述膜上可包括粘结剂以改善施加。正如可被理解的，在某些实施方式中，可使用胶带替代膜。
可使用膜涂覆法形成厚度为500μm或更小的聚合物涂覆层，在某些实施方式中，厚度为200μm或更小，和在某些实施方式中，厚度为100μm或更小。正如可被理解的，小的聚合物涂覆层厚度可用于形成重量轻或者成本低的架空导线。
涂覆导线的特性
正如可被理解的，聚合物涂层可给电缆例如架空导线提供许多优异的特性。
例如，在某些实施方式中，聚合物涂覆层可为电缆配置在导线的外部周围的均匀的厚度。施加聚合物涂覆层的各方法可补偿不同量的不均匀度。例如，常规的涂覆方法如浸渍或喷雾方法可制造整个表面不均匀的涂覆层且可具有由导线丝的外层限定的轮廓，因为浸渍和喷雾方法只可提供最大0.1mm厚度的层。相反地，如这里描述的熔体挤出法可在整个表面上提供均匀的最大20mm的涂层厚度。类似地，如这里描述的粉末涂覆法和膜涂覆法也可提供较小厚度的均匀涂覆层。
图5A和5B分别描绘了具有仿形聚合物涂覆层501的涂覆导线500的侧视图和横截面视图。聚合物涂覆层通过挤出头成形且具有预先限定的厚度。涂覆层501围绕内部导线丝502，且使所述丝502屏蔽于气象环境因素(weather element)。在聚合物涂覆层501和导电线502可存在间隙503。图5C描绘了具有仿形聚合物涂覆层551的另一导线550。在图5C中，聚合物涂覆层551填充在围绕导线丝552的外轮廓的横截面区域中的间隙或空间553。在该实施方式中，所述涂覆层粘结于所述导电线502的最外层的外表面。
在某些实施方式中，相比于通过常规涂覆方法所产生的未填充空间，可减少聚合物涂覆层和导电线的外轮廓之间的未填充空间。可使用大量技术(包括例如在涂覆期间施加真空压力)实现此紧密装填。在某些实施方式中，可替代地或者另外地在导线丝的外表面上使用粘结剂以促进所述聚合物材料在所述空间的紧密装填。
作为另一优点，在某些实施方式中，聚合物涂覆层可给导线丝提供相对于裸导线增加的机械强度。例如，在某些实施方式中，涂覆导线可具有10MPa的最小抗拉强度且可具有50％或更大的最小断裂伸长率。
作为另一优点，在某些实施方式中，聚合物涂覆层可降低导线的操作温度。例如，相比于裸导线，在某些实施方式中，聚合物涂覆层可使操作温度降低5℃或更大，在某些实施方式中降低10℃或更大，和在某些实施方式中降低20℃或更大。
作为另一优点，在某些实施方式中，聚合物涂覆层可充当对抗腐蚀和导线中的钢丝打结(bird caging)的保护层。正如可被理解的，裸露的导线或者液体涂覆的导线随时间可丧失其结构完整性，且可变得易遭受在导线丝绞合线之间的任何空间中的钢丝打结。作为对比，包含聚合物涂覆层的导线丝被屏蔽且可消除钢丝打结问题。
作为另一优点，在某些实施方式中，聚合物涂覆层可消除水渗透、可减少冰和灰尘积聚、且可改善耐电晕性。
作为另一优点，在某些实施方式中，用聚合物涂覆层涂覆的导线可具有增加的热导率和辐射系数以及降低的吸收特性。例如，在某些实施方式中，这样的导线可具有0.7或更大的辐射系数(E)且可具有0.6或更小的吸收率(A)。在某些实施方式中，E可为0.8或更大；而在某些实施方式中，E可为0.9或更大。这样的性质可容许导线在降低的温度下操作。以下的表1描绘了包括裸导线和两种具有聚合物涂覆层的导线的若干种导线的辐射系数。正如表1所描绘的，聚合物涂覆层提高了电缆的辐射系数。
表1
样品名 辐射系数(ASTM E408)
裸导线 0.16
涂覆有XLPE+2.5重量％的炭黑的导线 0.88
涂覆有PVDF的导线 0.89
作为另一优点，在某些实施方式中，聚合物涂层可具有在较高的温度(包括100℃或更高、和在某些实施方式中130℃或更高的温度)下的耐热形变性。然而，有利地，聚合物涂层在较低温度下可保持柔性、且可具有改善的回缩，和在较低温度范围低的热膨胀。
最后，聚合物涂覆层的添加可相对少地增加架空导线的重量。例如，在某些实施方式中，涂覆的架空导线相对于裸导线的重量增加可为20％或更小，在某些实施方式中为10％或更小，且在某些实施方式中为5％或更小。
实施例
表2描绘了具有聚合物涂覆层的涂覆的架空导线相比于未涂覆的裸导线的温度降低。使用熔体挤出法施加由PVDF(样品1)和XLPE(样品2)构成的聚合物涂覆层。在使用图6所描绘的实验装置施加电流的同时测量导线上的温度降低。
表2
样品 涂层 所施加的电流 裸导线 涂覆的导线 温度降低
样品1 PVDF 204 92 77.5 14.5
样品2 XLPE 740 128.4 99.8 28.6
温度降低的测量
用于测量表2中的电缆样品的温度降低的测试设备描绘于图6中，且由60Hz交流电源601、True RMS夹持式电流计602、温度数据记录装置603和计时器604组成。在68”宽x 33”深的开口安全外壳内进行各样品600的测试以控制所述样品周围的空气运动。通风橱(未示出)位于测试装置上方64”处用于通风。
待测试的样品600通过由计时器604控制的继电器开关606与交流电源601串联连接。计时器604用于开动电源601且控制所述测试的持续时间。通过true RMS夹持式电流计602监测流动通过所述样品的60Hz交流电流。使用热电偶607测量样品600的表面温度。使用弹簧夹(未示出)保持热电偶607的尖端与样品的中心表面牢固地接触。在于涂覆样品600上进行测量的情形中，将其中使热电偶与所述样品接触的区域上的涂层移除以获得基底温度的精确测量。通过数据记录装置603监测热电偶的温度以提供温度变化的连续记录。
重量增加和操作温度
表3描绘了通过改变XLPE聚合物层的厚度所产生的温度影响。表3进一步描绘了由这样的改变所导致的重量增加。在表3中的各实施例中使用250kcmil(千圆密耳)的导线。如表3中所说明的，聚合物层厚度的增加通常可导致操作温度的降低但是以重量增加为代价。
使用图7中所描绘的经改造的ANSI测试测量表3中各样品的操作温度。经改造的ANSI测试建立如图7中所描绘的使用六根相同尺寸的四英寸电缆试样(700a或者700b)和四根转接电缆701的串联回路。四英寸电缆试样(700a或者700b)中的三根涂覆有常规的绝缘材料(700a)且四英寸电缆试样(700b)中的三根涂覆有如本文所描述的聚合物层。如图7所说明的，形成两个交变装置，其中每个装置具有三个电缆试样。均衡器703(例如在图7中作为螺栓分离器(bolt sepatator)显示)置于各电缆试样之间以提供用于电阻测量的等电势面和保证全部电缆试样之间的永久接触。各均衡器703具有匹配电缆试样(700a或者700b)的尺度(直径，gauge)的形成孔，且将各电缆试样(700a或者700b)焊接到所述孔中。在从变压器704供应恒定电流和电压的同时，测量在图7中位置‘704’处的各电缆试样的导线表面上的温度。
表3
聚合物涂覆层配方
表4描绘了若干种聚合物涂层组合物。实施例1-5各自显示适合用作本公开的聚合物层的性质。
表4
本文所公开的维度和数值不应理解成严格限于所述的精确数值。相反，除非另有规定，每个这样的维度意图表示所述的值和在该值附近功能上等同的范围两者。
应该理解，在整个本说明书给出的每个最大数值限包括每个数值下限，就像这样的数值下限明确地记载于本文中一样。在整个该说明书中给出的每个最小数值限将包括每个数值上限，就像这样的数值上限明确地记载于本文中一样。在整个本说明书中给出的每个数值范围将包括落入该较宽的数值范围内的每个较窄的数值范围，就像这样的较窄的数值范围全部明确地记载于本文中一样。
本文所引用的每篇文献，包括任何交叉引用的或者相关的专利或申请特此整体并入本文作为参考，除非明确地将其排除或者另外进行限制。任何文献的引用不是承认其是和本文所公开的或者主张的任何发明相关的现有技术，或者承认其单独地或者以和任何一篇或者多篇其它参考文献的组合教导、暗示或者公开了任何这样的发明。此外，在本篇文件中的术语的任何含义或定义与通过参考所并入的文献中的同一术语的任何含义或定义发生冲突的情况下，应该遵从在本篇文件中所赋予的该术语的含义或者定义。
为了描述的目的，已经呈现了对实施方式和实施例的前述描述。不意图是穷尽的或者对所描述的方式进行限制。在以上教导下为数众多的修改是可能的。已经讨论了这些修改中的一些，且其它将被本领域技术人员所理解。为了说明多种实施方式，选择和描述了上述实施方式。范围当然不局限于本文所阐述的实施例或者实施方式，但是可由本领域技术人员在任何数量的申请和等同文章中所使用。更准确地说，意图指该范围是由在此所附的权利要求所限定。

Claims (21)

1.将聚合物涂层施加到架空导线的方法，所述方法包括：
用聚合物组合物围绕架空导线，其中所述聚合物组合物基本不含溶剂；和
冷却所述聚合物组合物以形成围绕所述架空导线的聚合物涂覆层；且
其中所述聚合物涂覆层具有约10微米-约1,000微米的厚度，且当按照ANSI C119.4进行测试时所述架空导线在比裸架空导线低的温度下操作；以及
其中所述方法是基本连续的。
2.权利要求1的方法，其中所述用聚合物组合物围绕架空导线进一步包括加热所述聚合物组合物和在所述架空导线周围挤出所述聚合物组合物。
3.权利要求1的方法，其中所述用聚合物组合物围绕架空导线进一步包括将包括所述聚合物组合物的粉末在所述架空导线的外表面周围进行喷雾，然后使所述粉末熔融。
4.权利要求1的方法，其中在用聚合物组合物围绕架空导线之前对所述架空导线进行预加热。
5.权利要求1的方法，其中在用聚合物组合物围绕架空导线或者冷却所述聚合物组合物的至少一项期间向所述架空导线施加内部施加的真空或外部施加的压力的一种或多种。
6.权利要求5的方法，其中所述外部施加的压力是由热空气环形刀施加的。
7.权利要求1的方法，其中所述聚合物涂覆层是仿形涂覆层且与所述架空导线的外轮廓接触。
8.权利要求7的方法，其中至少部分地填充在所述聚合物涂覆层和所述架空导线的外轮廓之间的未填充的空间。
9.权利要求1的方法，其中所述聚合物组合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯、氟乙烯乙烯基醚、有机硅、丙烯酸类聚合物、聚甲基戊烯、聚(乙烯-共-四氟乙烯)、聚四氟乙烯和其共聚物的一种或多种。
10.权利要求9的方法，其中所述聚合物组合物包括聚偏二氟乙烯和交联的聚乙烯的一种或多种。
11.权利要求1的方法，其中所述聚合物组合物进一步包括约50％或更少的填料，且所述填料包括炭黑或导电性碳纳米管的一种。
12.权利要求1的方法，其中所述聚合物涂覆层是半导电的且具有小于1010ohm-cm的体积电阻率。
13.权利要求1的方法，其中在按照ASTM 1960进行测试时的2,000小时的外部风化之后，所述聚合物涂覆层具有50％或更大的断裂伸长率的保留率。
14.权利要求1的方法，其中所述聚合物涂覆层具有约10微米-约500微米的厚度。
15.权利要求1的方法，其中所述聚合物涂覆层具有0.80或更大的辐射系数。
16.权利要求1的方法，其中所述聚合物涂覆层具有0.3或更小的太阳能吸收率。
17.权利要求1的方法，其中所述聚合物涂覆层具有0.15W/mK或更大的热导率。
18.权利要求1的方法，其中所述聚合物组合物是至少部分交联的。
19.权利要求1的方法，其中所述聚合物组合物是热塑性的且具有140℃或更大的熔融温度。
20.由权利要求1的方法形成的涂覆的架空导线。
21.权利要求20的涂覆的架空导线，其中所述架空导线包括：
芯，该芯包括碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、铝、和在铝中增强的铝合金纤维的一种或多种；和
一根或多根导电线，所述一根或多根导电线围绕所述芯。
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