CN106663500A - 用于架空导体的含氟共聚物涂料 - Google Patents

Abstract

一种涂料组合物，其包括氟乙烯乙烯基醚共聚物、交联剂和水。当该每个架空导体的工作温度测量为约100℃或更高时，该涂料组合物相比于未涂覆的架空导体将架空导体的工作温度降低至少约5℃或更多，并且该涂料组合物基本上不含有溶剂。还提供了一种用于制备涂料组合物的方法，以及一种用于制备经涂覆的架空导体的方法。

Description

用于架空导体的含氟共聚物涂料

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年8月5日提交的名称为“FLUORO COPOLYMER COATINGS FOROVERHEAD CONDUCTORS”的美国临时申请No.62/033,432的优先权，并且在此通过引用将该申请的全文并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及可用于架空导体的涂层的含氟共聚物涂料。

背景技术

随着电需求的增长，存在对于更高电容量的电输出和分配线路的增长的需求。传输线可递送的电力的量取决于线路的载流能力(载流量)。然而，该载流量受到承载电流的裸露导体的最大安全工作温度的限制。超过这一温度会导致导体或传输线的其他部件损坏。然而，随着导体的温度增大或功率负荷增大，导体电阻增大。具有降低导体的工作温度的涂层的传输线会允许传输线具有降低的电阻、增大的载流量、以及递送更大量的电力至消费者的能力。因此，存在对于聚合物涂层的需求，该聚合物涂层具有低吸收率，以便限制从太阳辐射吸收的热量；具有高热导率和发射率，以便增大从导体发射出的热量；具有高热阻和耐热老化性，以便增大寿命以及在高导体温度下的保持性(survival)，并且需求这些涂层可以通过连续和无溶剂的过程制备。

发明内容

根据一个实施例，涂料组合物包括可水分散的氟乙烯乙烯基醚共聚物(fluoroethylene vinyl ether copolymer)、交联剂和水。该涂料组合物被配置为使架空导体的操作温度与类似的未涂覆的架空导体相比，在约100℃或更高温度下测量每个架空导体的操作温度时，降低至少约5℃。涂料组合物基本上不含溶剂。

根据另一个实施例，制备架空导体的涂层的方法包括：提供由第一组合物和第二组合物形成的组合试剂盒(compositional kit)，将第一组合物与第二组合物混合以形成涂料组合物，以及将涂料组合物施加到架空导体的至少一部分以形成经涂覆的架空导体。第一组合物包括可水分散的氟乙烯乙烯基醚共聚物，第二组合物包括交联剂。当在约100℃或更高温度下测量每个架空导体的操作温度时，与类似的未涂覆的架空导体相比，该涂层将架空导体的操作温度降低至少约5℃。涂料组合物基本上不含溶剂。

根据另一个实施例，改进的架空导体包括多个导线和在多个导线的至少一些表面上的涂层。该涂层由涂料组合物形成。该涂料组合物包括可水分散的氟乙烯乙烯基醚共聚物、交联剂和水。当在约100℃或更高温度下测量每个架空导体的操作温度时，与类似的未涂覆的架空导体相比，该改进的架空导体具有降低至少约5℃的操作温度。

附图说明

图1示出根据某些实施例的导体的横截面视图；

图2示出根据某些实施例的导体的横截面视图；

图3示出根据某些实施例的导体的横截面视图；

图4示出根据某些实施例的导体的横截面视图；

图5示出根据某些实施例的用于涂覆基体的连续过程的示意性视图；

图6示出根据某些实施例的浸没模具的横截面视图；

图7示出根据某些实施例的浸没模具的平面视图；

图8示出根据某些实施例的浸没模具的剖切视图；

图9示出用以测量金属基体在给定的施加电流下的温度的测试布置的示意性视图。

具体实施方式

导体的温度取决于多种影响因素，包括导体的电学性能、导体的物理性能、导体的工作以及当地的气候条件。降低导体的工作温度可以允许一给定导体比在更高温度下工作的导体传导更大的功率量。一种这样的温度降低可以通过限制由于除通过使用缆线以外的因素的缆线的发热而发生，并且可以通过增大冷却速率而发生。一种增大导体的温度的因素是导体吸收来自太阳的太阳发射。从太阳发射吸收的热量取决于导体表面的吸收系数(吸收率)，较低的吸收率表明导体仅吸收由于太阳发射的较少热量。

而且，导体可以通过对流、传导或辐射而通过发射热量而冷却。通过这一发射性能辐射的热量取决于导体表面的发射系数(发射率)，较高的发射率表明导体比具有较低发射率的导体辐射更多的热量.

根据某些实施例，导体(例如架空导体)可以包括涂层，该涂层具有低的表面吸收系数和高的表面发射系数。这一导体可以比不具有这一涂层的相同导体在更低温度下工作。例如，根据某些实施例，当根据ANSI C119.4-2004测试时，相比不具有这一涂层的相似导体，具有涂层的导体降低导体的工作温度约5℃或更多。在某些实施例中，当工作温度测量为约60℃或更高时，相比于未经涂覆的导体的工作温度，工作温度可以降低约5℃或更多。在某些实施例中，当工作温度测量为约100℃或更高时，相比于未经涂覆的导体的工作温度，工作温度可以降低约10℃或更多。

在某些实施例中，涂层可以通过固化涂料组合物而形成，该涂料组合物包括可交联的具有一个、或多个活性基团的含氟共聚物化合物。适合的含氟共聚物化合物可以包括氟代烯烃乙烯基醚共聚物、六氟丙烯、全氟烷基乙烯基醚、卤化三氟乙烯、氟乙烯、全氟烷基乙烯基醚、四氟乙烯和全氟烷氧基聚合物。

氟代烯烃乙烯基醚是氟代烯烃、环己基乙烯基醚和羟基烷基乙烯基醚的共聚物。氟代烯烃乙烯基醚可以具有一般性结构：

其中，X是Cl或F,R₁和R₂是独立的C_2-8烷基或C₆环烷基；并且，R₃是独立的C_2-8烷基或C₆环烷基。共聚物还包括以下代表式的重复单元：

其中，R₄是独立的C_2-8烷基或C₆环烷基。

氟代烯烃乙烯基醚可以是非晶态、交替热固性的聚合物，其包括氟代烯烃和乙烯单体。合适的氟代烯烃可包括四氟乙烯和氯三氟乙烯，合适的乙烯基单体可包括烷基乙烯基醚，例如乙基、丁基或环己基乙烯基醚、和羟基乙烯基醚，如2-羟基乙基乙烯基醚。可以包括在涂料组合物中的具体的氟代烯烃乙烯基醚共聚物化合物可以包括氟乙烯乙烯基醚共聚物化合物(“FEVE”)。

在某些实施例中，含氟共聚物化合物可以是可水分散的，并且可以包含一个或多个活性基团，以便为含氟共聚物赋予某些功能性。例如，某些活性基团可以赋予或促进透明性、光泽度、硬度、挠性、附着力、着色兼容性或可交联性中的一个或多个。另外，这些活性基团可以改善基于含氟共聚物的涂料的工艺性和耐候性。这些活性基团可以是悬垂基团或末端基团。合适的活性基团的具体实例包括但不限于羟基、羧基、环氧基、硅烷、硅烷醇、酰胺和乙烯基活性基团。

合适的含氟聚合物的平均分子量(M_n)可以变化。例如，在某些实施例中，合适的FEVE共聚物可具有约5,000g/mol至约120,000g/mol的M_n；在某些实施例中为约10,000g/mol至约90,000g/mol；在某些实施例中为从约15,000g/mol至约70,000g/mol；在某些实施例中为约25,000g/mol至约50,000g/mol。在某些实施例中，M_n可以为约50,000g/mol或更低；并且在某些实施例中，M_n可以为约25,000g/mol或更低。

在具有羟基活性基团的某些实施例中，含氟共聚物可以每克含氟共聚物包含至少10mg KOH。在某些实施例中，含氟共聚物可每克含氟共聚物包含约50mg至约100mg的KOH；在某些实施例中，每克含氟共聚物包含约75mg KOH或更多；在某些实施例中，每克含氟共聚物包含约85mg KOH或更多。羟基基团可以增加含氟共聚物的水分散性，并且可以充当交联剂或交联方法的交联位点。

在某些实施方案中，涂料组合物可以包括按干重计约50％至约99％的合适的含氟共聚物化合物；并且,在某些实施方案中,包括按干重计约75％至约95％的合适的含氟共聚物化合物。

涂料组合物可以通过任何合适的方法交联，包括例如水分的、化学的、加热、UV和电子束固化方法。交联剂可以包括但不限于对以下基团具有活性的交联剂：羟基、羧基、环氧基、胺基、含氰酸酯的单体或具有氨基甲酸酯、氟、硅烷、氟硅烷、氟硅氧烷的低聚物或聚合物、倍半硅氧烷、聚四氟乙烯(“PTFE”)、环氧树脂、酚醛树脂、醚、硅氧烷或丙烯酸基团，或以液体、半固体或粉末等形式单独或与其他官能团组合。合适的化学交联剂(例如反应剂)可以包括单体或低聚物聚合物树脂，其在与可交联的含氟共聚物混合时可以促进组合物的固化。合适的交联剂的具体实例可包括丙烯酸酯、氟硅烷、氟硅氧烷、甲基丙烯酸酯、硅烷(包括甲氧基硅烷和环氧硅烷)金属催化剂、三烯丙基异氰脲酸酯(“TAIC”)、过氧化物或其组合。在某些说明性实施例中，含氟共聚物可具有例如可与多异氰酸酯交联剂(如六亚甲基-6,6-二异氰酸酯(“HDI”))交联的羟基。这样的HDI剂可以是芳香基的或脂基的。在某些实施例中，可另外地包括催化剂以加速交联反应。可以包括按干重计为涂料组合物的约1％至约20％的合适的交联剂。

在某些实施例中，涂料组合物可以包括另外的组分，例如一种或多种填料、溶剂、消泡剂、乳化剂、增稠剂、UV和光稳定剂或树脂。

包含在涂料组合物中的合适的填料可包括金属氧化物、金属氮化物、金属氟化物、稀土元素和金属碳化物，例如但不限于氧化镓、氧化铈、氧化锆、六硼化硅、四硼化碳、四硼化硅、碳化硅、二硅化钼、二硅化钨、二硼化锆、氧化锌、亚铬酸铜、氧化镁、二氧化硅(“氧化硅”)、氧化铬、氧化铁、碳化硼、硅化硼、氮化铝、氮化硼、氧化铝及其组合。某些填料，包括例如氧化硼、氧化锌、氧化铈、二氧化硅和二氧化钛，可用作发射剂，以改善来自涂层的热辐射。

在某些实施方案中，合适的稀土材料可以包括稀土氧化物、稀土碳化物、稀土氮化物、稀土氟化物或稀土硼化物中的一种或多种。稀土氧化物的实例包括氧化钪、氧化钇、氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钕、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化铽、氧化镝、氧化钬、氧化铒、氧化铥、氧化镱和氧化镥。稀土碳化物的实例包括碳化钪、碳化钇、碳化镧、碳化铈、碳化镨、碳化钕、碳化钐、碳化铕、碳化钆、碳化铽、碳化铒、碳化铥、碳化镱和碳化镥。稀土氟化物的实例包括氟化钪、氟化钇、氟化镧、氟化铈、氟化镨、氟化钕、氟化钐、氟化铕、氟化钆、氟化铽、氟化镝、氟化铒、氟化铥、氟化镱和氟化镥。稀土硼化物的实例包括硼化钪、硼化钇、硼化镧、硼化铈，硼化镨、硼化钕、硼化钐、硼化铕、硼化钆、硼化铽、硼化镝、硼化钬、硼化铒、硼化铥、硼化镱和硼化镥。

在某些实施例中，填料还可以包括导电填料，包括碳纳米管、石墨烯和石墨。这种导电填料可以具有足够的量，以使涂料导电或半导电。另外，这种填料可以改善涂料的热传导性能。

在某些实施例中，填料可以具有大约25微米或更小的平均颗粒尺寸，并且在某些实施例中，大约10微米或更小，在某些实施例中，500纳米或更小。合适的填料可以可选地按重量以小于约50％包括在涂料中，在某些实施例中，按重量为约2％至约30％，并且在某些实施例中，包括按重量为约5％至约20％。

在某些实施例中，涂料组合物可以基本上不含有溶剂(例如有机溶剂)。基本上不含有可以意指按重量约10％或更少的溶剂在涂料组合物中；按重量约5％或更少的溶剂在涂料组合物中；按重量约2％或更少的溶剂在涂料组合物中；按重量约1％或更少的溶剂在涂料组合物中；按重量约0.5％或更少的溶剂在涂料组合物中；或实质上在涂料组合物中没有溶剂。在某些实施例中，涂料组合物可以由可水分散的含氟共聚物形成。然而，在某些实施例中，可以在水基底中添加溶剂以改进、或调整得到的涂料的某些特性。

在某些实施例中，可以包括消泡剂，以在向耐热涂料组合物中加入水时抑制或延迟泡沫的形成。消泡剂的合适实例可包括硅基消泡剂和非硅基消泡剂。在某些实施例中，还可以使用表面活性剂作为消泡剂。合适的表面活性剂包括但不限于阳离子、阴离子或非离子性表面活性剂和脂肪酸盐。可以按涂料组合物重量的约0.1％至约5％添加消泡剂。

在某些实施例中，乳化剂可以包括在涂料组合物中，以保持化合物在水溶液中的均匀分散。可理解，对乳化剂的需要可以取决于涂料组合物中的组分。例如，具有一定量羟基的含氟共聚物可以在不使用乳化剂的情况下是可水分散的。合适的乳化剂可包括十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钾、二辛基磺基琥珀酸钠、十二烷基二苯基二磺酸钠、壬基苯氧基乙基聚(1)、乙氧基乙基硫酸铵、苯乙烯磺酸钠、十二烷基烯丙基磺基琥珀酸钠、亚麻子油脂肪酸、(C₁₄-C₁₆)磺酸钠、羟基链烷醇硫酸盐、N-(1,2-二羧基乙基)-N-羟基琥珀酰亚胺四钠、N-十八烷基磺基水杨酰胺盐、N-十八烷基磺基水杨酰氨基酸二钠盐、烷基酰氨基聚乙氧基磺基琥珀酸二钠、乙氧基化壬基酚磺基琥珀酸半酯二钠、乙氧基乙基硫酸钠。可以按涂料组合物的重量的约2％至约3％包括乳化剂。

在某些实施例中，可以加入聚结剂或增稠剂以改善涂料的成膜性。在某些实施例中，可以按涂料组合物重量的20％或更少包括聚结剂，在某些实施例中，可以按涂料组合物重量的10％或更少包括聚结剂。

在某些实施例中，可以在涂料组合物中加入UV或光稳定剂，以改善外部环境能力。合适的UV或光稳定剂可包括苯并三唑型、三嗪型UV吸收剂以及HALS化合物。可以按涂料组合物重量的约0.1％至约5％包括UV或光稳定剂。

可以在涂料组合物中包括额外的树脂，以改善涂料的性能。例如，可以向涂料组合物中加入丙烯酸类、硅氧烷、氨基甲酸酯、硅烷、氟硅烷、倍半硅氧烷或环氧树脂中的一种或多种。替代地或另外地，可将商用的润滑剂、蜡、和减摩剂加入到涂料组合物中。这种树脂可以改善组合物的各种性质，包括例如加工性、耐久性和涂层的使用寿命。可以按涂料组合物的重量的约0.1％至约40％包括合适的树脂。

用于导体的涂料可以具有或赋予各种有益性能。例如，在某些实施例中，涂料可以具有以下性质中的一种或多种：透明的、导电的、在涂覆期间具有较短的固化时间、具有高的耐热老化性、具有减少的灰尘积聚性、具有耐腐蚀性、疏水的、具有耐冰积聚性、具有耐候性、具有耐刮擦和擦伤性、具有耐磨性、具有阻燃性、具有自愈合性能、具有降低的表面摩擦、具有更好的重涂覆性、具有降低的导体拉力。另外，热辐射涂层可以赋予导体寿命和性能的改进。疏水性质可以意味着涂层上的水滴可以具有约90°或更大的接触角。在某些实施例中，疏水性质可意味着涂层上的水滴可具有约130°或更大的接触角。自愈合可通过暴露于一种或多种条件而实现，该条件包括常规大气条件、UV条件、热条件或电场条件。

在某些实施例中，合适的涂料可以置于架空导体上。在某些这样的实施例中，涂覆有这种涂料的架空导体的电晕电阻(corona resistance)也可以通过包括涂料的导电性质或亲水性质而改善。自愈合性质可以意味着涂层可以至少部分地从包括划痕、摩擦和磨损的物理损伤恢复到非损坏状态。

在某些实施方案中，涂料可以由两部分涂料组合物(在本文中也称为组合试剂盒)形成。在这样的实施方案中，两部分涂料组合物或组合试剂盒可以包括具有含氟共聚物树脂(例如FEVE共聚物)的第一组合物部分和具有交联剂(例如反应剂)的第二组合物部分。该两部分(例如第一和第二组合物部分)可以在使用前保持分离。

第一和第二组合物部分可以单独地混合，并且可以保持分离，直到恰好在将由组合试剂盒形成的涂料组合物涂覆到裸露导体或其它基底上之前。第一部分的组分可以混合并干存储或湿存储。当湿存储时，分散介质可以是水。作为湿混合物的所得的第一部分可以是总固体含量小于90％(在某些实施例中为约30％至约70％，在某些实施例中为约35％至约60％)的悬浮液。湿的第二部分可以类似地制备。第二部分可以是液体或固体状态的，这取决于所需的反应速度和存储要求。组合试剂盒的两部分，无论是干的还是湿的，在储存时不应接触。一旦两个部分混合，组合试剂盒可以开始固化，从而得到涂料组合物。作为固化过程的结果，热辐射涂料组合物的粘度可以随时间增加。因为高粘度在涂覆到裸露导体上时不利地影响涂料组合物，所以第一和第二部分(组合物)的混合可以根据需要而延迟。

一旦混合两部分，涂料组合物可以用于立即或在一定时间段内涂覆裸露导体或其它基材。在一个实施例中，涂料组合物可以在混合后约24小时内使用，在某些实施例中在约12小时内使用，以及在某些实施例中在约8小时内使用。一旦将两部分混合成湿混合物时，通过使用根据ASTM D1200(2010)的B4Ford杯测量，湿混合物的粘度可以为约5秒至约30秒，在某些实施例中为约12秒至约25秒，在某些实施例中为约15秒至约20秒。另外，在将第一和第二部分混合在一起的约8小时内，湿混合物的粘度可以增加不超过约65％。根据某些实施例，涂料组合物可以具有约10⁹ohm·m或更小的体积电阻率，在某些实施例中，具有约10⁷ohm·m或更小的体积电阻率。

湿混合物可以使用本领域已知的技术在高速分散器(“HSD”)、球磨机、珠磨机或其它机器中制备。在一个实施例中，可以使用HSD，以通过将第一和第二部分缓慢加入到一起并混合在一起，直至获得组合物所需的分散而制备涂料组合物。在某些实施例中，混合器速度可以为约10转/分钟(“RPM”)或更高以获得所需的涂料组合物。

一旦在导体上涂覆和固化，涂层可以提供挠性的涂层，当其在直径为约5英寸或更小的芯轴上弯曲时，其不显示可见的裂纹。当涂层在0.5英寸至5英寸的芯轴直径上弯曲时不显示可见的裂纹，并且在至少约300℃的温度下加热老化7天后也可以在0.5英寸至5英寸的芯轴直径上弯曲，则涂层通过芯轴弯曲试验。

可理解，架空导体可以以各种构造形成，包括铝导体钢增强(ACSR)线缆、铝导体钢支持(ACSS)线缆、铝导体复合芯(ACCC)线缆、以及全铝合金导体(AAAC)线缆。ACSR线缆是高强度绞合导体，并且包括外围导电绞线和支持性中心绞线。外围导电绞线可以由具有高电导率和低重量的高纯度铝合金形成。中心支持性绞线可以是钢，并且可以具有支撑更具延展性的外围导电绞线所需的强度。ACSR线缆可以具有整体较高的拉伸强度。ACSS线缆是同心绞合线缆(concentric-lay-stranded)，并且包括钢的中心芯部，其周围缠绕有一层或多层铝或铝合金线。相反，ACSS线缆由中心芯增强，中心芯由碳纤维、玻璃纤维或聚合物材料中的一种或多种形成。复合芯可以提供相对全铝或钢增强传统线缆的各种优势，因为复合芯的组合的高拉伸强度和低的热下垂(thermal sag)允许更长的跨度。ACCC线缆可以允许以较少的支撑结构搭建新线路。ACCC线缆与铝线或铝合金线一起制造。ACCC线缆可以具有更高的耐腐蚀性，因为它们大部分或全部是铝的事实。ACSR、ACSS、ACCC和AAAC线缆可以用作用于架空配电和输电线路的架空线缆。

图1、2、3和4示出根据某些实施例的各种裸露架空导体。图1-4示出的每个架空导体可以包括涂料组合物。另外，在某些实施例中，图1和图3可以通过芯部选择为钢并且导电线材选择为铝而形成为ACSR线缆。同样，在某些实施例中，图2和图4可以通过适当地导电线材选择为铝或铝合金而形成为AAAC线缆。

如图1所示，某些裸露架空导体100通常可以包括由一个或多个线材制成的芯部、位于芯部110周围的多个圆截面导线120、以及热辐射涂料层130。涂料层130可以涂覆在导线120上，或可以仅涂覆在线缆100的暴露外部上。芯部110可以是钢、殷钢、碳纤维复合材料、或可以是为导体提供强度的任何其它材料。导线120可以由任意合适的导电材料制成，包括铜、铜合金、铝、铝合金(包括1350型、6000型合金铝)、铝锆合金或任何其它导电金属。

如图2所示，某些裸露导体200通常可以包括圆导线210和热辐射涂料层220。导线210可以由铜、铜合金、铝、铝合金(包括1350型、6000型合金铝)、铝锆合金或任何其它导电金属制成。

如图3所示，某些裸露架空导体300通常可以包括具有一个或多个线材的芯部310、围绕芯部310的多个梯形导线320，以及涂料层330。涂料层330可以涂覆在导线320上，或可以仅涂覆在线缆300的暴露外部上。芯部310可以是钢、殷钢、碳纤维复合材料、或可以是为导体提供强度的任何其它材料。导线320可以是铜、铜合金、铝、铝合金(包括1350型、6000型合金铝)、铝锆合金或任何其它导电金属。

如图4所示，某些裸露导体400通常可以包括梯形导线410和涂料层420。导线410可以由铜、铜合金、铝、铝合金(包括1350型、6000型合金铝)、铝锆合金或任何其它导电金属制成。

在某些实施例中，可以在涂覆涂料组合物之前对架空导体的表面进行准备。准备过程可以包括化学处理、加压空气清洁、热水或蒸汽清洁、刷清洁、热处理、喷砂、超声波、消光(deglare)、溶剂擦拭、等离子体处理、电晕处理等。在一实施过程中，架空导体的表面还可以(或替代地)通过喷砂而消光。

在某些实施例中，可以通过喷枪来涂覆涂料组合物。喷枪可以使用大约10psi至大约45psi的压力涂覆涂料组合物。在这样的实施例中，喷枪喷嘴可以放置为垂直(例如以约90°)于架空导体的纵向方向，以获得在导体产品上的均匀涂层。在某些实施例中，可以使用两个或更多个喷枪以获得更有效、或更均匀的涂层。涂层厚度和密度可以通过混合物粘度、喷枪压力和导体线速度来控制。在涂覆涂料期间，架空导体温度可以根据导体的材料而维持在10℃至90℃之间。

替代地，可以通过浸涂、刷涂或滚涂中的一种或多种来涂覆涂料组合物。在浸涂导体的实施例中，经清洁和干燥的导体可以被浸没在涂料组合物中，以允许涂料组合物完全涂覆导体。随后可以将导体从涂料组合物中移出，并且使其干燥。

在组合物涂覆到导体上之后，架空导体上的涂料可以通过在室温下或在高温下蒸发而干燥和固化。在某些实施例中，可以通过加热方法使涂料干燥。在这样的实施例中，烤炉可以被加热到约250℃，或在某些实施例中，在80℃至150℃之间。在其它某些实施例中，可以替代地通过热空气加热或感应加热来施加热量。在某些实施例中，干燥和固化涂料组合物的步骤之后可以有附加的后固化过程。

干燥和固化过程可以以连续或分批的方式发生。当连续地进行干燥和固化过程时，导体可以离开涂层步骤，并且连续地进入气刀和固化过程。替代地，在分批方式的过程中，可以使用例如喷焰过程在导体的单独部段上执行固化步骤。如图示的示例，在分批过程中，在初始的干燥和部分固化之后，经涂覆的线缆可以缠绕到线筒上，其可以继而被传递至固化过程(例如烤炉)。在连续制造中，导体可以替代地在缠绕到线筒上之前连续地传递通过被加热的烤炉，该烤炉被加热到约50℃至250℃，在某些实施例中为约80℃至约150℃，在某些实施例中，加热持续约0.1小时至约24小时，在某些实施例中，加热持续约1小时至约15小时。

可理解，涂料组合物还可以与已经安装并且正在使用的架空导体一起使用。在某些实施例中，可以使用机器人系统涂覆现有的导体，以用于自动化或半自动化的涂覆。自动化系统以三个步骤工作，包括以下步骤：1)清洁导体表面；2)在导体表面上涂覆涂料；以及3)干燥涂料。可进一步理解，涂料组合物也可以与架空输电线附件一起使用，所述附件包括例如变压器、绝缘子、终端/中端产品、连接器/接合器、产品、悬挂和支撑产品、运动/振动控制产品“阻尼器”、野生动物保护和威慑产品、导体和压缩配件修理部件、变电站产品、夹具等输配配件。这样的产品可以从各种制造商处商业获得，包括俄亥俄州克利夫兰市的Preformed Line Products(PLP)和南卡罗来纳州邓肯市的AFL。

可以以各种方式将涂料涂覆到导体或其他基体上。例如在某些实施例中，可以在单独导线组装为裸露架空导体之前，通过涂覆单独的导线而施加涂层。在这样的实施例中，可以涂覆导体的所有导线，或者仅涂覆选择性的导线。可理解，在时间、材料或其他方面，仅涂覆导体的最外围的导线是有利的。替代地，可以仅在裸露架空导体的外围表面涂覆涂料。在一个实施例中，可以涂覆裸露导体的全部外表面，或在其它实施例中，可以仅涂覆裸露导体的部分。

图5示出连续涂覆过程。在如图5所示的连续过程中，导体512可以从入口络筒机502通过，并通过一表面准备过程。表面准备过程经由预处理单元504进行。在表面准备过程之后，在涂覆单元506处涂覆涂料。在涂覆涂料之后，导体可以经由干燥/固化单元508而干燥。一旦被干燥，线缆可以缠绕在滚筒511上。

在预处理单元504中，可以通过介质喷击来准备导体512的表面。这样的介质可以包括砂、玻璃珠、钛铁矿、钢丸和其它合适的介质。介质喷击之后可以空气擦拭，以将颗粒材料吹离导体512。空气擦拭包括以一角度并且沿导体512行进方向相反的方向吹到导体512上的空气喷流。空气喷流形成360°的空气环，其附接至导体512的圆周，并且利用空气的高速擦拭表面。在这一情况中，随导体离开预处理单元504，导体512上的任意颗粒被擦拭，并且被吹回到预处理单元504中。空气喷流通常以约60PSI至约100PSI操作，在某些实施例中从70PSI至约90PSI，并且在某些实施例中，约80PSI。空气喷流(离开喷嘴)的速度为约125mph至约500mph，在某些实施例中为从约150mph至约400mph，并且在某些实施例中为从约250mph至约350mph。在空气擦拭之后，导体表面上尺寸大于10微米的许多颗粒可以是每平方英尺的导体表面上约1000个或更少，在某些实施方案中为每平方英尺的导体表面上约100个或更少。在空气擦拭之后，可以通过例如加热炉、UV、IR、电子束、感应加热、加压蒸汽加热等加热导体。加热可以通过单一的或多个的单元完成。在预处理中的高加热温度可以允许之后的干燥/固化单元中的较低的加热温度。然而，加热不应过于猛烈，其会影响涂层的质量(例如附着力、均匀度或起泡等)。在某些实施例中，导体不应被预加热到约120℃以上，并且在某些实施例中，不应高于约60℃。

一旦导体512的表面被准备，其可以被涂覆。涂覆过程可以在涂覆单元中进行，其中，线缆穿过浸没模具，其将热辐射涂料组合物的液体悬浮液沉积在经准备的表面上。图6-8示出环形的浸没模具601。涂料悬浮液可以经由管606供给至模具601。随着导体512通过浸没模具601的中心开口604，涂料悬浮液经由在模具601的内表面上的一个或多个开口端口602涂覆导体512。在某些实施例中，浸没模具601包括两个或更多个、四个或更多个、或六个或更多个开口端口602，其围绕内表面的圆周均匀隔开。一旦导体512离开浸没模具，其随后通过第二空气擦拭，以移除多余的涂料悬浮液，并且使涂料均匀地围绕导体512分散。在绞合导体的情况下，空气擦拭可以允许涂料穿透导体表面上的绞线之间的凹槽。该空气擦拭可以在与预处理单元504中的空气擦拭相同的条件下操作。

一旦导体512被涂覆，其可以穿过干燥/固化单元508。可以使用热空气进行干燥或固化，该热空气具有高达250℃的温度和/或约9英尺/分钟至约500英尺/分钟的线速度，在某些实施方案中线速度为约20英尺/分钟至约400英尺/分钟，这取决于导体中使用的金属合金。干燥过程可以是逐渐干燥过程或快速干燥过程。干燥或固化也可以通过其它技术完成，包括例如加热炉、UV、IR、电子束、感应加热、化学或液体喷雾固化方法。干燥可以通过一个或多个单元完成。其也可以是竖直的或水平的，或具有特定角度。一旦被干燥或固化，经涂覆的导体512可以缠绕在滚筒511上用以存储。

如果针对单个绞线(代替整个导体)操作，连续过程可以以约2500ft/min或更小的线速度操作，在某些实施例中，线速度从约9ft/min至约2000ft/min，在某些实施例中，线速度从约10ft/min至约500ft/min，并且在某些实施例中，线速度从30ft/min至约300ft/min。

涂料还可以或替代地在复合芯部导体设计中使用。复合芯部导体是有用的，因为它们在较高操作温度下的低下垂以及较高的强度-重量比。由于涂料的降低的导体操作温度可以进一步降低导体的下垂，并且降低组合物中的聚合物树脂温度降解。复合芯部的示例可以在例如美国专利7,015,395,7,438,971和7,752,754中找到，其通过引用并入本文。

一旦涂覆到导体上并且被干燥/固化，由涂料形成的涂层可以在某些实施例中具有约100微米或更小的厚度，并且在某些实施例中为约10微米至约30微米。制得的涂料可以是非白色的，并且可以具有大约20或更大的L值。在其它某些实施例中，涂料可以是透明的。涂料可以是非导电的、半导电的或导电的。

涂覆有涂料的导体可以呈现改善的散热性。发射率是一表面通过辐射发射热量的相对功率，并且是在同一温度下由一表面发射的辐射能量与由黑体发射的辐射能量的比值。发射量是由单位面积的物体表面辐射的能量。发射率可以被测量，例如通过在美国专利No.2010/0076719中公开的方法，其通过引用并入本文。经涂覆的导体可以在某些实施例中具有大约0.3或更大的发射系数，在某些实施例中为约0.5或更大；并且在某些实施例中，为约0.75或更大。

测试方法

挠性和热稳定性：使用芯轴弯曲测试测试在热老化之前和之后的涂层的挠性。对经涂覆的试样进行加热老化，以测试涂料的热稳定性。将试样放置在温度为300℃的空气流通的烤炉中持续14天的时间段，并且随后，试样被放置在室温中持续24小时的时间段。这些经涂覆的试样在不同的圆柱芯轴上弯曲(从较大直径到较小直径)；并且在每个芯轴尺寸下观察涂层的可见裂纹。可见裂纹的存在指示试样的失效。

温度降低：施加电流通过具有1mil涂层厚度的金属基体和未涂覆的金属基体，以测试涂层的性能改进。测试设备在图9中示出，并且包括60Hz的AC电流源、真RMS钳位电流表、温度数据记录器件和定时器。测试在68"宽×33"深的带窗安全防护罩内进行，以控制试样周围的空气移动。排气罩位于试验装置上方64"处以用于通风。

待测试样通过由定时器控制的继电器触点与AC电流源串联连接。定时器被用于激活电流源并且控制测试的持续时间。流过试样的60Hz AC电流由真RMS钳位电流计监测。使用热电偶测量试样表面的温度。通过使用弹簧夹，热电偶的尖端保持牢固地接触试样的中心表面。在经涂覆的试样上测量的情况下，在热电偶与试样接触的区域除去涂层，以获得基材温度的精确测量。通过数据记录装置监测热电偶的温度，以提供温度变化的连续记录。

在图9的测试装置上测试两个经涂覆的线缆试样在理想的实验条件下的温升。将电流设置在期望的水平并在测试期间进行监测以确保通过试样的恒定电流。定时器设置在所需的值，并且温度数据记录装置被设置为以每秒一次读数的记录间隔记录温度。

未经涂覆的和经涂覆的试样的金属组分是来自相同的铝1350的材料源和批次。未涂覆的试样的成品尺寸为12.0”(L)×0.50”(W)×0.027”(T)。经涂覆试样的成品尺寸为12.0”(L)×0.50”(W)×0.029”(T)。厚度和宽度的增加是由于所涂覆的涂层厚度。

然后从数据记录装置访问温度测试数据并使用计算机分析。与未经涂覆的试样相比，经涂覆的试样的温度(以℃为单位测量)记录为相对于未经涂覆的试样的％降低。

示例

以下是在表格1的示例中使用的主要组合物的细节。

1.聚氨酯：来自LORD公司的基于溶剂的可湿气固化的聚氨酯涂层，其具有根据ASTMD 3960-87的520g/L的挥发性有机物含量(“VOC”)。

2.FEVE 1：来自AGC Chemicals的具有40重量％固体含量的水基FEVE分散体，M_n为约10,000，羟值为约85mg KOH/g。

3.FEVE 2：来自AGC Chemicals的具有50重量％固体含量的水基FEVE乳液，M_n为约90,000，羟值为约49mg KOH/g。

4.交联剂：来自Bayer chemicals的Bayhydur六亚甲基二异氰酸酯。

如表格1所示，评价三种涂料组合物，包括使用市售聚氨酯涂料组合物的一个对照例和两个本发明的实施例。每种本发明的涂料组合物通过制备包括两个组合物部分的组合试剂盒来生产。第一组合物部分包括FEVE共聚物和填料，第二组合物部分包括水分散体系中的交联剂。

对照例是比较性的，因为它不具有FEVE共聚物。本发明示例1和2证明：基本上不含有机溶剂的交联的FEVE共聚物涂料组合物可提供至少15％的温度降低。如下所述，本发明示例2同样在300℃下加热老化7天和14天后通过芯轴弯曲试验。

表格1.三种不同的涂料组合物的细节

除非另有说明，本文所用的所有百分比(％)均为总组合物的重量百分比，也表示为重量/重量％、％(w/w)、w/w、w/w％或简单的％。此外，如本文所用，术语“湿”是指涂料组合物在分散介质(例如水)中的相对百分比；术语“干”是指在加入分散介质之前干涂料组合物的相对百分比。换句话说，干百分率是在不考虑分散介质的情况下存在的百分比。湿混合物是指添加有分散介质的涂料组合物。“湿重百分比”等是湿混合物中的重量；“干重百分比”等是在不含分散介质的干组合物中的重量百分比。除非另有说明，本文使用的百分比(％)是基于总组合物的重量的干重百分比。

本文公开的尺寸和数值不应被理解为严格限于所述的精确数值。相反，除非另有规定，每个这样的尺寸旨在表示所记载的数值和在该数值附近的功能上等效的范围。

应当理解，在整个说明书中给出的每个最大数值限制包括每个较低的数值限制，如同这样的较低数值限制在本文中被明确地写出。在整个说明书中给出的每个最小数值限制将包括每个更高的数值限制，如同这样的更高数值限制在本文中被明确地写出。在整个说明书中给出的每个数值范围将包括落入这种更宽的数值范围内的每个更窄的数值范围，如同这样更窄的数值范围在本文中全部被明确地写出。

在此引用的每个文件，包括交叉引用或相关的专利或申请，通过引用以其整体并入本文，除非明确地排除或以其他方式限制。任意文件的引用并非承认其是相对于在此公开或要求保护的发明的现有技术，或承认其单独或与任意其它一个或多个参考文献结合教导、表明或公开任意这样的发明。此外，在本文件中的术语的任何含义或定义与以引用方式并入的文件中的相同术语的任何含义或定义冲突的情况下，应以文件中分配给该术语的含义或定义为准。

上文已经呈现的实施例和示例的描述的目的是说明。其并不旨在穷尽或限制到所描述的形式。在上述教导的启示下，可以进行多种改变。已经讨论了那些改变中的某些，并且本领域技术人员将理解其它改变。实施例被选择和描述用于示意各种实施例。当然，范围不限制于上文所述的示例或实施例，但是本领域技术人员可以在各种应用和等同条款中使用。然而，在此限定的范围旨在有所附的权利要求书限定。

Claims (20)

1.一种涂料组合物，包括：

可水分散的氟乙烯乙烯基醚共聚物；

交联剂；并且

其中，所述涂料组合物配置为在每个架空导体的工作温度测量为约100℃或更高时，相对于类似的未经涂覆的架空导体将架空导体的工作温度降低至少约5℃，并且其中，所述涂料组合物基本上不含溶剂。

2.根据权利要求1所述的涂料组合物，还包括水，所述水包括涂料组合物重量的约30％或更多。

3.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中，所述可水分散的氟乙烯乙烯基醚共聚物具有约90000或更小的平均分子量。

4.根据权利要求1所述的涂料组合物，包括干重约30％或更多的氟乙烯乙烯基醚共聚物。

5.根据权利要求1所述的涂料组合物，还包括填料，所述填料包括氧化硅、氧化锌、氧化铝和碳纳米管中的一个或多个。

6.根据权利要求5所述的涂料组合物，其中，所述填料包括碳纳米管，并且其中，所述涂料组合物是导电的或半导电的。

7.根据权利要求6所述的涂料组合物，其呈现大约10⁹ohm-m或更低的体积电阻率。

8.根据权利要求1所述的涂料组合物，其包括干重为从约1％至约20％的交联剂。

9.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中，所述交联剂包括异氰酸盐、甲氧基硅烷、环氧硅烷和活性硅胶中的一个或多个。

10.根据权利要求1所说的涂料组合物，其中，可水分散的氟乙烯乙烯基醚共聚物具有每克可水分散的氟乙烯乙烯基醚共聚物至少约85mg KOH。

11.根据权利要求1所述的涂料组合物，其在固化时呈现90度或更大的水接触角。

12.一种制备用于架空导体的涂料的方法，该方法包括：

提供复合试剂盒，所述复合试剂盒由至少第一组合物和第二组合物形成，所述第一组合物包括可水分散氟乙烯乙烯基醚共聚物，并且，所述第二组合物包括交联剂；

将所述第一组合物与所述第二组合物混合以形成涂料组合物；以及

将所述涂料组合物涂覆到架空导体的至少部分，以形成经涂覆的架空导体；其中，在每个架空导体的工作温度被测量为约100℃或更高时，所述涂料将经涂覆的架空导体的工作温度相比于类似的未经涂覆的架空导体降低约5℃或更多，并且其中，所述涂料组合物基本上不含溶剂。

13.根据权利要求12所述的方法，其是连续的。

14.根据权利要求12所述的方法，还包括以约50℃到约250℃的温度干燥所述涂料组合物的步骤。

15.根据权利要求14的方法，其中，干燥所述涂料组合物的步骤包括持续约2分钟或更短。

16.一种改进的架空导体，包括：

多个导线；以及

在所述多个导线的至少一些的表面上的涂层，所述涂层由涂料组合物形成，所述涂料组合物包括：

可水分散的氟乙烯乙烯基醚共聚物；

交联剂；并且

其中，在每个架空导体的工作温度被测量为约100℃或更高时，所述改进的架空导体相比于类似的未经涂覆的架空导体降低约5℃或更多的工作温度，并且其中，所述涂料组合物基本上不含溶剂。

17.根据权利要求16所述的改进的架空导体，其中，所述涂层具有约5微米至约25微米的厚度。

18.根据权利要求16所述的改进的架空导体，其中，所述涂层是透明的。

19.根据权利要求16所述的改进的架空导体，其在300℃持续7天的加热老化之后通过0.5”的芯轴弯曲测试。

20.根据权利要求15所述的改进的架空导线，其包括单一的涂料层。