CN110349696A - 一种带多层绝缘层的绝缘导线及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的一种带多层绝缘层的绝缘导线，它包括导体、第一绝缘体以及第二绝缘体，第一绝缘体以及第二绝缘体组成绝缘层，其特征在于所述第一绝缘体为PTFE分散树脂的半生料，所述第二绝缘体为可熔融挤出的材质。因此本发明的一种带多层绝缘层的绝缘导线相比常规的均采用熟料作为绝缘层的绝缘导线具有更低的介电常数，提高了传输效率。

Description

一种带多层绝缘层的绝缘导线及其生产工艺
技术领域
本发明涉及一种带多层绝缘层的绝缘导线及其生产工艺。
背景技术
多年来聚四氟乙烯(PTFE)分散树脂被用作导线的绝缘体。但是，尽管PTFE具有合乎要求的高分子量(即低介电常数和低损耗因子)的特性，但由于其加工局限，因此也使用其它聚合物作为导线的绝缘体，特别是用在大直径、高频率同轴传输的电缆中。
聚四氟乙烯(PTFE)分散树脂是PTFE的一种类型，通过水分散聚合，随后使分散体絮凝并干燥所得的絮凝固体以得到分散树脂。因为PTFE分散树脂在熔融条件下不能充分流动以实施熔融加工，因此将分散树脂加工成制品并通过挤压法涂覆在导线上，这样的方法不需要熔体流动。
这种挤压方法称为糊料挤压，该方法见述于美国专利2，685，707。在糊料挤压过程中，糊料挤压组合物由PTFE分散树脂和有机润滑剂混合而成。所述润滑剂在25℃的粘度至少为0.45厘泊，在随后的挤压条件下是液体。PTFE吸收润滑剂，得到干燥的、压力聚结的糊料挤压组合物，也称为润滑的PTFE分散树脂。糊料挤压过程通常在20～60℃进行，在此过程中，润滑的分散树脂被强制通过模具形成润滑的生(green)挤出物。而后通常在100～250℃的温度下加热所述润滑的生挤出物，使润滑剂挥发并从挤出物中去除。大多数情况下，干燥后的挤出物被加热到接近或高于PTFE的熔点温度(通常为327～500℃)，使PTFE烧结。
对于某些可能存在屏蔽信号传输的建筑物的区域(比如建筑物内或其周围、隧道或车库)的无线电带宽通讯来说，能传递高频率电磁波的电缆尤其有用。在无障碍地区同样使用这种电缆，但是在这种地区需要精密控制必须在长距离内分布的信号水平，而不受其它临近信号的干扰。
高频率传输电缆要求绝缘体具备尽可能最低的介电常数εT和损耗因子tanδ，以得到合乎需要的衰减特征。如美国专利5，922，155所公开的，小于约1.8的介电常数是合乎需要的。绝缘材料如含氟化合物和聚乙烯的介电常数接近大约2。如美国专利3，771，934和5，922，155所教导，可在熔体可流动聚合物形成的绝缘材料中引入气孔来降低介电常数。
在最常用的聚合物中，PTFE具有最低的损耗(损耗因子)。因此，虽然使用熔融挤压技术，很容易形成如聚乙烯或熔体可流动的含氟聚合物等其他聚合物(如PFA[TFE/全氟代(烷基乙烯基醚)共聚物]和FEP(TFE/六氟丙烯共聚物)，但它们的损耗没有PTFE低。
举例来说，在1MHz的频率时，PTFE的损耗因子是PFA的二分之一或更低，是聚乙烯或FEP的三分之一或更低。尽管如此，PTFE很难形成大直径导线用绝缘体，因为干燥生挤出物以从糊料挤压的PTFE分散树脂厚结构中去除润滑剂是非常困难的。大直径的PTFE绝缘体因其需要基本的PTFE分散树脂而价格昂贵。
具有低的介电常数和损耗因子、在其制造过程中只需要少量的PTFE分散树脂的、糊料挤压的PTFE绝缘导线，对于高频率电缆将是十分理想的。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种带多层绝缘层的绝缘导线及其生产工艺。
本发明的目的是这样实现的：
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明为了获得同轴电缆要求的高频率的衰减特性，PTFE分散树脂的绝缘体的介电常数必须尽可能接近1。未经烧结的PTFE的介电常数大约为1.7，烧结后的PTFE的介电常数大约为2。因此尽可能多的采用未经烧结的PTFE作为绝缘层，然而未经烧结的PTFE作为绝缘层难以具备足够的物理强度用于支撑外部的屏蔽层以及外护套。所以绝缘体需要采用内部的介电常数较低但是强度也较低的PTFE半生料以及外部的强度较高却介电常数较高的可熔融挤出的材质的组合。因此本发明的一种带多层绝缘层的绝缘导线相比常规的均采用熟料作为绝缘层的绝缘导线具有更低的介电常数，提高了传输效率。
附图说明
图1为一种带多层绝缘层的绝缘导线的示意图(没有第三绝缘体)。
图2为一种带多层绝缘层的绝缘导线的示意图(有第三绝缘体)。
图3为一种电缆的示意图(没有第三绝缘体)。
图4为一种电缆的示意图(有第三绝缘体)。
其中：
导体1
第一绝缘体2
第二绝缘体3
第三绝缘体4
屏蔽层5
外护套6。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1和图2，本发明涉及的一种带多层绝缘层的绝缘导线，它包括导体1、第一绝缘体2以及第二绝缘体3。第一绝缘体2以及第二绝缘体3组成绝缘层。绝缘层还可以包含第三绝缘体，第三绝缘体4设置在第一绝缘体2的内侧。
在此首先对下面的生料、半生料以及熟料进行定义：
生料，生料是分散树脂与溶剂油的混合后的混合料；
半生料，半生料是生料经过一定温度的工艺加工后，其中的溶剂油挥发掉后的低密度料，其密度小于2100千克/立方米；
熟料，熟料是半生料经过一定的温度烧结后形成的高密度料，熟料密度为2100-2200千克/立方米。也就是说在溶剂油挥发掉后而未成为熟料就称为半生料。
所述第一绝缘体2为PTFE分散树脂的半生料(低密度料，小于2100千克/立方米，优选于500-1800千克/立方米)；第一绝缘体2的厚度为整个绝缘体层厚度的1-90％。
所述第二绝缘体3为可熔融挤出的材质，具体为FEP、PFA、ETFE、PP、PE等。
所述第三绝缘体4为可熔融挤出的材质，具体为FEP、PFA、ETFE、PP、PE等。
为了获得同轴电缆要求的高频率的衰减特性，整个绝缘层的介电常数必须尽可能接近1。第二绝缘体3以及第三绝缘体4的介电常数大于2，未经烧结的PTFE的介电常数大约为1.7，因此尽可能多的采用未经烧结的PTFE作为绝缘层，然而未经烧结的PTFE作为绝缘层难以具备足够的物理强度用于支撑外部的屏蔽层以及外护套。所以整个绝缘层需要采用内部的介电常数较低但是强度也较低的PTFE半生料以及外部的强度较高却介电常数较高的可熔融挤出的材质的组合。
A、一种带多层绝缘层的绝缘导线，它包括导体1、第一绝缘体2以及第二绝缘体3，不存在第三绝缘体4，该种带多层绝缘层的绝缘导线的生产工艺：
步骤一、在导体1外采用挤压技术形成第一绝缘体2，挤压料是生料，生料的配方是PTFE分散树脂以及溶剂油，溶剂油占总重量的5-50％。PTFE分散树脂为日本大金工业株式会社的PTFE分散树脂，牌号为F-104/F-104C/F-208/F-208H。
步骤二、带有第一绝缘体2的导体1进入风干箱进行风干，风干箱温度为140-180摄氏度。
步骤三、带有第一绝缘体2的导体1通过烘箱，烘箱的温度为180-320摄氏度，在烘箱内第一绝缘体2成为未经烧结的半生料；这个过程中溶剂油挥发掉，半生料内形成空气间隙。
步骤四、带有第一绝缘体2的导体1外部通过挤出机加热熔融挤出形成第二绝缘体3。挤出机包含缸筒、机颈、机头，各部分温区设置温度根据材质不同进行选择。
当材质为FEP或者PFA时，缸筒的温度为320-385摄氏度，机颈的温度为380-385摄氏度，机头的温度为380-390摄氏度；
当材质为ETFE时，缸筒的温度为280-330摄氏度，机颈的温度为320-330摄氏度，机头的温度为320-350摄氏度；
当材质为PP或者PE时，缸筒的温度为180-250摄氏度，机颈的温度为220-260摄氏度，机头的温度为220-270摄氏度。
实施例1
内导体的外径为0.16mm，绝缘体的总外径0.5mm，壁厚0.17mm，第一绝缘体的厚度0.12mm，第二绝缘体的厚度0.05mm，
风干箱温度为150摄氏度，风干箱长度10m，线速度8m/min，
烘箱长5m，分为五个温区，线速度8m/min，
烘箱第一温区长1m，烘箱第一温区温度为200摄氏度，
烘箱第二温区长1m，烘箱第二温区温度为250摄氏度，
烘箱第三温区长1m，烘箱第三温区温度为280摄氏度，
烘箱第四温区长1m，烘箱第四温区温度为275摄氏度，
烘箱第五温区长1m，烘箱第五温区温度为270摄氏度，
第二绝缘体的材质为FEP，线速度30m/min，缸筒的温度为360-375摄氏度，机颈的温度为380-385摄氏度，机头的温度为380-385摄氏度。
最终产品的绝缘层的介电常数大约为1.75。
实施例2
内导体的外径为1.1mm，绝缘体的总外径3.0mm，壁厚0.95mm，第一绝缘体的厚度0.665mm，第二绝缘体的厚度0.285mm，
风干箱温度为155摄氏度，风干箱长度45m，线速度25m/min，
烘箱长20m，分为十个温区，线速度25m/min，
烘箱第一温区长2m，烘箱第一温区温度为200摄氏度，
烘箱第二温区长2m，烘箱第二温区温度为250摄氏度，
烘箱第三温区长2m，烘箱第三温区温度为280摄氏度，
烘箱第四温区长2m，烘箱第四温区温度为300摄氏度，
烘箱第五温区长2m，烘箱第五温区温度为300摄氏度，
烘箱第六温区长2m，烘箱第六温区温度为310摄氏度，
烘箱第七温区长2m，烘箱第七温区温度为310摄氏度，
烘箱第八温区长2m，烘箱第八温区温度为320摄氏度，
烘箱第九温区长2m，烘箱第九温区温度为320摄氏度，
烘箱第十温区长2m，烘箱第十温区温度为320摄氏度，
第二绝缘体的材质为PFA，线速度50m/min，缸筒的温度为370-380摄氏度，机颈的温度为380-385摄氏度，机头的温度为385-390摄氏度。
最终产品的绝缘层的介电常数大约为1.78。
B、一种带多层绝缘层的绝缘导线，它包括导体1、第一绝缘体2、第二绝缘体3以及第三绝缘体4，该种带多层绝缘层的绝缘导线的生产工艺：
步骤一、在导体1外通过挤出机加热熔融挤出形成第三绝缘体4，
挤出机包含缸筒、机颈、机头，各部分温区设置温度根据材质不同进行选择。
当材质为FEP或者PFA时，缸筒的温度为320-385摄氏度，机颈的温度为380-385摄氏度，机头的温度为380-390摄氏度；
当材质为ETFE时，缸筒的温度为280-330摄氏度，机颈的温度为320-330摄氏度，机头的温度为320-350摄氏度；
当材质为PP或者PE时，缸筒的温度为180-250摄氏度，机颈的温度为220-260摄氏度，机头的温度为220-270摄氏度。
步骤二、在第三绝缘体4外采用挤压技术形成第一绝缘体2，挤压料是生料，生料的配方是PTFE分散树脂以及溶剂油，溶剂油占总重量的5-50％。PTFE分散树脂为日本大金工业株式会社的PTFE分散树脂，牌号为F-104/F-104C/F-208/F-208H。
步骤三、带有第三绝缘体4和第一绝缘体2的导体进入风干箱进行风干，风干箱温度为140-180摄氏度。
步骤四、带有第三绝缘体4和第一绝缘体2的导体通过烘箱，烘箱的温度为180-320摄氏度，在烘箱内第一绝缘体2成为未经烧结的半生料；这个过程中溶剂油挥发掉，半生料内形成空气间隙。
步骤五、带有第三绝缘体4和第一绝缘体2的导体通过挤出机加热熔融挤出在第一绝缘体2外部形成第二绝缘体3。
挤出机包含缸筒、机颈、机头，各部分温区设置温度根据材质不同进行选择。
当材质为FEP或者PFA时，缸筒的温度为320-385摄氏度，机颈的温度为380-385摄氏度，机头的温度为380-390摄氏度；
当材质为ETFE时，缸筒的温度为280-330摄氏度，机颈的温度为320-330摄氏度，机头的温度为320-350摄氏度；
当材质为PP或者PE时，缸筒的温度为180-250摄氏度，机颈的温度为220-260摄氏度，机头的温度为220-270摄氏度。
实施例3
内导体的外径为0.16mm，绝缘体的总外径0.5mm，壁厚0.17mm，第一绝缘体的厚度0.09mm，第二绝缘体的厚度0.04mm，第三绝缘体的厚度0.04mm，
第三绝缘体的材质为PFA，线速度30m/min，缸筒的温度为360-375摄氏度，机颈的温度为380-385摄氏度，机头的温度为385-390摄氏度，
风干箱温度为150摄氏度，风干箱长度10m，线速度8m/min，
烘箱长5m，分为五个温区，线速度8m/min，
烘箱第一温区长1m，烘箱第一温区温度为200摄氏度，
烘箱第二温区长1m，烘箱第二温区温度为250摄氏度，
烘箱第三温区长1m，烘箱第三温区温度为280摄氏度，
烘箱第四温区长1m，烘箱第四温区温度为275摄氏度，
烘箱第五温区长1m，烘箱第五温区温度为270摄氏度，
第二绝缘体的材质为FEP，线速度30m/min，缸筒的温度为360-375摄氏度，机颈的温度为380-385摄氏度，机头的温度为380-385摄氏度。
最终产品的绝缘层的介电常数大约为1.80。
实施例4
内导体的外径为1.1mm，绝缘体的总外径3.0mm，壁厚0.95mm，第一绝缘体的厚度0.665mm，第二绝缘体的厚度0.142mm，第三绝缘体的厚度0.143mm，
第三绝缘体的材质为PFA，线速度30m/min，缸筒的温度为360-375摄氏度，机颈的温度为380-385摄氏度，机头的温度为385-390摄氏度，
风干箱温度为155摄氏度，风干箱长度45m，线速度25m/min，
烘箱长20m，分为十个温区，线速度25m/min，
烘箱第一温区长2m，烘箱第一温区温度为200摄氏度，
烘箱第二温区长2m，烘箱第二温区温度为250摄氏度，
烘箱第三温区长2m，烘箱第三温区温度为280摄氏度，
烘箱第四温区长2m，烘箱第四温区温度为300摄氏度，
烘箱第五温区长2m，烘箱第五温区温度为300摄氏度，
烘箱第六温区长2m，烘箱第六温区温度为310摄氏度，
烘箱第七温区长2m，烘箱第七温区温度为310摄氏度，
烘箱第八温区长2m，烘箱第八温区温度为320摄氏度，
烘箱第九温区长2m，烘箱第九温区温度为320摄氏度，
烘箱第十温区长2m，烘箱第十温区温度为320摄氏度，
第二绝缘体的材质为PFA，线速度50m/min，缸筒的温度为370-380摄氏度，机颈的温度为380-385摄氏度，机头的温度为385-390摄氏度。
最终产品的绝缘层的介电常数大约为1.79。
参见图3和图4，一种电缆，包括带多层绝缘层的绝缘导线，在带多层绝缘层的绝缘导线外依次设置有屏蔽层5以及外护套6。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带多层绝缘层的绝缘导线，它包括导体、第一绝缘体以及第二绝缘体，第一绝缘体以及第二绝缘体组成绝缘层，
其特征在于：所述第一绝缘体为PTFE分散树脂的半生料，所述第二绝缘体为可熔融挤出的材质。
2.根据权利要求1所述的一种带多层绝缘层的绝缘导线，其特征在于绝缘层还包含第三绝缘体，第三绝缘体设置在第一绝缘体的内侧，所述第三绝缘体为可熔融挤出的材质。
3.根据权利要求1所述的一种带多层绝缘层的绝缘导线，其特征在于第一绝缘体为低密度料，密度小于2100千克/立方米。
4.根据权利要求1所述的一种带多层绝缘层的绝缘导线，其特征在于可熔融挤出的材质为FEP、PFA、ETFE、PP或PE。
5.根据权利要求1所述的一种带多层绝缘层的绝缘导线，其特征在于该种带多层绝缘层的绝缘导线的生产工艺：
步骤一、在导体外采用挤压技术形成第一绝缘体，挤压料是生料，生料的配方是PTFE分散树脂以及溶剂油，
步骤二、带有第一绝缘体的导体进入风干箱，
步骤三、带有第一绝缘体的导体通过烘箱，烘箱的温度为180-320摄氏度，在烘箱内第一绝缘体成为未经烧结的半生料；这个过程中溶剂油挥发掉，
步骤四、带有第一绝缘体的导体外部通过挤出机加热熔融挤出形成第二绝缘体。
6.根据权利要求5所述的一种带多层绝缘层的绝缘导线，其特征在于内导体的外径为0.16mm，绝缘体的总外径0.5mm，壁厚0.17mm，第一绝缘体的厚度0.12mm，第二绝缘体的厚度0.05mm，
风干箱温度为150摄氏度，风干箱长度10m，线速度8m/min，
烘箱长5m，分为五个温区，线速度8m/min，
烘箱第一温区长1m，烘箱第一温区温度为200摄氏度，
烘箱第二温区长1m，烘箱第二温区温度为250摄氏度，
烘箱第三温区长1m，烘箱第三温区温度为280摄氏度，
烘箱第四温区长1m，烘箱第四温区温度为275摄氏度，
烘箱第五温区长1m，烘箱第五温区温度为270摄氏度，
第二绝缘体的材质为FEP，线速度30m/min。
7.根据权利要求5所述的一种带多层绝缘层的绝缘导线，其特征在于内导体的外径为1.1mm，绝缘体的总外径3.0mm，壁厚0.95mm，第一绝缘体的厚度0.665mm，第二绝缘体的厚度0.285mm，
风干箱温度为155摄氏度，风干箱长度45m，线速度25m/min，
烘箱长20m，分为十个温区，线速度25m/min，
烘箱第一温区长2m，烘箱第一温区温度为200摄氏度，
烘箱第二温区长2m，烘箱第二温区温度为250摄氏度，
烘箱第三温区长2m，烘箱第三温区温度为280摄氏度，
烘箱第四温区长2m，烘箱第四温区温度为300摄氏度，
烘箱第五温区长2m，烘箱第五温区温度为300摄氏度，
烘箱第六温区长2m，烘箱第六温区温度为310摄氏度，
烘箱第七温区长2m，烘箱第七温区温度为310摄氏度，
烘箱第八温区长2m，烘箱第八温区温度为320摄氏度，
烘箱第九温区长2m，烘箱第九温区温度为320摄氏度，
烘箱第十温区长2m，烘箱第十温区温度为320摄氏度，
第二绝缘体的材质为PFA，线速度50m/min。
8.根据权利要求2所述的一种带多层绝缘层的绝缘导线，其特征在于该种带多层绝缘层的绝缘导线的生产工艺：
步骤一、在导体外通过挤出机加热熔融挤出形成第三绝缘体，
步骤二、在第三绝缘体外采用挤压技术形成第一绝缘体，挤压料是生料，生料的配方是PTFE分散树脂以及溶剂油，
步骤三、带有第三绝缘体和第一绝缘体的导体进入风干箱，
步骤四、带有第三绝缘体和第一绝缘体的导体通过烘箱，烘箱的温度为180-320摄氏度，在烘箱内第一绝缘体成为未经烧结的半生料；这个过程中溶剂油挥发掉，
步骤五、带有第三绝缘体和第一绝缘体的导体通过挤出机加热熔融挤出在第一绝缘体外部形成第二绝缘体。
9.根据权利要求8所述的一种带多层绝缘层的绝缘导线，其特征在于内导体的外径为0.16mm，绝缘体的总外径0.5mm，壁厚0.17mm，第一绝缘体的厚度0.09mm，第二绝缘体的厚度0.04mm，第三绝缘体的厚度0.04mm，
第三绝缘体的材质为PFA，线速度30m/min，
风干箱温度为150摄氏度，风干箱长度10m，线速度8m/min，
烘箱长5m，分为五个温区，线速度8m/min，
烘箱第一温区长1m，烘箱第一温区温度为200摄氏度，
烘箱第二温区长1m，烘箱第二温区温度为250摄氏度，
烘箱第三温区长1m，烘箱第三温区温度为280摄氏度，
烘箱第四温区长1m，烘箱第四温区温度为275摄氏度，
烘箱第五温区长1m，烘箱第五温区温度为270摄氏度，
第二绝缘体的材质为FEP，线速度30m/min。
10.根据权利要求8所述的一种带多层绝缘层的绝缘导线，其特征在于内导体的外径为1.1mm，绝缘体的总外径3.0mm，壁厚0.95mm，第一绝缘体的厚度0.665mm，第二绝缘体的厚度0.142mm，第三绝缘体的厚度0.143mm，
第三绝缘体的材质为PFA，线速度30m/min，
风干箱温度为155摄氏度，风干箱长度45m，线速度25m/min，
烘箱长20m，分为十个温区，线速度25m/min，
烘箱第一温区长2m，烘箱第一温区温度为200摄氏度，
烘箱第二温区长2m，烘箱第二温区温度为250摄氏度，
烘箱第三温区长2m，烘箱第三温区温度为280摄氏度，
烘箱第四温区长2m，烘箱第四温区温度为300摄氏度，
烘箱第五温区长2m，烘箱第五温区温度为300摄氏度，
烘箱第六温区长2m，烘箱第六温区温度为310摄氏度，
烘箱第七温区长2m，烘箱第七温区温度为310摄氏度，
烘箱第八温区长2m，烘箱第八温区温度为320摄氏度，
烘箱第九温区长2m，烘箱第九温区温度为320摄氏度，
烘箱第十温区长2m，烘箱第十温区温度为320摄氏度，
第二绝缘体的材质为PFA，线速度50m/min。
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