CN207947084U - 发泡聚四氟乙烯绝缘电缆 - Google Patents

Abstract

发泡聚四氟乙烯绝缘电缆，该绝缘电缆包括：内导体；设置于内导体外围的挤出粘结薄层；设置于粘结薄层外围的绝缘层，绝缘层为拉伸推挤形成的发泡聚四氟乙烯绝缘层；设置于绝缘层外围的外导体层；设置于外导体层外围的护套层。本实用新型的发泡聚四氟乙烯绝缘电缆，采用牵引拉伸工艺配合特殊结构的推挤模具，可以形成超高发泡聚四氟乙烯绝缘层，从而降低绝缘层的介电常数，使电缆具有通信频率高、超低损耗、机械性能稳定的特点。同时在内导体与绝缘层之间增加耐高温的氟塑料粘结薄层，提高了绝缘层的机械强度，使内导体与绝缘层的粘附更加紧密，使内导体和绝缘层在受机械力时保持相互之间的稳定性，提高了电缆电气性能的稳定性。

Description

发泡聚四氟乙烯绝缘电缆

技术领域

本实用新型属于航空和射频通信技术领域，更具体地，涉及一种超高发泡聚四氟乙烯绝缘电缆。

背景技术

随着微波通信技术的快速发展，整机系统对射频传统元件提出了更高的要求。聚四氟乙烯绝缘电缆具有优异的耐高温特性和高功率特性，受环境变化影响小，目前已经在整机系统及航空领域得到广泛应用。

典型的航空用高温同轴电缆由内导体、绝缘层、外导体和护套组成。常规的电缆绝缘层一般为绕包结构或推挤结构。传统的绕包带绕包绝缘层采用低密度聚四氟乙烯带绕包，传统的推挤绝缘层采用实芯或藕芯(带空气间隙的纵孔式藕芯)结构。低密度聚四氟乙烯带绕包绝缘为稳相电缆结构，具有温度相位稳定性特征，但低密度聚四氟乙烯带绕包绝缘层的机械强度相对较差，在自身受机械外力而发生形变时，如挤压、拉伸时，低密度聚四氟乙烯带介质材料会因受机械应力而引起结构尺寸的变化，导致电缆的电长度发生相应的变化，从而带来电缆的特性阻抗及电压驻波比的变化，电气性能波动较大。采用推挤结构绝缘层的电缆相对采用绕包结构绝缘层的电缆机械强度有所改善，但实芯推挤绝缘结构的电缆衰减常数指标较大，虽然藕芯推挤绝缘结构的电缆可改善衰减常数，获得低损耗电缆，但其空气间隙度最高达65％，且其纵向防水渗透性能较差，电缆性能仍存在进一步改善的空间。

申请号为201510523957.9的中国发明专利申请公开了一种柔性轻型宽温泄漏同轴电缆，采用高温推挤拉伸发泡聚四氟乙烯技术形成电缆的绝缘层，在一定程度上降低了电缆的介电常数和介电损耗，提高了电缆的电气性能。但该电缆的介电常数仍高达1.55，而且该发泡聚四氟乙烯绝缘层内没有粘结层，在受到外纵向机械应力时容易撕开松散，同时由于内导体与绝缘层间的粘附力小，电气性能波动较大。因此，为了达到电缆在受机械力影响的情况下电气性能保持稳定的要求，仍需要设计结构更加稳定的聚四氟乙烯绝缘电缆。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构及电气性能稳定的发泡聚四氟乙烯绝缘电缆，可以在受到机械应力时保证电缆电气性能的稳定。

为了实现上述目的，本实用新型采取如下的技术解决方案：

发泡聚四氟乙烯绝缘电缆，包括：内导体；设置于所述内导体外围的挤出粘结薄层；设置于所述粘结薄层外围的绝缘层，所述绝缘层为拉伸推挤形成的发泡聚四氟乙烯绝缘层；设置于所述绝缘层外围的外导体层；设置于所述外导体层外围的护套层。

更具体的，所述绝缘层的发泡度大于80％。

更具体的，所述粘结薄层为挤出的氟塑料粘结薄层。

更具体的，所述粘结薄层的厚度为0.03～0.1mm。

更具体的，所述外导体层由内编织层和外编织层构成，所述内编织层为金属扁带编织或者圆软金属线编织或者金属箔纵包搭接而成，所述外编织层为圆软金属线编织而成。

由以上技术方案可知，本实用新型的发泡聚四氟乙烯绝缘电缆，采用改进的牵引拉伸工艺形成超高发泡的聚四氟乙烯绝缘层，经牵引拉伸推挤后的聚四氟乙烯绝缘层内部均匀密布许多微细小孔，使其介电常数明显下降，从而使电缆具有通信频率高、超低损耗、机械性能稳定的特点。而且由于超高发泡聚四氟乙烯绝缘层采用了拉伸推挤工艺，热膨胀系数非常小，拉伸后经温度渐变式的烧结，提高了发泡聚四氟乙烯绝缘层的耐开裂性，在受外界机械应力条件下，绝缘层的介电常数变化非常小，具有稳定的绝缘结构。同时本实用新型在内导体与绝缘层之间增加了耐高温的挤出粘结薄层，提高了绝缘层的机械强度，使内导体与绝缘层的粘附更加紧密，使内导体和绝缘层在受机械力时保持相互之间的稳定性，从而减少在机械应力条件下内导体与绝缘层之间产生相对移动，具有电气性能稳定的特性，可以获得电气性能稳定的耐高温电缆产品。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例电缆的结构示意图；

图2为本实用新型实施例电缆的切面结构示意图；

图3为本实用新型实施例电缆的发泡聚四氟乙烯绝缘层的生产线设备简化示意图；

图4为本实用新型实施例电缆的发泡聚四氟乙烯绝缘层的生产工艺流程图；

图5为挤管式模具的结构示意图；

图6为推挤模具的结构示意图。

具体实施方式

为了让本实用新型的上述和其它目的、特征及优点能更明显，下文特举本实用新型实施例，做详细说明如下。

如图1和图2所示，发泡聚四氟乙烯绝缘电缆从内向外依次包括内导体1、粘结薄层2、绝缘层3、外导体层及护套层6。本实施例的外导体层由内编织层4和外编织层5构成。

内导体1可为单根金属线或金属绞线或金属管，优选的，内导体1为镀银铜线或镀银铜包钢线或镀银铜包铝线。

粘结薄层2包覆于内导体1的外围，粘结薄层2为挤出的耐高温氟塑料粘结薄层。

绝缘层3为超高发泡聚四氟乙烯绝缘层，其设置于含粘结薄层2的内导体1的外围，绝缘层3采用介电常数低的聚四氟乙烯(PTFE)材料拉伸推挤而成，可以降低电缆的损耗，同时聚四氟乙烯的发泡结构可降低绝缘层的材料密度，获得更低的等效介电常数。本实用新型的绝缘层3的发泡度大于80％，绝缘层3的等效介电常数为不小于1.50，传输速率可高达90％。

内编织层4设置于绝缘层3的外围，内编织层4为金属扁带编织或者圆软金属线编织或者金属箔纵包搭接而成。外编织层5设置于内编织层4的外围，外编织层5为圆软金属线编织而成，如由镀锡铜线或镀银铜线编织而成。外编织层5的编织密度不小于90％，以确保电缆的电气性能和机械性能稳定。

护套层6设置于外编织层5的外围，护套层6可为管状结构，在使用环境里起到保护电缆的作用，也可以使电缆的外导体层更加稳定，保证电缆的电气性能。更具体的，护套层6可采用氟化乙烯丙烯共聚物(Fluorinated ethylene propylene，简称FEP)等护层级涂覆材料制成。为了保证电缆结构和传输特性的稳定性，采用挤管式加工工艺制作FEP护套层，从而使护套层具有较好的机械性能和高阻燃性，确保电缆内在的机械强度和使用的安全性。

本实用新型超高发泡聚四氟乙烯绝缘电缆的制备方法包括以下步骤：

提供内导体；如图3所示，将成卷的镀银铜包钢线或镀银铜线或其它金属线导体在放线机100的放线架上放出，通过张力控制台101的张力滚轮控制放线速度，经过定径模拉制成符合尺寸要求的内导体，再经过预热器102预热；

在内导体外围挤出粘结薄层；预热后的内导体通过粘结薄层推挤机(未图示)，用耐高温的氟塑料在内导体外围推挤出一层粘结薄层，氟塑料可为四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)等；

用超高发泡聚四氟乙烯在含粘结薄层的内导体外拉伸推挤形成绝缘层；含粘结薄层的内导体被轮式牵引拉伸装置104牵引通过绝缘层推挤机103，超高发泡聚四氟乙烯经拉伸推挤在粘结薄层外形成超高发泡绝缘层，然后经过挥发箱105将溶剂挥发掉，再进入烧结箱106进行烧结，使形成的绝缘层具有一定的强度，并由收卷机107进行收卷；

在绝缘层外围编织形成外导体层；外导体层的制备工艺为现有常规工艺，可用金属扁带编织或者圆软金属线编织或者金属箔纵包搭接在绝缘层外形成内编织层，用圆金属线在内层外导体的外围编织形成外层外导体；但不同构造的同轴电缆的外导体也可以是管状的外导体；

在外导体层外围形成护套层；护套层的制备工艺也为现有常规工艺，将形成有外导体层的电缆经过护套挤塑模头，形成包裹在外导体层外的管状的护套保护层，冷却固化后，通过张力滚轮将电缆卷绕在线架上，进行外包装后下线。

本实用新型的粘结薄层由氟塑料材料经挤管式模具挤出形成于内导体外围，粘结薄层的厚度为0.03～0.1mm。挤管式模具安装于推挤机上，如图5所示，挤管式模具包括模套11和长嘴模芯12，长嘴模芯12设置于模套11内，长嘴模芯12的模芯嘴与模套11的模套口平齐，内导体从长嘴模芯12内穿出，氟塑料材料经由模套11挤出包覆在内导体外表面。挤管式模具可以在挤包前使氟塑料材料形成均匀管状，再拉伸包覆在内导体上。本实用新型采用挤出的方式在内导体外所形成的粘结薄层，厚度均匀，粘附力一致性好，与传统的在绝缘带内涂覆粘结剂的方式相比，提高了内导体与绝缘层间的粘附力(不小于20N，传统涂覆粘结剂工艺内导体与绝缘层间粘附力仅不小于3N)，而且由于氟塑料粘结薄层增加了绝缘层和内导体之间的粘附力，可以防止PTFE与内导体产生大幅滑动，在线缆弯曲过程中能减缓内导体的加工硬化程度，从而改善线缆的弯曲特性，提高绝缘层的机械强度和耐龟裂性，使拉伸发泡的绝缘层在受机械应力作用时不会产生松散现象，且可实现自动裁线。在工程安装连接器时，传统的在绝缘带材内涂覆粘结剂的方式，由于粘结剂与内导体粘得很紧，粘结剂不易清除，而本实用新型的推挤粘结薄层通过推挤工艺来调整绝缘层与内导体的附着力，因此内导体容易剥离干净，便于安装使用。

图4为超高发泡聚四氟乙烯绝缘层的生产工艺流程图，如图4所示，在含粘结薄层的内导体上形成超高发泡聚四氟乙烯绝缘层的步骤如下：

将聚四氟乙烯与溶剂油进行混合，溶剂油作为助剂，具有润滑的作用，可以减少推挤压力；更具体的，聚四氟乙烯与溶剂油的混合时间不小于20小时，溶剂油可为石油醚或汽油，将PTFE分散粉末和溶剂油加入密封容器中，在室温条件下将密封容器在水平方向和垂直方向交替循环摆动，使PTFE分散粉末和溶剂油混合均匀，将密封容器在两个自由度方向上进行旋转混料，可以使混合效果更好，并防止树脂纤维化，同时可缩短混料时间，提高生产效率；混合时，溶剂油的质量占物料总质量(物料总质量＝聚四氟乙烯的质量+溶剂油的质量)的15％～30％；

将混合均匀后的物料在20～30℃的温度下进行预成型；预成型为推挤工艺的常规步骤；

将预成型后的物料送入绝缘层推挤机中，经推挤模具挤出，绝缘层推挤机的预推棒在推挤过程中，芯线同时被轮式牵引拉伸装置牵引，通过控制牵引拉伸装置牵引芯线移动的速度(即拉伸速率)，来提高聚四氟乙烯绝缘材料的发泡度，同时通过牵引拉伸使得聚四氟乙烯绝缘材料的分子链段距离变大，分子链段之间距离变大后，聚四氟乙烯分子之间变得蓬松，使得空气可进入大分子之间的空隙，发泡程度增强；收线处的收卷机106可以保证整条生产线均匀稳定生产，同时保证芯线绝缘层不会断裂、外径稳定；本实用新型的拉伸速率为5～50m/min(m表示单位米，min表示单位分钟)，电缆规格不同时，拉伸速率可进行调整；

形成绝缘层的芯线进入挥发箱中，将溶剂油完全挥发，使得芯线表面圆整光滑；

溶剂油完全挥发后，芯线进入烧结箱中，烧结箱内分为干燥区、烧结区和冷却区，芯线在干燥区内进行干燥，干燥温度为100～250℃，干燥后进行烧结和结晶，烧结在烧结区内进行，结晶在烧结区和冷却区内进行，烧结温度为300～400℃；

最后由收卷机收卷、装盘，送入下一工序。

本实用新型的绝缘层采用推挤模具在粘结薄层外围形成，如图6所示，推挤模具包括模套21和模针22，模针22为穿过模套21的圆柱形空心管，用于保证内导体顺利通过推挤机。模套21具有水平的工作面s。为了使聚四氟乙烯进行有效的纤维化，本实用新型的推挤模具在常规推挤模具结构上做了改进，模套21的工作面长度为20～30mm，比常规推挤模具中模套的工作面更长，从而能够让聚四氟乙烯纤维化时间更长，纤维化程度更高，以防止绝缘层在被拉伸过程中断裂，获得高发泡度。

下面以一个具体的应用例为例，对本实施例的具体结构和效果进行详细的阐述，同时将实施例电缆与常规的具有实芯PTFE绝缘层、藕芯PTFE绝缘层以及低密度PTFE带绕包绝缘层的电缆进行电气性能和机械强度的测试，以上四种电缆的具体结构及测试结果如表1所示：

表1

由表1的测试结果可知，本实用新型的发泡聚四氟乙烯绝缘电缆具有超低损耗，电气性能优于现有常规的绝缘电缆，同时具有较高的机械强度。本实用新型采用拉伸推挤的超高发泡聚四氟乙烯绝缘层结构，同时在内导体与绝缘层之间挤出一层耐高温的氟塑料粘结薄层，提高了内导体与绝缘层间粘附力，外导体层在绝缘层外部形成加固层，对电缆结构形状起到加固稳定作用，绝缘层的推挤结构保证了电缆绝缘内部结构的稳定性，使得在电缆机械抗压或弯曲时不会发生内导体与绝缘不会产生相对位移和变形，从而保证了电缆的电气性能稳定性。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (5)

1.发泡聚四氟乙烯绝缘电缆，其特征在于，包括：

内导体；

设置于所述内导体外围的挤出粘结薄层；

设置于所述粘结薄层外围的绝缘层，所述绝缘层为拉伸推挤形成的发泡聚四氟乙烯绝缘层；

设置于所述绝缘层外围的外导体层；

设置于所述外导体层外围的护套层。

2.如权利要求1所述的发泡聚四氟乙烯绝缘电缆，其特征在于：所述绝缘层的发泡度大于80％。

3.如权利要求1所述的发泡聚四氟乙烯绝缘电缆，其特征在于：所述粘结薄层为挤出的氟塑料粘结薄层。

4.如权利要求1或3所述的发泡聚四氟乙烯绝缘电缆，其特征在于：所述粘结薄层的厚度为0.03～0.1mm。

5.如权利要求1所述的发泡聚四氟乙烯绝缘电缆，其特征在于：所述外导体层由内编织层和外编织层构成，所述内编织层为金属扁带编织或者圆软金属线编织或者金属箔纵包搭接而成，所述外编织层为圆软金属线编织而成。