TW201515026A - 經塗敷之架空導體 - Google Patents

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薩蒂西Ｋ 雷根那森
約翰 艾爾弗
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Abstract

本發明係關於一種表面改質之架空導體，其具有容許該導體以較低溫操作之一塗層。該塗層包含約5%至約30%之一無機黏著劑、約45%至約92%之一填料、約2%至約20%之一或多種發射劑及約1%至約5%之一穩定劑。

Description

經塗敷之架空導體
本發明係關於一種表面改質之架空導體，其具有容許該導體以較低溫操作之一塗層。
隨著對電力需求的持續增長，對較高容量傳輸及分佈線之需求亦增長。一傳輸線可遞送之功率量取決於該線之載流容量(安培容量)。一線之安培容量受限於載送電流之裸露導體之最大安全操作溫度。超過此溫度可導致導體或線之附件之損壞。此外，導體藉由歐姆損耗及太陽能熱量而加熱且其藉由傳導、對流及輻射而冷卻。歸因於歐姆損耗而產生之熱量因歐姆損耗=I2R之關係而取決於通過其之電流(I)及其之電阻(R)。電阻(R)自身取決於溫度。較高電流及溫度引起較高電阻，繼而引起導體中更多的電損耗。
已在此項技術中提出若干解決方案。Simic之WO 2007/034248揭示塗敷有一光譜選擇表面塗層之架空導體。該塗層具有高於0.7之一熱發射率(E)係數及小於0.3之太陽能吸收(A)係數。Simic亦要求表面色彩為白色以具有低的太陽能吸收。
DE 3824608揭示一種具有一發射率大於0.6(較佳大於0.9)之一黑漆塗層之架空纜線。該漆係由一塑膠(例如聚胺酯)及黑色顏料製成。
FR 2971617揭示一種塗敷有其之發射率係數為0.7或更大及太陽能吸收係數為0.3或更小之一聚合層之電導體。該聚合層係由聚偏二 氟乙烯(PVDF)及一白色顏料添加劑製造。
FR 2971617及WO 2007/034248兩者皆需要不期望因隨時間推移發生眩光及變色之白色塗層。DE 3824608及FR 2971617兩者皆需要不期望歸因於其等之可疑熱量及潮濕老化特性之聚合塗層。
US 20120074122 A1教示高發射率塗層之申請案，諸如，US 7105047及US 6921431中所發現之一烘焙箱內之加熱元件上或相鄰於一烘焙箱內之加熱元件以改質輻射熱之塗層。該等申請案及專利以引用方式併入本文中。
因此，架空導體仍需要一耐用、無機、非白色塗層，以容許該等導體以降低之溫度操作。
導體之溫度取決於包含導體之電性質、導體之物理性質及當地天氣條件之諸多因素。升高導體溫度之一方法係通過因太陽能輻射自太陽吸收熱量。所吸收之熱量取決於導體之表面，即，表面之吸收率係數(「吸收率」)。一低吸收率指示導體因太陽能輻射僅吸收少量熱量。
降低導體溫度之一方式係透過輻射發射熱。所輻射之熱量取決於導體表面之發射率係數(「發射率」)。高發射率指示導體比具有低發射率之一導體輻射更多熱量。
相應地，本發明之一目的在於提供包含一發射劑之一架空導體，當根據ANSI C119.4-2004測試時，包含一發射劑之導體之操作溫度降低至比相同導體在不具有發射劑之情況下之溫度更低。該發射劑可直接併入至導體中或塗敷於導體上。較佳地，操作溫度降低達至少5℃。
根據本發明之各種實施例之架空導體使其之表面曝露於塗敷有由一高發射率塗層(諸如購自Emisshield公司(Blacksburg，VA))組成之 一層之環境，該塗層安置於該曝露表面上，改變導體表面之效能。該塗層包含約5%至約30%之一無機黏著劑、約45%至約92%之一填料、約2%至約20%之一或多種發射劑，及視情況約1%至約5%之一穩定劑。該塗層提供導體上的優越黏著性及撓性，使得其能在反復彎曲纜線期間抗剝離及破裂。
在本發明之一較佳實施例中，導體塗層包含(乾重量)約10%至約25%矽酸鈉、約55%至約75% SiO2乾燥粉末、約10%至約25% B4C，視情況約0.5%至約5.0%氮化硼乾重量，及約0.5%至約2%潤土粉末。該乾燥組合物可藉由添加約20%至約40%濕量基準去離子水而製備為一潮濕混合物。
在本發明之一最佳實施例中，所使用之塗層包含(作為乾重量百分比)約13%至約15%矽酸鈉、約69% SiO2乾燥粉末、約14%至約16%碳化硼及約1.0%至約1.5%潤土粉末。該乾燥組合物可製備為具有約36%至約38%濕量基準去離子水之一潮濕含水混合物。
在本發明之另一最佳實施例中，所使用之塗層包含(作為乾重量百分比)約13%至約15%矽酸鈉、約69% SiO2乾燥粉末、約13%至約15%碳化硼乾重量、約1.0%至約2.0%氮化硼乾重量及約1.0%至約1.5%潤土粉末。該乾燥組合物可製備為具有約36%至約38%濕量基準去離子水之一潮濕含水混合物。
本發明之又一目的提供用於以一無機、撓性塗層而塗敷一架空導體之方法，相較於相同導體在不具有熱輻射劑之情況下之溫度，該塗層降低該導體之操作溫度。
100‧‧‧架空導體
102‧‧‧入口繞線筒
104‧‧‧預處理單元
106‧‧‧塗敷單元
108‧‧‧乾燥/固化單元
110‧‧‧金屬線之核心/滾筒
112‧‧‧導體
120‧‧‧導線
130‧‧‧光譜選擇表面
200‧‧‧架空導體/環形液泛式鑄模
202‧‧‧內表面
204‧‧‧中心開口
206‧‧‧管
210‧‧‧導線
220‧‧‧光譜選擇表面層
300‧‧‧架空導體
310‧‧‧金屬線之核心
320‧‧‧導線
330‧‧‧光譜選擇表面層
400‧‧‧架空導體
410‧‧‧導線
420‧‧‧光譜選擇表面層
在結合附圖考慮時參考下列詳細描述而變得更好瞭解且將輕易獲得本發明及其諸多隨附優點之一更完全理解：圖1係根據本發明之一實施例之一導體的一橫截面圖； 圖2係根據本發明之一實施例之一導體的一橫截面圖；圖3係根據本發明之一實施例之一導體的一橫截面圖；圖4係根據本發明之一實施例之一導體的一橫截面圖；圖5係展示針對一給定施加電流量測金屬基板之溫度之測試配置的一圖式；圖6係展示本發明之一連續程序的一圖式；圖7係展示液泛式鑄模之一橫截面的圖式；圖8係展示液泛式鑄模之一平面圖的一圖式；及圖9係展示液泛式鑄模之一剖視圖的一圖式。
本發明提供一種包含一外部塗層之架空導體，當根據ANSI C119.4-2004測試時，相較於相同導體在不具有熱輻射劑之情況下之溫度，該外部塗層降低該導體之操作溫度。該熱輻射劑可直接併入至導體中或塗敷於導體上。較佳地，操作溫度降低達至少5℃。
在一實施例中，本發明提供一種裸露架空導體，其具有一表面塗層以降低導體之操作溫度且未明顯改變任意電氣或機械性質(諸如，(例如)電阻、熱老化電阻、電暈、斷裂伸長率、抗張強度及彈性係數)。本發明之塗層包含約5%至約30%(較佳約13%至約15%)之一無機黏著劑、約45%至約92%(較佳約68%至約69%)之一填料、約2%至約20%(較佳約14%至約17%)之一或多種發射劑，及視情況約1%至約5%(較佳約1%至約1.5%)之一穩定劑。一旦塗層被塗敷至一導體上且經乾燥，該塗層較佳小於200微米，更佳小於100微米，最佳小於30微米。但無論何種情況，厚度為至少5微米。根據本發明所產生之塗層較佳為非白色。適於本發明之塗層購自Emisshield公司(Blacksburg，VA)。
如本文所使用，所有百分比(%)為百分之重量對重量，亦表示為 重量/重量%、%(w/w)、w/w、w/w%，或簡寫為%，除非另外指示。此外，如本文所使用，術語「潮濕混合物」意指熱保護塗層之組合物在溶液中的相對百分比，及「乾燥混合物」意指乾燥熱保護塗層混合物之組合物在添加水之前之相對百分比。換言之，乾燥混合物百分比為目前未考慮水之百分比。潮濕混合物意指混合物溶液(有水)。「潮濕重量百分比」為一潮濕混合物中的重量，及「乾重量百分比」為一乾燥混合物中的重量，無關於潮濕重量百分比。本文所提及之所有百分比基於總組合物之乾重量，除非另外指示。
無機黏著劑較佳為鹼金屬/鹼土金屬矽酸鹽，其包含(但不限於)矽酸鈉、矽酸鉀、矽酸鋰、矽酸鈣及矽酸鎂。較佳無機黏著劑為矽酸鈉。
填料較佳為金屬氧化物，其包含(但不限於)二氧化矽、氧化鋁、二氧化鈦、氧化鎂、氧化鈣及氧化硼。較佳填料為二氧化矽。
發射劑包含(但不限於)四硼化碳(碳化硼)、氮化硼、四硼化矽、碳化矽、二矽化鉬、二硼化鋯、亞鉻酸銅及金屬氧化物(諸如，氧化鐵、氧化鎂、氧化錳、氧化銅鉻及氧化鉻及其衍生物)。較佳發射劑為碳化硼及/或氮化硼。
穩定劑包含(但不限於)潤土、陶土、矽酸鋁鎂黏土及穩定的氧化鋯。其他球黏土穩定劑可在本文取代一穩定劑。較佳穩定劑為潤土。
術語「總固體量」意指氧化矽與鹼的總和。重量比為一最重要的矽酸鹽變量。比率判定產品溶解性、活化性及物理性質。比率為氧化矽對鹼之重量或莫耳比例。密度為總固體量之一表示且通常使用一比重計而判定。當溫度升高時，密度減小。當固體量增加時，密度增大。pH依據矽酸鹽組合物及固體濃度而變化。由於氧化矽之強勁緩衝能力，矽酸鹽之pH值未真實反映溶液之鹼含量。此意謂使矽酸鹽溶液之pH保持恆定直至幾乎完全中和。矽酸鹽溶液之緩衝能力隨氧 化矽對鹼之比率之增加而增加。
發射劑購自若干來源。發射率為一表面藉由輻射發射熱之相對功率，及由一表面發射之輻射能對在相同溫度下由一黑體發射之輻射能之比率。發射度為由一主體表面輻射之每單位面積之能量。
較佳地，穩定劑為潤土粉末、金剛砂或矽酸鋁鎂黏土。允許本發明在稍後日期製備及使用潤土粉末。不具有潤土粉末之本發明之製備必須立即使用。潤土購自(例如)美國膠體公司(霍夫曼特斯，IL)作為Polargel®。
一或多種著色劑可用於塗層組合物中，較佳具有約0.02%至0.2%(按總乾燥組合物之重量計)之一濃度。著色劑可為有機或無機顏料，其包含(但不限於)二氧化鈦、金紅石、鈦、鴨類、板鈦礦、鎘黃、鎘紅、鎘綠、橙鈷、鈷藍、天藍、鈷亞硝酸鉀、鈷黃、銅顏料、藍銅礦、漢紫、漢藍、埃及藍、孔雀石、巴黎綠、酞菁藍BN、酞菁綠G、銅綠、鉻綠、氧化鐵顏料、血紅色、鐵丹、氧化物紅、赭紅、威尼斯紅、普魯士藍、黏土顏料、黃赭、生赭石、燒赭石、生褐、焦赭，海洋顏料(深藍、深藍綠蔭)、鋅顏料(鋅白、鋅鐵氧體)及其組合。
在本發明之一較佳實施例中，導體塗層包含(乾重量)約10%至約25%矽酸鈉、約55%至約75% SiO2乾燥粉末、約10%至約25% B4C，視情況約0.5%至約5.0%氮化硼乾重量，及約0.5%至約2%潤土粉末。該乾燥組合物可藉由添加約20%至約40%濕量基準去離子水而製備為一潮濕混合物。
在本發明之一最佳實施例中，所使用之塗層包含(作為乾重量百分比)約13%至約15%矽酸鈉、約69% SiO2乾燥粉末、約14%至約16%碳化硼及約1.0%至約1.5%潤土粉末。該乾燥組合物可製備為具有約36%至約38%濕量基準去離子水之一潮濕的含水混合物。
在本發明之另一最佳實施例中，所使用之塗層包含(作為乾重量 百分比)約13%至約15%矽酸鈉、約69% SiO2乾燥粉末、約13%至約15%碳化硼乾重量、約1.0%至約2.0%氮化硼乾重量及約1.0%至約1.5%潤土粉末。該乾燥組合物可製備為具有約36%至約38%濕量基準去離子水之一潮濕的含水混合物。
一旦塗層被施加及固化於一導體上，則該塗層提供在彎向於具有10英吋或更小之直徑之一心軸時未展現肉眼可見的裂縫之一撓性塗層。該固化塗層亦耐熱且在325℃之熱老化達1天及7天之一時期之後通過相同的心軸彎曲測試。
圖1、圖2、圖3及圖4繪示根據本發明之各種實施例之併入一光譜選擇表面之各種裸露架空導體。
如圖1中可見，本發明之裸露架空導體100一般包含一或多根金屬線之一核心110、圍繞該核心之圓形橫截面導線120及光譜選擇表面層130。核心110可為鋼、恆范鋼、碳纖維複合物或對導體提供強度之任意其他材料。導線120為銅或銅合金，或鋁或鋁合金，其包含鋁型號1350、6000系列之合金鋁或鋁鋯合金，或任意其他導電金屬。如圖2中可見，裸露架空導體200一般包含圓形導線210及光譜選擇表面層220。導線210為銅或銅合金，或鋁或鋁合金，其包含鋁型號1350、6000系列合金鋁或鋁鋯合金，或任意其他導電金屬。如圖3中可見，本發明之裸露架空導體300一般包含一或多根金屬線之一核心310，圍繞該核心之梯形導線320及光譜選擇表面層330。核心310可為鋼、恆范鋼、碳纖維複合物或對導體提供強度之任意其他材料。導線320為銅或銅合金，或鋁或鋁合金，其包含鋁型號1350、6000系列合金鋁或鋁鋯合金，或任意其他導電金屬。
如圖4中可見，裸露架空導體400一般包含梯形導線410及光譜選擇表面層420。導線410為銅或銅合金，或鋁或鋁合金，其包含鋁型號1350、6000系列合金鋁或鋁鋯合金，或任意其他導電金屬。
塗層組合物可在一高速分散機(HSD)、球磨機或珠磨機中製成或使用此項技術中已知的其他技術而製成。在一較佳實施例中，一HSD用於製成塗層組合物。為製成塗層組合物，在一高速分散機中採用黏結劑、分散介質及界面活性劑(若使用)且製備一溶液。將熱輻射劑、填料、穩定劑、著色劑及其他添加劑緩慢添加至該溶液中。最初，使用一較低攪拌速度以移除殘存空氣且隨後將速度逐步增大高達3000rpm。執行高速混合直至在塗層中達成填料及其他添加劑之所要分散。
分散介質可為水或一有機溶劑。有機溶劑之實例包含(但不限於)酒精、酮、酯、烴及其組合。較佳的分散介質為水。所得塗層混合物為具有約40%至80%較佳約45%至55%更佳約49%至51%之總固體量之一懸浮液。在儲存此混合物之後，固體顆粒可沉澱，及因此該塗層混合物需要攪拌且可經進一步稀釋以在轉移至塗層施加器中之前達成所需黏度。
在本發明之一實施例中，在施加塗層組合物之前製備架空導體之表面。製備程序可為化學處理、加壓空氣清洗、熱水或蒸汽清洗、毛刷清洗、熱處理、噴砂處理、超音波、抗眩光、溶劑擦拭、電漿處理及類似者。在一較佳程序中，架空導體之表面係藉由噴砂處理而抗眩光。
塗層混合物組合物可藉由透過氣壓控制之噴槍(較佳以10psi至45psi壓力)而施加。該噴槍噴嘴較佳垂直於導體之方向(以約90°角)而放置以在導體產品上達到一均勻塗層。在特定情況中，兩個或兩個以上的槍可用於達到更有效率的塗層。塗層厚度及密度受控於混合物黏度、槍壓及導體線速度。在塗層施加期間，架空導體之溫度較佳維持在10℃至90℃之間，其取決於導體之材料。
替代地，塗層混合物可藉由浸塗或使用一毛刷或使用一滾筒而 施加至架空導體。因此，將乾淨及乾燥導體浸至塗層混合物中以容許該混合物完全塗敷該導體。接著將該導體自塗層混合物移除且容許將其烘乾。
在應用之後，容許藉由在室溫或在高達325℃之高溫時的蒸鍍將架空導體上的塗層烘乾。在一實施例中，藉由使塗層完全暴露但短暫(約0.1秒至2秒，較佳約0.5秒至1秒)加熱之直接火焰暴露而將塗層烘乾。
已開發之塗層可用於已安裝及當前使用之架空導體。現有導體可塗敷有一機器人系統以進行自動或半自動塗敷。自動系統以三個步驟運作：1.清洗導體表面；2.將塗層施加於導體表面上；及3.烘乾塗層。
本發明之表面改質可用於裸露架空導體配件及裸露架空導體電傳輸及分佈相關產品及用於降溫目的之部件中，例如，終端/最終產品、接合/接頭產品、導體懸浮及支撐產品，及導體及壓縮配件維修部件。此等產品購自諸多製造商，諸如，預製線產品(PLP)、Cleveland，OH及AFL，Duncan，SC。
該塗層可以若干方式施加至導體。該塗層可藉由在個別金屬線在裸露架空導體中組裝之前塗敷該等個別金屬線而施加。此處，可塗敷該導體之全部金屬線，或更經濟，僅塗敷該導體之最外部金屬線。替代地，該塗層可僅施加至裸露架空導體之外部表面。此處，可塗敷完整的外部表面或其之一部分。
可在一分批程序、一半批程序或一連續程序中施加塗層。連續程序為較佳。圖6繪示本發明之一較佳連續程序。在入口繞線筒102之後，導體112在將塗層施加於塗敷單元106中之前經由一預處理單元104而通過一表面製備程序。在施加塗層之後，該導體可經由一乾燥/固化單元108而烘乾。一旦被烘乾，將纜線纏繞於一滾筒110上。
在預處理單元104中，較佳藉由噴砂除漆而製備導體112之表面。較佳介質為沙，然而，亦可使用玻璃珠子、鈦鐵礦、鋼丸。噴砂除漆係繼空氣擦拭之後以使微粒材料自該導體112吹落。一空氣擦拭由以一角度且沿與導體112之行進方向相反之一方向吹至該導體112上之空氣噴射組成。空氣噴射產生附接至導體112之周邊之一360°氣環且以高空氣速度擦拭表面。在此情況中，當導體退出預處理單元104時，導體112上的任意顆粒被擦拭且吹回至預處理單元104中。空氣噴射通常以約60PSI至約100PSI較佳為70PSI至90PSI更佳約80PSI操作。空氣噴射較佳具有約125mph至約500mph更佳約150mph至約400mph及最佳約250mph至約350mph之一速度(來自噴嘴)。在空氣擦拭之後，每平方英尺導體表面之導體表面上的尺寸大於10微米之顆粒數目低於1000，較佳每平方英尺表面小於100。在空氣擦拭之後，該導體較佳藉由(例如)一加熱烘箱、UV、IR、E光束、明火及類似者而加熱。該加熱可藉由單一或多個單元而完成。在一較佳實施例中，乾燥/固化藉由直接火焰應用而發生。此處，使纜線直接通過一火焰以將該纜線表面加熱至高於周圍溫度之一溫度。預處理中的高加熱溫度容許稍後在乾燥/固化單元中的較低加熱溫度。然而，加熱不應太強烈以影響塗層之品質(例如，黏著性、均勻性、皰腫性等等)。此處加熱導體不高於約140℃為較佳，更佳不大於約120℃。
一旦導體112之表面已製備，則其已製備用於塗敷。塗敷程序發生於塗敷單元中，其中纜線通過一液泛式鑄模，將塗層之一液體懸浮液沈積至已製備表面。圖7至圖9展示一環形液泛式鑄模200之一描繪。經由一管206將塗層懸浮液饋送至鑄模200。當導體112通過液泛式鑄模200之中心開口204時，塗層懸浮液經由該鑄模200之內表面202中的開口埠而塗敷該導體112。較佳地，液泛式鑄模200包含圍繞內表面202之周邊均勻間隔之一或多個(較佳兩個或兩個以上，更佳四個) 開口埠。一旦導體112退出液泛式鑄模，則其通過另一空氣擦拭以移除過量的塗層懸浮液且圍繞該導體均勻散佈塗層。在一絞合導體之情況中，空氣擦拭容許塗層穿透該導體之表面上的絞合線之間的凹槽。此空氣擦拭較佳在相同於預處理單元104中的空氣擦拭之條件之條件下操作。
一旦導體112被塗敷，其通過乾燥/固化單元108。乾燥/固化可藉由空氣或藉由使用溫度高達1000℃及/或線速度介於約9英尺/分鐘至約500英尺/分鐘之間(較佳約10英尺/分鐘至約400英尺/分鐘)的熱氣而完成，其取決於用於導體中的金屬合金。乾燥程序可為逐步乾燥、快速乾燥或直接火焰應用。乾燥或固化亦可藉由其他技術(如一加熱烘箱、UV、IR、E光束、化學製品或液體噴霧及類似者)而完成。乾燥可藉由單一或多個單元而完成。其亦可為垂直或水平或呈一特定角度。在一較佳實施例中，乾燥/固化藉由直接火焰應用而發生。此處，纜線較佳直接通過一火焰以將纜線表面加熱至高達約300℃較佳高達約150℃之一溫度。一旦被烘乾/固化，將經塗敷之導體纏繞於一滾筒110上以用於儲存。
若對一個別絞合線(代替整個纜線)進行操作，則連續程序較佳以高達約2500ft/min最佳約9ft/min至約2000ft/min更佳約10ft/min至約500ft/min最佳約30ft/min至約300ft/min之一線速度操作。
本發明之架空導體塗層可用於複合核心導體設計中。在較高操作溫度及較高強度對重量比率下因複合核心導體之較低垂陷而使用複合核心導體。因塗層而降低導體操作溫度可進一步降低導體之垂陷且減少複合物中的聚合物樹脂之降級。複合核心之實例可發現於(例如)美國專利第7,015,395號、第7,438,971號及第7,752,754號中，該等案以引用方式併入本文中。
經塗敷之導體展現經改良之熱消散。發射率為一表面藉由輻射 而發射熱之相對功率，及由一表面發射之輻射能量對相同溫度下由一黑體發射之輻射能量之比率。發射度為由每單位面積之一主體之表面輻射之能量。發射率可(例如)藉由揭示於Lawry等人之U.S.專利申請公開案第2010/0076719號中的方法而量測，該案以引用方式併入本文中。
在沒有進一步描述之情況下，據信，一般技術者可使用先前描述及下列繪示性實例而製造且利用本發明之化合物且實踐所主張之方法。給定下列實例以繪示本發明。應瞭解，本發明不限於此實例中所描述之特定條件或細節。
實例
製造十一(11)種塗層組合物(Exp 1、Exp 2、Exp3、Exp4、Exp 5、Exp 6、Exp 7、Exp 8、Exp 9、Exp 10及Exp 11)。Exp 1包含13%至15%矽酸鈉、68%至69%二氧化矽粉末、14%至16%碳化硼及1%至1.5%潤土粉末之乾燥混合物。
Exp 2包含13%至15%矽酸鈉、68%至69%二氧化矽粉末、13%至15%碳化硼、1%至2%氮化硼及1%至1.5%潤土粉末。
Exp 3至Exp 7包含12%至17% B4C乾燥粉末重量、60%至70% SiO2乾燥粉末重量、15%至20%聚矽酸鹽粉末乾重基、20%至25%濕重基DI水。總固體量為約50%。
Exp 8至Exp 11由10%至15% B4C乾燥粉末、7%至13% TiO2粉末乾重量、1%至5%矽藻土粉末乾重量、30%至40%丙烯酸聚合物乾重量及30%至50%濕重基DI水組成。總固體量為約50%。
上文所提及之組合物塗敷於樣本基板上且被固化。塗層之最終厚度為約1mil。
接著，測試塗敷基板之溫度減少量。透過具有1mil塗層厚度之金屬基板及一未塗敷之金屬基板施加一電流以量測塗層之效能改良。 測試裝置展示於圖5中且主要由一60Hz交流電流源、一真實RMS鉗形電流錶、一溫度資料記錄器件及一計時器組成。在68"寬×33"深的有窗安全圍封體內實行測試以控制圍繞樣本之空氣移動。一排風罩位於測試裝置之上64"處以進行通風。
待測試的樣本透過受控於一計時器之一繼電器觸點而與一交流電流源串聯連接。該計時器用於啟動電流源且控制測試之持續時間。流經樣本之60Hz交流電流藉由一真實RMS鉗形電流計而監測。一熱耦合用於量測樣本之表面溫度。使用一彈性夾，使熱耦合之尖端保持與樣本之中心表面牢固接觸。在經塗敷樣本上進行量測之情況下，移除熱耦合與樣本接觸之區域處之塗層以達到基板之溫度之準確量測。熱耦合溫度係藉由一資料記錄之記錄器件而監測以提供溫度變化之一連續記錄。
在相同實驗條件下對此測試設定之經塗敷之纜線樣本兩者之溫度上升進行測試。將電流設定在一所要位準處且在測試期間進行監測以確保一恆定電流流經樣本。將計時器設定為一所需值且設定溫度資料記錄之記錄器件以在每秒一個讀數之一記錄間隔時記錄溫度。
未塗敷及經塗敷樣本之金屬組分來自相同源材料且大部分為鋁1350。未塗敷樣本之成品尺寸為12.0"(L)×0.50"(W)×0.027"(T)。塗敷樣本之成品尺寸為12.0"(L)×0.50"(W)×0.029"(T)。厚度及寬度之增加歸因於所施加之塗層厚度。
接著自資料記錄器件存取溫度測試資料且使用一電腦進行分析。相較於未塗敷之樣本被報告為%減少量之塗敷之樣本相對於未塗敷之樣本之溫度(量測單位為℃)展示於表1及表2中。
塗層之熱老化效能係藉由將塗敷之樣本置於維持在325℃之一空氣循環烘箱中達1天及7天之一時期而實施。在完成熱老化之後，將樣本置於21℃之室溫下達24小時之一時期。接著使該等樣品彎向於自較高直徑至較低直徑定尺寸之不同圓柱心軸及該等塗層觀察到心軸尺寸之各者處之任意肉眼可見的裂縫。該等樣本彎向於具有10英吋及更小之直徑之心軸。無肉眼可見的裂縫之最小心軸尺寸處之樣本被報告為「合格」。藉由在塗層上運行一系列已知硬度之銼刀而執行耐銼硬度測試。若塗層未藉由銼刀移除，則該塗層比該銼刀較硬。使用自HRC40至HRC65硬度範圍內之六個不同銼刀，其中HRC65為最硬及HRC40為最軟。如由ASTM D3359-09指定而執行膠帶黏著性測試。心軸彎曲測試、耐銼硬度測試及膠帶黏著性測試結果展示於表3至表5中。本發明組合物展示在熱老化之前及熱老化之後之撓性、硬度及膠帶黏著性保持之平衡優越性質。
儘管已選定特定實施例來繪示本發明，然熟習此項技術者將瞭解，在不脫離如隨附申請專利範圍中所界定之本發明之範疇之情況下，可於其內作各種改變及修改。
102‧‧‧入口繞線筒
104‧‧‧預處理單元
106‧‧‧塗敷單元
108‧‧‧乾燥/固化單元
110‧‧‧滾筒
112‧‧‧導體

Claims (24)

  1. 一種架空纜線，其包括塗敷有一塗層之一裸露導體，該塗層包含約5%至約30%之一無機黏著劑、約45%至約92%之一填料及約2%至約20%之一或多種發射劑。
  2. 如請求項1之架空纜線，其中該無機黏著劑選自由矽酸鈉、矽酸鉀、矽酸鋰、矽酸鈣及矽酸鎂組成之群組。
  3. 如請求項1之架空纜線，其中該填料選自由二氧化矽、氧化鋁、二氧化鈦、氧化鎂、氧化鈣及氧化硼組成之群組。
  4. 如請求項1之架空纜線，其中該發射劑選自由四硼化碳(碳化硼)、氮化硼、四硼化矽、碳化矽、二矽化鉬、二硼化鋯、亞鉻酸銅、氧化鐵、氧化鎂、氧化錳、氧化銅鉻及氧化鉻組成之群組。
  5. 如請求項1之架空纜線，其進一步包括約1%至約5%之一穩定劑。
  6. 如請求項5之架空纜線，其中該穩定劑選自由潤土、陶土、矽酸鋁鎂黏土、金剛砂及穩定的氧化鋯組成之群組。
  7. 如請求項1之架空纜線，其中該塗層包含約13%至15%矽酸鈉、約68%至69%二氧化矽粉末、約14%至16%碳化硼及約1%至1.5%潤土粉末。
  8. 如請求項1之架空纜線，其中該塗層包含約13%至15%矽酸鈉、約68%至69%二氧化矽粉末、約13%至15%碳化硼、1%至2%氮化硼及約1%至1.5%潤土粉末。
  9. 如請求項1之架空纜線，其中該塗層厚度小於約200微米。
  10. 如請求項1之架空纜線，其中該裸露導體包括銅或銅合金或鋁或鋁合金之一或多個導線，其包含鋁型號1350合金鋁、6000系列 合金鋁或鋁鋯合金，或任意其他導電金屬。
  11. 一種用於製造一表面改質之架空導體之方法，其包括如下步驟a.製備一裸露導體；b.將一液體塗層混合物施加於一導體之表面上以形成一經塗敷導體，其中該液體塗層包括45%至55%固體量且該固體量包含約5%至約30%之一無機黏著劑、約45%至約92%之一填料及約2%至約20%之一或多種發射劑；及c.烘乾該經塗敷導體。
  12. 如請求項11之方法，該液體塗層包括約50%固體量且該固體量包含約13%至15%矽酸鈉、約68%至69%二氧化矽粉末、約14%至16%碳化硼及約1%至1.5%潤土粉末。
  13. 如請求項11之方法，該液體塗層包括約50%固體量且該固體量包含約13%至15%矽酸鈉、約68%至69%二氧化矽粉末、約13%至15%碳化硼、1%至2%氮化硼及約1%至1.5%潤土粉末。
  14. 如請求項11之方法，其中步驟a包括如下步驟：噴砂處理該導體；及使該經噴砂處理之導體通過一空氣擦拭。
  15. 如請求項14之方法，其中在該空氣擦拭之後，每平方英尺之導體表面之該導電表面上之尺寸大於10微米之顆粒數目低於1000。
  16. 如請求項14之方法，其中步驟a進一步包括在該空氣擦拭之後加熱該導體之步驟。
  17. 如請求項16之方法，其中該加熱係藉由直接火焰曝露。
  18. 如請求項11之方法，其中步驟b包括使該導體通過一液泛式鑄模及接著通過一空氣擦拭。
  19. 如請求項18之方法，其中該液泛式鑄模包括具有使該裸露導體通過其之一中心開口之一環形部分。
  20. 如請求項18之方法，其中該液泛式鑄模進一步包括用於將液體塗層混合物載送至該鑄模之一管。
  21. 如請求項18之方法，其中該液泛式鑄模包括該液體塗層混合物透過其沈積至該導體上之開口埠。
  22. 如請求項11之方法，其中步驟c包括加熱該導體。
  23. 如請求項22之方法，其中該加熱係藉由直接火焰曝露。
  24. 如請求項11之方法，其中該固體量進一步包含約1%至約5%之一穩定劑。
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