專利名稱：抗壓導體絕緣材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及抗壓導體絕緣材料。更具體地講，本發(fā)明涉及抗壓聚合物絕緣的導體 的雙絞方法或者電纜，其中所述聚合物絕緣材料是發(fā)泡的或非發(fā)泡的，具有峰和谷，并且保 持典型的圓柱形聚合物絕緣的導體的電特性和機械特性。
背景技術：
雙絞對通信電纜通常用于建筑物的壓力通風區(qū)域中的高頻信號傳輸。所述電纜通 常由多股聚合物絕緣的導體的雙絞對組成，所述雙絞對覆蓋有聚合物夾套。在雙絞對數(shù)據(jù) 電纜中，通常將單獨的絕緣導體扭絞成對，然后將四對擰成纜并且覆上夾套以制備電纜。將 每一對以不同的絞距(通常以英寸/轉(zhuǎn)計)扭絞以降低鄰近雙絞對之間的電耦合(即，串 音)。所述扭絞在一起壓縮(即擠壓)了聚合物絕緣材料。絞距越短，扭絞得就越緊，并且 聚合物絕緣材料(不管是發(fā)泡的還是非發(fā)泡的)的擠壓或壓縮就越厲害。雙絞對通常被設 計成具有100歐姆的阻抗。所述對中的導體的中心至中心間距是影響阻抗的重要因素。因 此，由于壓縮增加造成導體更加靠近，需要額外的絕緣厚度來維持所需的阻抗，因為扭絞的 長度變得更短了。增加所用的聚合物絕緣材料的量所帶來的問題是電纜重量和電纜尺寸的 增加。因此，期望有這樣一種聚合物絕緣材料，其保持所需的阻抗以及其它電特性和機 械特性，而不增加絕緣材料的重量。以下公開可涉及本發(fā)明的多個方面，并且可概括如下 授予Bogese，II的美國專利5，990，419公開了導線(實心的或者股線)的主導體，其被固 體絕緣材料覆蓋層包裹，所述固體絕緣材料具有向外呈放射狀延伸的肋。第一絕緣導體的 絕緣肋鄰近第二絕緣導體，其中所述第一和第二絕緣導體肋的最外端鄰接。所述第一和第 二絕緣導體的鄰接肋在所述肋之間構成空氣間隔并且增加了導體之間的距離，因此降低了 電纜組件的電容。發(fā)明概述簡單地說，并且根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了雙絞一對聚合物絕緣的導體以形 成雙絞對的方法，每一個所述聚合物絕緣的導體通過將均勻厚度的所述聚合物擠出到所述 導體上而形成，其中所述聚合物絕緣的導體具有圓柱形外表面，所述改善包括與所述均勻厚度的同樣重量的所述聚合物的聚合物絕緣材料相比，改善了所述雙 絞對的阻抗效率，其通過以下步驟實現(xiàn)(i)進行所述擠出以在所述聚合物絕緣的導體的雙絞對的每一個所述聚合物絕緣 的導體的外表面上形成縱向延伸的峰和谷；并且(ii)雙絞所得的聚合物絕緣的導體，以將一個所述聚合物絕緣的導體的所述外表 面上的至少一個所述峰嵌套在所述聚合物絕緣的導體對的另一個所述聚合物絕緣的導體 的所述外表面上的至少一個所述谷中。所述導體上的聚合物絕緣材料是非發(fā)泡的或者發(fā)泡的。本發(fā)明的改善還包括施加 夾套以包裹至少兩對雙絞對，從而形成電纜。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一對導體，每個導體上面具有聚合物絕緣材料，每個所述導體上的聚合物絕緣材料具有外表面，所述外表面包括沿所述外表面縱向交替 的峰和谷，將每個其上具有所述聚合物絕緣材料的所述導體對扭絞在一起以形成雙絞對， 其中將一個所述導體上的所述聚合物絕緣材料的外表面上的至少一個所述峰嵌套在另一 個所述導體上的所述聚合物絕緣材料的外表面上的一個所述谷中以提供改善的阻抗效率 (與相同重量但均勻厚度的聚合物絕緣材料相比)，即，每磅/1000英尺聚合物絕緣材料更 大的阻抗。因此，可使用較輕的聚合物絕緣材料以獲得與常規(guī)的聚合物絕緣材料(均勻厚 度)相同的阻抗。所述導體上的聚合物絕緣材料是非發(fā)泡的或者發(fā)泡的。所述導體對還包括聚合物夾套，所述聚合物夾套被用來包裹至少兩對所述聚合物 絕緣的導體的雙絞對以形成電纜。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了同軸電纜，所述同軸電 纜包括中心導體、包裹所述中心導體的聚合物絕緣材料、以及包裹所述聚合物絕緣材料的 外導體，所述聚合物絕緣材料具有包括縱向延伸的峰和谷的外表面，所述外導體橋接所述 谷。所述聚合物絕緣材料可以是非發(fā)泡的或者發(fā)泡的。附圖簡述通過以下發(fā)明詳述，結合附圖，將能更全面地理解本發(fā)明，其中

圖1是本發(fā)明的退扭絞對的聚合物絕緣的導體的放大的等軸視圖，其示出了放射 狀向外的聚合物絕緣材料的構造，所述聚合物絕緣材料具有成螺旋形旋擰的峰和谷。圖2是圖1的本發(fā)明的雙絞對沿剖面2-2的放大的剖面圖，其示出了發(fā)泡的聚合 物絕緣材料實施方案。圖3是不定長度的本發(fā)明的擠壓成的發(fā)泡聚合物絕緣的導體的一個實施方案的 放大的透視圖。圖4是在相同阻抗時具有0. 3英寸扭絞長度(絞距)的本發(fā)明和常規(guī)絕緣導體之 間絕緣材料重量差異的圖示說明。圖5A示出了常規(guī)的發(fā)泡的5聚合物同軸電纜的剖面圖。圖5B示出了具有圓齒狀輪廓的本發(fā)明的發(fā)泡聚合物同軸電纜的剖面圖。圖6示出了本發(fā)明的實心(即非發(fā)泡的)實施方案的一個實施方案的剖面圖。圖7示出了本發(fā)明的實心(即非發(fā)泡的)實施方案的另一個實施方案的剖面圖。盡管將結合其優(yōu)選的實施方案描述本發(fā)明，但應當理解其并不旨在將本發(fā)明僅限 于該實施方案。相反，其旨在涵蓋可能被包括在所附權利要求書限定的本發(fā)明的實質(zhì)和范 圍內(nèi)的所有替代方案、修改形式和等同物。發(fā)明詳述為了詳細說明本發(fā)明，現(xiàn)在參考這些圖片。在將本發(fā)明的聚合物絕緣的導體扭絞 在一起(例如雙絞)的過程中，作為來自拉緊的扭力和通過雙絞機的實際阻力的結果，所述 絕緣材料被壓縮。扭絞越短，壓縮發(fā)生得就越多。傳統(tǒng)上，通過添加更多的絕緣材料抵消絕 緣材料壓縮來獲得所需扭絞長度的導體最終的中心至中心間距。在本發(fā)明中，由擠出過程所產(chǎn)生的圍繞導體的絕緣材料形狀的優(yōu)選實施方案是圍 繞在所述絕緣材料外圍的一系列拱形物(例如圓齒狀的)。該方法1)通過減小絕緣材料與 機器組件的接觸表面積而降低了通過雙絞機的張力；2)增加了絕緣層的抗壓性；3)增加了 雙絞對中導體的中心至中心距離，所述雙絞對具有比常規(guī)的圓形絕緣材料更小的總絕緣材 料重量；并且4)增加了絕緣材料之間的表面接觸面積。
圖1示出了聚合物絕緣的導體4和6的雙絞對2，每個絕緣導體分別由諸如由銅 制成的中心導體8和10以及聚合物絕緣材料12和14組成。形成雙絞對2的雙絞方法為 常規(guī)操作，其使絕緣材料12和14的波狀的或成型的暴露外表面例如在接觸點16和17處 強制結合在一起。本發(fā)明的聚合物絕緣材料的表面包含形成波狀外表面的峰和谷。所述聚 合物絕緣材料可以是發(fā)泡的或者非發(fā)泡的。提供聚合物絕緣材料12、14的發(fā)泡特性的空隙 近似為球形的，并且以聚合物絕緣材料中的小圓圈7示于圖3中。另一個實施方案將是在 發(fā)泡的聚合物絕緣材料上擠壓或塑造出實心外皮。所述實心外皮通常具有約1-2密耳的厚 度。圖2示出了圖1的雙絞對沿剖面2-2的剖面圖。圖2示出了發(fā)泡的聚合物絕緣的 導體的實施方案。包裹導體8、10的發(fā)泡的聚合物絕緣材料12、14具有多個峰18、19和谷 20、21。在該實施方案中，峰22、23的頂部是成圓形的以形成圓齒形的峰輪廓。該實施方案 示出了由虛線24、26所表示的外徑(圓周線)。所述聚合物絕緣材料的內(nèi)徑由圓周線與谷 20,21的底部(即深度)相合的圓限定。當峰18、19經(jīng)受擠壓力時，它們趨于將發(fā)泡的聚 合物絕緣材料12、14的外徑24、26降低至介于聚合物絕緣材料的內(nèi)徑和外徑之間的中間直 徑。相比之下，當所述聚合物絕緣材料是均勻厚度的并且具有與外徑相同的中間直徑時，相 同的擠壓力趨于將中間直徑降低至內(nèi)徑，因此與存在峰和谷時相比降低了所述絕緣材料的 有效厚度。用于本發(fā)明的實心聚合物絕緣材料與以上關于發(fā)泡絕緣材料所述相似地作出反 應，然而擠壓力對實心的或非發(fā)泡的聚合物的壓縮的影響小于對發(fā)泡的聚合物絕緣材料的 影響。繼續(xù)參考圖2，本發(fā)明聚合物絕緣材料的內(nèi)徑小于通過擠出相同重量的聚合物但 是以均勻厚度(常規(guī)絕緣材料)擠出到導體上而獲得的聚合物絕緣材料的直徑。本發(fā)明的 聚合物絕緣材料的厚度24、26為4-100密耳并且甚至最多為125密耳(3. 1mm)，優(yōu)選4_20 密耳(0. 1-0. 5mm)，更優(yōu)選6_14密耳(0. 15-0. 36mm)。同軸電纜上的本發(fā)明的絕緣材料的 厚度通常為4-100密耳(0. 1-2. 5mm)并且甚至最多為125密耳(3. Imm)。本發(fā)明的每個聚 合物絕緣的導體通過將聚合物擠出到導體上而形成。擠出所述聚合物以在每個絕緣導體的 外表面上形成如圖3所示的縱向延伸的峰和谷。如圖2所示，雙絞所得的聚合物絕緣的導 體，以將一個聚合物絕緣的導體的外表面上的至少一個峰30嵌套在所述雙絞對的其它聚 合物絕緣的導體的外表面上的谷31中。如此雙絞聚合物絕緣的導體以嵌套在其它聚合物 絕緣的導體的谷中，通過使用按重量計比典型的非波紋絕緣材料所用更少的聚合物量(磅 /1000英尺是常用的單位)提供了改善的阻抗效率。在雙絞一對導體之前，本發(fā)明的聚合物 絕緣的導體是彼此分開的。具有聚合物絕緣材料的導體對的一個本發(fā)明實施方案以形成圓 齒狀邊緣輪廓25的峰的橫截面形狀示于圖2中。圖2的橫截面形狀示出了圖1的扭絞過的聚合物絕緣的導體4、6之間的嵌套實施 方案。本發(fā)明的雙絞方法使得所述峰具有比所述谷更小或更窄的寬度，或者作為另外一種 選擇，所述峰具有比所述谷更大的寬度。這使得雙絞對的一個聚合物絕緣的導體的嵌套峰 30未填滿雙絞對的另一個聚合物絕緣的導體的谷31。在本發(fā)明中，所述峰和谷也可以是等 寬的以用于嵌套?？蓪晒苫蚋喙呻p絞對包封或包裹到聚合物夾套中以形成雙絞對電 纜。圖3示出了不定長度的一個實施方案的透視圖。聚合物絕緣的導體6包括導體10
6和包裹導體10的聚合物絕緣材料14。導體10位于聚合物絕緣材料14的中心。聚合物絕 緣材料14的外表面由沿聚合物絕緣的導體6的長度方向延伸的峰18和谷20構成。峰18 和谷20互相交替，S卩，所述谷將鄰近的峰相互分開。峰和居間的谷的數(shù)目，以及峰的寬度 (在它們基部測量)和谷的寬度(從一個峰的外基部邊緣至鄰近峰的外基部邊緣測量)根 據(jù)通信或者所期望的聚合物絕緣的導體6的其它導線和電纜應用而變化。在本發(fā)明的方法和產(chǎn)品中，如圖3中所示擠出的那樣，所述峰和谷沿絕緣材料的 整個長度是連續(xù)的并且與導體平行。將所述聚合物絕緣的導體雙絞以形成雙絞對。在雙絞 的過程中，首先通過雙絞機將單獨的聚合物絕緣的導體退扭，隨后將所述絕緣導體扭絞在 一起。退扭的效果是將絕緣材料外表面上的峰和谷的布置從平行變成螺旋狀。進行雙絞， 使得兩個聚合物絕緣的導體的螺旋狀的縱向延伸的峰和谷被置于與圖1所示相同的方向。 因此，縱向延伸的螺旋狀峰和谷的雙絞導致雙絞對的一個絕緣材料的峰嵌套到另一個絕緣 材料的谷中。本發(fā)明的一個方面是所述聚合物絕緣材料具有由縱向延伸的峰和谷所造成的波 狀表面。所存在的峰的數(shù)目取決于所述聚合物絕緣材料的直徑。由于直徑增加，因此周長 增大，這意味著為小直徑聚合物絕緣材料所選擇的峰寬如果用在更大直徑的聚合物絕緣 材料上，將需要更多的峰。作為另外一種選擇，可增加峰寬。所述峰不高并且不尖，因為這 樣的構型不增加抗壓性。這樣的峰在經(jīng)歷擠壓之后趨于自身折疊。用于本發(fā)明中的峰相 對于高度具有足夠的寬度，使得它們在擠壓期間不會折疊。優(yōu)選的峰的定量特性獨立地如 下(i)所述峰的高度不大于所述峰的寬度的約150%，(ii)所述峰覆蓋所述聚合物絕緣材 料外表面(谷圓周線)的至少約30% (這限定了峰的占有面積)，以及(iii)所述峰具有 至少為峰寬約50%的高度。當峰的寬度減小時，峰的數(shù)目增加以提供等同的改善。對于非 常小尺寸(直徑)的通信電纜，例如其中絕緣材料的總體厚度為約6至14密耳(0. 150至 0. 360mm)，那么峰高度為所述總體厚度的至少約25%?？傮w厚度為從導體表面至峰頂部的 絕緣材料厚度。峰的寬度為穿過峰的基部的距離，其中它們與谷相交。從谷所限定的圓周 線(谷圓周線)至峰的頂部測量峰的高度。所述峰優(yōu)選是圓形的以有利于嵌套。一般來講， 將夾套施加到雙絞對或者同軸構造物之上以形成所述通信電纜。可將多股雙絞對一起包裹 在單個夾套中。就雙絞對絕緣材料的厚度而言，如上所公開的峰的高度優(yōu)選為總體的聚合物絕緣 材料厚度的至少25%，更優(yōu)選為其至少30%，并且甚至更優(yōu)選為其至少40%。一般來講，如 果峰的高度不超過峰寬度的150%，優(yōu)選不超過其125%，并且更優(yōu)選不超過其100%，則能 避免擠壓期間峰的折疊。當然，峰也要足夠?qū)?，使得它們在擠壓后不折疊，其一般當峰的寬 度在峰高度的75%或100%至峰高度的200%的范圍內(nèi)時獲得。峰寬度的另一個指示是峰 在聚合物絕緣電纜的圓周線上的覆蓋范圍，這種情況下的圓周線是指谷的表面(層面)所 表示的發(fā)泡聚合物絕緣材料的內(nèi)徑。優(yōu)選地，所述峰覆蓋圓周線(谷表面)的最多約90%， 優(yōu)選覆蓋該圓周線的至少35%。所述峰在絕緣材料表面上是凸起的，例如對于總體厚度范圍為4至20密耳(0. 1 至0. 5mm)和6至14密耳(0. 15至0. 35mm)的絕緣材料，峰的高度優(yōu)選在3至7密耳(0. 075 至0. 175mm)，優(yōu)選4至6或7密耳(0. 1至0. 15或0. 175mm)的范圍內(nèi)。對于20至125密 耳(0. 5至3. Imm)(總體厚度)的更厚的絕緣材料，峰的高度將優(yōu)選為3至20密耳(0. 076至0. 5mm)。對于所有這些峰高度，峰寬度將優(yōu)選在峰高度的75至200%的范圍內(nèi)。以上所述的本發(fā)明的擠出和雙絞保持了期望的雙絞對的阻抗性能，同時使得用于 絕緣導體中的聚合物的量(即阻抗效率)保持不變或者降低。用于絕緣的聚合物材料可以 是發(fā)泡的或非發(fā)泡的。為了解釋本說明書，術語“非發(fā)泡的”是指實心的或者在放大40x倍 下，在發(fā)泡聚合物的內(nèi)部和外表面區(qū)域內(nèi)實際上看不到空隙。所期望的雙絞對的阻抗性能為100歐姆。圖4示出了對于具有0.3英寸扭絞長度 (即絞距)的實心絕緣雙絞對，作為本發(fā)明的絕緣導體上絕緣材料(與常規(guī)絕緣材料相比) 的量(磅/1000英尺)的函數(shù)的阻抗(Z。)的圖示說明。在100歐姆的阻抗下，本發(fā)明具有 約0.815磅/1000英尺的聚合物重量。相比之下，常規(guī)的重量為約0. 905磅/1000英尺。在 圖4中，本發(fā)明重量用實線表示，而常規(guī)重量用虛線表示。這顯示為了維持100歐姆的阻 抗，本發(fā)明所需的聚合物重量少于常規(guī)情況下所需的聚合物重量。圖4所示的本發(fā)明用于 非發(fā)泡或?qū)嵭牡碾p絞對，而常規(guī)重量代表用于實心雙絞對?？墒褂冒l(fā)泡化聚合物以形成本發(fā)明聚合物絕緣材料的發(fā)泡區(qū)域的任何方法。然 而，優(yōu)選的是，所用方法將得到小且均勻的單元(空隙)，從而得到電性能的最佳組合，例如 低回波損耗和高信號傳輸速度。就這一點而言，所述單元的直徑優(yōu)選為約50微米或更小， 并且平均空隙率為約10至70%，優(yōu)選為約20至50%，更優(yōu)選為約20至35%。平均空隙率 由對絕緣導體進行電容測量而確定。對于雙絞對，優(yōu)選的是平均空隙率介于0-35%之間，并 且更優(yōu)選介于10-35%之間。對于同軸電纜，平均空隙率優(yōu)選為10-70%。根據(jù)以下公式， 平均空隙率通過將發(fā)泡絕緣材料的重量與相同尺寸的非發(fā)泡絕緣材料(相同的聚合物)的 重量相比而確定；空隙率(體積％ ) = 100 (1_[發(fā)泡重量/非發(fā)泡重量])。圖6和7示出了具有十二(12)個峰的本發(fā)明的兩種非發(fā)泡聚合物絕緣的導體的 實施方案。在圖6中，包裹導體52的非發(fā)泡的聚合物絕緣材料50具有縱向延伸的峰54和 谷56。如圖2所示，峰54在它們頂部成圓形。在圖7中，包裹導體62的非發(fā)泡的聚合物 絕緣材料60具有相同數(shù)目的如圖6中那樣縱向延伸的峰64和谷66，但是峰64足夠?qū)?，?得谷66具有很小寬度至沒有寬度。在該實施方案中，谷66簡單地位于鄰近的峰64的交叉 點(連接點)處。峰64的頂部成圓形。用于本發(fā)明的聚合物絕緣材料可以是可用于涂覆 導體(優(yōu)選通過擠出)的任何熱塑性聚合物，其具有特定通信或其它電纜應用所期望的電 特性、物理特性、和熱特性。最常見的此類聚合物絕緣材料是聚烯烴和含氟聚合物。也可使 用除聚烯烴之外的非氟化聚合物。本發(fā)明中使用的含氟聚合物優(yōu)選為四氟乙烯(TFE)和六氟丙烯(HFP)的共聚物。 在這些共聚物中，HFP的含量通常為約6-17重量％，優(yōu)選為9-17重量％ (根據(jù)HFPI X 3. 2 計算得出)。HFPI (HFP指數(shù))是在指定的紅外線輻射(IR)波長處的IR吸光度，如美國依 法注冊的發(fā)明H130中所公開的那樣。優(yōu)選地，TFE/HFP共聚物包括少量另外的共聚單體 以改善性能。優(yōu)選的TFE/HFP共聚物為TFE/HFP/全氟(烷基乙烯基醚)(PAVE)，其中烷 基包含1至4個碳原子。優(yōu)選的PAVE單體為全氟(乙基乙烯基醚)(PEVE)和全氟(丙基 乙烯基醚)(PPVE)。包含另外的共聚單體的優(yōu)選TFE/HFP共聚物具有約6_17重量％，優(yōu) 選為9-17重量％的HFP含量以及約0. 2至3重量％的PAVE含量(優(yōu)選為PEVE)，所述共 聚物的其余部分為TFE以構成總計100重量％的共聚物。FEP組合物的實例為美國專利4，029，868 (Carlson)、5，677，404 (Blair)、以及 6，541，588 (Kaulbach 等人)和美國依法注 冊的發(fā)明H130中所公開的那些。FEP是部分結晶的，也就是說，其不是彈性體。部分結晶是 指所述聚合物具有一定的結晶度，并且其特征在于根據(jù)ASTM D 3418所測的可檢測的熔點 和至少約3J/g的熔融吸熱量。可使用可熔融制造以便被熔融擠出的其它含氟聚合物，S卩，包含至少35重量％的 氟的聚合物，但優(yōu)選FEP，因為它的可高速擠出性和較低的成本。在具體應用中，乙烯/四 氟乙烯(ETFE)聚合物將是適合的，但全氟聚合物是優(yōu)選的，這些包括四氟乙烯(TFE)和全 氟(烷基乙烯基醚)(PAVE)的共聚物，通常稱為PFA，而在某些情況下稱為MFA。PAVE單體 包括全氟(乙基乙烯基醚)(PEVE)、全氟(甲基乙烯基醚)(PMVE)、以及全氟(丙基乙烯基 醚)(PPVE)。TFE/PEVE 和 TFE/PPVE 是優(yōu)選的 PFA。MFA 是 TFE/PPVE/PMVE 共聚物。然而， 如上所述，F(xiàn)EP是最優(yōu)選的聚合物。本發(fā)明中使用的含氟聚合物也是可熔融制造的，S卩，所述聚合物在熔融狀態(tài)下能 夠充分流動，使其可通過熔融工藝如擠出工藝來加工，以制備具有足夠強度而有用的導線 絕緣材料。本發(fā)明中使用的全氟聚合物的熔體流動速率(MFR)優(yōu)選在約5g/10min至約 50g/10min的范圍內(nèi)，優(yōu)選為至少20g/10min，并且更優(yōu)選為至少25g/10min。通常通過在聚合反應期間改變引發(fā)劑的進料量來控制MFR，如美國專利 7, 122, 609 (Chapman)中所公開的那樣。對于給定的聚合反應條件和共聚物組合物，聚合 反應介質(zhì)中的引發(fā)劑濃度越高，分子量就越小，而MFR就越高。還可通過使用鏈轉(zhuǎn)移劑 (CTA)來控制MFR。根據(jù)ASTM D-1238，在熔融聚合物上使用5kg的砝碼并且在372°C的熔 融溫度下測量 MFR，如在 ASTM D2116-9Ia (對于 FEP)、ASTM D 3307-93 (PFA)、以及 ASTM D 3159-91a(對于ETFE，其在297°C下測量)中所述的那樣。在聚合時，通過含水的聚合反應制成的含氟聚合物每IO6個碳原子包含至少約400 個端基。當暴露于熱量中時，例如當在擠出過程中遇到熱時，這些端基中的大多數(shù)會經(jīng)歷化 學反應，例如分解，從而使所擠出的聚合物脫色或其中填充有不均勻的氣泡或兩者兼有，在 這個意義上說它們是不穩(wěn)定的。這些不穩(wěn)定的端基的實例包括-COF、-CONH2、-cooh、-CF = CF2和/或-CH2OH,并且按此類聚合反應方面被確定為聚合反應介質(zhì)、引發(fā)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑(如 果有的話)、緩沖劑(如果有的話)的選項。優(yōu)選地，使含氟聚合物穩(wěn)定以由穩(wěn)定的端基替換 基本上所有不穩(wěn)定的端基。優(yōu)選的穩(wěn)定化方法是使全氟聚合物在高溫下暴露于蒸汽或氟氣 中。全氟聚合物暴露于蒸汽中公開于美國專利3，085，083 (Schreyer)中。全氟聚合物暴露 于氟氣中公開于美國專利4，742，122 (Buckmaster等人)和美國專利4，743，658 (Imbalzano 等人)中。這些方法可用于本發(fā)明中。端基的分析描述在這些專利中。-CF3穩(wěn)定端基(氟 化作用的產(chǎn)物)的存在是由氟處理之后不存在不穩(wěn)定的端基而判定的，并且這是優(yōu)選的穩(wěn) 定端基，與-CF2H端基穩(wěn)定的全氟聚合物(蒸汽處理的產(chǎn)物)相比，其提供更小的耗散因子。 優(yōu)選地，不穩(wěn)定端基的總數(shù)構成每IO6個碳原子不超過約80個此類端基，優(yōu)選每IO6個碳原 子不超過約40個此類端基，并且最優(yōu)選每IO6個碳原子不超過約20個此類端基。非氟化的熱塑性聚合物的實例包括聚烯烴、聚酰胺、聚酯、以及聚亞芳基醚酮，例 如聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、以及聚醚酮酮(PEKK)。根據(jù)本發(fā)明，聚烯烴也可用作絕 緣材料。聚烯烴的實例包括聚丙烯(例如全同立構聚丙烯)、線性聚乙烯(如高密度聚乙烯 (HDPE))、線性低密度聚乙烯(LLDPE)(例如具有0. 89至0. 92的比重)。通過DowChemicalCompany的INSITE 催化劑技術制備的線性低密度聚乙烯和得自Exxon Chemical Company 的EXACT 聚乙烯均可用于本發(fā)明；這些樹脂通常被稱為(mLLDPE)。這些線性低密度聚乙 烯是乙烯與少量更高級α-單烯烴的共聚物，更高級α-單烯烴例如包含4至8個碳原子， 通常為丁烯或辛烯。這些熱塑性聚合物中的任一種均可為單一聚合物或聚合物的共混物。 因此，EXACT 聚乙烯通常為不同分子量的聚乙烯的共混物。形成絕緣材料的聚合物還可根 據(jù)所使用的聚合物的特性和要增強的性質(zhì)包含通常用于聚合物絕緣材料中的其它添加劑， 如顏料、擠出助劑、填料、阻燃劑、和抗氧化劑。用于本發(fā)明的導體是用于通信電纜中所需的用于傳輸信號的任何材料。此類材料 可以是單股形式，或者可以是扭絞在一起的多股形式，或換句話講組合形成一體的股線。最 常見的此類材料是銅或者含銅的材料。例如，銅導體可鍍上不同的金屬如銀、錫或鎳。本發(fā) 明不僅可適用于上述雙絞對應用，而且還適用于同軸電纜。如圖5A和5B所示，同軸電纜是 由內(nèi)部導體35和外部導體45與其間的絕緣層40、41組成的電纜。外部導體45具有導電 材料如銅線股和/或金屬化的帶材的編制層。制備這些同軸電纜以具有通常為50至75歐 姆的一組阻抗。所述阻抗是介于內(nèi)部導體35和外部導體45之間的間距和絕緣材料40、41 的介電常數(shù)的函數(shù)。(雖然圖5A、5B中的絕緣材料是以發(fā)泡的形式示出的，但其也可以是非 發(fā)泡的。)通過減小介電常數(shù)，能將電纜絕緣材料做得更薄，或者可使用更大的內(nèi)部導體以 降低衰減，同時仍保持相同的阻抗。
實施例除非另外指明，用于實施例中的導體是具有22. 6密耳(565μπι)直徑的銅單股導 線。除非另外指明，實施例1和3的聚合物絕緣材料具有20%體積的空隙率。通過在放大 情況下觀察聚合物絕緣的導體的橫截面，絕緣材料內(nèi)表面處的非發(fā)泡層是可觀察到的。實 施例2用于非發(fā)泡的聚合物絕緣材料。通過外觀上無空隙的絕緣材料表面可觀察到絕緣材 料的非發(fā)泡外表面。包裹導體的發(fā)泡的和非發(fā)泡的聚合物絕緣材料均通過擠出形成。實施例1 在本發(fā)明的一個實施方案中，對于如圖5Β中所示的發(fā)泡絕緣同軸電纜，使用圓齒 狀的絕緣材料表面輪廓。在下表1中，將典型的或常規(guī)的發(fā)泡同軸電纜(圖5Α)的性質(zhì)與 本發(fā)明的圓齒狀發(fā)泡絕緣同軸電纜(圖5Β)比較。如表1中所示，顯著差異是絕緣材料重 量。電容、VP(傳播速度)和計算出的阻抗幾乎是相同的。常規(guī)的發(fā)泡絕緣材料的重量為 約0.918磅/1000英尺。相比之下，減小后的重量為0.721磅/1000英尺。這種材料重量 的減小以及同時保持同軸電纜的電特性和機械特性為制造商提供了顯著的成本節(jié)省。表1示出了常規(guī)的發(fā)泡同軸電纜(圖5Α)與本發(fā)明的圓齒狀發(fā)泡同軸電纜(圖 5Β)的電特性比較。
權利要求
在雙絞一對聚合物絕緣的導體以形成雙絞對的方法中，通過向所述導體上擠出均勻厚度的所述聚合物來形成每個所述聚合物絕緣的導體，其中所述聚合物絕緣的導體具有圓柱形外表面，改善包括與所述均勻厚度的同樣重量的所述聚合物的聚合物絕緣材料相比，改善了所述雙絞對的阻抗效率，其通過以下步驟實現(xiàn)(i)進行所述擠出以在所述聚合物絕緣的導體的雙絞對的每一個所述聚合物絕緣的導體的外表面上形成縱向延伸的峰和谷；和(ii)雙絞所得的聚合物絕緣的導體，以將一個所述聚合物絕緣的導體的所述外表面上的至少一個所述峰嵌套在所述聚合物絕緣的導體對的另一個所述聚合物絕緣的導體的所述外表面上的至少一個所述谷中。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其中用于絕緣的聚合物是非發(fā)泡的。
3.根據(jù)權利要求1的方法，其中用于絕緣的聚合物是發(fā)泡的。
4.根據(jù)權利要求1的方法，其中所述峰具有比所述谷更小的寬度，或者所述峰具有比 所述谷更大的寬度，其中所述嵌套的峰不填滿所述嵌套的谷。
5.根據(jù)權利要求1的方法，所述方法還包括應用聚合物夾套以包裹所述雙絞對來形成 雙絞對電纜。
6.根據(jù)權利要求1的方法，其中所述聚合物絕緣材料具有兩個直徑在所述谷的深度 測量的內(nèi)徑和在所述峰的頂端測量的外徑，所述內(nèi)徑小于通過將相同重量的聚合物但以均 勻厚度擠出到所述導體上而獲得的聚合物絕緣材料的直徑。
7.權利要求6的方法，其中所述絕緣材料厚度為4至100密耳。
8.其上各具有聚合物絕緣材料的一對導體，每個所述導體上的聚合物絕緣材料具有外 表面，所述外表面包括沿所述外表面縱向交替的峰和谷，將每個上面具有所述聚合物絕緣材料的所述導體對 扭絞在一起以形成雙絞對，其中將一個所述導體上的所述聚合物絕緣材料的外表面上的至 少一個所述峰嵌套在另一個所述導體上的所述聚合物絕緣材料的外表面上的一個所述谷 中，與相同重量但均勻厚度的聚合物絕緣材料相比，其提供改善的阻抗效率。
9.根據(jù)權利要求8的導體，其中用于絕緣的聚合物是非發(fā)泡的。
10.根據(jù)權利要求8的導體，其中用于絕緣的聚合物是發(fā)泡的。
11.根據(jù)權利要求8的導體，其中所述峰具有比所述谷更小的寬度，或者所述峰具有比 所述谷更大的寬度，由此所述嵌套的峰不填滿所述嵌套的谷。
12.根據(jù)權利要求8的導體，所述導體還包括聚合物夾套，所述聚合物夾套被施加以包 裹至少兩對所述聚合物絕緣的導體的雙絞對以形成電纜。
13.根據(jù)權利要求8的導體，其中所述聚合物絕緣材料具有兩個直徑在所述谷的深度 測量的內(nèi)徑和在所述峰的頂端測量的外徑，所述內(nèi)徑小于通過將相同重量的聚合物但以均 勻厚度擠出到所述導體上而獲得的聚合物絕緣材料的直徑。
14.權利要求13的導體，其中所述絕緣材料厚度為4至100密耳(0.1-2. 5mm)。
15.權利要求13的導體，其中所述絕緣材料厚度為4至20密耳(0.1-0. 5mm)。
16.權利要求13的導體，其中在雙絞所述導體對之前所述聚合物絕緣的導體是彼此分 開的。
17.權利要求13的導體，其中所述峰具有圓齒狀邊緣的橫截面形狀。
18.同軸電纜，所述同軸電纜包括中心導體、包裹所述中心導體的聚合物絕緣材料、以 及包裹所述聚合物絕緣材料的外導體，所述聚合物絕緣材料具有包括縱向延伸的峰和谷的 外表面，所述外導體橋接所述谷。
19.根據(jù)權利要求18的電纜，其中所述聚合物絕緣材料是非發(fā)泡的。
20.根據(jù)權利要求18的電纜，其中所述聚合物絕緣材料是發(fā)泡的。
21.雙絞對或同軸電纜的聚合物絕緣的導體，所述聚合物絕緣的導體具有平均空隙率 為約10至70體積％的發(fā)泡的聚合物部分。
全文摘要
本發(fā)明公開了雙絞一對聚合物絕緣的導體來形成雙絞對的方法，其中所述聚合物絕緣的導體通過將聚合物在導體上擠出一層均勻的厚度而形成。將一對以上的雙絞對包裹在聚合物夾套中以形成電纜。所述雙絞對使用較少重量的聚合物形成所述聚合物絕緣的導體而獲得所期望的平均阻抗性能，其通過以下步驟實現(xiàn)(i)擠出，以在所述聚合物絕緣的導體對的每個聚合物絕緣的導體的外表面上形成縱向延伸的峰和谷；并且(ii)雙絞所得的聚合物絕緣的導體，以將一個聚合物絕緣的導體的外表面上的至少一個峰嵌套在所述聚合物絕緣的導體對的另一個聚合物絕緣的導體的外表面上的至少一個所述谷中。
文檔編號H01B13/14GK101978433SQ200980109431
公開日2011年2月16日 申請日期2009年3月16日 優(yōu)先權日2008年3月17日
發(fā)明者G·索特, J·L·內(nèi)塔, R·T·楊 申請人:納幕爾杜邦公司