專利名稱：電線和電線的制造方法
電線和電線的制造方法本發(fā)明申請(qǐng)是基于申請(qǐng)日為2005年11月四日，申請(qǐng)?zhí)枮?00580043406. 7 (國際申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/US2005/043048)，發(fā)明名稱為“電線和電線的制造方法”的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考本申請(qǐng)要求2004年12月17日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)60/637，406、 60/637，008,60/637, 412和60/637，419和2005年2月18日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào) 60/654, 247的優(yōu)先權(quán)，它們的全部?jī)?nèi)容在此處引入作為參考。
背景技術(shù)：
電線已經(jīng)應(yīng)用于廣泛的應(yīng)用。在許多應(yīng)用中，導(dǎo)體由電絕緣熱塑性護(hù)層所包圍。 雖然對(duì)于絕緣熱塑性護(hù)層的許多需要隨著將要使用電線的方式和地點(diǎn)而變化，大部分應(yīng)用尤其是高電壓應(yīng)用例如汽車防護(hù)罩下的應(yīng)用，要求絕緣熱塑性護(hù)層沒有電火花泄漏(spark leaks)。電火花泄漏由于包圍線材的絕緣護(hù)層的缺陷例如針孔所引起。在汽車應(yīng)用的電線的制造中，測(cè)試電線的電火花泄漏，并且當(dāng)發(fā)現(xiàn)電火花泄漏時(shí)，剪斷該線材并且丟棄掉包含電火花泄漏的部分。制造過程中的電火花泄漏的出現(xiàn)中斷了線材的連續(xù)性，并且降低了生產(chǎn)率。因?yàn)榫€材被切除以除去包含電火花泄漏的部分，導(dǎo)致了多種長(zhǎng)度的線材。通常組合這些長(zhǎng)度以形成包裝和出售的總長(zhǎng)度。電線通常在包含線材總長(zhǎng)度量的線軸上或容器中出售，所述線材總長(zhǎng)度量部分地由導(dǎo)體的橫截面積決定。從線軸或者容器取出電線以用于各種制品例如汽車線束。例如，導(dǎo)體橫截面積為0. 14mm2至1. OOmm2的電線，電線在線軸上的總長(zhǎng)度可以是13，500至15，500 米，并且線軸上獨(dú)立電線的數(shù)量可以為1至6，其中每根電線的最小長(zhǎng)度為150米。包含較多數(shù)目的獨(dú)立電線或較短長(zhǎng)度的電線的線軸或容器經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致較低的生產(chǎn)率和在由電線制造制品時(shí)較高的產(chǎn)率損失。位于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙中的罩下面的汽車電線通常已經(jīng)用置于未包覆的銅線導(dǎo)體上的高溫絕緣單層絕緣。熱塑性聚酯、交聯(lián)聚乙烯和鹵化樹脂例如含氟聚合物和聚氯乙烯長(zhǎng)期以來已經(jīng)滿足了在該挑戰(zhàn)性環(huán)境中對(duì)高溫絕緣中耐熱性、化學(xué)耐性、阻燃性和柔性的需要。熱塑性聚酯絕緣層對(duì)氣體和油具有杰出的耐性，是機(jī)械堅(jiān)韌的，并且耐銅催化的降解，但是會(huì)由于水解而過早失效。也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)熱塑性聚酯絕緣電線中的絕緣層暴露于熱鹽水中時(shí)會(huì)裂開，并且當(dāng)其經(jīng)受濕度溫度循環(huán)變化(cycling)時(shí)會(huì)失效。越來越期望在絕緣層中減小或消除鹵化樹脂的使用，因?yàn)樗鼈儗?duì)環(huán)境有負(fù)面影響。實(shí)際上，許多國家開始要求減少鹵化材料的使用。但是，因?yàn)樵S多線材涂覆擠出裝置是基于鹵化樹脂例如聚氯乙烯的規(guī)格建造的，所以任何替代材料必須能夠以類似于聚氯乙烯的方式得以處理。交聯(lián)聚乙烯已經(jīng)非常成功地提供了高溫絕緣，但是隨著對(duì)汽車電線的需求的進(jìn)展，這種成功可能難以保持。隨著更多的電子器件用于現(xiàn)代交通工具中，汽車中的布線量已經(jīng)增長(zhǎng)。布線的急劇增長(zhǎng)已經(jīng)激發(fā)了汽車制造商通過規(guī)定減小的絕緣層厚度和規(guī)定更小的導(dǎo)體尺寸來減少電線的總直徑。例如，ISO 6722的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對(duì)于橫截面積為2. 5平方毫米的導(dǎo)體，薄壁絕緣厚度為0. 35毫米，超薄壁絕緣厚度為0. 25毫米。當(dāng)使用交聯(lián)聚乙烯時(shí)，絕緣壁厚的減小引起困難。對(duì)于交聯(lián)聚乙烯，當(dāng)在150°C 180°C的爐溫度老化時(shí)，較薄的絕緣層厚度導(dǎo)致較短的耐熱壽命。這限制了它們的加熱等級(jí) (thermal rating)。例如，具有銅導(dǎo)體和壁厚為0. 75mm的相鄰的交聯(lián)聚乙烯絕緣層的電線是柔性的，并且該絕緣層在暴露于150°C 3000小時(shí)之后，當(dāng)繞心軸彎曲時(shí)不會(huì)裂開。但是在具有壁厚為0. 25mm的交聯(lián)聚乙烯絕緣層的類似電線中，該絕緣層在暴露于150 V 3000小時(shí)之后變脆。由這些極其薄的壁的需求產(chǎn)生的有害影響歸因于銅催化的降解，這是工業(yè)中廣泛認(rèn)識(shí)到的問題。因此，需要電線和制造電線的方法，其中所述電線適合用于汽車環(huán)境并且不含鹵化樹脂。發(fā)明簡(jiǎn)述一種電線滿足了上述需要，該電線包括導(dǎo)體(conductor)；和置于該導(dǎo)體表面的護(hù)層(covering)，其中該護(hù)層包括熱塑性組合物，該熱塑性組合物包括⑴聚(亞芳基醚)；( )聚烯烴；和(iii)聚合物增容劑，其中該導(dǎo)體的橫截面積為0. 15mm2至1. OOmm2,護(hù)層的厚度為0. 15至0. 25mm,另外，對(duì)于總長(zhǎng)度為13，500至15，500米的電線，有小于或等于6個(gè)獨(dú)立長(zhǎng)度(individual length)的電線，并且每個(gè)獨(dú)立長(zhǎng)度的電線的長(zhǎng)度大于或等于150米。熱塑性組合物還可包含阻燃劑。在另一實(shí)施方式中，一種電線包括
導(dǎo)體；和護(hù)層，該護(hù)層包括熱塑性組合物，該熱塑性組合物包括⑴聚(亞芳基醚)；(ii)聚烯烴；和(iii)聚合物增容劑，其中護(hù)層置于導(dǎo)體表面；和其中，對(duì)于2500至15，500米的電線，有小于等于5個(gè)電火花泄漏。在另一實(shí)施方式中，制造電線的方法包括熔融混合聚(亞芳基醚)、聚烯烴和聚合物增容劑以形成第一混合物；熔融過濾第一混合物通過具有直徑為20微米至150微米的開孔的第一過濾器，以形成第一過濾的混合物；熔融過濾第一過濾的混合物通過具有直徑為20微米至150微米的開孔的第二過濾器，以形成第二過濾的混合物；將第二過濾的混合物施用到導(dǎo)體上。在另一實(shí)施方式中，制造電線的方法包括熔融過濾包括聚(亞芳基醚)、聚烯烴和聚合物增容劑的組合物以形成過濾的組合物；將過濾的組合物施用到導(dǎo)體上以形成電線，其中該電線具有每2500至15，500米電線小于或等于3個(gè)的電火花泄漏。在另一實(shí)施方式中，護(hù)層包括熱塑性組合物，其中熱塑性組合物包括⑴聚(亞芳基醚)；(ii)聚烯烴；和(iii)聚合物增容劑，其中對(duì)于2500至15，500米的電線，包括置于導(dǎo)體表面的護(hù)層的電線有小于等于 5個(gè)電火花泄漏。熱塑性組合物還可包括阻燃劑。在另一實(shí)施方式中，包括熱塑性組合物的護(hù)層，其中該熱塑性組合物包括⑴聚(亞芳基醚)；(ii)聚烯烴；和(iii)聚合物增容劑，其中熱塑性組合物基本上不含可見顆粒狀雜質(zhì)。熱塑性組合物還可包括阻燃劑。在另一實(shí)施方式中，包括熱塑性組合物的護(hù)層通過以下方法制造，該方法包括熔融混合聚(亞芳基醚)、聚烯烴和聚合物增容劑以形成混合物；熔融過濾該混合物通過過濾器。本發(fā)明包括實(shí)施方式1. 一種電線，其包括導(dǎo)體；和護(hù)層，該護(hù)層包括熱塑性組合物，該熱塑性組合物包括⑴聚(亞芳基醚)；(ii)聚烯烴；和(iii)聚合物增容劑，其中該護(hù)層置于導(dǎo)體表面；其中該導(dǎo)體的橫截面積為0. 15mm2至1.00mm2，護(hù)層的厚度為0. 15至0.25mm;并且其中對(duì)于13，500至15，500米的電線，有小于或等于6個(gè)獨(dú)立長(zhǎng)度的電線，并且每個(gè)獨(dú)立長(zhǎng)度的電線的長(zhǎng)度大于或等于150米。實(shí)施方式2. —種電線，其包括導(dǎo)體；和護(hù)層，該護(hù)層包括熱塑性組合物，該熱塑性組合物包括⑴聚(亞芳基醚)；(ii)聚烯烴；和(iii)聚合物增容劑，其中該護(hù)層置于導(dǎo)體表面；其中該導(dǎo)體的橫截面積為0.30mm2至1.30mm2，護(hù)層的厚度為0. 15至0.35mm;并且其中對(duì)于8，500至14，500米的電線，有小于或等于6個(gè)獨(dú)立長(zhǎng)度的電線，并且每個(gè)獨(dú)立長(zhǎng)度的電線的長(zhǎng)度大于或等于150米。實(shí)施方式3. —種電線，其包括
導(dǎo)體；和護(hù)層，該護(hù)層包括熱塑性組合物，該熱塑性組合物包括⑴聚(亞芳基醚)；(ii)聚烯烴；和(iii)聚合物增容劑，其中該護(hù)層置于導(dǎo)體表面；其中該導(dǎo)體的橫截面積為1. 20mm2至2. 10mm2，護(hù)層的厚度為0.四至0. 36mm ；并且其中對(duì)于5，000至7，100米的電線，有小于或等于6個(gè)獨(dú)立長(zhǎng)度的電線，并且每個(gè)獨(dú)立長(zhǎng)度的電線的長(zhǎng)度大于或等于150米。實(shí)施方式4. 一種電線，其包括導(dǎo)體；和護(hù)層，該護(hù)層包括熱塑性組合物，該熱塑性組合物包括⑴聚(亞芳基醚)；(ii)聚烯烴；和(iii)聚合物增容劑，其中該護(hù)層置于導(dǎo)體表面；其中該導(dǎo)體的橫截面積為2. 90mm2至4. 50mm2,護(hù)層的厚度為0. 3至0. 8mm ；并且其中對(duì)于2，500至5，000米的電線，有小于或等于6個(gè)獨(dú)立長(zhǎng)度的電線，并且每個(gè)獨(dú)立長(zhǎng)度的電線的長(zhǎng)度大于或等于150米。實(shí)施方式5. —種電線，其包括導(dǎo)體；和護(hù)層，該護(hù)層包括熱塑性組合物，該熱塑性組合物包括⑴聚(亞芳基醚)；( )聚烯烴；和(iii)聚合物增容劑，其中該護(hù)層置于導(dǎo)體表面；并且其中對(duì)于2，500至15，500米的電線，有小于或等于5個(gè)電火花泄漏。實(shí)施方式6. —種制造電線或?qū)w的護(hù)層的方法，其包括熔融混合聚(亞芳基醚)、聚烯烴和聚合物增容劑，以形成第一混合物；熔融過濾第一混合物通過具有直徑為20微米至150微米的開孔的第一過濾器，以形成第一過濾的混合物；熔融過濾第一過濾的混合物通過具有直徑為20微米至150微米的開孔的第二過濾器，以形成第二過濾的混合物；將第二過濾的混合物施用到導(dǎo)體上。實(shí)施方式7. —種制造電線的方法，其包括熔融過濾包括聚(亞芳基醚)、聚烯烴和聚合物增容劑的組合物，以形成過濾的組合物；將過濾的組合物施用到導(dǎo)體上以形成電線，其中該電線具有每2，500至15，500米電線小于或等于5個(gè)的電火花泄漏。
實(shí)施方式8. —種護(hù)層，其包括熱塑性組合物，其中熱塑性組合物包括(i)聚(亞芳基醚)；(ii)聚烯烴；和(iii)聚合物增容劑，其中包括置于導(dǎo)體上的護(hù)層的電線，對(duì)于2，500至15，500米的電線，有小于或等于5個(gè)的電火花泄漏。實(shí)施方式9. 一種包括熱塑性組合物的護(hù)層，其中該熱塑性組合物包括(i)聚(亞芳基醚)；( )聚烯烴；和(iii)聚合物增容劑，其中熱塑性組合物基本上不含可見顆粒狀雜質(zhì)。實(shí)施方式10. —種導(dǎo)體的護(hù)層，其中護(hù)層包括由以下方法制造的熱塑性組合物， 該方法包括熔融混合聚(亞芳基醚)、聚烯烴和聚合物增容劑以形成混合物；熔融過濾該混合物通過過濾器。實(shí)施方式11. 一種導(dǎo)體的護(hù)層，其中該護(hù)層包括由以下方法制造的熱塑性組合物，該方法包括熔融混合聚(亞芳基醚)、聚烯烴和聚合物增容劑以形成第一混合物；熔融過濾第一混合物通過第一過濾器；熔融過濾第一過濾的混合物通過第二過濾器，以形成第二過濾的混合物。實(shí)施方式12.實(shí)施方式11的護(hù)層，其中第一過濾器具有直徑為20微米至150微米的開孔，第二過濾器具有直徑為20微米至150微米的開孔，或者第一和第二過濾器都具有直徑為20微米至150微米的開孔。實(shí)施方式13.實(shí)施方式11的護(hù)層，其中該護(hù)層具有厚度，第二過濾器具有最大直徑小于或等于護(hù)層厚度一半的開孔。實(shí)施方式14.前述實(shí)施方式中任一項(xiàng)的電線或護(hù)層，其中導(dǎo)體包括單股線料或多股線料。實(shí)施方式15.前述實(shí)施方式中任一項(xiàng)的電線或護(hù)層，其中聚烯烴選自聚丙烯、高密度聚乙烯和聚丙烯與高密度聚乙烯的組合。實(shí)施方式16.前述實(shí)施方式中任一項(xiàng)的電線或護(hù)層，其中聚合物增容劑包括嵌段共聚物，所述嵌段共聚物具有為受控分布共聚物的嵌段。實(shí)施方式17.前述實(shí)施方式中任一項(xiàng)的電線或護(hù)層，其中聚合物增容劑包括第一嵌段共聚物和第二嵌段共聚物，其中第一嵌段共聚物中芳基亞烷基含量大于或等于第一嵌段共聚物總重量的50重量％，第二嵌段共聚物中芳基亞烷基含量小于或等于第二嵌段共聚物總重量的50重量％。實(shí)施方式18.前述實(shí)施方式中任一項(xiàng)的電線或護(hù)層，其中聚合物增容劑包括二嵌段共聚物和三嵌段共聚物。實(shí)施方式19.前述實(shí)施方式中任一項(xiàng)的電線或護(hù)層，其中聚合物增容劑包括聚丙烯-聚苯乙烯接枝共聚物。
實(shí)施方式20.前述實(shí)施方式中任一項(xiàng)的電線或護(hù)層，其中熱塑性組合物還包括阻燃劑。實(shí)施方式21.前述實(shí)施方式中任一項(xiàng)的電線或護(hù)層，其中熱塑性組合物中聚烯烴以重量計(jì)的含量小于聚(亞芳基醚)以重量計(jì)的含量量，基于聚烯烴和聚(亞芳基醚)的
總重量。


圖1是電線橫截面的圖示。圖2和3是具有多個(gè)層的電線的透視圖。發(fā)明詳述在本說明書和權(quán)利要求中，將要參考許多術(shù)語，其將被定義為具有以下含義。除非上下文另外明確指出，單數(shù)形式“一個(gè)”、“一種”和“該”(“a”、“an”和“the”) 包括復(fù)數(shù)所指物?！叭芜x的”或“任選地”是指接下來描述的事件或情況可以發(fā)生或可以不發(fā)生，并且該描述包括該事件發(fā)生的情況和該事件不發(fā)生的情況。敘述同一特征的所有范圍的端點(diǎn)是可獨(dú)立地結(jié)合的，并且包含所述的端點(diǎn)。表述為“大于”或“小于”的值包含所述的端點(diǎn)，例如“大于3. 5”包括值3. 5。此處所指的ISO 6722的標(biāo)準(zhǔn)是此標(biāo)準(zhǔn)的2002年12月15日的版本。因?yàn)橐恍┰颍?亞芳基醚)/聚烯烴共混物不太可能選擇用于電線中的聚合物護(hù)層。這些類型的組合物經(jīng)常用于要求剛性的應(yīng)用中，但是通常認(rèn)為不適合于要求柔性的應(yīng)用例如電線。此外，如此處所述的，聚(亞芳基醚)/聚烯烴共混物的聚(亞芳基醚)分散在聚烯烴基質(zhì)中。因?yàn)橐阎巯N中銅催化的降解問題，似乎具有聚烯烴基質(zhì)的組合物不太可能成功應(yīng)用于有銅催化的降解問題的環(huán)境中。而且，當(dāng)聚(亞芳基醚)暴露于高于它的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的溫度時(shí)，其傾向于形成顆粒和凝膠，這會(huì)增加聚合物護(hù)層中的缺陷導(dǎo)致電火花泄漏的可能性。制造具有很少或者沒有電火花泄漏的包覆的導(dǎo)體例如電線的方法包括通常在熔融混合設(shè)備例如復(fù)合擠出機(jī)或密煉機(jī)中，熔融混合(混合(compounding))用于形成聚合物護(hù)層的熱塑性組合物用的組分。在一種實(shí)施方式中，聚(亞芳基醚)、聚合物增容劑和聚烯烴被同時(shí)熔融混合。在另一種實(shí)施方式中，聚(亞芳基醚)、聚合物增容劑和任選的一部分聚烯烴被熔融混合以形成第一熔融混合物。接著，聚烯烴或余下的聚烯烴進(jìn)一步與第一熔融混合物熔融混合以形成第二熔融混合物。可選擇地，聚(亞芳基醚)和一部分聚合物增容劑可被熔融混合以形成第一熔融混合物，然后聚烯烴和余下的聚合物增容劑進(jìn)一步與第一熔融混合物熔融混合以形成第二熔融混合物。前述熔融混合過程可以在不分離第一熔融混合物的情況下完成，或者可以通過分離第一熔融混合物而完成。這些過程中可以使用一個(gè)或多個(gè)熔融混合設(shè)備，每個(gè)熔融混合設(shè)備包括一種或多種類型。在一種實(shí)施方式中，形成護(hù)層的熱塑性組合物的某些組分可被引入并在用于涂覆導(dǎo)體的擠出機(jī)中熔融混合。當(dāng)聚合物增容劑包括兩種嵌段共聚物，一種的芳基亞烷基含量大于或等于50重量％，第二種的芳基亞烷基含量小于或等于50重量％時(shí)，聚(亞芳基醚)和芳基亞烷基含量大于或等于50重量％的嵌段共聚物可以被熔融混合以形成第一熔融混合物，并且聚烯烴和芳基亞烷基含量小于或等于50重量％的嵌段共聚物可以與第一熔融混合物熔融混合以形成第二熔融混合物。正如在聚合物合金及其制造的一般領(lǐng)域中得到良好理解的一樣，任選的阻燃劑的添加方法和位置，通常由阻燃劑的種類(identity)和物理性質(zhì)例如固體或液體決定。在一種實(shí)施方式中，阻燃劑與熱塑性組合物的組分之一例如一部分聚烯烴結(jié)合以形成濃縮物， 該濃縮物繼而與剩余的組分熔融混合。聚(亞芳基醚)、聚合物增容劑、聚烯烴和任選的阻燃劑在大于或等于聚(亞芳基醚)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，但低于聚烯烴的降解溫度的溫度被熔融混合。例如，聚(亞芳基醚)、聚合物增容劑、聚烯烴和任選的阻燃劑可在240°C至320°C的擠出機(jī)溫度熔融混合，但是在熔融混合過程中可能短時(shí)超過此范圍。在此范圍內(nèi)，溫度可大于或等于250°C，或者更具體地，大于或等于260°C。也在此范圍內(nèi)，溫度可小于或等于310°C，或者更具體地，小于或等于300°C。在一些或所有的組分被熔融混合之后，熔融混合物可以被熔融過濾通過一個(gè)或多個(gè)具有直徑為20微米至150微米的開孔的過濾器。在此范圍內(nèi)，開孔可具有小于或等于 130微米，或者更具體地小于或等于110微米的直徑。也在此范圍內(nèi)，開孔可以具有大于或等于30微米，或者更具體地大于或等于40微米的直徑?？梢允褂萌魏魏线m的能夠從熔融混合物除去顆粒雜質(zhì)的熔融過濾系統(tǒng)或設(shè)備。在一種實(shí)施方式中，熔體被過濾通過單個(gè)熔體過濾體系。也可以考慮多個(gè)熔體過濾器體系。適合的熔體過濾系統(tǒng)包括由各種材料制成的過濾器，所述材料例如但不限于燒結(jié)金屬、金屬篩網(wǎng)或篩、纖維金屬氈、陶瓷或前述材料的組合等。特別可用的過濾器是顯示高彎曲度的燒結(jié)金屬過濾器，包括Pall Corporation和Martin Kurz & Company, Inc.制造的燒結(jié)金屬絲篩網(wǎng)過濾器(sintered wire mesh filter)。可以使用任意幾何形狀的熔體過濾器，其包括但不限于圓錐形、褶狀(pleated)、 棒(candle)、堆、扁平狀、卷繞狀、網(wǎng)狀、盒式、pack disc、以及前述的組合等。根據(jù)不同的參數(shù)如擠出機(jī)的大小、所需的生產(chǎn)率以及所需的顆粒過濾程度，幾何形狀的選擇可以變化。 示例性的構(gòu)成材料包括不銹鋼、鈦、鎳以及其他金屬合金?？梢允褂貌煌木幙椥问降慕饘俳z織物(wire fabric)，包括平紋織法、荷蘭(dutch)織法、方格織法(square)、斜紋織法以及織法的組合。特別可用的是設(shè)計(jì)成使得內(nèi)部體積最小化并降低流動(dòng)面積以及經(jīng)受反復(fù)清洗循環(huán)的過濾器。熔體過濾系統(tǒng)可以包括周期性的或連續(xù)的篩網(wǎng)更換過濾器或間歇過濾器。例如， 連續(xù)篩網(wǎng)更換過濾器可以包括緩慢進(jìn)入擠出機(jī)中熔體流動(dòng)路徑的帶式篩網(wǎng)過濾器。熔體混合物流經(jīng)該過濾器，且該過濾器收集該熔體內(nèi)的微粒雜質(zhì)，由于過濾帶周期性地或連續(xù)地被新的帶部分更新，這些雜質(zhì)被它帶出擠出機(jī)外。在一種實(shí)施方式中，過濾器的開孔的最大直徑小于或等于將要施用到導(dǎo)體上的護(hù)層厚度的一半。例如，如果電線護(hù)層具有200微米的厚度，那么過濾器開孔的最大直徑小于或等于100微米。過濾器開孔的最小尺寸依賴于許多變量。較小的過濾器開孔可導(dǎo)致過濾器的上流側(cè)較大的壓力。因此，必須選擇過濾器開孔和操作方法以防止上流側(cè)不安全的壓力。此外，使用過濾器開孔小于20微米的過濾器會(huì)同時(shí)導(dǎo)致過濾器上流和下流的不良流動(dòng)。不良流動(dòng)可能會(huì)延長(zhǎng)某些部分的熔融混合物的停留時(shí)間。較長(zhǎng)的停留時(shí)間會(huì)導(dǎo)致組合物中顆粒的形成和增大，這些顆粒當(dāng)施用到導(dǎo)體時(shí)會(huì)導(dǎo)致電火花泄漏。在一種實(shí)施方式中，熔融過濾的混合物穿過模頭，并用牽引拉伸造粒(strand pelletization)或水下造粒方法造粒。造粒的材料可被包裝、存儲(chǔ)和運(yùn)輸。在一種實(shí)施方式中，顆粒被包裝在襯有金屬箔的塑料袋，通常為聚丙烯袋，或襯有金屬箔的紙袋中?；旧峡梢猿榭昭b有顆粒的袋中的所有空氣。在一種實(shí)施方式中，熱塑性組合物基本上不含可見的顆粒雜質(zhì)?？梢婎w?；颉昂谏唿c(diǎn)”是通常不需要放大就對(duì)于人眼可見的深色或有色的顆粒，并具有40微米或更大的平均直徑。雖然一些人能夠不需要放大就目測(cè)察覺平均直徑小于30微米的粒子，但是其他人僅能夠察覺平均直徑大于40微米的粒子，術(shù)語“可見粒子”、“可見顆?！焙汀昂谏唿c(diǎn)”，當(dāng)用于此處而沒有指出具體的平均直徑時(shí)，是指平均直徑為40微米或更大的粒子。如此處所用的，術(shù)語“基本上不含可見的顆粒狀雜質(zhì)”當(dāng)用于熱塑性組合物時(shí)，是指當(dāng)組合物被注塑形成5個(gè)尺寸為75mmX 50mm和厚度為3mm的試驗(yàn)樣片(plaque)，并且從所有側(cè)面用肉眼目測(cè)檢查這些試驗(yàn)樣片的黑色斑點(diǎn)時(shí)，所有5個(gè)試驗(yàn)樣板的黑色斑點(diǎn)的總數(shù)小于或等于100， 或者更具體地，小于或等于70，或者甚至更具體地，小于或等于50。在一種實(shí)施方式中，粒料被熔融并且用合適的方法例如擠出涂布將該組合物施用到導(dǎo)體上以形成電線。例如，可以使用安裝有螺桿、十字頭、篩板(breaker plate)、分配器、 噴嘴(nipple)和模頭的涂布擠出機(jī)(coating extruder)。熔融熱塑性組合物形成置于導(dǎo)體周圍的護(hù)層。擠出涂布可使用單錐形模頭、雙錐形模頭、其它合適的模頭或模頭的組合將導(dǎo)體安置在中心，并避免模唇產(chǎn)生(die lip build up)。在一種實(shí)施方式中，將組合物施用到導(dǎo)體上以形成置于導(dǎo)體表面的護(hù)層。附加的層將可施用到護(hù)層上。在一種實(shí)施方式中，將該組合物施用到在導(dǎo)體和護(hù)層之間有一個(gè)或多個(gè)插入層的導(dǎo)體上，以形成置于導(dǎo)體表面的護(hù)層。例如，可將任選的粘合促進(jìn)層置于導(dǎo)體和護(hù)層之間。 在另一實(shí)施例中，可在施用護(hù)層之前用金屬鈍化劑涂覆導(dǎo)體。在另一實(shí)施例中，插入層包括熱塑性或熱固性組合物，其在某些情況下是發(fā)泡的。導(dǎo)體可包括單股線料或多股線料。在一些情況下，多股線料可以被捆束 (bundled)、加捻(twisted)、或編織(braided)以形成導(dǎo)體。此外，導(dǎo)體可具有各種形狀，例如圓形或橢圓形。導(dǎo)體可為任何類型的用于傳送信號(hào)的導(dǎo)體。示例性的信號(hào)包括光、電和電磁。玻璃纖維是光導(dǎo)體的一個(gè)例子。合適的電導(dǎo)體包括但不限于，銅、鋁、鉛和包括一種或多種前述金屬的合金。導(dǎo)體也可以是導(dǎo)電墨水或糊劑。導(dǎo)體的橫截面積和護(hù)層的厚度可變化，并且通常由電線的最終用途決定。該電線可以用作電線，其包括但不限于例如汽車用電汽配線(harness wire)、家用電器用的線材、 電力線材(wire for electric power)、設(shè)備線材、信息通訊線材、電車(electric car)以及船、飛機(jī)等的線材。在一個(gè)實(shí)施方式中，包覆的導(dǎo)體是光纜，并且能夠用于內(nèi)部應(yīng)用(建筑物內(nèi))、外部應(yīng)用(建筑物外)或內(nèi)部和外部應(yīng)用。示例性應(yīng)用包括數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)和聲音傳輸網(wǎng)絡(luò)例如局域網(wǎng)(LAN)和電話網(wǎng)絡(luò)。在一些實(shí)施方式中，在擠出貼合之前干燥熱塑性組合物可能是有用的。示例性的干燥條件是在60 90°C干燥2 20小時(shí)。另外，在一種實(shí)施方式中，在擠出貼合過程中， 熱塑性組合物被熔融過濾，在護(hù)層形成之前，通過一個(gè)或多個(gè)開孔直徑為20微米至150微米的過濾器。在此范圍內(nèi)，開孔直徑可大于或等于30微米，或者更具體地，大于或等于40 微米。也在此范圍內(nèi)，開孔直徑可小于或等于130微米，或者更具體地，小于或等于110微米。涂布擠出機(jī)可包括一個(gè)或多個(gè)如上所述的過濾器。在一種實(shí)施方式中，在擠出貼合過程中，熱塑性組合物被熔融過濾，在護(hù)層形成之前，通過一個(gè)或多個(gè)開孔最大直徑小于或等于將要施用到導(dǎo)體上的護(hù)層厚度一半的過濾器。例如，如果電線護(hù)層具有200微米的厚度，那么過濾器開孔的最大直徑小于或等于100 微米。在另一實(shí)施方式中，熔融混合制造的熔融過濾的混合物不進(jìn)行造粒。而是使用與熔融混合裝置(通常為混合擠出機(jī))串聯(lián)的涂布擠出機(jī)，將熔融過濾的混合物直接形成為導(dǎo)體的護(hù)層。涂布擠出機(jī)可包括一個(gè)或多個(gè)如上所述的過濾器。色料濃縮物(color concentrate)或母料可在擠出貼合之前被加入到組合物中。 當(dāng)使用色料濃縮物時(shí)，它通常的存在量為小于或等于3重量％，基于組合物的總重量。在一種實(shí)施方式中，色料濃縮物中使用的染料和/或顏料不含氯、溴和氟。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，在加入色料濃縮物之前組合物的顏色可能會(huì)影響獲得的最終顏色，并且在一些情況下，使用漂白劑和/或顏色穩(wěn)定劑可能是有利的。漂白劑和顏色穩(wěn)定劑是本領(lǐng)域已知的并且可以買到。擠出貼合過程中的擠出機(jī)溫度通常小于或等于320°C，或者更具體地，小于或等于 310°C，或者更具體地，小于或等于290°C。此外，調(diào)節(jié)加工溫度以提供足夠流動(dòng)性的熔融組合物以給導(dǎo)體提供護(hù)層，溫度例如高于熱塑性組合物的熔點(diǎn)，或者更具體地比熱塑性組合物的熔點(diǎn)高至少10°C。擠出貼合之后，通常使用水浴、噴水、空氣噴射或一種或多種前述冷卻方法的組合來冷卻電線。示例性的水浴溫度為20 85°C。水可為去離子水，也可將其過濾除去雜質(zhì)。 如上所述，使用在線方法(in-line method)檢查電線的電火花泄漏。測(cè)試電火花泄漏的示例性方法包括使用電線的導(dǎo)體作為接地電極，使電線緊靠或穿過帶電的電極，使得電線與帶電的電極接觸。當(dāng)電線上的聚合物護(hù)層包括缺陷例如針孔或裂縫時(shí)，在帶電的電極和電線的導(dǎo)體之間產(chǎn)生并檢測(cè)到弧光。示例性的帶電電極包括珠鏈(bead chain)和電刷。可以根據(jù)線材的最終用途和線材的所有相關(guān)工業(yè)規(guī)格使用交流電或直流電給電極充電。電壓可由電火花泄漏試驗(yàn)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員確定。使用的頻率依賴于載荷量，也可由電火花泄漏試驗(yàn)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員確定。電火花試驗(yàn)設(shè)備可以從例如Clinton Instrument Company, Beta LaserMike 禾口 Zumbach當(dāng)檢測(cè)到電火花時(shí)，切斷電線以除去有電火花泄漏的電線部分。因此每個(gè)電火花泄漏都產(chǎn)生一個(gè)新長(zhǎng)度的電線。在接受了電火花泄漏檢測(cè)之后，電線可被纏繞在線軸或類似的設(shè)備上。示例性的纏繞速度為50米每分鐘(m/min)至1500m/min的速度。電線可被置于具有或者沒有線軸或類似設(shè)備的容器中?？梢越M合幾個(gè)線長(zhǎng)度以構(gòu)成容器中或線軸或類似設(shè)備上的線材總長(zhǎng)度。置于容器中或線軸或類似設(shè)備上的電線總長(zhǎng)度通常依賴于導(dǎo)體的橫截面積和護(hù)層的厚度。電火花泄漏之間的電線的長(zhǎng)度是重要的。如果電線的容器包含幾個(gè)長(zhǎng)度小于150米的段(長(zhǎng)度)，電線可能使用效率低，這是因?yàn)殡娋€以連續(xù)的方式使用來構(gòu)造各種制品， 例如線束等。必須要中斷生產(chǎn)流程以開始一個(gè)新的電線段。此外，如果每個(gè)容器有多于6 個(gè)獨(dú)立的電線段，那么電線的使用也是效率低的。因此，電火花泄漏的數(shù)量和頻率都是重要的。因此，清楚的是，熱塑性組合物必須能夠以穩(wěn)定的方式被施用到線材上，具有最小的或沒有電火花泄漏，從而使得當(dāng)使用適合于電線類型的電火花泄漏試驗(yàn)方法試驗(yàn)電線時(shí)，沒有電火花泄漏的電線的最小長(zhǎng)度為150米，或者更具體地，250米，或者甚至更具體地，500米。電火花泄漏能夠通過護(hù)層中的缺陷例如線材護(hù)層中的缺陷如縫隙，如針孔、顆粒物質(zhì)等導(dǎo)致。缺陷能夠通過包覆過程(covering process)而引入或者源自熱塑性組合物。缺陷可能通過包覆過程中因?yàn)橥坎紨D出機(jī)的不充分清洗而引入，或者如果涂布擠出機(jī)的操作長(zhǎng)時(shí)間停止使得熱塑性組合物形成凝膠和黑色斑點(diǎn)而引入。由前一次涂布而留在擠出機(jī)中的殘余物質(zhì)可能形成導(dǎo)致缺陷和電火花泄漏的顆粒。可以通過徹底清洗涂布擠出機(jī)尤其是過濾器后的部分以及熔融過濾熱塑性組合物，來減少或消除引入到熱塑性組合物中的缺陷。類似地，清洗熔融混合設(shè)備，尤其是清洗過濾器后的部分能夠減少或消除由源于復(fù)合擠出機(jī)的在先使用的殘余物產(chǎn)生的顆粒物質(zhì)和凝膠。示例性電線的橫截面參見圖1。圖1示出了置于導(dǎo)體2上的護(hù)層4。在一種實(shí)施方式中，護(hù)層4包括發(fā)泡的熱塑性組合物。示例性電線的透視圖如圖2和3所示。圖2示出了置于包括多股線料的導(dǎo)體2上的護(hù)層4，和置于護(hù)層4和導(dǎo)體2上的任選附加層6。在一種實(shí)施方式中，護(hù)層4包括發(fā)泡的熱塑性組合物。導(dǎo)體2也可以包括單一的導(dǎo)體。圖3 示出了置于單一導(dǎo)體2和插入層6上的護(hù)層4。在一種實(shí)施方式中，插入層6包括發(fā)泡的組合物。導(dǎo)體2也可以包括多股線料。在一種實(shí)施方式中，電線具有橫截面積為0. 15mm2至1. IOmm2的導(dǎo)體，厚度為0. 15 至0. 25mm的護(hù)層，并且對(duì)于總長(zhǎng)度為13，500至15，500米的電線，有小于或等于6個(gè)獨(dú)立長(zhǎng)度，或者更具體地，小于或等于4個(gè)獨(dú)立長(zhǎng)度，或者甚至更具體地，小于或等于3個(gè)獨(dú)立長(zhǎng)度，并且每個(gè)獨(dú)立長(zhǎng)度大于或等于150米，或者更具體地，大于或等于250米，或者甚至更具體地，大于或等于500米。如此處所用的，獨(dú)立長(zhǎng)度是指具有兩個(gè)末端的電線的單個(gè)長(zhǎng)度。在另一實(shí)施方式中，電線具有橫截面積為0. 30mm2至1. 30mm2的導(dǎo)體，厚度為0. 19 至0. 31mm的護(hù)層，并且對(duì)于總長(zhǎng)度為8，500至14，000米的電線，有小于或等于6個(gè)獨(dú)立長(zhǎng)度，或者更具體地，小于或等于4個(gè)獨(dú)立長(zhǎng)度，或者甚至更具體地，小于或等于3個(gè)獨(dú)立長(zhǎng)度，并且每個(gè)獨(dú)立長(zhǎng)度大于或等于150米，或者更具體地，大于或等于250米，或者甚至更具體地，大于或等于500米。在另一實(shí)施方式中，電線具有橫截面積為1. 20mm2至2. IOmm2的導(dǎo)體，厚度為0. 29 至0. 36mm的護(hù)層，并且對(duì)于總長(zhǎng)度為5，000至7，100米的電線，有小于或等于6個(gè)獨(dú)立長(zhǎng)度，或者更具體地，小于或等于4個(gè)獨(dú)立長(zhǎng)度，或者甚至更具體地，小于或等于3個(gè)獨(dú)立長(zhǎng)度，并且每個(gè)獨(dú)立長(zhǎng)度大于或等于150米，或者更具體地，大于或等于250米，或者甚至更具體地，大于或等于500米。在另一實(shí)施方式中，電線具有橫截面積為2. 90mm2至4. 50mm2的導(dǎo)體，厚度為0. 3 至0. 8mm的護(hù)層，并且對(duì)于總長(zhǎng)度為2，500至5，000米的電線，有小于或等于6個(gè)獨(dú)立長(zhǎng)度， 或者更具體地，小于或等于4個(gè)獨(dú)立長(zhǎng)度，或者甚至更具體地，小于或等于3個(gè)獨(dú)立長(zhǎng)度，并且每個(gè)獨(dú)立長(zhǎng)度大于或等于150米，或者更具體地，大于或等于250米，或者甚至更具體地， 大于或等于500米。此處所述的熱塑性組合物包括至少兩相，即聚烯烴相和聚(亞芳基醚)相。聚烯烴相是連續(xù)相。在一些實(shí)施方式中，聚(亞芳基醚)相被分散在聚烯烴相中。相之間好的相容能夠?qū)е绿岣叩奈锢硇再|(zhì)，其包括在低溫和室溫的更高的沖擊強(qiáng)度、更好的熱老化、更好的阻燃性以及更大的拉伸伸長(zhǎng)。通常接受的是，組合物的形態(tài)表示相容性的程度或質(zhì)量。 均勻地遍布整個(gè)組合物區(qū)域分布的聚(亞芳基醚)的小的、相對(duì)均勻尺寸的粒子表示良好的相容效果(good compatibilization) ο此處所述的熱塑性組合物基本上不含鏈烯基芳族樹脂例如聚苯乙烯或橡膠改性的聚苯乙烯(也稱作高抗沖聚苯乙烯或HIPS)?！盎旧喜缓倍x為包含小于10重量％ (wt%),或更具體地小于7wt%，或更具體地小于5wt%，或甚至更具體地小于3wt%的鏈烯基芳族樹脂，基于聚(亞芳基醚)、聚烯烴和嵌段共聚物的總重量。在一種實(shí)施方式中，組合物完全不含鏈烯基芳族樹脂。令人驚奇的是，鏈烯基芳族樹脂的存在會(huì)不利地影響聚(亞芳基醚)相和聚烯烴相之間的相容效果。在一種實(shí)施方式中，該組合物具有8，000至小于18，000千克/厘米2 (kg/cm2) (800 至小于1800兆帕(MPa))的撓曲模量。在此范圍內(nèi)，撓曲模量可以大于或等于10，OOOkg/ Cm2(IOOOMPa)，或者，更具體地，大于或等于12，000kg/cm2(1200MPa)。同樣在此范圍內(nèi)， 撓曲模量可小于或等于17，000kg/Cm2(1700MPa)，或者，更具體地，小于或等于16，000kg/ cm2(1600MPa)。此處所述的撓曲模量通過使用ASTM D790-03和1. 27mm/min的速度確定。 撓曲模量值是三個(gè)樣品的平均值。撓曲模量用的樣品使用600-700千克力/cm2的注射壓力和 15 至 20 秒的保持時(shí)間，在產(chǎn)自 iToyo Machinery & Metal Co. LTD 的 Plastar Ti_80G2 的注塑機(jī)上形成。剩余的模塑條件在表1中示出。表權(quán)利要求
1.一種制造電線的方法，其包括熔融混合聚(亞芳基醚)、聚烯烴和聚合物增容劑，以形成第一混合物，所述聚合物增容劑選自聚丙烯-聚苯乙烯接枝共聚物；包含至少一個(gè)嵌段A和至少一個(gè)嵌段B的嵌段共聚物，所述嵌段A包含芳基亞烷基重復(fù)單元，所述嵌段B包含亞烷基重復(fù)單元；以及前述接枝共聚物和嵌段共聚物的組合；熔融過濾第一混合物通過具有開孔的過濾器，以形成過濾的混合物；并將過濾的組合物施用到導(dǎo)體上以形成導(dǎo)體上的護(hù)層，其中所述過濾器的開孔的最大直徑小于或等于所述護(hù)層厚度的一半。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述混合物包括30-55wt%聚(亞芳基醚)、15-35wt%聚烯烴和2-30wt %聚合物增容劑，基于所述組合物的總重量。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述電線具有每2，500至15，500米電線小于或等于5個(gè)的電火花泄漏。
4.權(quán)利要求1的方法，其中導(dǎo)體包括單股線料或多股線料。
5.權(quán)利要求1的方法，其中聚烯烴選自聚丙烯、高密度聚乙烯和聚丙烯與高密度聚乙烯的組合。
6.權(quán)利要求1的方法，其中聚合物增容劑包括嵌段共聚物，所述嵌段共聚物具有為受控分布共聚物的嵌段。
7.權(quán)利要求1的方法，其中聚合物增容劑包括第一嵌段共聚物和第二嵌段共聚物，其中第一嵌段共聚物中芳基亞烷基含量大于或等于第一嵌段共聚物總重量的50重量％，第二嵌段共聚物中芳基亞烷基含量小于或等于第二嵌段共聚物總重量的50重量％。
8.權(quán)利要求1的方法，其中聚合物增容劑包括二嵌段共聚物和三嵌段共聚物。
9.權(quán)利要求1的方法，其中聚合物增容劑包括聚丙烯-聚苯乙烯接枝共聚物。
10.權(quán)利要求1的方法，其中熱塑性組合物還包括阻燃劑。
11.權(quán)利要求1的方法，其中熱塑性組合物中聚烯烴以重量計(jì)的含量小于聚(亞芳基醚)以重量計(jì)的含量，基于聚烯烴和聚(亞芳基醚)的總重量。
全文摘要
公開了一種電線和制造電線的方法。該電線包括導(dǎo)體和護(hù)層。該護(hù)層包括熱塑性組合物，其包括聚(亞芳基醚)、聚烯烴和聚合物增容劑。熱塑性組合物還可包括阻燃劑。
文檔編號(hào)H01B13/06GK102280214SQ201110240870
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2005年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月17日
發(fā)明者佐藤匠, 克里斯托弗.雷克西厄斯, 維杰伊.R.米塔爾, 維杰伊.雷加馬尼, 邰向陽 申請(qǐng)人:沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料知識(shí)產(chǎn)權(quán)有限公司