線纜表面涂層連續(xù)鍍膜裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種線纜表面涂層連續(xù)鍍膜裝置及方法，該鍍膜裝置包括真空室、預抽室、卷放裝置和卷收裝置，預抽室包括分別設置在真空室上、下游的上、下游預抽室，在與卷放裝置相鄰的上游預抽室的前端設有線纜入口，在與卷收裝置相鄰的下游預抽室的后端設有線纜出口；鍍膜裝置工作時，待涂覆的線纜由卷放裝置釋放出并通過線纜入口和擋板上的開口進入預抽室和真空室，線纜在真空室內(nèi)時，涂層材料在線纜表面聚合而形成涂層，已形成有鍍膜的線纜通過開口和線纜出口離開真空室和預抽室，并被卷收裝置接納。本發(fā)明使得Parylene材料涂覆由間歇式單爐沉積改為連續(xù)式沉積，大大提高了鍍膜效率。
【專利說明】線纜表面涂層連續(xù)鍍膜裝置及方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及鍍膜裝置，具體涉及硅膠線纜表面涂層連續(xù)鍍膜裝置。

【背景技術】
[0002] 在現(xiàn)代工業(yè)中，硅橡膠應用領域十分廣泛，根據(jù)需要可加工成管材、片材、薄膜及 異形構件，制作很多模型制品及工業(yè)配套產(chǎn)品。硅膠管是含有硅氧鍵的線型高分子彈性體， 因而具有很高的熱穩(wěn)定性、優(yōu)異的耐臭氧老化、氧老化、光老化和天候老化的性能，同時具 有優(yōu)良的電絕緣性能、防霉性能和高透氣性能。硅橡膠線纜適用于交流額定電壓〇. 6/1KV 及以下固定敷設用動力傳輸線或移動電器用連接電纜，產(chǎn)品具有耐熱輻射、耐寒、耐酸堿及 腐蝕性氣體、防水等特性，電纜結構柔軟，輻射方便，在高溫（高寒）環(huán)境下電氣性能穩(wěn)定， 抗老化性能突出，使用壽命長，因此廣泛用于冶金、電力、石化、電子、汽車制造等行業(yè)。硅橡 膠線纜的缺點是其表面干澀，摩擦系數(shù)大，自動裝配或線程較長時會使用困難，需要進行表 面改性以減低表面能而改善性能。
[0003] 目前通常采用硅橡膠表面涂抹滑石粉的方式提高潤滑性；但也帶來潤滑效果 不穩(wěn)定，易對環(huán)境及周邊線路板電子元器件產(chǎn)生污染等系列問題。近年來國外紛紛采用 parylene涂敷以改善娃橡膠的表面性能。Parylene是六十年代中期美國Union Carbide Co.開發(fā)應用的一種新型敷形涂層材料，它是一種對二甲苯的聚合物。由分子結構的不同， 可分為N型、C型、D型、HT型等。每種類型都具有不同的特性，需要根據(jù)具體應用選擇最適 宜的Parylene的種類，其中Parylene N具有很高的介電強度和不隨頻率變化的低介電常 數(shù)，涂層穿透能力最強，硅橡膠改性通常采用N型。
[0004] Parylene采用獨特的真空氣相沉積工藝制備，由活性小分子在基材表面"生長"出 完全敷形的聚合物薄膜涂層，它能涂敷到各種形狀的表面，包括尖銳的棱邊，裂縫里和內(nèi)表 面。這種室溫沉積制備的0.1-100微米薄膜涂層，厚度均勻、致密無針孔、透明無應力、不含 助劑、不損傷工件、有優(yōu)異的電絕緣性和防護性，在鹽霧、霉菌、潮濕、腐蝕性等惡劣環(huán)境中 顯示了很好的隔離防護功能。
[0005] 硅橡膠表面采用Parylene改性后具有以下優(yōu)點：良好的干潤滑特性；優(yōu)異的隔離 性能；耐摩擦磨損，保護表面標識；表面光滑，不沾纖維、污垢；耐溶脹性良好；耐壓縮性好； 溫度適用范圍廣；持久長壽命。
[0006] Parylene涂層材料的制備過程包括原材料在蒸發(fā)室中的蒸發(fā)以及蒸發(fā)后在裂解 室中裂解成能夠在待涂層產(chǎn)品的表面發(fā)生聚合反應所需的單體。而Parylene單體的聚合 過程需要在接近真空的沉積腔室中完成，這就限制了 Parylene的應用范圍，即待加工部 件的尺寸不能超出沉積腔室的體積，由于真空泵的功率，沉積腔室的體積不易過大，通常在 70-100L左右。這使得傳統(tǒng)的鍍膜裝置無法對數(shù)百米甚至上千米的硅橡膠電纜進行連續(xù)表 面加工。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)百米或更長的硅膠線纜的連續(xù)不間斷涂覆 的鍍膜裝置，該鍍膜裝置具有連續(xù)沉積，鍍膜效率高的優(yōu)點。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種線纜表面涂層連續(xù)鍍膜裝置，所述線纜表面涂 層連續(xù)鍍膜裝置包括：
[0009] 真空室，所述真空室設有用于接收涂層材料的原料入口，且所述真空室設有與真 空泵相連的抽氣口；
[0010] 預抽室，所述預抽室包括設置在真空室上游的上游預抽室和設置在真空室下游的 下游預抽室，所述上游預抽室和下游預抽室可分別包括一級或多級預抽室，所述預抽室均 設有與真空泵相連的預抽口，相鄰的真空室和預抽室之間以及相鄰的兩個預抽室之間設有 擋板且所述擋板上設有供線纜通過的開口；和
[0011] 卷放裝置和卷收裝置，所述卷放裝置設置在所述上游預抽室的上游，所述卷收裝 置設置在所述下游預抽室的下游，在與所述卷放裝置相鄰的上游預抽室的前端設有線纜入 口，在與所述卷收裝置相鄰的下游預抽室的后端設有線纜出口；其中，
[0012] 鍍膜裝置工作時，待涂覆的線纜由所述卷放裝置釋放出并通過所述線纜入口和所 述擋板上的開口進入所述預抽室和所述真空室，所述線纜在所述真空室內(nèi)時，所述涂層材 料在所述線纜表面聚合而形成涂層，已形成有鍍膜的線纜通過所述開口和所述線纜出口離 開所述真空室和預抽室，并被所述卷收裝置接納。
[0013] 在一優(yōu)選實施例中，所述擋板的開口以及所述線纜入口和所述線纜出口設有動密 封結構，使得所述線纜經(jīng)過所述動密封結構時，減少空氣的攜帶量，所述擋板的兩端仍然保 持一定的壓降。
[0014] 在一優(yōu)選實施例中，所述動密封結構包括密封座、密封螺母和密封墊，所述密封座 固定安裝在所述擋板上，所述密封螺母與所述密封座配合，且在密封螺母與密封座之間設 有密封墊，所述密封座和密封墊都設有尺寸與所述線纜的直徑相匹配的孔，所述線纜通過 所述動密封結構的孔而穿過所述擋板。在一優(yōu)選實施例中，所述密封墊由橡膠材料制成，且 所述密封墊的孔的直徑略小于所述線纜的直徑。
[0015] 在一優(yōu)選實施例中，所述動密封結構設有與所述線纜接觸的光滑的表面。
[0016] 在一優(yōu)選實施例中，所述真空室設有多個抽氣口，和/或所述預抽室設有多個預 抽口。
[0017] 在一優(yōu)選實施例中，所述線纜為數(shù)百米至數(shù)千米的硅橡膠電纜。
[0018] 在一優(yōu)選實施例中，所述真空室的上、下游皆設置了兩級預抽室，所述真空室的兩 端分別與第二級上游預抽室、第二級下游預抽室的一端相連，所述第二級上游預抽室、第二 級下游預抽室的另一端分別與第一級上游預抽室、第一級下游預抽室相連。
[0019] 在一優(yōu)選實施例中，所述真空室內(nèi)的氣壓小于所述第二級上、下游預抽室內(nèi)的氣 壓，所述第二級上、下游預抽室內(nèi)的氣壓小于所述第一級上、下游預抽室內(nèi)的氣壓，所述第 一級上、下游預抽室內(nèi)的氣壓小于大氣環(huán)境的氣壓。
[0020] 在一優(yōu)選實施例中，所述真空室內(nèi)的氣壓保持在IOPa?30Pa之間，所述第二級預 抽室內(nèi)的氣壓在30Pa?200Pa之間，所述第一級預抽室內(nèi)的氣壓保持在200Pa?1200Pa 之間。
[0021] 在一優(yōu)選實施例中，所述涂層材料為Parylene(聚對二甲苯聚合物）。
[0022] 在一優(yōu)選實施例中，所述真空室設有外接氣壓傳感器的測量口，用于測量所述真 空室內(nèi)的氣壓。
[0023] 在一優(yōu)選實施例中，所述線纜在行進的過程中保持張緊狀態(tài)，并所述受卷放裝置 和所述卷收裝置控制勻速移動。
[0024] 在一優(yōu)選實施例中，所述線纜的走線速度不超過60?200m/h。
[0025] 在一優(yōu)選實施例中，所述線纜表面的涂層的沉積速率約為10?30um/h。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種對線纜表面進行連續(xù)鍍膜的方法所述方法包 括步驟：
[0027] (1)提供如前文所述的線纜表面涂層連續(xù)真空鍍膜裝置；
[0028] (2)通過真空泵對真空室和預抽室進行抽真空，使得大氣環(huán)境的氣壓、預抽室內(nèi)氣 壓和真空室內(nèi)氣壓呈遞減的關系，在上述真空室達到鍍膜所需的真空度；
[0029] (3)向鍍膜裝置的所述真空室提供涂層材料；
[0030] (4)由卷放裝置提供待鍍膜的線纜，所述線纜連續(xù)地進入預抽室和真空室，在所述 真空室內(nèi)完成鍍膜后離開所述真空室并通過下游的預抽室回到大氣環(huán)境中被所述卷收裝 置接納。
[0031] 在一優(yōu)選實施例中，當所述鍍膜裝置設有多級預抽室時，距離所述真空室越近的 預抽室的氣壓越低。
[0032] 本發(fā)明使得Parylene材料涂覆由間歇式單爐沉積改為連續(xù)式沉積，預抽室和動 密封結構的設計，減緩了大氣與真空室的壓力差，實現(xiàn)了產(chǎn)品持續(xù)進出沉積腔室，大大提高 了鍍膜效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033] 圖Ia是根據(jù)本發(fā)明實施例的硅膠線纜表面涂層連續(xù)鍍膜裝置的俯視圖；
[0034] 圖Ib是根據(jù)本發(fā)明實施例的硅膠線纜表面涂層連續(xù)鍍膜裝置的前視圖；
[0035] 圖2是圖Ia中A部分的放大圖。

【具體實施方式】
[0036] 本發(fā)明人經(jīng)過廣泛而深入的研究，通過合理的真空結構設計，開發(fā)了一套可對任 意長度的硅橡膠線纜表面鍍膜的連續(xù)鍍膜系統(tǒng)，可實現(xiàn)線纜兩端在大氣環(huán)境中收放卷繞， 同時線纜表面在真空腔室內(nèi)完成Parylene快速連續(xù)鍍膜。
[0037] 以下將結合附圖對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細說明，以便更清楚理解本發(fā)明的 目的、特點和優(yōu)點。應理解的是，附圖所示的實施例并不是對本發(fā)明范圍的限制，而只是為 了說明本發(fā)明技術方案的實質(zhì)精神。
[0038] 硅膠線纜表面涂層連續(xù)鍍膜裝置
[0039] 圖Ia和Ib分別是根據(jù)本發(fā)明實施例的硅膠線纜表面涂層連續(xù)鍍膜裝置的俯視圖 和前視圖。如圖Ia-Ib所示，本發(fā)明的硅膠線纜表面涂層連續(xù)鍍膜裝置包括真空室1和卷 放裝置4和卷收裝置12,其中在真空室1的上、下游分別設有兩級預抽室，即第一級預抽室 2a、2b和第二級預抽室3a、3b。卷放裝置4和卷收裝置12分別設在第一級預抽室2a和第 一級預抽室2b的上游和下游。
[0040] 相鄰的真空室以及預抽室之間通過擋板結構密封，僅留有允許線纜5通過的開 口。如圖所示，在第一級預抽室2a的前擋板16a上設有線纜入口 10,且在第一級預抽室2b 的后擋板16b上設有線纜出口 11。
[0041] 真空室1上設有原料入口 6,用于接收來自涂層材料制備裝置的Parylene單體，且 真空室和預抽室上分別設有與真空泵相連的抽氣口 9和預抽口 8,在真空室上還設有外接 氣壓傳感器的測量口，用于測量真空室內(nèi)的氣壓。在鍍膜裝置連續(xù)工作的過程中，真空泵持 續(xù)地對真空室和預抽室進行抽真空，從而保證線纜運動而帶入的空氣能夠被持續(xù)抽出，進 一步保證了真空室和預抽室內(nèi)壓力始終滿足工作要求。
[0042] 鍍膜裝置工作時，待涂覆的線纜5從卷放裝置4勻速地釋放出，通過線纜入口 10 進入在第一級預抽室2a，再通過擋板之間的開口依次進入第二級預抽室3a和真空室1，線 纜在真空室1中行進的同時，真空室1內(nèi)的Parylene單體吸附在線纜的表面并相互聚合， 形成連續(xù)完整的Parylene分子結構，在線纜表面形成潤滑保護層。線纜在真空室中持續(xù)前 進，已形成有鍍膜的線纜再通過下游的預抽室，并從線纜出口 11出來，通過卷收裝置12的 導向輪17導向并盤繞在壓緊輪18上。
[0043] 圖2是圖Ia中擋板上的動密封結構的放大圖。如圖2所示，該動密封結構包括密 封座13、密封螺母14和密封墊15,其中密封座13固定安裝在擋板上，密封螺母14與密封 座13配合，密封螺母與密封座上設有尺寸與線纜直徑相匹配的開口，且在密封螺母14與密 封座13之間設有密封墊15,密封墊的孔徑略小于線纜直徑，密封墊與線纜之間的過盈配合 有利于保證動密封的有效性。通過這種獨特的軸向動密封設計，線纜進出真空室和預抽室 時能夠保證氣體泄漏量不超過可接受的范圍。
[0044] 較佳地，密封墊15采用橡膠材料制作而成。應注意的是，密封螺母14、密封座13 和密封墊的孔的表面都較為光滑，使得線纜能夠順利地通過動密封結構，且不會破壞線纜 表面已經(jīng)形成的潤滑涂層。
[0045] 在圖示的實施例中，真空室1的上、下游分別設置了兩級預抽室，其中真空室1內(nèi) 的氣壓保持在IOPa?30Pa之間，第一級預抽室2a、2b內(nèi)的氣壓保持在30Pa?200Pa之間， 第二級預抽室3a、3b內(nèi)的氣壓在200Pa?1200Pa之間。實際上，本發(fā)明的硅膠線纜表面涂 層連續(xù)鍍膜裝置也可設置有3級或三級以上的預抽室，從而達到更加理想的抽真空效果。
[0046] 在現(xiàn)有技術中，待鍍膜的材料被整體放入沉積腔室中，沉積腔室被抽真空后再對 該材料進行鍍膜，鍍膜完成后，向沉積腔室中充入氣體再將已鍍膜的材料取出。而預抽室的 設計，使得在大氣環(huán)境和真空室之間形成有呈階梯型變化的預抽真空環(huán)境，避免了過大的 壓力差，使得線纜能夠持續(xù)平穩(wěn)地在大氣、預抽室和真空室中行進，將低效的間歇式涂覆變 為高效的連續(xù)涂覆，同時真空室內(nèi)保持這不超過30Pa的真空度。
[0047] 線纜5在行進的過程中保持一定的張緊力，并受卷放裝置4和卷收裝置12控制以 一定的速率勻速移動。應注意，為了保證在線纜表面鍍膜的完整性和有效性，線纜的走線 速度不能過快，在具體的實施例中，走線速度較佳地不超過80m/h。線纜在真空室中迅速前 進，且真空室內(nèi)Parylene單體的濃度保持相對穩(wěn)定，從而能夠在線纜上形成厚度一致的鍍 膜層。
[0048] 沉積速率的提升可以有效地提高走線速度，進一步提高鍍膜裝置的工作效率。采 用優(yōu)化的工藝，包括線纜表面進行等離子改性處理，加強氣體單體在硅橡膠表面的吸附性， 能夠?qū)崿F(xiàn)Parylene的快速沉積，從而提高線纜的鍍膜效率，其中沉積速率可達到20um/h。
[0049] 優(yōu)點
[0050] 如上所述的本發(fā)明的硅膠線纜表面涂層連續(xù)鍍膜裝置相比于現(xiàn)有技術中的鍍膜 裝置具有以下優(yōu)點：
[0051] 由于真空泵功率的限制，現(xiàn)有技術中的鍍膜裝置的沉積腔室體積限制在70-100L 左右，且鍍膜的工藝流程通常是將待鍍膜的材料整體放入沉積腔室中，再抽真空后進行鍍 膜，鍍膜完成后，向沉積腔室中充入氣體再將已鍍膜的材料取出，這限制了鍍膜對象的適用 范圍，而本發(fā)明使得ParyIene材料涂覆由間歇式單爐沉積改為連續(xù)式沉積；這種新型鍍膜 裝置中設置了預抽室和動密封結構，減緩了大氣與真空室的壓力差，實現(xiàn)了產(chǎn)品持續(xù)進出 沉積腔室，同時沉積腔室的真空度保持在符合要求的范圍內(nèi)；該鍍膜裝置同時采用優(yōu)化的 工藝參數(shù)，實現(xiàn)了 Parylene材料的快速沉積，大大增加了涂覆效率。
[0052] 隨著中國電力工業(yè)、數(shù)據(jù)通信業(yè)、城市軌道交通業(yè)、汽車業(yè)以及造船等行業(yè)對電 纜的需求規(guī)模的不斷擴大，相應的電纜表面改性市場也十分龐大，采用本發(fā)明的線纜表面 涂層連續(xù)鍍膜裝置對線纜進行表面改性能夠滿足潤滑效果穩(wěn)定性的同時，大大提高涂覆效 率，經(jīng)濟效益估計為年產(chǎn)值可達數(shù)千萬。
[0053] 以上已詳細描述了本發(fā)明的較佳實施例，但應理解到，在閱讀了本發(fā)明的上述講 授內(nèi)容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改。這些等價形式同樣落于本 申請所附權利要求書所限定的范圍。
【權利要求】
1. 一種線纜表面涂層連續(xù)鍍膜裝置，其特征在于，所述線纜表面涂層連續(xù)鍍膜裝置包 括： 真空室，所述真空室設有用于接收涂層材料的原料入口，且所述真空室設有與真空泵 相連的抽氣口； 預抽室，所述預抽室包括設置在真空室上游的上游預抽室和設置在真空室下游的下游 預抽室，所述上游預抽室和下游預抽室可分別包括一級或多級預抽室，所述預抽室均設有 與真空泵相連的預抽口，相鄰的真空室和預抽室之間以及相鄰的兩個預抽室之間設有擋板 且所述擋板上設有供線纜通過的開口；和卷放裝置和卷收裝置，所述卷放裝置設置在所述 上游預抽室的上游，所述卷收裝置設置在所述下游預抽室的下游，在與所述卷放裝置相鄰 的上游預抽室的前端設有線纜入口，在與所述卷收裝置相鄰的下游預抽室的后端設有線纜 出口；其中， 所述鍍膜裝置工作時，待涂覆的線纜由所述卷放裝置釋放出并通過所述線纜入口和所 述擋板上的開口進入所述預抽室和所述真空室，所述線纜在所述真空室內(nèi)時，所述涂層材 料在所述線纜表面聚合而形成涂層，已形成有鍍膜的線纜通過所述開口和所述線纜出口離 開所述真空室和預抽室，并被所述卷收裝置接納。
2. 根據(jù)權利要求1所述的線纜表面涂層連續(xù)鍍膜裝置，其特征在于，所述擋板的開口 以及所述線纜入口和所述線纜出口設有動密封結構，使得所述線纜經(jīng)過所述動密封結構 時，減少空氣的攜帶量，所述擋板的兩端仍然保持一定的壓降。
3. 根據(jù)權利要求2所述的線纜表面涂層連續(xù)鍍膜裝置，其特征在于，所述動密封結構 包括密封座、密封螺母和密封墊，所述密封座固定安裝在所述擋板上，所述密封螺母與所述 密封座配合，且在密封螺母與密封座之間設有密封墊，所述密封座和密封墊都設有尺寸與 所述線纜的直徑相匹配的孔，所述線纜通過所述動密封結構的孔而穿過所述擋板。
4. 根據(jù)權利要求2所述的線纜表面涂層連續(xù)鍍膜裝置，其特征在于，所述動密封結構 設有與所述線纜接觸的光滑的表面。
5. 根據(jù)權利要求1所述的線纜表面涂層連續(xù)鍍膜裝置，其特征在于，所述真空室設有 多個抽氣口，和/或所述預抽室設有多個預抽口。
6. 根據(jù)權利要求1所述的線纜表面涂層連續(xù)鍍膜裝置，其特征在于，所述真空室的上、 下游皆設置了兩級預抽室，所述真空室的兩端分別與第二級上、下游預抽室的一端相連，所 述第二級上、下游預抽室的另一端分別與第一級上、下游預抽室相連。
7. 根據(jù)權利要求6所述的線纜表面涂層連續(xù)鍍膜裝置，其特征在于，所述真空室內(nèi)的 氣壓小于所述第二級上、下游預抽室內(nèi)的氣壓，所述第二級上、下游預抽室內(nèi)的氣壓小于所 述第一級上、下游預抽室內(nèi)的氣壓，所述第一級上、下游預抽室內(nèi)的氣壓小于大氣環(huán)境的氣 壓。
8. 根據(jù)權利要求1所述的線纜表面涂層連續(xù)鍍膜裝置，其特征在于，所述涂層材料為 Parylene (聚對二甲苯聚合物）。
9. 一種對線纜表面進行連續(xù)鍍膜的方法，其特征在于，所述方法包括步驟： (1) 提供如前述權利要求1所述的線纜表面涂層連續(xù)真空鍍膜裝置； (2) 通過真空泵對真空室和預抽室進行抽真空，使得大氣環(huán)境的氣壓、預抽室內(nèi)氣壓和 真空室內(nèi)氣壓呈遞減的關系，在所述真空室達到鍍膜所需的真空度； (3) 向鍍膜裝置的所述真空室提供涂層材料； (4) 由所述卷放裝置提供待鍍膜的線纜，所述線纜連續(xù)地進入所述預抽室和真空室，在 所述真空室內(nèi)完成鍍膜后離開所述真空室并通過下游的預抽室回到大氣環(huán)境中被所述卷 收裝置接納。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，當所述鍍膜裝置設有多級預抽室時，距離 所述真空室越近的預抽室的氣壓越低。
【文檔編號】C23C14/56GK104213095SQ201410500063
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月25日 優(yōu)先權日:2014年9月25日
【發(fā)明者】徐志淮 申請人:昆山彰盛奈米科技有限公司