用于電線或電纜組合件的激光可標記的絕緣材料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本公開設及用于電線或電纜組合件的絕緣材料，并且更具體地說設及展現(xiàn)改進的 初始和熱老化對比率的所述絕緣材料。
【背景技術】
[0002]氣化聚合物，諸如聚四氣乙締（PTFE)，是化學上惰性的材料，其具有良好的電絕緣 特性和承受高溫的能力。因此，含氣聚合物用作電線和電纜組合件中的電絕緣體。不可烙 融加工的全氣聚合物，諸如PTFE或用小百分比的替代性共聚單體改性的PTFE，是經過擠出 W產生膜的糊膏，隨后切割運種膜W產生窄條，即，纏繞在導電忍周圍并燒結的膠帶。
[0003]需要用銘牌標記絕緣電線和電纜的表面。標記易讀性可W用對比率來量化，對比 率是定義標記的感知暗度與絕緣本底的明度之間的差異的感知量度。激光福射可W用于在 含有CH官能團的聚合物的表面上產生暗的、不可消除的標記。然而，全氣聚合物在強福射 下燒蝕而非碳化，并且因此不是固有地激光可標記的。
[0004]已知將添加劑并入聚合物基質中，當用激光能福射絕緣電線時運些添加劑改變顏 色，從而產生對比周圍絕緣體的亮色而感知的暗標記。所述標記是由激光束產生，而不會使 聚合物基質降解或顯著破壞絕緣體的表面。舉例來說，無色的"白"顏料級二氧化鐵粒子在 吸收紫外0JV)激光之后變成藍黑色。
[0005]然而，大于60%的初始對比率和大于40%的熱老化對比率難W使用二氧化鐵顏 料和工業(yè)上熟知的標準加工技術來達成。
[0006]標記的暗度和耐久性可W經由添加UV吸收有機材料，包括含有有機官能團的無 機化合物來增強。所述化合物熱分解得到黑色的碳基或無機殘余物。諸如PTFE的含氣聚 合物必須在高達并超過360°C的溫度下加工，屆時許多有機添加劑經受熱分解。已經提出了 適合于在PTFE燒結溫度下加工的熱穩(wěn)定的UV吸收協(xié)同劑；然而，所述化合物在與電弧事件 相關的極端溫度和絕緣體在電弧起痕和傳播測試期間所經受的極端條件下容易分解產生 導電殘余物。
[0007]此外，用于電纜或電線組合件中的所述絕緣膠帶必須滿足抗電弧起痕和傳播性的 工業(yè)要求。聚酷亞胺電線絕緣體由于其高介電強度和抗切通性而通常被包括于航空航天應 用中所用的電線和電纜組合件中。然而，由于瞬時短路起弧事件而特別易受熱解和電弧起 痕的損害。如果瞬時電短路在兩條電線之間發(fā)生，那么可能發(fā)生聚酷亞胺的充分加熱W使 聚酷亞胺熱焦化（熱解）。所述焦化的聚酷亞胺具有足夠的電導率W產生電弧，運種電弧 沿著電線起痕并且可能傳播至相鄰的電線。為了防止導致電弧起痕和傳播的災難性的短路 起弧事件，內聚酷亞胺層受到在熱分解期間不會顯著焦化的含氣聚合物絕緣體的外層的保 護。絕緣體承受瞬時短路起弧事件并且因此承受電弧起痕和傳播的能力高度取決于含氣聚 合物絕緣體的組成和完整性。
[0008]當采用標準加工條件時，標記對比一般隨著二氧化鐵顏料的量增加而改進，隨后 趨于平穩(wěn)并且最終下降。然而，較高水平的二氧化鐵已經與抗電弧起痕和傳播性負向相關。
[0009] 運樣的話，需要提供改進的激光可標記的含氣聚合物配方，其達成優(yōu)良的初始和 熱老化激光標記對比分辨率，而不損害絕緣體的熱穩(wěn)定性或抗電弧起痕和傳播性。
[0010] 本公開歸因于激光可標記的絕緣材料的驚人發(fā)現(xiàn)而解決了運些和其它問題，運種 激光可標記的絕緣材料可W改進初始和熱老化對比率并且不損害絕緣體的熱穩(wěn)定性或抗 電弧起痕和傳播性。達成新絕緣材料的優(yōu)良的對比率性能的機制協(xié)同地得到絕緣電線和電 纜組合件的意外好的抗電弧起痕和傳播性。
【附圖說明】
[0011] 實施方案是W實例說明并且不限于隨附圖式。
[0012] 圖1包括根據(jù)本公開的一個實施方案的激光可標記的絕緣材料的一段的透視圖 的圖解。
[0013] 圖2包括根據(jù)本公開的一個實施方案的含有絕緣構件的電纜或電線組合件的透 視圖的圖解。
[0014] 本領域的技術人員應了解，圖中的元件是出于簡單和清晰而說明并且不一定按比 例繪制。舉例來說，圖中一些元件的尺寸可W相對于其它元件放大W有助于理解本發(fā)明的 實施方案。
【具體實施方式】
[0015]W下描述與圖式組合提供W幫助理解本文所公開的教義。W下論述將集中關注教 義的具體實施和實施方案。提供運種集中關注W幫助描述教義并且不應被解釋為限制教義 的范圍或適用性。然而，其它實施方案可W基于如本申請中所公開的教義來使用。
[0016] 術語"包含"、"包括"、"具有"或其任何其它變化意圖涵蓋非排他性的包括。舉例 來說，包含特征的清單的方法、物品或裝置不一定僅限于那些特征，而可W包括未明確列出 或為所述方法、物品或裝置所固有的其它特征。此外，除非相反地明確規(guī)定，否則"或"指的 是兼或而不是異或。舉例來說，條件A或B由W下任一者來滿足:A是真的（或存在）并且 B是假的（或不存在），A是假的（或不存在）并且B是真的（或存在），W及A與B都是真 的（或存在）。
[0017] 此外，"一個（a/an)"的使用用來描述本文所描述的元件和組件。運僅僅是為了 方便起見并且為了給出本發(fā)明范圍的一般含義。除非另有明確意義，否則運種描述應被解 讀為包括一個、至少一個或單數(shù)，同樣也包括復數(shù)，反之亦然。舉例來說，當本文中描述單個 項目時，多于一個項目可W替代單個項目使用。類似地，在本文中描述多于一個項目的情況 下，單個項目可W代替多于一個項目。
[0018] 除非另有定義，否則本文所用的所有技術和科學術語具有與本發(fā)明所屬領域的一 般技術人員通常所理解的相同的含義。材料、方法W及實施例僅僅是說明性的并且不意圖 有限制性。在本文未描述的程度上，關于特定材料和加工行為的許多細節(jié)是常規(guī)的并且可 W在絕緣膠帶和電纜/電線領域內的教科書和其它來源中找到。
[0019] 本公開的實施方案一般針對被設計用于電線或電纜組合件中的絕緣材料，其展現(xiàn) 改進的初始和熱老化激光標記對比并且使含有運些絕緣材料的電線和電纜組合件能夠滿 足抗電弧起痕和傳播性的工業(yè)要求?，F(xiàn)在參考圖1，絕緣材料10可W包括基于聚合物的層 15,其具有第一主表面20和與第一主表面20相對的第二主表面30。
[0020] 在某些實施方案中，絕緣材料可W包括聚合物材料和激光可標記的顏料或甚至基 本上由聚合物材料和激光可標記的顏料組成。
[0021] 在某些實施方案中，聚合物材料可W包括一種或多種含氣聚合物或甚至基本上由 一種或多種含氣聚合物組成。特定含氣聚合物可W包括例如聚四氣乙締（PTFE)、全氣燒氧 基共聚物（PFA);乙締四氣乙締共聚物巧TFE);聚氯S氣乙締（PCTFE);氣化乙締丙締共聚 物（FE巧；聚偏二氣乙締（PVD巧；非晶含氣聚合物（AF) 及乙締氯S氣乙締巧CTFE);或 其組合。
[0022] 在其它特定實施方案中，聚合物材料可W包括一種或多種全氣聚合物或甚至基本 上由一種或多種全氣聚合物組成。
[0023] 在其它特定實施方案中，聚合物材料可W包括一種或多種不可烙融加工的聚合物 或共聚物或甚至基本上由一種或多種不可烙融加工的聚合物或共聚物組成，諸如均聚物 PTFE、改性PTFE，或其組合。被設計用于潤滑擠出中的不可烙融加工的細粉狀PTFE樹脂的 適合實例為D證ont?Te打說1@T60、613A;DaikinP0LYFL0N?F104、F301、F302、F304; SolvayA!呂ufl餅1霞DF130、DF230、DF261 及DyneorTTF2025z、TF2029z。
[0024] 在極特定的實施方案中，聚合物材料可W基本上不含氣化共聚物，諸如改性細粉 狀PTFE。在其它特定實施方案中，聚合物材料可W含有W聚合物材料的總重量計不大于約 80wt. %、不大于約70wt. %、不大于約60wt. %、不大于約50wt. %、不大于約40wt. %、不大 于約30wt. %、不大于約25wt. %、不大于約20wt. %、不大于約15wt. %、不大于約lOwt. %、 不大于約5wt. %、或甚至不大于約3wt. %的氣化共聚物，諸如改性PTFE。
[0025] 在其它極特定的實施方案中，聚合物材料可W包括不可烙融加工的氣化共聚物或 甚至基本上由不可烙融加工的氣化共聚物組成，諸如改性PTFE。
[0026] 在某些實施方案中，聚合物材料可W包括不可烙融加工樹脂的混合物，諸如第一 不可烙融加工樹脂與第二不可烙融加工樹脂的混合物，其中第一和第二不可烙融加工樹脂 是不同的。在某些實施方案中，第一不可烙融加工樹脂可W包括均聚物或甚至基本上由均 聚物組成，諸如均聚物PTFE。在其它實施方案中，第二不可烙融加工樹脂可W包括氣化共聚 物或甚至基本上由氣化共聚物組成。在某些實施方案中，第一不可烙融加工樹脂與第二不 可烙融加工樹脂的比率可W為至少約1 : 9、至少約3 : 7、至少約4 : 6、至少約5 : 5、至 少約6 : 4、或甚至至少約8 : 2。在其它實施方案中，第一不可烙融加工樹脂與第二不可烙 融加工樹脂的比率可W不大于約9 : 1、不大于約8 : 2、不大于約6 : 4、不大于約4 : 6、 不大于約3 : 7、不大于約2 : 8、或甚至不大于約1 : 9。在其它實施方案中，第一不可烙 融加工樹脂與第二不可烙融加工樹脂的比率可W在上文所提供的任何最小值和最大值的 范圍內，諸如在約1 : 9至約9 : 1的范圍內。
[0027] 樹脂類型可W通過本領域的技術人員熟知的組合測試來確定，包括差示掃描量熱 法值SC)、傅里葉變換紅外光譜法（FTIR)W及拉曼光譜法。絕緣體的物理特性和完整性W 及燒結的絕緣體的表面處的空隙結構也可W用于區(qū)分樹脂類型。
[0028] 絕緣材料還可W包括一種或多種激光可標記的顏料。如本文所用的短語"激光可 標記的顏料"指的是當用激光福射時經歷改變顏料顏色或產生暗色的分解產物的結構轉變 的顏料。在特定實施方案中，激光可標記的顏料可W包括UV激光可標記的顏料。
[0029] 激光可標記的顏料可W按任何所需的量存在。在特定實施方案中，激光可標記的 顏料可W按至少約0. 5卵h、至少約0. 8卵h、至少約1. 0卵h、至少約1. 2卵h、至少約1.化地、 或甚至至少約1. 5p地的量存在于絕緣材料中。在其它實施方案中，激光可標記的顏料可W 按不大于約5p地、不大于約4p地、不大于約3. 4pph、不大于約3. 2pph、不大于約3.Opph、不 大于約2. 8pph、不大于約2. 6pph、不大于約2. 5pph、不大于約2. 4pph、不大于約2. 2pph、不 大于約2.Opph、不大于約1. 8pph、不大于約1. 5pph、或甚至不大于約1.化地的量存在于絕 緣材料中。在其它實施方案中，激光可標記的顏料可W按上文所提供的任何最小值和最大 值的范圍內的量存在于絕緣材料中，諸如在約0. 5p地至約3.化地、約1.化地至約2. 8p地、 或甚至約1.化地至約2. 5p地的范圍內。
[0030] 本公開的一個特定優(yōu)點是達成本文所描述的性能參數(shù)，諸如在如下文實施例所說 明的激光可標記的顏料的低濃度下極佳的初始和熱老化對比率。運些改進的共存是意想不 到的。舉例來說，在先前的嘗試中，需要激光可標記的顏料的高負荷，諸如3. 5-4. 5p地，W獲 得令人滿意的初始和熱老化對比率。然而，如本文所詳述，驚訝地發(fā)現(xiàn)令人滿意的初始和熱 老化對比率可W在如上文所描述的激光可標記的顏料的低負荷下達成。此外，不希望受理 論約束，據(jù)信激光可標記的顏料的較低負荷可W協(xié)同地改進如下文更詳細描述的絕緣電線 和電纜組合件的抗電弧起痕和傳播性。
[0031] 在某些實施方案中，激光可標記的顏料可W包括激光可標記的無機顏料或甚至基 本上由激光可標記的無機顏料組成。如本文所用的短語"激光可標記的無機顏料"指的是 具有無機核屯、的激光可標記的顏料。特定的激光可標記的無機顏料可W包括激光可標記的 無機顏料，諸如基于金屬氧化物的激光可標記的無機粒子。
[0032] 在某些實施方案中，激光可標記的無機粒子可W包括金屬氧化物或甚至基本上由 金屬氧化物組成。在特定實施方案中，金屬氧化物可W包括Ti〇2、化〇3、NiO、V205、F6203、CuO、 CdO、TI2O3、Ce〇2、佩2〇5、Mo〇3、W〇3、Sb2〇3、Sn〇2、ZrO、化〇2,或其組合。應了解，本文所描述的金 屬氧化物，諸如Ti〇2,包括滲雜、未滲雜或其組合的金屬氧化物。在極特定的實施方案中，金 屬氧化物可W包括Ti〇2、滲雜的Ti〇2或其組合或甚至基本上由TiO2、滲雜的Ti〇2或其組合 組成。基于Ti〇2的粒子核屯、可W具有銳鐵礦晶體結構、板鐵礦晶體結構、金紅石晶體結構， 或其組合。在極特定的實施方案中，基于Ti〇2的粒子核屯、可W包括金紅石TiO2或甚至基本 上由金紅石Ti〇2組成。TiO2顏料的特定實例可W包括美國專利號5,