聚合物涂覆的电线制造技术

本发明专利技术提供绝缘电导体如电线以及通过增强电导体和基础绝缘热塑性层(例如包括PAEK)之间结合强度来制备这种绝缘电导体对抗局部放电的方法。这种绝缘电导体可以包括：电导体；电导体至少一部分表面上的绝缘涂层；电导体与绝缘涂层间的氧化物层。生产这种绝缘电导体的方法可以包括在环境大气压下向电导体上挤出绝缘聚合物以及随后的热处理步骤，后者也可以在环境大气压下实施。在环境大气压下实施。在环境大气压下实施。

【技术实现步骤摘要】
聚合物涂覆的电线
[0001]本申请是基于申请号为202080006267.5、申请日为2020年8月21日、专利技术名称为“聚合物涂覆的电线”的中国专利申请的分案申请。


[0002]本申请主要涉及绝缘电导体以及与这种绝缘电导体有关的方法的领域。

技术介绍

[0003]电导体是允许电荷(电流)流过的材料。电线是最常见的电导体形式之一，和通常由金属如铝、铜或它们的合金制成。在这些电导体中电子发生流动，而由于电子在原子间的移动和与之相关的高速运动，这会产生热量。
[0004]没有电绝缘体的帮助，含电导体如电线的设备不能正常工作。具体地，为防止产生过热/火灾问题、防止电击和确保导体和与导体相关的设备的正常运行和安全，电线通常涂覆有绝缘体。例如，为了避免在使用过程中可能导致局部放电的气隙，绝缘层与内在电导体之间的粘合非常重要。例如，导体和相邻绝缘层间可能会发生放电，特别是当导体和绝缘层之间(如上所述)、绝缘层内部和/或绝缘层外部(此时材料放电到附近的另一电线或电机元件，即电晕放电)存在气隙/脱层时。当电线聚集形成(如在绕组电机中)时，良好的附着(绝缘层和电导体之间不含或含很小的气隙)对于缓解至少第一种放电模式来说特别重要。
[0005]因多种原因，聚合物是电线绝缘的常用材料。一些聚合物具有很强的电阻，可以是柔性的(因此在拐角处易于弯曲并安全地引入接电箱)，可以容易地散热，可以缓慢燃烧，并且相对便宜。具体地，聚醚酮如聚醚醚酮(PEEK)由于它们典型的高温操作窗口和对工业和汽车环境中存在的许多化学品具有固有的耐受性而是极好的电线绝缘材料。但在金属(例如在电导体内应用的那些)上直接挤出热塑性聚合物如PEEK通常是有问题的，因为这些热塑性聚合物通常不能与这些金属很好地粘合(如上文所述，其中存在与气隙和脱层相关的许多问题)。据信这些聚合物对导体的粘合受处理过程中氧化物层的存在/形成的影响，和本领域中通常认为氧化物层的存在对粘合不利。因此，已尝试在涂覆/粘合过程中从金属表面除氧，以在电导体上提供绝缘层。例如，参见EP3441986，其在这里作为参考全文引入。还采用了替代的方法来解决粘合问题，包括应用多个聚合物层(例如包括烤漆层)。例如，参见美国专利公开No.2015/0021067，其在这里作为参考全文引入。在这种多层布置中，相邻层间的脱层仍可能不利地造成在绝缘电线内形成气隙。
[0006]已经有些尝试通过应用“压力涂覆”技术来改进绝缘体和内在导线间的密切接触，从而提高绝缘体与电线的粘合性。压力涂覆不同于一般的挤出，因为在压力涂覆中，电线芯/芯轴回退到热塑性挤出工具内的外部成型模内。这使得电线离开机器之前用高压树脂涂覆。在压力涂覆中，使用与产品外径大小相似的模具，且电线丝以涂覆后形式离开挤出机。与之相比，在传统的“护套或套管涂覆”中，应用更大的工具组件，在电线穿过机器时沿相同方向挤出管子；在离开挤出机后拉出管子和使之与导体接触。护套或套管涂覆设备中形成模和芯/芯轴在机器出口处齐平或接近齐平，并且管子离开和导体之间存在气隙。这样
运行所述过程时，管子向下拉而与导体紧密接触。
[0007]通常认为，压力涂覆技术可提高绝缘层对电线的“抓紧力”，但这些技术不会与电线表面上的内在氧化物层产生任何粘合。另外，与其它替代方法如其中可能应用更大的套管工具组件的夹套涂覆相比，压力涂覆可能是不希望的，因为前者允许更低的压力、更容易控制绝缘同心度/均匀性和更快的涂覆线速度。
[0008]有利的是提供用于制备涂覆电导体的进一步方法，其中所述涂覆电导体可在聚合物涂层和内在导体之间提供有效粘合。

技术实现思路

[0009]本专利技术提供获得涂覆(绝缘)电导体的方法，和具体提供在绝缘涂层与电导体之间产生有效粘合的方法。本专利技术进一步描述了所形成的涂覆电导体及其性能和特征。
[0010]与传统理解相反，本专利技术人开发的生产涂覆电导体的方法在环境空气中实施，不需要严格注意从大气中排除氧。这里所公开的方法提供的涂覆/绝缘电导体在绝缘涂层与内在电导体之间充分粘合。正如下文更全面描述和证实的，通过这种方法生产的涂覆电导体有利地具有很强的耐受绝缘涂层从电导体上脱层的能力。
[0011]在一个方面，本专利技术提供一种绝缘电导体，其包括：在其至少一部分表面上包括氧化物层的电导体；和在至少一部分所述氧化物层上的绝缘涂层，其中所述绝缘电导体在绝缘涂层与电导体和/或氧化物层之间表现出粘合性，从而绝缘涂层不能从电导体上剥离。所述绝缘涂层“不能剥离”的特征可以指所述绝缘涂层不能以完全或部分管状形式从电导体上拉下来(例如在环境条件/在室温下空气中)。
[0012]电导体特性可以变化。在一些实施方案中，所述电导体为电线。在一些实施方案中，所述电导体具有圆形、方形、三角形、矩形、多边形或椭圆形的横截面形状。在一些实施方案中，所述电导体包括铜、铝或它们的组合。在特定实施方案中，所述电导体包括铜。在一些实施方案中，所述电导体包括银、镍或金涂层。
[0013]类似地，绝缘涂层的特性可以变化。在一些实施方案中，绝缘涂层包括聚芳基醚酮(PAEK)。示例性的PAEK聚合物包括但不限于聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚醚酮酮(PEEKK)和聚醚酮醚酮酮(PEKEKK)。在某些实施方案中，绝缘涂层还可以包括一种或多种纤维、填料或它们的组合。在一些实施方案中，绝缘涂层包括PAEK与一种或多种含氟树脂的聚合合金。在其它实施方案中，绝缘涂层基本由聚合物如PAEK组成。
[0014]在一些实施方案中，提供绝缘电导体，其中所述电导体为具有圆形横截面的电线，当按如下过程测量时，其tanδ阻尼比小于或等于1.10：a)在DMA仪器中，第一次将悬臂夹持的涂覆电线从室温加热至对应于熔融吸热峰的温度T1(由DSC确定)；b)在T1下经过一分钟后将涂覆电线冷却回室温；c)第二次将涂覆电线加热至T1；d)在第一个加热循环期间，确定聚合物热转变区开始时tanδ曲线的斜率m1；e)在第二个加热循环期间，确定聚合物热转变区开始时tanδ曲线的斜率m2；和f)将m1除以m2计算tanδ阻尼比。
[0015]在一些实施方案中，提供绝缘电导体，其中所述电导体为具有矩形横截面的电线，当按如下过程测量时，其tanδ阻尼比小于1.60：a)在DMA仪器中，第一次将悬臂夹持的涂覆电线从室温加热至对应于熔融吸热峰的温度T1(由DSC确定)；b)在T1下经过一分钟后将涂覆电线冷却回室温；c)第二次将涂覆电线加热至T1；d)在第一个加热循环期间，确定聚合物
热转变区开始时tanδ曲线的斜率m1；e)在第二个加热循环期间，确定聚合物热转变区开始时tanδ曲线的斜率m2；和f)将m1除以m2计算tanδ阻尼比。
[0016]在一些实施方案中，通过如下过程确定所述绝缘涂层不能从电导体上剥离：在绝缘涂层中产生缺口或撕口；在环境条件下，在空气中由缺口或撕口沿涂覆电导体纵向方向剥离绝缘层，以尝试从电导体上剥离绝缘层；和观察到绝缘层不能以完全或部分管状形式从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.绝缘电导体，包括：电导体，在该电导体的表面的至少一部分上包括氧化物层；和在该氧化物层的至少一部分上的绝缘涂层，其中：该电导体为具有圆形横截面的电线，当按如下过程测量时，其tanδ阻尼比小于或等于1.10：a)在DMA仪器中，第一次将悬臂夹持的涂覆电线从室温加热至对应于熔融吸热峰的温度T1(由DSC确定)；b)在T1下经过一分钟后将涂覆电线冷却回室温；c)第二次将涂覆电线加热至T1；d)确定第一个加热循环期间聚合物热转变区开始时tanδ曲线的斜率m1；e)确定第二个加热循环期间聚合物热转变区开始时tanδ曲线的斜率m2；和f)将m1除以m2计算tanδ阻尼比。2.根据权利要求1所述的绝缘电导体，其中该电导体具有圆形、方形、三角形、矩形、多边形或椭圆形的横截面形状。3.根据权利要求1所述的绝缘电导体，其中该电导体包括铜、铝或它们的组合或合金。4.根据权利要求3所述的绝缘电导体，其中该电导体包括铜或铜合金。5.根据权利要求1所述的绝缘电导体，其中该电导体包括银、镍或金涂层。6.根据权利要求1所述的绝缘电导体，其中该绝缘涂层包括聚芳基醚酮(PAEK)。7.根据权利要求1所述的绝缘电导体，其中该绝缘涂层还包括一种或多种纤维、填料或它们的组合。8.根据权利要求1所述的绝缘电导体，其中该绝缘涂层基本由聚芳基醚酮(PAEK)组成。9.根据权利要求1所述的绝缘电导体，其中该绝...

【专利技术属性】
技术研发人员：Z，
申请(专利权)人：宙斯有限公司，
类型：发明
国别省市：