[发明专利]耐电弧光滑电线

说明书

相关申请

本申请要求2007年12月7日提出的美国临时申请61/005718和2008年6月10日提出的美国临时申请61/131629的优先权，上述申请全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本申请涉及电缆结构，更具体地说，涉及一种用于电缆的层状绝缘体。

背景技术

在高性能机身电线领域，例如应用于商用和军用飞机上，这类电线必须满足严格的性能等级。总体来说，在工业上增强电线的性能特性同时保持或减轻其重量是一个主要目标。

电线/绝缘体组合产品必须保持一些重要的性能特性，包括热机械性能、耐电弧性、紫外-激光标记能力、耐磨性、动态耐切透性(dynamiccut-through resistance)和光滑表面。

在现有技术中，包括纯聚酰亚胺绝缘带和(含氟聚合物)包覆的聚酰亚胺绝缘带的聚酰亚胺绝缘带已被当成主要的绝缘体而加以应用。聚酰亚胺具有很多有益的性能，包括良好的机械性能和绝缘性能。但是，作为绝缘带，聚酰亚胺需要被施加而不能进行熔融挤出，这是因为高分子量的聚酰亚胺由于性能参数需要造成很难被挤压。

这些聚酰亚胺绝缘带，除了它们具有的大部分优点外，在耐干和湿电弧径迹性能方面(dry and wet arc resistance tracking)较差。尽管最新的聚酰亚胺绝缘带具有含氟聚合物包覆层，从而具有改善了的电弧径迹性能，但它们仍不能理想地满足所需的耐电弧标准。

公知的，含氟聚合物(包括)具有良好的耐电弧性能，从而在用于机身用途的电线中，被广泛地应用在主绝缘层之上的第二层中。例如无熔渣的PTFE(聚四氟乙烯-)绝缘带被施加于第一聚酰亚胺绝缘体上。该结构的现有技术的电缆的一个例子，例如根据工业标准AS22759/80-82和86-92机身电线，在附图1中示出。

然而，另一个对机身电线关注点是对既需光滑又可印记(例如紫外激光印记)的追求。为了使得外部的聚四氟乙烯层可印记，添加剂尤其是二氧化钛和其它相关物质(颜料)被加入聚四氟乙烯绝缘带中。这些添加材料尽管很容易被紫外激光标记，但通常成倍地减弱电缆的其它重要性能，包括耐电弧性能。例如，常见的添加剂二氧化钛被采用，是由于它能增强含氟聚合物(聚四氟乙烯)的紫外激光标记性能(增强标记对比度)，但它也擅长维持电弧，因而同时减弱了电线的耐电弧性。

在该行业中另一个期望的性能参数是表面光滑电线，其至少保持当前的AS22759/80-82和86-92性能水平(机身电缆的工业标准)。然而，由于绝缘带的结构，电线不是无棱边的和光滑的，并且，由于为了上述提到的标记目的而在PTFE中添加的添加剂，电线在耐湿电弧试验中性能不佳。这样，受到这些局限，典型的当前机身电线的规格仅要求电线分别通过“湿-电弧径迹”在中等或薄的壁厚时分别为在90％和85％。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供了一种电线，该电线具有被主绝缘层和次绝缘层包覆的导体。第三薄层施加在次绝缘层上，该第三层被设置有颜色添加剂的各种标记，从而使得外表面不仅光滑而且可标记，同时在主绝缘层和次绝缘层里则不需要添加这类添加剂。

通过将紫外激光标记和染色功能分离并局限于电线的绝缘系统的外部层，整体的绝缘系统可被设计成具有更好的机械和电性能。例如，仅在处在外面的薄的PTFE绝缘物的第三层上掺杂二氧化钛和颜色添加剂，且使次绝缘层为天然PTFE(纯的且无添加剂)。

在本发明的一种结构中，对薄的第三绝缘层的掺杂是通过熔体挤出、包裹、涂抹或以其它方式处理次绝缘层外表面以增加第三层而实现的。一个例子是将紫外激光感光剂(二氧化钛)和颜色添加剂添加到处在外面的第三绝缘层中的熔接过程。

通过将处于外面的第三绝缘层(或包覆绝缘层)和次绝缘层分开，这允许次绝缘层在制作时不添加标记添加剂，从而整个绝缘层的整体耐电弧性得以提高。事实上，纯PTFE的第二绝缘带可以做得比较薄，从而允许在形成主绝缘层时更自由，例如在所使用的绝缘带的成份方面。

更进一步，这种PTEF带来的次绝缘层的电弧径迹性能的改进使得在电线绝缘层中的整体聚酰亚胺浓度，例如第一绝缘带层的聚酰亚胺成分相对于含氟聚合物成分增加了，这样获得了更好的热和机械性能，却没有损失耐电弧性能。

这种特性使得在满足特定需求的机械特性时有更多的设计选择，同时也能满足通过必要的性能标准。例如，这种布置使得电缆能在检测等级95％或者更高时通过耐电弧测试，并满足AS22759/80-/82以及AS22759/86-/92的要求。