[发明专利]聚合物涂覆的电线

说明书

本发明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。

技术领域

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。

背景技术

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。

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。

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。

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。

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。

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。

发明内容

本发明提供获得涂覆(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。本发明进一步描述了所形成的涂覆电导体及其性能和特征。