專利名稱：電纜的抗腐蝕鍍層和包帶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本項(xiàng)申請(qǐng)要求1999年10月22日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)60/160,988的優(yōu)先權(quán)。
本發(fā)明涉及一種在用于電纜的金屬薄片，多疊層金屬(尤其是鋁)和塑料薄膜，及塑料薄膜上形成一抗腐蝕鍍層的方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)電纜，如同軸電纜和雙絞電纜，利用金屬包帶(tape)或金屬薄片來減少對(duì)被傳輸信號(hào)的近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)的EMI/RFI干涉及減少電纜中電信號(hào)的輻射。然而，經(jīng)過一段時(shí)間后，金屬氧化物在金屬薄片表面的累積(由于腐蝕)將最終通過降低傳輸信號(hào)的效率而使電纜的這一目的失效。
一種減少腐蝕的副作用的傳統(tǒng)方法是利用溢流(flooding)化合物，諸如涂于電纜上的基于蠟和/或油的材料。一旦冷卻電纜，溢流化合物的物理特性將變化，這會(huì)在電纜上留下使用前必須清除的蠟的渣滓。因而，這種方法在許多應(yīng)用中因?yàn)閮r(jià)格昂貴，高溫下品質(zhì)的降低，以及溢流化合物的環(huán)境影響而不受歡迎。
現(xiàn)在所需的是一種能用于電纜制造的不象傳統(tǒng)包帶那樣易受腐蝕影響的金屬包帶或金屬薄片，并且其也提高了直接制造能力。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到前述情況，理想的是提供一個(gè)當(dāng)其用作電纜屏蔽時(shí)能消除腐蝕影響的包帶的制造過程。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供一種用于在基層表面形成一抗腐蝕鍍層的方法，該方法包括用交聯(lián)材料重新配制成共聚物成分。所形成的共聚物成分然后被施加于基層表面并通過固化形成交聯(lián)共聚物。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，基層可包括金屬薄片，多疊層的金屬和塑料薄膜，及塑料薄膜。
在另一個(gè)實(shí)施例中，基層是一種厚度大約為0.00025英寸至大約0.004英寸的金屬薄片。在本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例中，所形成的表面鍍層能為金屬提供抗腐蝕特性并提供一種粘著到烯屬化合物的粘接層，這在一些屏蔽電纜的應(yīng)用中是有益的。
本發(fā)明進(jìn)一步的特征和優(yōu)點(diǎn)，以及本發(fā)明的各種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和操作將在下面參照附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。


在此引入的附圖組成說明書的一部分，通過舉例，但不限于此，來說明本發(fā)明，其和說明書一起更進(jìn)一步地解釋本發(fā)明的原理，以使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一種抗腐蝕鍍層的形成過程的流程圖；圖2是一個(gè)與鍍有抗腐蝕層的金屬層合為一體的電纜的示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及一種制造用于電纜的抗腐蝕包帶的方法。此外，本發(fā)明涉及一種包含施加于電纜中的金屬薄片，多疊層金屬和塑料薄膜，及塑料薄膜的交聯(lián)共聚物成分的抗腐蝕鍍層。優(yōu)選地，金屬薄片的厚度大約為0.00025英寸至大約0.004英寸。本發(fā)明提供一種新的當(dāng)用于電纜屏蔽時(shí)能充分降低腐蝕影響的包帶設(shè)計(jì)。另外，本發(fā)明為形成在一些屏蔽電纜應(yīng)用中可用的粘結(jié)包帶提供一種新的抗腐蝕包帶設(shè)計(jì)。這種新的包帶設(shè)計(jì)利用一基于溶劑的鍍層，該鍍層能在金屬表面上形成一個(gè)非常薄的層。優(yōu)選地，采用水作溶劑。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一種抗腐蝕鍍層的形成過程100的流程圖。這種抗腐蝕鍍層包含一個(gè)交聯(lián)共聚物鍍層，其設(shè)計(jì)用來優(yōu)化該鍍層鍍覆的金屬的壽命。
在步驟102中，形成一種共聚物成分。這種成分可以是混合物形式或在溶液中。優(yōu)選地，這種成分通過在水(或基于其它溶劑的)溶液中擴(kuò)散而形成。根據(jù)本發(fā)明，該成分的組成包括占共聚物和溶劑總重量大約10％至40％的共聚物(固體)和大約60％至90％的水(或其它溶劑)溶液。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該成分的組成包括占共聚物和溶劑總重量大約25wt.％(重量百分率)的共聚物(固體)和大約75wt.％的水(或其它溶劑)溶液。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該共聚物是一種基于丙烯酸(acrylicacid-based)的共聚物，諸如乙烯-丙烯酸、乙基-甲基-丙烯酸、離子交聯(lián)聚合物，等等。例如，該共聚物可能包括占共聚物重量大約5wt.％至大約30wt.％的丙烯酸和70wt.％至95wt.％的乙烯。作為替換方案，這種基于丙烯酸的共聚物可能包括一種乙基-甲基-丙烯酸共聚物，濃度為占共聚物重量大約13％。許多基于丙烯酸的共聚物，如一種包含占共聚物重量大約20wt.％的丙烯酸的乙烯-丙烯酸共聚物，能夠從商業(yè)賣主那里購(gòu)買到。
在步驟104中，重新配制成共聚物成分。該重新配制步驟包括把一種諸如催化劑的交聯(lián)材料加入到這種共聚物成分中?？梢罁?jù)傳統(tǒng)技術(shù)將這些成分進(jìn)行混合。
這種交聯(lián)材料增強(qiáng)了該成分同金屬的結(jié)合。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該催化劑包括商業(yè)上能夠購(gòu)買到的氮丙啶，或其它羧基活性交聯(lián)介質(zhì)，如尿素甲醛、環(huán)氧樹脂、或類似的化合物。催化劑的量可以從占電鍍?nèi)芤褐亓看蠹s1wt.％到大約10wt.％。此外，該重新配制步驟也可能包括加入一定量的溶劑以進(jìn)一步降低所述成分中固體的濃度。該重新配制能夠在任何高于冰點(diǎn)的溫度下進(jìn)行，如在室溫下進(jìn)行。該重新配制提供鍍到其它材料上的鍍層的粘合程度(bondability)以確保終極產(chǎn)品的功能度，即在電纜應(yīng)用中的抗腐蝕特性。
在步驟106中，所形成的共聚物成分作為鍍層施加于基層表面?；鶎涌梢允墙饘俦∑?，多疊層的金屬和塑料薄膜，及塑料薄膜。優(yōu)選地，金屬可能為能用于電纜的鋁，銅，鋼，或其它金屬。例如，基層可能包括薄薄的幾層鋁，厚度大約為0.00035英寸，它們被粘結(jié)在塑料薄膜的一面或兩面。
鍍敷步驟可通過多種傳統(tǒng)步驟進(jìn)行，包括但不限于凹版電鍍，卷鍍(roll coating)，噴鍍等。根據(jù)本發(fā)明，所鍍敷的鍍層可以非常薄，鍍層厚度從大約0.00005英寸到大約0.001英寸。
優(yōu)選地，該鍍層被鍍敷于用于電纜屏蔽(或其它阻礙物)的諸如厚度大約為0.00025英寸到大約0.004英寸的金屬薄片上，或諸如鋁的多疊層金屬片和塑料薄膜上，并通過提供一抗腐蝕的電、濕、和/或熱屏蔽來增強(qiáng)它們的功能度。最終形成的鍍層也抗多數(shù)傳統(tǒng)的溶劑。另外，該鍍層可鍍敷于疊層基層，即幾層疊壓在塑料薄膜上的薄金屬(例如鋁或銅)層的一個(gè)或多個(gè)金屬表面上。這種多疊層基層能以商品名LAMIGLAS在市場(chǎng)上購(gòu)買到。這一鍍層也可鍍敷于疊壓在塑料薄膜薄層和/或紡織品或非紡織品，如那些以商品名INSULFAB出售的物品薄層上的薄金屬層上。
在共聚物鍍層被鍍敷于基層表面后，鍍層在步驟108固化在基層表面。在該固化步驟中，溶劑變干且催化劑被激活以便開始交聯(lián)。例如，通過將已鍍敷的金屬材料置于一個(gè)加熱到150°至200°的烤爐中幾秒鐘來完成固化。作為替換方案，鍍層也可以通過在較低的溫度持續(xù)更長(zhǎng)的時(shí)間來形成，或在更高溫度的烤爐中持續(xù)更短的時(shí)間來完成，在給出現(xiàn)有描述的情況下，這對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是顯然的。其它的干燥/固化方法包括EB，UV，IR，和其它傳統(tǒng)技術(shù)。此外，所形成的鍍層是透明的而且不會(huì)掩蔽在現(xiàn)存產(chǎn)品上的應(yīng)用。通過往成分中添加顏料能夠獲得彩色鍍層。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)鍍層的暴露面同另一金屬接觸時(shí)，交聯(lián)結(jié)合共聚物鍍層將不會(huì)密封(seal)。換句話說，通過將交聯(lián)材料加到乙烯-丙烯酸共聚物中，最終合成物變?yōu)闊峁绦晕镔|(zhì)(thermoset)。交聯(lián)材料/催化劑的添加增加了鍍層與金屬基層之間的附著力。一旦鍍層被固化到金屬表面，鍍層的暴露面將不會(huì)粘到另一金屬表面。這些特征使得這種抗腐蝕鍍層在用于電纜的批量生產(chǎn)的金屬卷的工業(yè)制造中特別有用。例如，大規(guī)模制造金屬卷的金屬包帶可能寬達(dá)66英寸且重量超過4000英鎊。如果鍍層在金屬包帶卷起時(shí)會(huì)密封(即，鍍層粘到覆蓋于其上的金屬包帶的背面)，那么包帶以后將無法卷繞。
此外，鍍層還能粘附于一些烯屬化合物，如丙烯酸共聚物上，以便提供粘結(jié)包帶，這在一些屏蔽電纜的應(yīng)用是有益的。
本發(fā)明的鍍層能鍍敷于傳統(tǒng)電纜的一個(gè)或多個(gè)表面以便提供一種具有高抗腐蝕效果的電纜。例如，圖2顯示的一種同軸電纜200。電纜200包括一個(gè)鋁編織線202，一個(gè)鋁薄片(粘結(jié)或者不粘結(jié))層204，和一個(gè)電纜軸心206。交聯(lián)共聚物鍍層能鍍敷于金屬薄片層204的一個(gè)或多個(gè)表面。結(jié)果得到一種抗腐蝕電纜。
作為替換方案，本發(fā)明的鍍層也能在不絕緣應(yīng)用中用于任何需要抗?jié)駳飧g的金屬產(chǎn)品。
實(shí)例形成一個(gè)抗腐蝕鍍層的實(shí)例。該混合鍍層包括一種由66wt.％的乙烯-丙烯酸共聚物，32wt.％的水，0.1wt.％的消泡劑，和2wt.％的氮丙啶組成的懸浮液(dispersion)。然后通過傳統(tǒng)鍍敷技術(shù)把這種鍍層鍍敷于一個(gè)LAMIGLAS基層。
另外，形成具有類似成分的鍍層的試驗(yàn)樣品并將其暴露于鹽水薄霧中幾天。鍍有交聯(lián)共聚物鍍層的試驗(yàn)樣品上沒有發(fā)現(xiàn)腐蝕影響。將幾個(gè)鍍有抗腐蝕鍍層的鋁包帶樣品在120°F下浸于10％的鹽水溶液中幾天，以及將同樣的材料浸在自來水中。經(jīng)外觀檢查在鍍有抗腐蝕鍍層的包帶上沒有發(fā)現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。
進(jìn)一步，利用具有與上述組成類似的成分的鍍層進(jìn)行大規(guī)模鍍層試驗(yàn)。在這一試驗(yàn)中，利用傳統(tǒng)技術(shù)，把基于水的抗腐蝕鍍層鍍敷于一個(gè)無鍍層的厚度為0.003英寸的包帶卷?；谶@一事實(shí)，即鍍層以每平方碼0.04盎司的比率均勻地鍍敷，所以鍍層厚度小于0.0001英寸，大約為0.00005英寸。固化后，所形成的鍍層不會(huì)被幾種傳統(tǒng)溶劑除去。
盡管上面參照幾個(gè)特定實(shí)施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，但顯然本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能對(duì)本發(fā)明做出各種各樣的變化和修改而不超出本發(fā)明的保護(hù)精神和范圍。因而本發(fā)明保護(hù)的寬度和范圍不局限于任何上述例示的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于在基層表面形成一抗腐蝕鍍層的方法，包括用交聯(lián)材料重配制成一種共聚物成分；將所述共聚物成分施加于基層表面；和在基層表面固化所述共聚物成分以形成一種交聯(lián)共聚物。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述共聚物成分是一種基于溶劑的具有占該成分重量大約10％到大約40％的固體的懸浮液，且其中所述共聚物成分是一種基于丙烯酸的包含濃度為占該共聚物重量大約5％到大約30％的丙烯酸的共聚物。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述基于丙烯酸的共聚物包含濃度為占共聚物重量大約20％的丙烯酸和濃度為占共聚物重量大約80％的乙烯。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的重配制包括將一種活性的交聯(lián)介質(zhì)引入所述共聚物成分。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述的活性交聯(lián)介質(zhì)是一種基于羧基的催化劑。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述的活性交聯(lián)介質(zhì)是濃度為大約2％到大約5％的氮丙啶。
7.一種由權(quán)利要求1所述的方法制成的金屬包帶。
8.一種由權(quán)利要求1所述的方法制成的粘結(jié)包帶，其中交聯(lián)共聚物被粘結(jié)到一種烯屬化合物上。
9.一種金屬包帶，包括一個(gè)金屬基層，其中所述的金屬基層從包括金屬薄片、多疊層金屬和塑料薄膜的組中挑選；和一個(gè)施加于所述的金屬基層的至少一面上的鍍層，所述的鍍層包括一種當(dāng)固化時(shí)交聯(lián)的共聚物成分。
10.如權(quán)利要求9所述的金屬包帶，其中所述的鍍層包括由一種在基于溶劑的懸浮液中的基于丙烯酸的共聚物和一種基于羧基的催化劑所組成的合成物。
11.如權(quán)利要求10所述的金屬包帶，其中所述的鍍層包括占電鍍?nèi)芤褐亓看蠹s25wt.％的基于丙烯酸的共聚物的懸浮水溶液，其中所述的基于丙烯酸的共聚物包括濃度為占共聚物重量大約5％到大約30％的丙烯酸。
12.如權(quán)利要求11所述的金屬包帶，其中所述的丙烯酸共聚物包括濃度為占共聚物重量大約20％的丙烯酸和濃度為占共聚物重量大約80％的乙烯。
13.如權(quán)利要求11所述的金屬包帶，其中所述的鍍層包括濃度為占懸浮水溶液重量大約2％到大約5％的氮丙啶催化劑。
14.如權(quán)利要求9所述的金屬包帶，其中所述鍍層的厚度為大約0.00005英寸到大約0.001英寸。
15.如權(quán)利要求9所述的金屬包帶，其中所述的金屬薄片的厚度為大約0.00025英寸到大約0.004英寸。
16.如權(quán)利要求9所述的金屬包帶，還包括粘結(jié)于鍍層上的烯屬化合物。
17.如權(quán)利要求16所述的金屬包帶，其中所述烯屬化合物是一種丙烯酸共聚物。
18.一種電纜，包括鍍有交聯(lián)共聚物成分的屏蔽層。
19.如權(quán)利要求18所述的電纜，其中所述的交聯(lián)共聚物成分包括一種基于丙烯酸的共聚物和一種基于羧基的催化劑。
20.如權(quán)利要求19所述的電纜，其中所述的交聯(lián)共聚物成分包括濃度為占含該共聚物的基于溶劑的懸浮液重量大約2％到大約5％的氮丙啶催化劑。
21.如權(quán)利要求18所述的電纜，其中所述的屏蔽層從包括金屬薄片、多疊層金屬和塑料薄膜的組中挑選。
22.如權(quán)利要求18所述的電纜，其中所述的屏蔽層是一金屬層，所述的金屬?gòu)陌ㄤX、銅和鋼的組中挑選。
23.如權(quán)利要求18所述的電纜，其中所述的屏蔽層包括多疊層鋁薄片，且其中所述的交聯(lián)共聚物成分是一個(gè)在所述屏蔽層的一個(gè)或多個(gè)表面上的鍍層，所述鍍層的厚度大約為0.00005英寸到大約0.001英寸。
24.如權(quán)利要求18所述的電纜，其中所述金屬薄片的厚度大約為0.00025英寸到大約0.004英寸。
25.如權(quán)利要求18所述的電纜，其中交聯(lián)共聚物成分被粘結(jié)到一種烯屬化合物上。
26.如權(quán)利要求25所述的電纜，其中所述烯屬化合物是一種丙烯酸共聚物。
全文摘要
一種在基層表面形成一個(gè)抗腐蝕鍍層的方法，包括用交聯(lián)材料重配制成一種共聚物成分。所得到的共聚物成分然后被施加于基層表面并固化形成交聯(lián)共聚物。該交聯(lián)共聚物成分可能包括基于丙烯酸的共聚物和基于羧基的催化劑。該基層可能包括金屬薄片和/或多疊層的金屬和塑料薄膜。這種抗腐蝕鍍層被施加于用來屏蔽電纜的金屬和薄片上，并通過提供電、濕、和/或熱屏蔽來增強(qiáng)它們的功能度，同時(shí)提供一種粘著于某些烯屬化合物的粘結(jié)層，這在某些屏蔽電纜的應(yīng)用中是有益的。
文檔編號(hào)H01B3/44GK1391502SQ00815824
公開日2003年1月15日 申請(qǐng)日期2000年10月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月22日
發(fā)明者羅伯特·塞拉, 詹姆斯·羅斯, 保羅·哈雷卡克 申請(qǐng)人:北卡羅來納康姆斯科普公司