专利名称：防腐蚀同轴电缆、其制造方法以及缓蚀组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种同轴电缆，具体涉及用于RF(射频)信号传输的防腐蚀干线和配线电缆以及分接电缆。
与这些同轴电缆有关的一个问题是，电缆中的湿气会腐蚀导体，从而对电缆的电气和机械特性产生负面影响。尤其是，在电缆安装时，湿气会从连接器进入电缆。该湿气还会在电缆内移动通过绝缘材料层，或者沿电缆内的接口移动，例如，在绝缘材料层和外导体之间移动。
已提供若干方法来防止湿气进入电缆和通过电缆移动。例如，已在电缆的各接口处施用了疏水粘合剂组合物，以防止湿气沿这些接口移动。而且，还在电缆的其他位置使用了溢流或防水组合物，以限制电缆内的湿气移动。此外，在电缆中还使用了亲水吸湿材料，以用作防水材料。这些亲水材料不仅可对电缆进行防水，而且可将电缆中的湿气除去。
尽管这些材料可提供充分的防水保护，并可限制电缆内的导体腐蚀，然而这些材料具有发粘或滑腻的感觉，尤其是当位于电缆的外导体上时，从而在电缆安装和用连接器连接时是不可取的。结果，这些材料在电缆的安装和用连接器连接时一般必须消除或作其他处理。因此，需要为电缆提供一种不具有发粘或滑腻感觉，从而不会妨碍电缆的安装和用连接器连接的缓蚀涂层。
根据本发明的一个实施例，本发明包括一种同轴电缆，该同轴电缆具有伸长的中心导体；绝缘材料层，其围绕中心导体；外导体，其围绕绝缘材料层；缓蚀涂层，其至少位于外导体的外部部分上，以及优选的是聚合物护套，其围绕外导体。中心导体优选地采用选自由铜，铜合金、铜包金属、以及铜合金包金属所组成的组中的一种材料形成。绝缘材料层优选地含有泡沫聚合物材料。该电缆还可包括防腐蚀层，其位于中心导体和绝缘材料层之间，该防腐蚀层含有苯并三唑化合物(例如，BTA)以及聚合物(例如，低密度泡沫聚乙烯)。外导体优选地采用铝或铝合金形成，但也可采用铜或另一导电材料形成。例如，外导体可包括铝-聚合物-铝粘接叠层带，其沿电缆纵向延伸，并优选具有重叠的纵向边缘，而且可将缓蚀组合物施用到所述叠层带的外表面上。外导体还可包括多根编织的或成螺旋状布置的金属线，其涂有缓蚀组合物。或者，外导体可包括纵向焊接护层，并且可将缓蚀组合物施用到该护层的外表面上。缓蚀涂层含有选自由石油磺酸盐、苯并三唑、烷基苯并三唑、苯并咪唑、胍基苯并咪唑、苯基苯并咪唑、甲苯基三唑、巯基三唑、巯基苯并三唑、以及它们的盐所组成的组中的缓蚀化合物。此外，缓蚀涂层还可包含残余量的油分散剂和/或残余量的稳定剂。
本发明的缓蚀组合物含有分散在油中的水不溶性缓蚀化合物，以及稳定剂，该稳定剂选自由丙二醇醚、丙二醇单醚乙酸酯、乙二醇醚、以及乙二醇单醚乙酸酯所组成的组中。优选地，稳定剂选自由一缩二丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单甲醚、一缩二丙二醇单甲醚、二缩三丙二醇单甲醚、丙二醇单叔丁醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单丁醚、乙二醇单乙醚乙酸酯、乙二醇单丁醚乙酸酯、二甘醇单乙醚乙酸酯、二甘醇单丁醚乙酸酯、以及它们的混合物所组成的组中，并且更优选的是一缩二丙二醇单醚乙酸盐酯，例如，一缩二丙二醇单甲醚乙酸酯。所述缓蚀化合物选自由石油磺酸盐、苯并三唑、烷基苯并三唑、苯并咪唑、胍基苯并咪唑、苯基苯并咪唑、甲苯基三唑、巯基三唑、巯基苯并三唑、以及它们的盐所组成的组中，并且优选的是石油磺酸盐。该石油磺酸盐选自由钙盐、钡盐、镁盐、钠盐、钾盐和铵盐、以及它们的混合物所组成的组中，并且优选的是钙盐。以钙盐为基础，石油磺酸盐的活度为大于0至约25％。石油磺酸盐可选地还包括选自钡盐和钠盐的组中的一种盐。所述油优选的是诸如矿物油那样的石蜡油，优选其分子量小于约600。所述缓蚀组合物优选地含有缓蚀化合物，其含量按重量计算为从约5％至约40％；油，其含量按重量计算为从约50％至约90％；以及稳定剂，其含量按重量计算为从约1％至约10％。更优选的是，缓蚀组合物含有缓蚀化合物，其含量按重量计算为从约15％至约30％；油，其含量按重量计算为从约60％至约80％；以及稳定剂，其含量按重量计算为从约3％至约8％。而且优选的是，缓蚀组合物的粘度在100°F时为从约50至约450SSU。可加热缓蚀组合物，以形成本发明的缓蚀涂层，该缓蚀涂层可位于至少外导体的外表面的部分上。
本发明还包括一种同轴电缆的制造方法，该方法具有步骤使中心导体沿预定行程路径前行；将绝缘材料层施用在中心导体的周围；将外导体施用在绝缘材料层的周围；以及将缓蚀组合物施用到外导体上。然后，可加热电缆以便产生缓蚀涂层，例如，通过将聚合物熔体施用在外导体的周围以形成护套。外导体可通过以下方式形成，即引导铝-聚合物-铝叠层带围绕绝缘材料层以及重叠叠层带的纵向边缘，以形成外导体。外导体还可包括多根金属线，其形成为编织层或者成螺旋状布置在叠层带的周围；以及缓蚀组合物，通过使用缓蚀组合物擦拭金属线，将该缓蚀组合物施用到金属线上。在形成编织层或者成螺旋状布置金属线之前，通过使用缓蚀组合物擦拭叠层带的外表面，或者将电缆浸渍在缓蚀组合物中，也可将缓蚀组合物施用到外导体上。或者，在形成编织层或者成螺旋状布置金属线之后，通过使用缓蚀组合物擦拭外导体的外表面，或者将电缆浸渍在缓蚀组合物中，可将缓蚀组合物施用到外导体上。通过引导铝条围绕绝缘材料层以及纵向焊接金属条的对接边缘，也可形成外导体，并且通过使用缓蚀组合物擦拭外导体的外表面，或者将电缆浸渍在缓蚀组合物中，可将缓蚀组合物施用到外导体上。
本领域的技术人员通过研究以下详细说明和附图，将更容易了解本发明的这些和其他特点和优点，这些附图对本发明的优选实施例和替代实施例作了说明。
图2是根据本发明又一实施例的包括叠层带和成螺旋状布置在叠层带周围的金属线在内的同轴电缆的透视图。
图3是根据本发明另一实施例的包括纵向焊接外护层在内的同轴电缆的透视图。
图4是与
图1和图2所示的本发明实施例对应的同轴电缆制造方法的示意图。
图5A和图5B示意性示出了与图3所示的本发明实施例对应的同轴电缆的制造方法。
在附图和下列详细说明中，对优选实施例作了详细说明，以便可实施本发明。尽管参照这些具体优选实施例对本发明作了说明，然而应理解的是，本发明不限于这些优选实施例。相反，本发明包括众多替代、修改和等效实施例，这些将从对下列详细说明和附图的研究中一目了然。在附图中，相同编号始终表示相同元件。本文中所用的“铜”和“铝”术语不仅包括纯金属，而且还包括合金，这些合金组合物主要包括这些金属。
图1示出了根据本发明一个实施例的防腐蚀同轴电缆10。电缆10这种类型典型地用作分接电缆，其提供一条链路，用于将诸如电缆电视信号、蜂窝移动电话信号、因特网、数据等的RF信号从干线和配线电缆传输到用户。特别是，电缆10这种类型优选地用于50欧姆应用场合，并且优选地具有0.24英寸和0.41英寸。
如图1所示，同轴电缆10包括伸长的中心导体14，其采用合适导电材料制成；以及周围绝缘材料层16。如上所述，本发明的电缆10的中心导体14一般用在RF信号传输方面。优选的是，中心导体14采用铜、铜包钢线或者铜包铝线形成，但也可使用其他导线。中心导体也优选地采用20AWG线，其标称直径约0.032英寸(0.81mm)。
绝缘材料层16可采用泡沫或者固体绝缘材料形成。优选的是，绝缘材料层16是采用诸如聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯那样的适合于降低衰减和使信号传输最大化的聚合材料形成的低损耗绝缘材料。优选的是，绝缘材料层是一种诸如泡沫聚乙烯那样的膨胀式蜂窝状泡沫组合物，例如，高密度泡沫聚乙烯。固体(非泡沫)聚乙烯层也可用于替代泡沫聚乙烯，或者也可施用在泡沫聚乙烯的周围。优选的是，绝缘材料层16从中心导体14到邻接重叠层是连续的。
除了绝缘材料层16以外，电缆10还包括聚合物薄层18。优选的是，聚合物薄层18是防腐蚀层，该防腐蚀层含有聚合物材料和缓蚀化合物。在本发明的优选实施例中，即在中心导体14是铜线或铜包线的优选实施例中，聚合物层18优选地采用低密度聚乙烯与诸如苯并三唑(BTA)、苯并三唑盐(例如，苯并三唑铵)、巯基苯并三唑、烷基苯并三唑等那样的少量苯并三唑化合物的组合。优选的是，聚合物层包含按重量计算为从约0.1％至约1.0％的BTA。BTA例如可从PMC专业厂商那里购买，该产品名称为COBRATEC99。或者，聚合物层18可以是一种粘合剂组合物，例如，乙烯-丙烯酸(EAA)、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)或者乙烯-甲基丙烯酸酯(EMA)共聚物，或者另一合适粘合剂。
如图1所示，外导体20紧密围绕绝缘材料层16。有利的是，外导体20可防止由中心导体14传输的信号泄漏，并可防止来自外部信号的干扰。外导体20优选地包括叠层屏蔽带22，其沿电缆10纵向延伸。优选的是，屏蔽带22被纵向施用成使屏蔽带的边缘处于对接关系或者重叠，以便提供100％屏蔽覆盖范围。更优选的是，屏蔽带22的纵向边缘是重叠的。屏蔽带22包括至少一个导电层，例如薄金属箔层。优选的是，屏蔽带是一粘接叠层带，其包括聚合物层24，并且金属层26和28与聚合物层的对置侧粘接。聚合物层24优选的是聚烯烃(例如，聚丙烯)或者聚酯薄膜。金属层26和28优选的是薄铝箔层。为了防止铝在弯曲时断裂，铝箔层26和28可采用一般具有与聚合物层24相同的拉伸性能和伸长性能的铝合金形成。
优选的是，屏蔽带22通过薄粘合剂层30(例如，厚度小于1密耳)与绝缘材料层16粘接。更优选的是，屏蔽带22在其一个表面上包括粘合剂，例如，乙烯-丙烯酸(EAA)、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)或者乙烯-甲基丙烯酸酯(EMA)共聚物，以便在绝缘材料层16和屏蔽带之间提供粘合剂层30。或者，不过，可采用其他合适方式将粘合剂层30提供给绝缘材料层16的外表面。优选的是，屏蔽带22是一种铝-聚丙烯-铝粘接叠层带，带有EAA共聚物粘合剂背衬。
如图1所示，外导体20优选地还包括编织层40，其围绕屏蔽带22，并且是通过将第一组多根伸长铝线42与第二组多根伸长铝线44进行交织而形成。优选的是，编织层40使用34AWG铝编织线。优选的是，编织层40覆盖屏蔽带22的主要部分，例如，大于40％的屏蔽带，并且更优选的是，大约65％的屏蔽带，以便增加外导体20的屏蔽。
作为形成编织层40的替代，如图2所示，可将多根伸长铝线46成螺旋状布置在下面的叠层带22的周围。第二组多根伸长铝绞线(未示出)也可围绕多根伸长线46，优选的是与伸长线46相比具有相反的螺旋方向，例如，与顺时针方向相反的逆时针方向。象编织线42和44一样，伸长线46优选的是AWG铝编织线，并且优选地覆盖屏蔽带22的主要部分，例如，大于40％的屏蔽带，并且更优选的是大于65％的屏蔽带，以便增加外导体20的屏蔽。
如图1和图2所示，电缆护套50能可选地围绕外导体22，以便进一步防止电缆受潮和受到其他环境影响。护套50优选地采用非导电热塑性材料形成，例如，聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯和橡胶。或者，如果电缆10将安装在需要符合UL910要求的压力通风系统内，则可使用诸如氟化高聚物那样的低烟绝缘材料。
图3示出了根据本发明另一实施例的防腐蚀电缆60。防腐蚀电缆60这种类型典型地用于干线和配线电缆，以便长距离传输RF信号，例如，电缆电视信号、蜂窝移动电话信号、因特网、数据等。图3中典型示出的电缆60这种类型，其直径典型地介于约0.3英寸和约1.5英寸之间。
如图3所示，同轴电缆具有中心导体61，其采用合适导电材料制成；以及周围绝缘材料层62。中心导体61优选地采用铜、铜包铝、铜包钢、或者铝形成。此外，如图3所示，中心导体61典型的是实心导体。然而，中心导体61也可以是空心管，并且还可在管内包括支撑材料，正如在共同指定和待批的系列号为09/485,656的美国专利申请中所说明的那样，该专利申请于2000年2月14提出。在图3所示的实施例中，仅示出了单个中心导体61，因为对于用于传输RF信号的同轴电缆类型来说，这是最常用的布置。然而，本领域技术人员应理解的是，本发明还可适用于在电缆60的中心具有一个以上导体的同轴电缆。
绝缘材料层62围绕中心导体61。绝缘材料层62是采用诸如聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯那样的合适塑料形成的低损耗绝缘材料。优选的是，为了减少单位长度绝缘材料的质量，并从而减少介电常数，绝缘材料是一种膨胀式蜂窝状泡沫组合物，并且特别是，一种闭孔泡沫组合物因其具有抗透湿性而成为优选。绝缘材料层62优选的是一种采用膨胀式泡沫塑料绝缘材料制成的连续圆柱状壁，并且更优选的是一种泡沫聚乙烯，例如，高密度聚乙烯。正如以上参照图1和图2论述的那样，除了绝缘材料层62以外，电缆60还可包括聚合物薄层63。优选的是，聚合物薄层63是防腐蚀层，该防腐蚀层具有聚合物材料和缓蚀化合物，但是该层也可以是一种粘合剂组合物。
尽管本发明的绝缘材料层62一般由具有一般均匀密度的泡沫材料组合物构成，然而绝缘材料层62可具有梯度或分级密度，以使绝缘材料密度按照连续或分级方式从中心导体61到绝缘材料层的外表面径向增加。例如，可使用一种泡沫-固体叠层绝缘材料，其中，绝缘材料62具有低密度泡沫绝缘材料层，其由固体绝缘材料层围绕。这些结构可用于增强电缆的抗压强度和弯曲特性，并可沿中心导体61允许密度降至0.10g/cc。沿中心导体61的密度较低的泡沫绝缘材料62会增强RF信号传播速度，并可降低信号衰减。
紧密围绕绝缘材料层62的是外导体64。在图3所示的实施例中，外导体64是一管状金属护层。外导体64的特点优选的是机械和电气连续的，以使外导体64能对电缆进行机械和电气密封，免受外部影响，并能防止RF辐射泄漏。或者，可对外导体64进行穿孔，以便针对某些专用辐射电缆应用场合，可使RF能量泄漏得到控制。外导体64优选的是一种薄壁铝护层，其壁厚被选择成可使T/D比(壁厚/外径比)保持小于2.5％，并且优选的是保持小于1.6％。尽管外导体64可以成波纹状，然而优选的是采用平滑壁结构。平滑壁结构可优化电缆的几何形状，以便减少电缆在用连接器连接时的接触阻力和可变性，并可消除连接器处的信号泄漏。
在图3所示的实施例中，外导体64优选地采用铝条制成，该铝条形成为一种管状结构，并且对置侧边缘对接在一起，而且对接边缘通过连续纵向焊缝被接合，该连续纵向焊缝用65表示。然而，也可使用诸如铜条那样的其他材料来替代铝条。尽管在本实施例中把采用纵向焊接生产外导体64作为优选进行了说明，然而，本领域的技术人员将认识到的是，也可采用其他方法来生产机械和电气连续的薄壁管状铜护层，例如，使铝条的纵向边缘重叠。
外导体64的内表面优选地在其整个长度范围内并且在其整个圆周范围内，通过采用所述粘合剂材料的粘合剂薄层66(例如，小于1密耳)，与绝缘材料层62的外表面连续粘接。
如图3所示，护套68能可选地包括在内，以围绕外导体64。外护套68的合适组合物包括诸如所述那样的热塑性涂层材料。尽管图3所示的护套68仅由一层材料构成，然而，也可使用叠层式多层护套来提高韧性、可剥离性、耐燃性，减少发烟量，提高耐紫外线能力和耐气候性，提高防侵蚀性、耐强度性、耐化学性和/或耐切割性。
根据本发明，外导体20(图1和图2)和外导体64(图3)的至少外部部分涂有缓蚀涂层。将缓蚀涂层足量涂在外导体上，以防止外导体受潮，并防止外导体受腐蚀。优选的是，将缓蚀涂层涂在外导体的外表面的至少主要部分上，例如，以便提供95％或更多的外导体外部部分的表面覆盖面积。缓蚀涂层含有缓蚀化合物，并且是通过对下述缓蚀组合物进行加热而形成。此外，缓蚀涂层可包括残余量的油分散剂和/或残余量的稳定剂。例如，缓蚀涂层优选地包括油，其按重量计算为小于5％；以及稳定剂，其按重量计算为小于5％，更优选的是这些组份中的每种含量均小于2％。
本发明的缓蚀组合物包含有分散在油中的缓蚀化合物，以及用于保持分散的稳定剂。缓蚀化合物典型的是一种油溶性、水不溶性化合物，并选自由石油磺酸盐、苯并三唑、烷基苯并三唑、苯并咪唑、胍基苯并咪唑、苯基苯并咪唑、甲苯基三唑、巯基三唑、巯基苯并三唑、以及它们的盐所组成的组中。优选的是，缓蚀化合物是石油磺酸盐。本发明的石油磺酸盐优选的是通过对脂族石油馏分进行部分氧化以便生成氧化烃来生成。然后，使用钙来中和氧化烃，并且将氧化烃与少量的石油磺酸钠和经过加氢处理的重环烃的石油馏出物进行混合，以便于处理。或者，可通过其他公知方法来生成石油磺酸盐，例如，通过使硫酸和石油馏出物进行反应以便生成烯属磺酸；使用碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物或氢氧化铵来中和烯属磺酸；通过合适萃取介质从油中除去磺酸盐；然后对石油磺酸盐进行进一步浓缩和提纯。石油磺酸盐典型的是钙盐、钡盐、镁盐、钠盐、钾盐或铵盐、或者它们的混合物。优选的是，石油磺酸盐是钙盐，其可独自存在，也可与钡盐和/或钠盐进行组合。优选的是，石油磺酸盐的分子量大于约400。在与本发明一起使用的优选组合物中，以钙盐为基础，石油磺酸盐的活度为大于0至约25％。典型的是，缓蚀组合物含有缓蚀化合物(例如，石油磺酸盐)，其含量按重量计算为从约5％至约40％，优选的是，按重量计算为从约15％至约30％。
根据本发明，缓蚀化合物分散在油中。优选的是，油是诸如矿物油那样的石蜡油。石蜡油包括长链脂族成分，并且优选的是，石蜡油的分子量小，为小于约600，更优选的是，小于约500(例如，从约400至约500)。此外，油可包括少量经过加氢处理的重环烃的石油馏出物，因为这些馏出物经常用来便于处理缓蚀化合物。油在缓蚀组合物中的含量按重量计算为从约50％至约90％，更优选的是，按重量计算为从约60％至约80％。
缓蚀组合物还含有稳定剂，用于在缓蚀化合物和油之间保持分散。特别是，稳定剂选自由丙二醇醚、丙二醇单醚乙酸酯、乙二醇醚、以及乙二醇单醚乙酸酯所组成的组中。例如，在本发明中可用作稳定剂的是一缩二丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单甲醚、一缩二丙二醇单甲醚、二缩三丙二醇单甲醚、丙二醇单叔丁醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单丁醚、乙二醇单乙醚乙酸酯、乙二醇单丁醚乙酸酯、二甘醇单乙醚乙酸酯、二甘醇单丁醚乙酸酯、以及它们的混合物所组成的组中。优选的是，本发明中使用的稳定剂是一缩二丙二醇单醚乙酸酯，并且更优选的是一缩二丙二醇单甲醚乙酸酯。缓蚀组合物优选地含有含量按重量计算为从约1％至约10％的稳定剂，更优选的是含量按重量计算为从约3％至约8％的稳定剂。
现已发现，在防止缓蚀化合物特别是石油磺酸盐从油中沉淀出时，所述稳定剂在本发明的组合物中尤其有用。尤其是，稳定剂允许大量缓蚀化合物(按重量计算为约15％或更大)用在缓蚀组合物中，而不会发生缓蚀化合物的沉淀。
为了与本发明的电缆一起使用，优选的是，缓蚀组合物的粘度在100°F时为约从50至约450SSU。用于本发明的电缆的尤其优选的组合物是石油磺酸钙、矿物油以及一缩二丙二醇单甲醚乙酸酯稳定剂的组合。该组合物可以在市场上购得，例如，从位于美国北卡罗来纳州Mount Holly的ArroChem公司(ArroChem Inc.)购得防腐蚀润滑油310(Anti Corrosion Lube 310)，其闪点大于200℃，比重为0.8393，在100°F时粘度为从290至310SSU，以钙盐为基础活度为10％。
图4示出了本发明的同轴电缆10的优选制造方法。如图4所示，中心导体14从卷筒70沿预定行程路径(在图4中从左到右)前行。为了生产具有连续中心导体14的同轴电缆，使来自一个卷筒的中心导体的终端边缘与来自下一卷筒的中心导体的初始边缘配合，并且焊接在一起。在形成连续电缆方面重要的是对来自不同卷筒的中心导体进行焊接，而不对中心导体14的表面特性进而对中心导体14的电气特性产生有害影响。
随着中心导体14前行，诸如挤压装置或喷涂装置那样的合适装置72施用聚合物薄层18。然后，经过涂层的中心导体进一步前行到挤压装置74，该挤压装置74将聚合物熔体组合物施用在中心导体14和聚合物层18的周围。如上所述，聚合物熔体组合物优选的是泡沫聚乙烯组合物。一旦经过涂层的中心导体离开挤压装置74，聚合物熔体组合物就膨胀，以形成绝缘材料层16。中心导体14、聚合物层18和绝缘材料层16形成电缆10的电缆芯76。一旦电缆芯76离开挤压装置74并且合适冷却，它就可通过图4所示的过程连续前行，或者在通过该过程进一步前行之前，可收集在卷筒上。
如图4所示，随着电缆芯76前行，屏蔽带22从卷筒78被提供，并且围绕电缆芯被纵向包覆或“象卷烟那样包覆”，以便形成导电屏蔽。如上所述，屏蔽带22优选的是金属-聚合物-金属粘接叠层带，在其一个表面上具有粘合剂。屏蔽带22施用有粘合剂表面，该粘合剂表面设置成与下面的电缆芯76邻接。如果粘合剂层还未包括在屏蔽带22上，则可在将屏蔽带纵向包覆在电缆芯76的周围之前，采用合适的方式如挤出施用粘合剂层。一根或多根导辊80引导屏蔽带22围绕电缆芯76，并且屏蔽带的纵向边缘优选地进行重叠，以便提供具有100％电缆芯屏蔽覆盖范围的导电屏蔽。
一旦屏蔽带22被施用在电缆芯76的周围，就能可选地通过合适的方式，例如，通过使用毡81来将所述组合物擦拭到外表面上而将本发明的缓蚀组合物施用到屏蔽带的外表面上，或者，可采用其他方式，例如，将缓蚀组合物挤压或喷涂到屏蔽带的外表面上，或者将电缆浸渍在该组合物中。如下针对电缆10的所述，本发明的缓蚀组合物优选地被施用到周围编织的或成螺旋状配置的金属线上，并且屏蔽带22预先涂有缓蚀组合物。可购得预先涂有缓蚀组合物并适合在本发明中使用的屏蔽带，例如，可从位于美国新泽西州帕特森(Paterson)的Facile控股公司(Facile Holdings，Inc.)购得。
如上所述，在图1所示的本发明的优选实施例中，编织层40形成在屏蔽带22的周围，并且与屏蔽带一起形成电缆10的外导体20。如图4中的示意性所示，编织层40采用下列方式形成，即从多个绕线架82提供第一组多根铝线42和第二组铝线44，并且将这些铝线进行交织，以形成编织层。优选的是，在编织前，编织线42和44涂有本发明的缓蚀组合物。有利的是，缓蚀化合物也可用作润滑剂，从而有助于金属线的编织。在拉线、卷线或编织线时，例如，通过将本发明的缓蚀组合物擦拭到编织线的表面上，可将本发明的缓蚀组合物施用到编织线42和44上。例如，毡84可用于将缓蚀组合物擦拭到编织线42和44的外表面上。或者，可通过下列方式施用缓蚀组合物，即通过在编织前喷涂编织线42和44，或者将编织线浸渍在该组合物中；通过在编织层形成后使用该组合物擦拭或喷涂编织层；或者通过在编织层形成后将编织电缆浸渍在该组合物中。
作为图1的实施例的替代，可将多根伸长铝线46成螺旋状布置或“配置”在屏蔽带22的周围，而不是形成图2所示的编织层。在本实施例中，从绕线架82拉出的伸长线46不予交织来形成编织层，而是成螺旋状卷绕在屏蔽带22的周围。伸长线46优选地涂有缓蚀组合物，采用方式与所述的编织线42和44相同，即通过使用例如毡81将该组合物擦拭到伸长线上，或者也可通过所述其他方式施用到伸长线46上。尽管未在图4中示出，然而附加多个绕线架可用于将第二组多根伸长线施用在第一组多根伸长绞线46的周围，该第二组多根伸长线优选地具有与第一组多根伸长以相反的螺旋方向绞线，并且涂有缓蚀组合物。
一旦编织层40已形成在屏蔽带22的周围，或者一旦伸长线46已成螺旋状卷绕在屏蔽带22的周围以形成外导体20，电缆就可前行到挤压装置86，并且聚合物熔体就可在升高的温度(例如，高于约250F)时围绕伸长绞线被挤压，以形成电缆护套50。聚合物熔体的热量使叠层带30之间的粘合剂活化，以便在叠层带和下面的绝缘材料16之间形成粘接。此外，聚合物熔体的热量使缓蚀组合物中的油和分散剂蒸发，从而把缓蚀化合物留在外导体20的表面上。然后，可允许电缆护套50冷却，并将成品电缆10收集在卷筒88上，以便于贮存和装运。
尽管如上所述优选地施用了护套，然而可加热电缆，以便蒸发缓蚀组合物中的油和分散剂，而不将护套施用到电缆上。并且，尽管不太优选，然而，缓蚀组合物可留在电缆上，而不加热电缆。
图5A和图5B示出了与诸如图3中所示的电缆60那样的电缆对应的本发明的另一方法实施例。如图5A所示，中心导体61从诸如卷筒90那样的合适供应源被引导。如上所述，为了提供具有连续中心导体14的同轴电缆，使来自一个卷筒的中心导体的终端边缘与来自下一卷筒的中心导体的初始边缘配合，并且焊接在一起，优选的是，不会对中心导体的表面特性进而对中心导体的电气特性产生有害影响。
然后，中心导体61优选地前行到挤压装置98或者其他合适装置，在该装置内，中心导体61被涂上聚合物材料，以形成聚合物薄层63。然后，经过涂层的中心导体61前行到挤压装置100，该挤压装置100集中围绕经过涂层的中心导体连续施用泡沫聚合物的组合物。优选的是，高密度聚乙烯和低密度聚乙烯在挤压装置100内与成核剂进行组合，以形成聚合物熔体。一旦离开挤压装置100，泡沫聚合物的组合物就发泡并且膨胀，以便在中心导体61的周围形成绝缘材料层62。
除了泡沫聚合物的组合物之外，还可使乙烯-丙烯酸(EAA)粘合剂组合物或者其他合适的组合物优选地与泡沫聚合物的组合物在中心导体的周围共同挤压，以形成粘合剂层66。挤压装置100集中围绕聚合物熔体连续挤压粘合剂组合物，以形成涂有粘合剂的芯102。尽管粘合剂组合物与泡沫聚合物组合物的共同挤压是优选的，然而也可在单独装置内使用诸如喷涂、浸渍或挤压那样的其他合适方法来将粘合剂层66施用到绝缘材料层62上，以形成涂有粘合剂的芯102。
为了沿电缆60的中心导体61生成低密度泡沫绝缘材料，可更改所述方法，以便提供梯度或分级密度的绝缘材料。例如，对于具有低密度泡沫内层和高密度泡沫或固体外层的多层绝缘材料，用于形成绝缘材料各层的聚合物组合物可一起共同挤压，并可进一步与用于形成粘合剂层66的粘合剂组合物共同挤压。或者，绝缘材料层可使用连续挤压装置进行单独挤压。也可使用其他合适方法。例如，可使内导体61的温度升高，以便增加尺寸，并因此减少沿内导体的各孔的密度，以便形成密度在径向上不断增加的绝缘材料。
在离开挤压装置100之后，涂有粘合剂的芯102优选地被冷却，然后被收集在诸如卷筒110那样的合适容器上，然后前行到图5B所示的制造过程。或者，涂有粘合剂的芯102可连续前行到图5B的制造过程，而不被收集在卷筒110上。
如图5B所示，涂有粘合剂的芯102可从卷筒110拉出，并可进行进一步处理，以形成同轴电缆60。优选地采用铝形成的并且来自诸如卷筒114那样的合适供应源的窄伸长带S由导辊116引导围绕前置芯102并弯曲成一般圆柱形形状，以便松弛环绕该芯，以形成管状护层64。然后，伸长带S的对置纵向边缘可移动成对接关系，并且该伸长带前行通过焊接装置118，该焊接装置118通过将伸长带S的对接边缘进行接合来形成纵向焊缝65，以便形成松弛围绕芯102的电气和机械连续护层64。或者，伸长带S可布置成使伸长带S的对置纵向边缘重叠，以形成电气和机械连续护层64。
尤其是如果形成薄壁护层，则一旦护层64被纵向焊接，护层64就可形成为椭圆结构，并可将焊瘤从护层中清除，正如在第5,959,245号美国专利中所提出的那样。或者，在清除过程之后，芯102和周围护层64可直接前行通过至少一个凹模120，该凹模120使护层凹入到芯102上，从而产生绝缘材料16的压缩。随着护层64前行通过凹模120，优选地将润滑剂施用到护层64的表面上。然后，电缆从凹模120前行到一合适装置，该装置用于将本发明的缓蚀组合物施用到护层64的外表面上。优选的是，采用下列方式将缓蚀组合物施用到护层64上，即通过例如使用图5B所示的毡122将缓蚀组合物擦拭到护层上。或者，可采用其他方式，例如，将缓蚀组合物挤压或喷涂到护层64的外表面上，或者将如此形成的电缆60浸渍在该组合物中。
一旦缓蚀组合物已被施用到护层64上，电缆就能可选地前行到挤压装置124，并且聚合物熔体可集中围绕护层被挤压，以生成聚合物护套68。如果多个聚合物层用于形成护套68，则用于形成这些多层的聚合物的组合物可按照围绕关系进行共同挤压，以形成护套。此外，在颜色上与护套68形成对照的聚合物组合物的纵向示踪带可与用于形成护套的聚合物组合物进行共同挤压，用于标签目的。
用于生成护套68的聚合物熔体的热量使位于护层64和绝缘材料层62之间的粘合剂层66活化，以便在护层和绝缘材料层之间形成粘接。此外，聚合物组合物的热量使缓蚀组合物中的油和分散剂蒸发，从而把缓蚀化合物留在外导体20的表面上。一旦已施用护套68，就可随后冷却同轴电缆，以使护套硬化。然而，如上所述，可在不施用护套的情况下加热电缆，或者不太优选的是，可在不加热的情况下进行。然后，可将如此生产的电缆收集在诸如卷筒126那样的合适容器上，以便于贮存和装运。
与现有技术的溢流化合物和防水化合物不同，本发明的缓蚀涂层在成品电缆中不具有滑腻或发粘的感觉或组织。尤其是，在缓蚀组合物中的油和稳定剂一般在电缆已受热(例如，通过施用电缆护套)之后蒸发，其方式与在编织时使用的润滑油在受热时蒸发大致相同，以使外导体仅包括残余量的油和/或稳定剂，如有的话。结果，成品电缆的外导体一般不包括缓蚀组合物在施用时具有的油腻感觉。这样，与现有技术的缓蚀涂层不同，本发明的缓蚀涂层不会妨碍电缆的安装或用连接器连接。本领域技术人员应理解的是，这是本发明的重要特点，并且与现有技术的缓蚀化合物相比，可提供真正优势。本领域技术人员应理解的是，在不使用电缆护套的结构中，电缆可在单独的过程步骤中被加热，以便使油蒸发，并提供本发明的防腐蚀电缆。
现已发现，本发明的缓蚀组合物尤其适合于同采用铝形成的外导体。尤其是，对于铝制外导体，现已发现，缓蚀化合物产生与铝的粘接，从而使该缓蚀化合物良好地保持在外导体的表面上。
本发明的缓蚀组合物对电缆的外导体以及电缆整体提供极佳保护。尽管已对本发明就其与所述的分接电缆以及干线和配线电缆一起使用作了说明，然而本发明不限于这些实施例。特别是，缓蚀组合物可与使电缆内的导体腐蚀受到限制是重要的任何类型的电缆一起使用。此外，尽管已对缓蚀组合物就其与同轴电缆的外导体一起使用作了说明，然而本领域的技术人员应理解的是，本发明也可适用于内导体，或者可在其他类型的应用场合与金属一起使用，以提供防腐保护。
应理解的是，在阅读本发明的所述说明并且在审阅附图时，本领域的技术人员可从中进行更改和变动。这些更改和变动被包括在下列所附权利要求的精神和范围内。
权利要求
1.一种同轴电缆，该同轴电缆具有伸长的中心导体；绝缘材料层，其围绕所述中心导体；外导体，其围绕所述绝缘材料层；以及缓蚀涂层，其至少位于所述外导体的外部部分上，并含有选自由石油磺酸盐、苯并三唑、烷基苯并三唑、苯并咪唑、胍基苯并咪唑、苯基苯并咪唑、甲苯基三唑、巯基三唑、巯基苯并三唑、以及它们的盐所组成的组中的水不溶性缓蚀化合物。
2.根据权利要求1所述的同轴电缆，其中所述缓蚀涂层还含有残余量的油分散剂。
3.根据权利要求1或2所述的同轴电缆，其中所述缓蚀涂层还包含选自由丙二醇醚、丙二醇单醚乙酸酯、乙二醇醚、以及乙二醇单醚乙酸酯所组成的组中的残余量的稳定剂。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的同轴电缆，其中所述缓蚀化合物是石油磺酸盐。
5.根据权利要求4所述的同轴电缆，其中所述石油磺酸盐选自由钙盐、钡盐、镁盐、钠盐、钾盐和铵盐、以及它们的混合物所组成的组中。
6.根据权利要求4所述的同轴电缆，其中所述石油磺酸盐包括钙盐。
7.根据权利要求6所述的同轴电缆，其中以钙盐为基础，所述石油磺酸盐的活度为大于0至约25％。
8.根据权利要求6所述的同轴电缆，其中所述石油磺酸盐还包括选自钡盐和钠盐的组中的一种盐。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的同轴电缆，其中所述外导体采用铝或铝合金形成。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的同轴电缆，其中所述同轴电缆还具有防腐蚀层，其位于中心导体和绝缘材料层之间，该防腐蚀层含有苯并三唑化合物和聚合物。
11.根据权利要求10所述的同轴电缆，其中所述苯并三唑化合物是苯并三唑。
12.根据权利要求10所述的同轴电缆，其中所述聚合物是低密度泡沫聚乙烯。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的同轴电缆，其中所述外导体包括铝-聚合物-铝粘接叠层带，其沿电缆纵向延伸。
14.根据权利要求13所述的同轴电缆，其中所述叠层带具有重叠的纵向边缘。
15.根据权利要求13所述的同轴电缆，其中所述缓蚀涂层位于所述叠层带的外表面上。
16.根据权利要求13所述的同轴电缆，其中所述外导体还具有编织层，其围绕所述叠层带，并且采用涂有所述缓蚀涂层的金属线形成。
17.根据权利要求13所述的同轴电缆，其中该同轴电缆还具有多根金属线，其成螺旋状布置在所述叠层带的周围，并且涂有所述缓蚀涂层。
18.根据权利要求1至17中的任一项所述的同轴电缆，其中所述外导体包括纵向焊接护层，并且所述缓蚀涂层位于该护层的外表面上。
19.根据权利要求1至18中的任一项所述的同轴电缆，其中该同轴电缆还具有聚合物护套，其围绕所述外导体。
20.根据权利要求1至19中的任一项所述的同轴电缆，其中所述缓蚀涂层是通过对一种组合物进行加热以使其中的油和稳定剂的主要部分蒸发，使含有所述缓蚀化合物的缓蚀涂层留在所述外导体上而形成；所述组合物含有分散在油中的水不溶性缓蚀化合物，以及稳定剂，所述稳定剂选自由丙二醇醚、丙二醇单醚乙酸酯、乙二醇醚、以及乙二醇单醚乙酸酯所组成的组中。
21.一种同轴电缆，该同轴电缆具有伸长的中心导体；绝缘材料层，其围绕所述中心导体；外导体，其围绕所述绝缘材料层；以及缓蚀组合物，其至少位于所述外导体的外部部分上，并含有分散在油中的水不溶性缓蚀化合物，以及稳定剂，该稳定剂选自由丙二醇醚、丙二醇单醚乙酸酯、乙二醇醚、以及乙二醇单醚乙酸酯所组成的组中。
22.一种同轴电缆的制造方法，该方法包括步骤使中心导体沿预定行程路径前行；将绝缘材料层施用在中心导体的周围；将外导体施用在绝缘材料层的周围；以及将缓蚀组合物施用到所述外导体上，该缓蚀组合物含有分散在油中的缓蚀化合物，以及稳定剂，该稳定剂选自由丙二醇醚、丙二醇单醚乙酸酯、乙二醇醚、以及乙二醇单醚乙酸酯所组成的组中。
23.根据权利要求22所述的方法，其中该方法还具有加热所述电缆以便蒸发在缓蚀组合物中的油和稳定剂的步骤。
24.根据权利要求22或23所述的方法，其中所述加热步骤包括在加热升温时将聚合物熔体施用在外导体的周围，以便加热所述电缆。
25.根据权利要求22至24中的任一项所述的方法，其中所述稳定剂选自由一缩二丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单甲醚、一缩二丙二醇单甲醚、二缩三丙二醇单甲醚、丙二醇单叔丁醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单丁醚、乙二醇单乙醚乙酸酯、乙二醇单丁醚乙酸酯、二甘醇单乙醚乙酸酯、二甘醇单丁醚乙酸酯，以及它们的混合物。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述稳定剂是一缩二丙二醇单醚乙酸酯。
27.根据权利要求25所述的方法，其中所述稳定剂是一缩二丙二醇单甲醚乙酸酯。
28.根据权利要求22至27中的任一项所述的方法，其中所述缓蚀化合物选自由石油磺酸盐、苯并三唑、烷基苯并三唑、苯并咪唑、胍基苯并咪唑、苯基苯并咪唑、甲苯基三唑、巯基三唑、巯基苯并三唑、以及它们的盐所组成的组中。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述缓蚀化合物是石油磺酸盐。
30.根据权利要求29所述的方法，其中所述石油磺酸盐选自由钙盐、钡盐、镁盐、钠盐、钾盐和铵盐、以及它们的混合物所组成的组中。
31.根据权利要求30所述的方法，其中所述石油磺酸盐包括钙盐。
32.根据权利要求31所述的方法，其中以钙盐为基础，所述石油磺酸盐的活度为大于0至约25％。
33.根据权利要求31所述的方法，其中所述石油磺酸盐还包括选自钡盐和钠盐的组中的一种盐。
34.根据权利要求22至33中的任一项所述的方法，其中所述油是石蜡油。
35.根据权利要求34所述的方法，其中所述石蜡油的分子量为小于约600。
36.根据权利要求34所述的方法，其中所述石蜡油是矿物油。
37.根据权利要求22至36中的任一项所述的方法，其中所述缓蚀化合物的含量按重量计算为从约5％至约40％，所述油的含量按重量计算为从约50％至约90％，以及所述稳定剂的含量按重量计算为从约1％至约10％。
38.根据权利要求22至37中的任一项所述的方法，其中所述缓蚀化合物的含量按重量计算为从约15％至约30％，所述油的含量按重量计算为从约60％至约80％，以及所述稳定剂的含量按重量计算为从约3％至约8％。
39.根据权利要求22至38中的任一项所述的方法，其中所述缓蚀组合物的粘度在100°F时为从约50至约450SSU。
40.根据权利要求22至39中的任一项所述的方法，其中所述施用外导体的步骤包括施用采用铝或铝合金形成的外导体。
41.根据权利要求22至40中的任一项所述的方法，其中所述施用外导体的步骤包括引导铝-聚合物-铝叠层带围绕绝缘材料层和重叠叠层带的纵向边缘，以形成外导体的步骤。
42.根据权利要求22至41中的任一项所述的方法，其中所述将缓蚀组合物施用到外导体上的步骤包括使用缓蚀组合物擦拭外导体的外表面。
43.根据权利要求22至41中的任一项所述的方法，其中所述将缓蚀组合物施用到外导体上的步骤包括将电缆浸渍在缓蚀组合物中。
44.根据权利要求41至43中的任一项所述的方法，其中所述施用外导体的步骤还包括在所述引导步骤之后，将金属线形成为围绕叠层带的编织层的步骤。
45.根据权利要求44所述的方法，其中所述将缓蚀组合物施用到外导体上的步骤包括在所述形成步骤之前，将缓蚀组合物施用到金属线上的步骤。
46.根据权利要求45所述的方法，其中所述将缓蚀组合物施用到金属线上的步骤包括使用缓蚀组合物擦拭金属线。
47.根据权利要求41至43中的任一项所述的方法，其中所述施用外导体的步骤还包括在所述引导步骤之后，将多根金属线成螺旋状布置在叠层带的周围的步骤。
48.根据权利要求47所述的方法，其中所述将缓蚀组合物施用到外导体上的步骤包括在所述布置步骤之前，将缓蚀组合物施用到金属线上的步骤。
49.根据权利要求48所述的方法，其中所述将缓蚀组合物施用到金属线上的步骤包括使用缓蚀组合物擦拭金属线。
50.根据权利要求22至40中的任一项所述的方法，其中所述施用外导体的步骤包括引导铝条围绕绝缘材料层以及纵向焊接金属条的对接边缘，以形成外导体。
51.一种缓蚀组合物，该组合物含有分散在油中的水不溶性缓蚀化合物，以及稳定剂，该稳定剂选自由丙二醇醚、丙二醇单醚乙酸酯、乙二醇醚、以及乙二醇单醚乙酸酯所组成的组中。
52.根据权利要求51所述的组合物，其中所述稳定剂由一缩二丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单甲醚、一缩二丙二醇单甲醚、二缩三丙二醇单甲醚、丙二醇单叔丁醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单丁醚、乙二醇单乙醚乙酸酯、乙二醇单丁醚乙酸酯、二甘醇单乙醚乙酸酯、二甘醇单丁醚乙酸酯，以及它们的混合物所组成的组中。
53.根据权利要求52所述的组合物，其中所述稳定剂是一缩二丙二醇单醚乙酸酯。
54.根据权利要求52所述的组合物，其中所述稳定剂是一缩二丙二醇单甲醚乙酸酯。
55.根据权利要求51至54中的任一项所述的组合物，其中所述缓蚀化合物选自由石油磺酸盐、苯并三唑、烷基苯并三唑、苯并咪唑、胍基苯并咪唑、苯基苯并咪唑、甲苯基三唑、巯基三唑、巯基苯并三唑、以及它们的盐所组成的组中。
56.根据权利要求55所述的组合物，其中所述缓蚀化合物是石油磺酸盐。
57.根据权利要求56所述的组合物，其中所述石油磺酸盐选自由钙盐、钡盐、镁盐、钠盐、钾盐和铵盐、以及它们的混合物所组成的组中。
58.根据权利要求57所述的组合物，其中所述石油磺酸盐包括钙盐。
59.根据权利要求58所述的组合物，其中以钙盐为基础，所述石油磺酸盐的活度为大于0至约25％。
60.根据权利要求58所述的组合物，其中所述石油磺酸盐还包括选自钡盐和钠盐的组中的一种盐。
61.根据权利要求51至60中的任一项所述的组合物，其中所述油是石蜡油。
62.根据权利要求61所述的组合物，其中所述石蜡油的分子量为小于约600。
63.根据权利要求61所述的组合物，其中所述石蜡油是矿物油。
64.根据权利要求51至63中的任一项所述的组合物，其中所述缓蚀化合物的含量按重量计算为从约5％至约40％，所述油的含量按重量计算为从约50％至约90％，以及所述稳定剂的含量按重量计算为从约1％至约10％。
65.根据权利要求51至63中的任一项所述的组合物，其中所述缓蚀化合物的含量按重量计算为从约15％至约30％，所述油的含量按重量计算为从约60％至约80％，以及所述稳定剂的含量按重量计算为从约3％至约8％。
66.根据权利要求51至65中的任一项所述的组合物，其中所述缓蚀组合物的粘度在室温时为从约50至约450csp。
67.一种缓蚀组合物，该组合物含有水不溶性石油磺酸盐，其含量按重量计算为从约5％至约40％；石蜡油，其含量按重量计算为从约50％至约90％；以及一缩二丙二醇单甲醚乙酸酯，其含量按重量计算为从约1％至约10％。
全文摘要
本发明提供了一种防腐蚀电缆、防腐蚀电缆的制造方法以及缓蚀组合物。该缓蚀组合物含有分散在油中的水不溶性缓蚀化合物，以及稳定剂，该稳定剂选自由丙二醇醚、丙二醇单醚乙酸酯、乙二醇醚、以及乙二醇单醚乙酸酯所组成的组中。该缓蚀组合物优选地通过例如擦拭或浸渍被施用到同轴电缆的外导体上，并且被加热，以便提供一种不发粘或不滑腻的缓蚀涂层。
文档编号H01B7/17GK1425182SQ01808308
公开日2003年6月18日 申请日期2001年4月11日 优先权日2000年4月20日
发明者埃迪·休斯敦, 本尼迪克特·马雷斯卡 申请人:北卡罗来纳州克门斯扣普有限公司