用於超高速數據傳輸的USB電纜的製作方法
2023-09-21 16:49:15
本專利申請要求2015年7月22日提交的美國臨時申請No.62/195593的權益。
背景技術：
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技術領域：
本發明涉及用於操作以在至少10GHz以及甚至至少15GHz的頻率下以超高速傳輸數據的USB電纜。相關領域的描述通用串行總線或「USB」電纜是包含用於在電子器件之間傳輸低壓差分信號(數據)的多個絕緣導體的電纜，並且在這些器件外部用作互連裝置。絕緣導體的屏蔽物將防止外部信號幹擾。這與RF電纜(天線導線)相反，RF電纜由單個絕緣導體組成以用於接收和發送射頻電磁波(外部信號)，並且其被定位在電子器件內部。絕緣導體的屏蔽物將使天線導線無法工作。USB2.0電纜電子地表徵為能夠在0.4GHz的最大頻率下以0.480Gbps(千兆位/秒)的最高速度傳輸數據。在該頻率下傳輸數據的絕緣導線的信號損失(衰減)為-5.80dB/m。USB3.0電纜電子地表徵為其32AWG絕緣絞合導體的屏蔽差分對能夠在7.5GHz的最大頻率下以每通道5Gbps的最高速度傳輸電纜，這對於利用32AWG絕緣絞合導體的典型構造導致-7.1dB/m的衰減。與用於USB2.0電纜的0.480Gbps的最高速度相比，用於USB3.0電纜的每通道5Gbps的最高速度已被USB開發者論壇(USBImplementersForum，USB-IF)定義為超高速(Gen1)。USB2.0和USB3.0電纜中的數據傳輸導體的絕緣體通常為聚烯烴，例如聚乙烯。然而，USB3.1電纜和USB3.1C型電纜可在10GHz的頻率下達到每通道10Gbps的最高速度，並且這種信號傳導速率被定義為SuperSpeedPlus(SuperSpeed+)或SuperSpeedGen2。儘管事實上隨著頻率增加，衰減也增加，但USB3.1C型電纜在10GHz下僅限於衰減至-7.2dB/m(使用32AWG絞合導體的雙絞線對結構)，這只是從USB3.0電纜衰減的較小增加。如果USB3.1電纜在USB3.0電纜的較低的7.5GHz頻率下工作，則USB3.1電纜的衰減降至-5.9dB/m(使用32AWG絞合導體的雙絞線對結構)，這表明當頻率從7.5GHz增加至10GHz時，衰減的增加相對較大。當AWG導線尺寸減小(即，導體直徑變得更小)時，由增加電纜工作的數據信號頻率而引起的衰減增加的問題加重。優選的較小直徑導體為34AWG。32AWG絞合導體(7股捻在一起的導線，每股的直徑為0.083mm)的直徑為9.8密爾(0.249mm)。34AWG絞合導體的直徑為僅7.9密爾(0.201mm)。伴隨著導體直徑的這種減小，34AWG絞合導體的衰減增加-1.2dB/m。問題是如何適配USB3.0電纜，使得其將會與USB3.1電纜性能一樣。技術實現要素：本發明通過以下所述解決了該問題：提供用於在至少10GHz的頻率下超高速傳輸數據的USB電纜作為一個實施例，其包括護套，以及位於在所述護套內的至少一條電力電纜和用於以每通道10Gbps的速度傳輸所述數據的多個屏蔽絕緣導體，所述絕緣導體的絕緣體在10GHz下表現出不高於0.00035的耗散因數並且包含可熔融製造的全氟聚合物。當能夠以最高達每通道10Gbps的速度傳輸數據時，所述多個絕緣導體也能夠在15GHz下以最高達每通道10Gbps的速度傳輸數據。傳輸的數據是數字，而不是無線電波。以最高達每通道10Gbps的速度傳輸數據的絕緣導體是彼此串聯工作以實現數據傳輸的絕緣導體的屏蔽差分對(SDP)。本發明的USB電纜(包括USB3.1電纜和USB3.1C型電纜)通過在10GHz下滿足衰減(差分插入損耗)目標的屏蔽差分對而表現出如下可接受的衰減：按AWG導線尺寸計：來源：USB3.1C型電纜和連接器說明書(USB3.1typeCCableandConnectorSpecification)，版本1.1，2015年4月3日，用於微型同軸電纜的絞合導線中心導體。本發明的USB電纜中的屏蔽差分對表現出比這些目標更低的衰減。相同說明書敘述了不同AWG尺寸的絕緣雙絞線和雙軸電纜對的絞合導線導體的衰減(差分插入損耗)，將其以引用方式並人本文。優選地，在存在於本發明的USB電纜中的絕緣導體上確定的全氟聚合物的耗散因數不大於0.00035，更優選不大於以下耗散因數：0.00034、0.00033、0.00032、0.00031、0.00030、0.00029、0.00028、0.00027、0.00026或0.00025，這些耗散因素全部在10GHz下測定。除非另外指明，否則本文提及的本發明的USB電纜中的絕緣導體是指在10GHz下的超高速數據傳輸絕緣導體。這些絕緣導體作為屏蔽差分對進行將數據傳輸。令人驚奇的是，本文所述的全氟聚合物絕緣體使得絕緣導體能夠表現出低的衰減，如將在具體實施方式中論述的。優選地，本發明的USB電纜的絕緣導體的絕緣體的共聚物具有總量不超過10個/106個碳原子的熱不穩定端基，值得注意的是以下基團：-CONH2、-COF、-COOH、-CH2OH和-COOCH3。-COOH端基包括-COOH和-COOH二聚體兩者。這些端基的熱不穩定性本身表現為在熔融處理期間揮發物增加，並且在數據(信號)傳輸期間這些端基經受極化作用。在本發明的一個實施例中，本發明的USB電纜的絕緣導體為同軸電纜，所述同軸電纜中的每一者均包括屏蔽物，即所述絕緣導體中的每一者均被屏蔽。優選地，同軸電纜每一者中的導體的直徑不超過9.8密爾(0.249mm)，並且絕緣導體絕緣體的絕緣體厚度不超過8.2密爾(0.21mm)。更優選地，絕緣體厚度不超過7.3密爾(0.19mm)，甚至更優選不超過6.4密爾(0.16mm)。另一種優選是，同軸電纜每一者中的導體的直徑不超過7.9密爾(0.201mm)，並且所述絕緣導體的絕緣體厚度不超過6.4密爾(0.16mm)。更優選地，絕緣體厚度不超過5.6密爾(0.14mm)，甚至更優選不超過4.9密爾(0.12mm)。這些絕緣體厚度滿足用於同軸電纜絕緣體的45歐姆±3歐姆的阻抗規格。對於絞合導體(由多股捻在一起的導線製成的導體)，9.8密爾(0.249mm)和7.9密爾(0.201mm)直徑分別是指32AWG導線尺寸和34AWG導線尺寸，該絞合導體是用於在本發明的USB電纜中的微型同軸電纜和雙絞線對以及雙軸電纜對的絕緣導體中使用的優選導體。絞合導線導體比導體為實心線時更柔韌。在本發明的另一個實施例中，本發明的USB電纜的絕緣導體為屏蔽雙絞線對。優選地，本發明的USB電纜的雙絞線對中的每個絕緣導體的導體具有不超過7.9密爾(0.201mm)的直徑，並且絕緣導體的絕緣體厚度不超過5.6密爾(0.14mm)，優選不超過5.1密爾(0.13mm)，更優選不超過4.5密爾(012mm)。另一種優選是，雙絞線對實施例中的絕緣導體的導體具有不超過9.8密爾(0.249mm)的直徑，並且所述絕緣導體的絕緣體厚度不超過7.0密爾(0.18mm)，優選不超過6.3密爾(0.16mm)，更優選不超過5.6密爾(0.14mm)。在本發明的另一個變型中，本發明的USB電纜的絕緣導體為屏蔽雙軸電纜(雙股電纜)。在一個實施例中，本發明的USB電纜的雙軸電纜對中的每個絕緣導體的導體具有不超過7.9密爾(0.201mm)的直徑，並且絕緣導體的絕緣體厚度不超過6.4密爾(0.16mm)，優選不超過5.6密爾(0.14mm)，更優選不超過4.9密爾(0.12mm)。在另一個實施例中，雙軸電纜對實施例中的絕緣導體的導體具有不超過9.8密爾(0.249mm)的直徑，並且所述絕緣導體的絕緣體厚度不超過8.2密爾(0.21mm)，優選不超過7.3密爾(0.19mm)，更優選不超過6.4密爾(0.16mm)。這些絕緣體厚度滿足用於雙絞線和雙軸電纜絕緣體的90歐姆±5歐姆的阻抗規格。優選地，超高速數據傳輸絕緣導線的絕緣體的可熔融製造的全氟聚合物由四氟乙烯(TFE)/六氟丙烯(HFP)共聚物或四氟乙烯(TFE)/全氟(烷基乙烯基醚)(PAVE)共聚物組成，其中烷基含有1至5個碳原子。優選地，本發明的USB電纜為3.1USB電纜，更優選為USB3.1C型電纜，其中電纜端部處的連接器對於插入到電子器件的接收器中而言是可逆的。在該電纜中，絕緣導體可處於微型同軸電纜中，或者可處於雙絞線對或雙軸電纜中，並且這些電纜中的導體的絕緣體可為TFE/HFP共聚物或TEF/PAVE共聚物。在該電纜中，絕緣導體中至少有八個作為屏蔽差分對存在。本發明的氟化全氟聚合物在本文中用作USB3.1型電纜中所用的絕緣導體的主要絕緣體。然而，當在需要高頻信號性能的通信、電子、軍隊、航空及其他相似應用中的其他相似導線和電纜構造中用作絕緣導體的主要絕緣體時，氟化全氟聚合物還可導致電氣性能改善。附圖簡述該圖為USB超高速數據傳輸電纜(例如USB3.1電纜和USB3.1C型電纜)的一個實施例的示意性剖視圖，為了清楚起見，以放大比例示出。具體實施方式參考附圖，USB電纜2包括多個USB3.1電纜和USB3.1C型電纜特有的元件。這些元件中的一個為微型同軸電纜4，其中存在四個以橫截面示於USB電纜2中的此類電纜。每個微型同軸電纜4由以下所述組成：由多股捻在一起的導線組成的中心導體6、在橫截面中圍繞導體6的聚合物絕緣體8、在橫截面中在聚合物絕緣體8的外表面上方用於防止外部信號的幹擾的金屬編織屏蔽物10，以及在橫截面中圍繞金屬編織物10的聚合物護套12。微型同軸電纜4為USB電纜2的超高速數據傳輸電纜。這些同軸電纜4的聚合物絕緣體8包含可熔融製造的全氟聚合物，其耗散因數不超過0.00035，並且優選不超過下列中的任一者：0.00034、0.00033、0.00032、0.00031、0.00030、0.00029、0.00028、0.00027、0.00026和0.00025，這些全部在10GHz下確定，如本文所述。超高速微型同軸電纜4可替換為絕緣導體的雙絞線對或絕緣導體的雙軸電纜對，其各自包含被聚合物絕緣體包圍的捻在一起的多股導線的中心導體。雙絞線對和雙軸電纜對由金屬箔/聚合物膜層合物屏蔽(包裹)，其防止各對之間外部信號的幹擾，例如串擾。替換的雙絞線對和雙軸電纜對隨後將為USB電纜的超高速數據傳輸電纜。聚合物絕緣體將為與上述聚合物絕緣體8相同的全氟聚合物。無論超高速數據傳輸電纜是USB電纜2的微型同軸電纜、雙絞線，還是雙軸電纜，其均可以大於圖中所示數目存在於USB電纜2中。這些超高速電纜為電纜2提供了超高速數據傳輸。電纜2內的四個微型同軸電纜4或兩個雙絞線對或雙軸電纜對形成一個能夠在10GHzs以10Gbps傳輸數據的通道。這是USB3.1電纜的特徵。電纜2內的八個微型同軸電纜4或四個雙絞線對或雙軸電纜對在10GHz下將帶寬加倍至20Gbps。這是USB3.1型電纜的特徵。示於圖中的該組四個電纜4中的每對微型同軸電纜4為屏蔽差分對，其中屏蔽物10為每個微型同軸電纜的一部分。每個雙絞線和每個雙軸電纜為屏蔽差分對，其中如上所述提供屏蔽物。導體6的AWG尺寸優選不大於AWG26，並且包括28、30、32、34和36的更小AWG導線尺寸。絕緣體(例如絕緣體8)的厚度是這樣的厚度，其能夠提供傳輸超高速數據所需的有效電絕緣體(阻抗)，即滿足特徵阻抗的設計目標並且使在整個USB系統中用於數據傳輸的阻抗不連續性最小化。當導體處於絕緣導體(電纜)的雙絞線對或雙軸電纜對中時，絕緣體厚度可小於當絕緣導體為相同AWG導線尺寸的微型同軸電纜時的厚度。隨著AWG導線尺寸減小，絕緣體厚度也減小以實現上述電氣效應。32AWG微型同軸電纜和其中導體尺寸更小的微型同軸電纜的絕緣體厚度優選達到(滿足)特別針對USB3.1C型電纜的45歐姆±3歐姆的阻抗設計目標。32AWG雙絞線對和雙軸電纜對以及其中導體尺寸更小的此類對的絕緣體厚度優選達到(滿足)特別針對USB3.1C型電纜的90歐姆±5歐姆的阻抗設計目標。USB電纜3.1內的另一個元件是電力線14(供給)和電力線16(返回)，這兩者均以橫截面示出，並且均包括捻在一起的多股導線的中心導體18和圍繞中心導體18的聚合物絕緣體20。聚合物絕緣體20的聚合物的例子是聚氯乙烯。電纜2的電力線14和16優選具有100瓦特的最大功率輸出(在5A下為20V)。USB電纜2內的另一個元件是聚合物絕緣導體的屏蔽雙絞線22，每個聚合物絕緣導體均包括被聚合物絕緣體26包圍的捻在一起的多股導線的中心導體24，全部以橫截面示出。該雙絞線22為USB電纜2的USB2.0部件，USB電纜2.0具有0.48Gbps的最高數據速度。這是電纜2的低速數據傳輸電纜，從而向與該工作條件兼容的界面提供連通性。聚合物絕緣體26的聚合物的例子是聚乙烯。其他未示出但是可存在於電纜2內的元件的例子包括用於另外的信號(例如模擬無線電信號)的邊帶用電纜(SBU)，以及用於佔據電纜2內元件之間的空間隔的填料。以橫截面示出的金屬編織物28圍繞同軸電纜4、電力線14和16以及雙絞線22的組裝件，並且護套30圍繞金屬編織物28。金屬編織物28提供用於整個電纜2的屏蔽物並且還可用作電纜的接地。該屏蔽物可具有其他形式，例如具有夾在它們之間的鋁金屬化聚酯膜的內部金屬編織物和外部金屬屏蔽物的複合材料。護套30的聚合物的例子是乙烯/醋酸乙烯酯共聚物。電纜2內的元件被示為它們好像鬆散地設置一樣。優選地，電纜內的元件緊密地結合在一起，例如通過在施加編織物28之前將元件用聚酯膠帶(未示出)纏繞在一起。用於本發明的USB電纜中的全氟聚合物是可熔融流動使得其為可熔融製造的，即可在熔融狀態下擠出以在超高速數據傳輸絕緣導體的導體上形成絕緣體的那些，例如附圖的絕緣體8。這些全氟聚合物的熔體流動速率(MFR)優選為至少約20g/10min，更優選為至少約25g/10min，還更優選為至少約28g/10min，甚至更優選為至少約30g/10min。高MFR是優選的，以提供在絕緣體處沒有氣隙的情況下獲得緊密接觸/在形成絕緣體的擠出工藝期間獲得導體界面所需的熔融全氟聚合物的流動性。氣隙有助於增加耗散因數。根據ASTMD-1238，在372℃下使用5.0kg重量在熔融全氟聚合物上測量MFR。如前綴「全」所指示，鍵合到組成全氟聚合物鏈的碳原子上的單價原子全部為氟原子。其他原子可存在於聚合物末端基團中，即終止聚合物鏈的基團。可用於本發明USB電纜中的全氟聚合物的例子包括四氟乙烯(TFE)與一種或多種全氟化可聚合共聚單體的共聚物，所述單體為例如具有3至8個碳原子的全氟烯烴，如六氟丙烯(HFP)，和/或全氟(烷基乙烯基醚)(PAVE)，其中所述直鏈或支鏈烷基含有1至5個碳原子。優選的PAVE單體為其中烷基基團含有1、2、3或4個碳原子的那些，分別稱為全氟(甲基乙烯基醚)(PMVE)、全氟(乙基乙烯基醚)(PEVE)、全氟(丙基乙烯基醚)(PPVE)和全氟(丁基乙烯基醚)(PBVE)。可使用若干種PAVE單體來製備TFE/PAVE共聚物，例如TFE/全氟(甲基乙烯基醚)/全氟(丙基乙烯基醚)三元共聚物，有時製造商稱其為MFA。TFE/PAVE共聚物最常被稱為PFA(全氟烷氧基全氟聚合物)。PFA通常含有至少約1重量％的PAVE(包括當PAVE為PPVE或PEVE時)，並且將通常含有約1重量％至15重量％的PAVE。當PAVE包括PMVE時，組成為約0.5重量％至13重量％的PMVE和約0.5重量％至3重量％的PPVE，達到總計100重量％的剩餘部分為TFE。該全氟聚合物的MFR測定條件在ASTMD3307-93中公開。適用於上文作為MFR的範圍列出的每個最小MFR的最大MFR在一個實施例中為50g/10min，在另一個實施例中為46g/10min，在另一個實施例中為40g/10min，並且在另一個實施例中為36g/10min。另一組全氟聚合物為TFE/HFP共聚物，其通常被稱為FEP(氟化乙烯丙烯)。在這些共聚物中，HFP含量通常為約9重量％至17重量％(根據HFPI×3.2計算得出)。優選地，TFE/HFP共聚物包括少量的其他共聚單體，以改善性能。優選的TFE/HFP共聚物為TFE/HFP/PAVE三元共聚物，其中PAVE為PEVE或PPVE，並且其中HFP含量為約9重量％至17重量％，並且PAVE含量(優選PEVE)為約0.2重量％至3重量％，剩餘部分為TFE，以使共聚物總計為100重量％。該全氟聚合物的MFR測定條件在ASTMD2116-91a中公開。適用於上文作為MFR的範圍列出的每個最小值的最大MFR優選為40g/10min，優選為36g/10min。優選的是，全氟聚合物是部分結晶的，即，不是彈性體。所謂部分結晶是指，所述聚合物具有一定的結晶度，並且特徵在於，根據ASTMD3418測定具有可檢測的熔點，並且熔融吸熱量為至少約3J/g。上述提及的關於全氟聚合物的耗散因數共同地以及單獨地適用於上述每種TFE/HFP共聚物和TFE/PFA共聚物中的每一者。全氟聚合物可通過用已知的方法使適當的單體在多種介質中聚合來製造。在一個實施例中，為了經濟性，全氟聚合物在水性介質中製備，即聚合，並且該聚合能夠向全氟聚合物提供所需特性，例如熔融流動性以及絕緣體在處理期間保持其完整性所需的強度。水性介質中的聚合必然形成含有一種或多種添加劑的介質，所述添加劑溶解於該介質中以形成存在於介質中的離子物質。這種添加劑的例子為聚合引發劑如過硫酸銨，鏈轉移劑如甲醇，和/或緩衝劑如ω-羥基氟碳酸銨。在聚合期間形成的全氟聚合物顆粒的分散劑還可作為水性介質的添加劑而存在。雖然從水性介質回收全氟聚合物涉及移除這些添加劑的步驟，但足夠的添加劑中的一種或多種可保持與全氟聚合物以微小的量相締合，然而這足以引起全氟聚合物的耗散因數增加。該優選還適用於上述TFE/HFP共聚物和TFE/PAVE共聚物。進一步優選的是，可熔融製造的全氟聚合物(包括上述FEP和PFA共聚物)被聚合以使得全氟聚合物的聚合顆粒具有均一的熔體流動速率，在聚合期間，沒有例如從低MFR芯和高MFR殼逐步改變的MFR。全氟聚合物的耗散因數的另一個貢獻部分是聚合物鏈的熱不穩定端基，值得注意的是-CONH2、-COF、-COOH、-CH2OH和-COOCH3，其通過聚合過程產生。聚合過程中(例如在上述添加劑的使用中)的差異可導致這些熱不穩定端基中僅有一些存在於全氟聚合物中。如在水性介質中聚合的全氟聚合物將具有至少數百個這種熱不穩定端基並且還可能具有-CF2H端基，這取決於聚合過程的具體情況。各種端基穩定化方法可用於減少這些不穩定端基並且/或者不形成-CF2H端基，其中下述氟化是優選的，因為其可將大多數(如果不是所有的話)端基轉化成熱穩定的-CF3端基。本發明的另一個實施例還可描述為用於在至少10GHz的頻率下以超高速傳輸數據的USB電纜，其包括護套，以及位於在所述護套內的至少一條電力電纜和至少一個用於以10Gbps的速度傳輸所述數據的屏蔽差分對，所述屏蔽差分對的每個構件包括絕緣導體，所述絕緣導體的絕緣體在10GHz下表現出不高於0.00035的耗散因數並且包含可熔融製造的全氟聚合物。電纜優選包括至少兩個所述屏蔽差分對，並且更優選包括至少四個所述屏蔽差分對。形成超高速數據傳輸的絕緣體的全氟聚合物在擠出之前經受嚴格的氟化條件以形成導體絕緣體。這減少了有效量的耗散因數以使得超高速數據傳輸絕緣導體正向地促進由除了絕緣體本身之外的其他因素引起的衰減，以便滿足絕緣導體中特定AWG導線尺寸的衰減目標並且可用於本發明的USB3.1電纜中。氟化可獲得上述耗散因數的低值。氟化的效果為至少將上文指出的熱不穩定端基轉化成穩定的-CF3端基。對於-CF2H端基(如果存在的話)同樣如此。根據氟化的一個實施例，氟化通過將全氟聚合物的粒料暴露於氟氣來進行，例如美國專利4,753,658中所公開的，其中粒料被置於雙錐式混合機中，加熱至200℃的溫度，然後添加氟/氮混合物並且旋轉混合機，同時繼續加熱足以導致大部分(如果不是全部的話)的上述熱不穩定端基轉化為-CF3端基的一段時間。在一個實施例中，這種加熱時間段為6到8小時。通常，粒料尺寸的直徑可為2mm至3mm。對於氟化而言，這些溫度和加熱時間為優選的最小值。在該實施例中，在氟化處理期間，粒料保持為固體形式。根據另一個實施例，氟化在雙螺杆擠出機中以熔融相的全氟聚合物上進行，如美國專利6,838,545中所公開的。擠出機配備有特製螺杆，在使聚合物熔融之後，其迫使熔體進入到擠出機圓筒內配備有多個混合元件的區域中。將氟和氮的混合物送入到該區域中以與熔融聚合物反應，尤其是用於將上述不穩定端基和-CF2H端基(如果存在的話)轉化成穩定端基-CF3。將所得的氟化的全氟聚合物擠出成為粒料。優選地，無論可熔融製造的全氟聚合物為TFE/HFP共聚物還是TFE/PAVE共聚物，可熔融製造的全氟聚合物的氟化都可將熱不穩定端基-CONH2、-COF、-COOH、-CH2OH和-COOCH3的數目減少到總共不超過10個/106個碳原子，優選不超過8個/106個碳原子。將美國專利4,753,658和6,838,545的公開內容以引用方式並人本文。在氟化之後，粒料經受鼓泡，例如通過使氮氣流經粒料來移除可提取的氟和未反應的氟。所得的氟化的全氟聚合物通過常規方法擠出到絞合導線導體上以形成圍繞導體的絕緣體，從而通過具有上述低耗散因數的全氟聚合物獲得超高速絕緣導體，以便用於本發明的USB超高速電纜中。可進行擠出以使得絕緣體為固體全氟聚合物(即，不發泡的)，或者絕緣體通過常規擠出方法發泡。優選地，擠出發泡通過以下所述來進行：在擠出之前將泡孔成核劑與含氟聚合物共混，以及在擠出過程中，將氮氣注入到熔融的含氟聚合物中。優選地，擠出為熔體牽伸，其中由注入的氮氣膨脹引起的發泡在擠出的全氟聚合物被塗覆到導體上時發生，泡孔成核劑的存在導致發泡為絕緣體厚度內的細小均勻空隙形式。優選地，如根據美國專利8,178,592所公開的計算方法所確定的，發泡絕緣體的空隙率為30％至50％。無論絕緣體是固體還是發泡的，這些絕緣導體中的多個的組裝件都根據需要形成屏蔽差分對、電力線和USB電纜的其他元件，並且該組裝件的編織和加護套通過常規方法來進行。令人驚奇的是，通過全氟聚合物的氟化替換幾乎所有熱不穩定端基使得超高速數據傳輸電纜能夠用於根據本發明的USB3.1電纜和USB3.1C型電纜中，從而表現出比針對這些電纜指定的最大值更低的衰減。美國專利7,638,709(US』709)公開了由於TFE/HFP共聚物絕緣體對導體缺乏親和力，這樣的替換具有高回波損耗的缺點。雖然高度氟化的TFE/HFP共聚物可具有低耗散因數，但所得的與該共聚物絕緣的導體將因為絕緣體與導體的關係而具有較差的電氣性能。就此而言，任何由低耗散因數產生的電氣益處都被絕緣體與導體之間的界面處的相互作用抵消。US『709公開了用於將TFE/HFP共聚物絕緣體施加到導體以成為熔體牽伸類型的擠出過程。該擠出涉及將共聚物擠出為圍繞導體的管，以及將擠出管內抽真空以將管牽拉到導體上。這是用於圍繞導體形成絕緣體以形成在本發明的電纜中使用的超高速數據傳輸電纜的優選方法。通過熔體牽伸變成圓錐形形狀的管狀擠出物在與導體接觸時仍然是熔融的。雖然US『709涉及形成發泡絕緣體，但發泡直到熔融聚合物與導體接觸才開始。發泡的延遲使得熔融聚合物能夠在熔體牽伸期間發生的牽拉過程中保持其完整性。在該接觸的時間中，熔體為固體且不是發泡的。US『709公開了TFE/HFP共聚物需要一些熱不穩定端基以對導體具有較大的親和力，並且該較大親和力減少了所得的同軸電纜的回波損耗。該較大親和力本身表現為絕緣體與導體的較大粘附力，其測量為剝離力的增加。根據US『709，應由TFE/HFP共聚物保持的不穩定端基的量(例如，由較低程度的氟化形成)為30至120個/106個碳原子。本發明已發現，對於由用於本發明中的捻在一起的導線製成的小直徑導體而言，儘管呈現至全氟聚合物的熔體牽伸絕緣體的導體表面具有一定的複雜度，但導體與絕緣體之間的界面不呈現US『709中所公開的回波損耗問題。實例根據ASTM2520，方法B(諧振腔擾動技術)在全氟聚合物的2.5mm厚的壓縮模製飾板上測定耗散因數，其中諧振腔內的電場平行於板的長度(15.25cm)。關於本發明的全氟聚合物的不穩定端基通過以下過程確定：通過壓縮模製來製備全氟聚合物的0.25mm至0.3mm厚的測試膜，然後通過在如下端基特有的波長下的吸收經FT-IR分析來分析熱不穩定端基的量：消光係數的值取決於在診斷波長下的吸收。相似地，已知不具有待分析的端基的參考材料的膜通過將全氟聚合物的粒料暴露於氟來進行製備，例如美國專利4,753,658中所公開的，其中粒料被置於雙錐式混合機中，加熱至200℃的溫度，然後添加25摩爾％的氟和75摩爾％的氮混合物並且旋轉混合機，同時繼續加熱8小時。在該粒料上重複氟化過程，直到從所得立方體模製和掃描的膜指示已知端基峰的從一個氟化處理到後續處理的吸收沒有變化為止。在較低溫度或較低氟濃度下的氟化可留下一些不穩定端基，由此參考膜將不會被完全氟化，從而不可用於檢測所有不穩定端部。確定對應於端基的每個波長處的差分吸收，並且這通過以下公式轉化成端基數目/106個碳原子：端基/106(ppm)＝(差分吸收×消光係數)/測試膜的厚度(mm)端基-CF2H在約390℃的熔融處理(擠出)溫度下相對於TFE/HFP共聚物不是熱不穩定端基。在任何情況下，-CF2H端基的數目以與上述相同的方式確定，特徵吸收峰在3005cm1處。聚合實例1使用美國專利申請公布2012/0004365A1實例7中的條件來進行TFE/HFP/PEVE聚合，不同的是反應過程中引發劑泵速從3.5ml/min增加至3.67ml/min。所得聚合物的HFP含量為10.2％，PEVE含量為1.2％，並且MFR為28.8g/10min。將該全氟聚合物通過高剪切機械凝聚與分散體分離並乾燥。氟化實例1使用美國專利6,838,545實例2中公開的過程對來自聚合實例1的乾燥全氟聚合物進行氟化，不同的是包含注射、混合和反應部分的部分從11L/D增加至26L/D，其中反應區域現在包含20個TME元件和1個ZME元件，並且按重量計，氟與聚合物的比率調整為2,000ppm。端基分析顯示僅8個熱不穩定端基/106個碳原子存在於共聚物中，而且不存在-CF2H端基。在10GHz下，該共聚物的耗散因數為0.00023。氟化實例2使用氟化實例1中描述的過程對來自聚合實例1的乾燥全氟聚合物進行氟化，不同的是按重量計，氟與聚合物的比率被調整為900ppm。然後再次通過將前述氟化全氟聚合物的粒料暴露於氟中來對全氟聚合物進行氟化，諸如美國專利4,753,658中所公開的，其中粒料被放置在雙錐式混合機中，加熱至200℃的溫度，然後添加25摩爾％氟和75摩爾％氮混合物並且旋轉混合機，同時繼續加熱8小時。重複雙錐式混合機氟化過程。所得的全氟聚合物在10GHz下表現出0.00031的耗散因數，並且包含少於2個不穩定端基/106個碳原子，而且不包含-CF2H端基。氟化實例3通過將粒料暴露於氟中來對MFR為42g/10min且PPVE含量為5.2重量％的TFE/PPVE共聚物進行氟化，諸如美國專利4,753,658中所公開的，其中粒料被放置在雙錐式混合機中，加熱至200℃的溫度，然後添加10摩爾％氟和90摩爾％氮混合物並且旋轉混合機，同時繼續加熱7小時。所得的全氟聚合物在10GHz下表現出0.00034的耗散因數，並且包含5個不穩定端基/106個碳原子，而且不包含-CF2H端基。擠出實例1在聚合實例1下製備、在氟化實例1下製備和氟化的全氟聚合物通過熔體牽伸擠出而擠出到32AWG絞合導線導體(7/0.083mm)上以在以下條件下產生0.19mm的絕緣體厚度、OD0.62mm：模具6.5mm，頂端2.4mm，DRB＝1.05，DDR＝11230mm擠出機，L/D＝24-28線速度200m/min擠出機中的溫度分布，(單位：℃)區域區域1區域2區域3區域4區域5夾具頭部模具溫度設定330340350～365360～375370～380370～380375～386375～386所得的絕緣導體用金屬編織物屏蔽然後加護套，隨後切割成8個長度。然後將所得的微型同軸電纜整合到USB3.1C型電纜中作為四個屏蔽差分對。微型同軸電纜的屏蔽差分對在10GHz下各自表現出小於-7.6dB/m的衰減。擠出實例2將在聚合實例1下製備並且在根據氟化實例2氟化之後的全氟聚合物與0.3重量％的包含91.1重量％氮化硼、2.5重量％四硼酸鈣和6.4重量％調聚物B磺酸的鋇鹽的泡孔成核劑共混，如美國專利8,178,592所述。擠出到32AWG絞合導體上以形成厚度為7.2密爾(0.18mm)且空隙率為45％的絕緣體為絕緣體提供了所需的48歐姆的阻抗。將屏蔽和加護套的該發泡絕緣導體的八個長度整合到USB3.1C型電纜中。對於超高速電纜而言，這些微型同軸電纜上的每個屏蔽差分對的衰減在10GHz下小於-6.8dB/m。擠出條件如下：20mm螺杆，L/D＝28～32模具1.6mm，頂端0.8mm導體OD：0.24mm，絕緣體OD0.6mm對於在300巴下測試的流動速率為8cc/min的氮注入器，氮注入壓力為350～400巴線速度80m/min溫度分布：(單位℃)區域區域1區域2區域3區域4區域5夾具頭部模具溫度設定290～300340～360370～380375～385365～375365～375350～360340～360擠出實例3將在氟化實例3下製備的全氟聚合物以類似於擠出實例1的方式擠出到32AWG絞合導線導體上以獲得相同的絕緣體厚度。在編織和加護套之後，將這些長度的絕緣導體整合到USB3.1C型電纜中。所得的微型同軸電纜的屏蔽差分對在10GHz下表現出小於-7.6dB/m的衰減。在所述實例中製備的所有超高速電纜都能夠在10GHz下以每通道10Gbps傳輸數據。當前第1頁1 2 3