含有可回收覆盖物的电缆制造技术

本发明专利技术描述了特别用于传输或分配中或高电压能量的含有可回收覆盖物的电缆，其中至少一个覆盖物层基于与介电液体的混合物的热塑性聚合物材料，该聚合物材料包括丙烯均聚物或丙烯与乙烯和不是丙烯的α－烯烃的共聚物。本发明专利技术的电缆具有优异的机械和电性能，包括高介电强度，特别是使得它能够在高操作温度下使用。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及含有可回收覆盖物的电缆。特别地，本专利技术涉及用于传输或分配中或高电压电能的电缆，其中存在基于与介电液体的混合物的热塑性聚合物材料，具有高机械和电性能的挤出覆盖物层，使得特别能够实现高操作温度的使用和高功率能量的传输。现在在电和通讯电缆领域中完全接受由材料组成具有高环境相容性的产物的要求，该材料除在生产和使用两者期间不对环境有害以外，可以在它们寿命结束时容易地回收。然而与环境相容的材料的使用确定地以如下需要为条件限制成本和，对于最通常的使用，保证不管怎样等同于或甚至更好于常规材料的性能。在用于传输中和高电压能量的电缆的情况下，围绕导体的各种覆盖物通常由聚烯烃-基交联聚合物材料，特别是交联聚乙烯(XLPE)，或也是交联的弹性体乙烯/丙烯(EPR)或乙烯/丙烯/二烯烃(EPDM)共聚物组成。在聚合物材料在导体上的挤出步骤之后进行的交联，甚至在连续使用期间的热条件下和采用电流过载时，给予了材料令人满意的机械性能。然而公知的是交联的材料不能回收，使得制造的废物和达到它们寿命终点的电缆覆盖物材料仅可以通过焚化处理。也已知电缆含有它们的绝缘物，绝缘物由如下物质的多层包覆物组成由大量介电液体浸渍的纸或纸/聚丙烯层压材料(通常称为本体(mass)浸渍电缆或也称为油填充电缆)。通过完全填充在多层包覆物中存在的空间，介电液体防止由电绝缘物随之发生的穿孔引起的局部放电。作为介电液体，通常使用的产物如矿物油、聚丁烯、烷基苯等(参见例如US-4,543,207、US-4,621,302、EP-A-0987718、WO98/32137)。然而公知的是本体浸渍的电缆与挤出绝缘电缆相比具有许多缺点，使得它们的用途目前局限于特定的应用领域，特别是局限于高和非常高电压直流传输线的构造，用于陆地和特别是用于水下安装物两者。在此方面，本体浸渍电缆的生产特别复杂和昂贵，这是由于如下两个原因层压材料的高成本和在包覆层压材料和然后采用介电液体浸渍它的步骤期间遇到的困难。特别地，使用的介电液体必须在冷条件下具有低粘度以允许快速和均匀浸渍，同时它必须具有在电缆安装和操作期间低的迁移倾向以防止从电缆端部的液体损失或随后的断裂。此外，本体浸渍的电缆不能回收且它们的用途局限于小于90℃的操作温度。在非交联聚合物材料中，公知的是使用高密度聚乙烯(HDPE)用于覆盖高电压电缆。然而对于电流过载和在操作期间两者，HDPE的缺点在于比XLPE更低的耐温性。热塑性低密度聚乙烯(LDPE)绝缘覆盖物也用于中和高电压电缆；再次在此情况下，这些覆盖物由太低的操作温度(约70℃)限制。WO99/13477描述了由形成连续相的热塑性聚合物组成的绝缘材料，该连续相引入液体或在该固体聚合物结构中形成移动互穿相的容易熔融的电介质。热塑性聚合物对电介质的重量比为95∶5-25∶75。可以通过混合两种组分同时间歇或连续加热(例如通过挤出机)生产绝缘材料。然后将获得的混合物造粒和通过挤出到导体上用于生产高电压电缆的绝缘材料。该材料可以热塑性或交联形式使用。作为热塑性聚合物指示的是聚烯烃、聚乙酸酯、纤维素聚合物、聚酯、聚酮、聚丙烯酸酯、聚酰胺和聚胺。特别建议使用低结晶度的聚合物。电介质优选是低或高粘度的合成或矿物油，特别是聚异丁烯、环烷烃、聚芳族物、α-烯烃或硅油。US4410869描述了包括二甲苯甲酰基(toluyl)醚异构体混合物的介电组合物，非必要地在对苯二酚或其衍生物存在下，用于浸渍电设备，包括电容器和变压器。US4543207描述了包括介电油和含有稠合或非稠合芳族核的芳族单烯烃和/或二烯烃的介电组合物。该组合物包括，特别地，有机酸酯、植物或动物油和芳族醚与0.01-50％含有两个稠合或非稠合芳族环的芳族单和/或二烯烃的混合物。该组合物用于浸渍电容器、变压器和电缆。申请人考虑作为仍然未解决的是生产如下电缆的技术问题含有从热塑性聚合物材料制备的覆盖物的电缆，该覆盖物具有可比于含有交联材料的绝缘覆盖物电缆那样的机械和电性能。特别地，申请人考虑生产含有非交联绝缘覆盖物的电缆的问题，该覆盖物在热和冷两种条件下具有良好的柔韧性和高机械强度，同时具有高介电强度。鉴于该问题，申请人考虑如在引用WO99/13477中建议的那样向聚合物材料中加入介电液体得到完全令人满意的结果。在此方面，申请人坚持向绝缘材料中加入介电液体一方面决定它的介电性能(特别是它的介电强度)的显著增加，同时另一方面保持材料特性(热机械性能，易处理性)未改变，甚至在高操作温度下(至少90℃和以上)。申请人目前已经发现可以通过使用如下定义的与介电液体混合的热塑性丙烯均聚物或共聚物，作为可回收聚合物基础材料解决该技术问题。获得的组合物具有良好的柔韧性甚至当在冷时，优异的热机械强度和高电性能，如以使它特别适于形成至少90℃和以上高操作温度的中等或高电压电缆的至少一个覆盖物层，和特别是电绝缘层。适于实施本专利技术的介电液体具有与基础聚合物的高相容性和在改进电性能方面的高效率，因此允许使用少量添加剂如不损害绝缘层的热机械特性。在介电液体和基础聚合物之间的高相容性保证了液体在聚合物基体中的均匀分散和改进了聚合物的冷行为。根据第一方面，因此本专利技术涉及一种电缆(1)，包括至少一个导电体(2)和至少一个挤出覆盖物层(3，4，5)，该覆盖物层基于与介电液体的混合物的热塑性聚合物材料，其中-该热塑性材料包括丙烯均聚物或丙烯与至少一个烯烃共聚单体的共聚物，共聚单体选自乙烯和不是丙烯的α-烯烃，该均聚物或共聚物的熔点大于或等于140℃和熔融焓为30-100J/g；-该介电液体包括至少一种未取代或由至少一个线性或支化脂族、芳族或混合脂族和芳族C1-C30，优选C1-C24烃基取代的二苯醚。根据第一实施方案，基于与该介电液体的混合物的该热塑性聚合物材料的该挤出覆盖物层是电绝缘层。根据进一步的实施方案，基于与该介电液体的混合物的该热塑性聚合物材料的该挤出覆盖物层是半导体层。优选，丙烯均聚物或共聚物的熔点为145-170℃。优选，丙烯均聚物或共聚物的熔融焓为30-85J/g。优选，丙烯均聚物或共聚物根据ASTM D790在室温下测量的弯曲模量为30-1400MPa，和更优选60-1000MPa。优选，丙烯均聚物或共聚物在230℃下采用21.6N负荷根据ASTMD1238/L测量的熔体流动指数(MFI)为0.05-10.0dg/min，更优选0.5-5.0dg/min。如果使用丙烯与烯烃共聚单体的共聚物，此后者的存在量优选小于或等于15mol％，和更优选小于或等于10mol％。烯烃共聚单体特别是乙烯或通式CH2＝CH-R的α-烯烃，其中R是线性或支化C2-C10烷基，选自如下例子1-丁烯、1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯等，或其结合物。特别优选是丙烯/乙烯共聚物。优选，该热塑性材料选自(a)弯曲模量一般为30-900MPa，优选50-400MPa的丙烯均聚物或丙烯与至少一种烯烃共聚单体的共聚物，共聚单体选自乙烯和不是丙烯的α-烯烃，(b)包括基于丙烯的热塑性相和基于与α-烯烃，优选丙烯共聚的乙烯的弹性体相的多相共聚物，其中弹性体相的存在量至少为45wt％，基于多相共聚物的总重量。类别a)的均聚物或共本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电缆（１），包括至少一个导电体（２）和至少一个挤出覆盖物层（３，４，５），该覆盖物层基于与介电液体的混合物的热塑性聚合物材料，其中： －该热塑性材料包括丙烯均聚物或丙烯与至少一种烯烃共聚单体的共聚物，共聚单体选自乙烯和不是丙烯的α－烯烃，该均聚物或共聚物的熔点大于或等于１４０℃和熔融焓为３０－１００Ｊ／ｇ； －该介电液体包括至少一种未取代或由至少一个线性或支化脂族、芳族或混合脂族和芳族Ｃ↓［１］－Ｃ↓［３０］烃基取代的二苯醚。

【技术特征摘要】
EP 2000-9-28 00121110.11.一种电缆(1)，包括至少一个导电体(2)和至少一个挤出覆盖物层(3，4，5)，该覆盖物层基于与介电液体的混合物的热塑性聚合物材料，其中-该热塑性材料包括丙烯均聚物或丙烯与至少一种烯烃共聚单体的共聚物，共聚单体选自乙烯和不是丙烯的α-烯烃，该均聚物或共聚物的熔点大于或等于140℃和熔融焓为30-100J/g；-该介电液体包括至少一种未取代或由至少一个线性或支化脂族、芳族或混合脂族和芳族C1-C30烃基取代的二苯醚。2.权利要求1的电缆，其中丙烯均聚物或共聚物的熔点为145-170℃。3.权利要求1或2的电缆，其中丙烯均聚物或共聚物的熔融焓为30-85J/g。4.前述权利要求任意一项的电缆，其中丙烯均聚物或共聚物在室温下测量的弯曲模量为30-1400MPa。5.前述权利要求任意一项的电缆，其中丙烯均聚物或共聚物在室温下测量的弯曲模量为60-1000MPa。6.前述权利要求任意一项的电缆，其中丙烯均聚物或共聚物在230℃下测量的熔体流动指数为0.05-10.0dg/min。7.前述权利要求任意一项的电缆，其中丙烯均聚物或共聚物在230℃下测量的熔体流动指数为0.5-5.0dg/min。8.前述权利要求任意一项的电缆，其中烯烃共聚单体的存在量小于或等于15mol％。9.前述权利要求任意一项的电缆，其中烯烃共聚单体的存在量小于或等于10mol％。10.前述权利要求任意一项的电缆，其中烯烃共聚单体是乙烯或通式CH2＝CH-R的α-烯烃，其中R是线性或支化C2-C10烷基。11.前述权利要求任意一项的电缆，其中α-烯烃选自1-丁烯、1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯等，或其结合物。12.前述权利要求任意一项的电缆，其中热塑性材料选自(a)弯曲模量为30-900MPa的丙烯均聚物或丙烯与至少一种烯烃共聚单体的共聚物，共聚单体选自乙烯和不是丙烯的α-烯烃，(b)包括基于丙烯的热塑性相和基于与α-烯烃共聚的乙烯的弹性体相的多相共聚物，其中弹性体相的存在量至少为45wt％，基于多相共聚物的总重量。13.前述权利要求的电缆，其中a)的丙烯均聚物或共聚物的弯曲模量为50-400MPa。14.权利要求12或13的电缆，其中a)的丙烯均聚物或共聚物具有如下性能140-165℃的熔点，30-80J/g的熔融焓，熔融焓小于或等于4J/g的级分在沸腾乙醚中的溶解量小于或等于12wt％，熔融焓为10-40J/g的级分在沸腾正庚烷中的溶解量为15-60wt％，熔融焓大于或等于45J/g的级分在沸腾正庚烷中的不溶解量为40-85wt％。15.权利要求12-14任意一项的电缆，其中a)的丙烯均聚物或共聚物具有如下性能熔融焓小于或等于2J/g的级分在沸腾乙醚中的溶解量为1-10wt％，熔融焓为15-30J/g的级分在沸腾正庚烷中的溶解量为20-50wt％，熔融焓为50-90J/g的级分在沸腾正庚烷中的不溶解量为50-80wt％。16.权利要求12的电缆，其中包括在b)多相共聚物的弹性体相中的α-烯烃是丙烯。17.前述权利要求的电缆，其中弹性体相由乙烯和丙烯的弹性体共聚物组成，该共聚物包括15-50wt％乙烯和50-85wt％丙烯，基于弹性体相的重量。18.前述权利要求任意一项的电缆，其中基础热塑性材料是与如下物质的机械混合物的丙烯均聚物或共聚物熔融焓小于或等于30J/g，和数量小于或等于70wt％的低结晶度聚合物，基于热塑性材料的总重量。19.前述权利要求的电缆，其中低结晶度聚合物的数量为20-60wt％，基于热塑性材料的总重量。20.权利要求18或19的电缆，其中低结晶度聚合物是乙烯与C3-C12α-烯烃的共聚物。21.权利要求18或19的电缆，其中低结晶度聚合物是乙烯与α-烯烃和二烯烃的共聚物。22.权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：L卡斯泰拉尼，G黛尔安娜，C塞尔扎，E阿尔比扎蒂，
申请(专利权)人：皮雷利有限公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]