具有耐冲击涂层的电缆制造技术

本发明专利技术涉及用于电缆的涂层，该涂层能够保护电缆免受意外冲击。通过在输电电缆结构中插入适当厚度的发泡聚合物材料涂层，优选和外聚合物涂层的护套接触，可以具有高抗冲强度的电缆。此外申请人发现，使用发泡聚合物材料作为电缆涂层可以使电缆获得比使用没有发泡的相同聚合物作为类似涂层的电缆更高的抗冲强度。包含这种类型涂层的电缆比包含金属装甲的常规电缆有各种优势，例如较易加工、成品电缆的重量和尺寸得到减少、并且一旦其工作周期结束有关电缆再循环的环境影响降低。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电缆用涂层，该涂层能够保护电缆不受意外冲击。诸如在电缆传输、铺设等期间发生的意外冲击可能会使电缆的结构出现一系列损坏，包括绝缘层变形、绝缘层和半导体层分离等等；这种损坏可能会导致绝缘层的电梯度变化，结果造成该层的绝缘能力下降。在目前可市售获得的电缆，例如那些低压或中压输电或配电用的电缆中，为保护电缆免受意外冲击引起的可能的损坏，通常是包敷能够耐这种冲击的金属装甲。这种装甲可以是带或丝的形式(一般是用钢制造)，或者是以金属护套的形式(一般是用铅或铝制造)；反过来，这种装甲还外包有外层聚合物护套。US专利5,153,381中就描述了这种结构的电缆的一个实例。据申请人观察，上述金属装甲的存在具有很多缺陷。例如，包敷所说的装甲要在电缆加工的一个或几个附加阶段中进行。此外，金属装甲的存在除造成环境问题外还大大增加了电缆的重量，如果需要换电缆的话，将不易处置按这种方式构造的电缆。公开号为7-320550的JP专利中描述了一种具有0.2-1.4mm厚耐冲击涂层的家用电缆，该涂层放在绝缘体和外护套之间。这种耐冲击涂层是一种含聚氨酯树脂作为主组分的非发泡聚合物。另一方面，已知为各种目的而在电缆的构造中使用发泡聚合物材料。例如，DE专利申请p 15 15 709公开了在外塑料护套和内金属护套之间使用中间层，以便增加外塑料护套的抗低温性。但该文献中没有提及关于保护具有所说中间层的电缆的内部结构的内容。事实上，这种中间层应当补偿外塑料护套中由于温度降低而产生的弹性张力，并且可以由松散布置的玻璃纤维组成，或者由可以是发泡的或掺入中空玻璃球的材料组成。另一篇DE技术G 81 03 947.6中公开了一种设备和机器内部连接用的电缆，该电缆具有特别的机械抗性和挠性。所说的电缆是为在滑轮上经过并且具有足够挠性以便在所说滑轮上经过后回复其直的结构而专门设计的。因此，这种类型的电缆专门致力于抗静态类型的机械负荷(如在滑轮上经过时所产生的)，并且其主要的特点是挠性。本领域技术人员很容易看出这种类型的电缆与具有金属装甲的低或中压输电或配电用电缆有实质性区别，后者不是挠性的而是应当能够抵抗某些强度对电缆的冲击而引起的动态负荷。另外，在同轴或双绞类型的信号传输电缆中，已知为使传导金属绝缘可使用发泡材料。同轴电缆通常是用来运送高频信号，如TV用同轴电缆(CATV)(10-100MHz)、卫星电缆(最高2GHz)、计算机用同轴电缆(1MHz以上)；传统电话电缆通常运送约800Hz频率的信号。在这种电缆中使用发泡绝缘体的目的是增加电信号的传送速度，以便达到空中传导金属中的理想的信号传输速度(接近光速)。这样作的原因在于，与非发泡的聚合物材料相比，发泡材料通常具有较低的介电常数(K)，聚合物的发泡程度越大，其介电常数越成比例地接近空气的介电常数(K＝1)。例如，US专利4,711,811中描述了一种信号传输电缆，该电缆具有发泡的含氟聚合物作为绝缘体(厚度0.05-0.76mm)，所说绝缘体外包有乙烯/四氟乙烯或乙烯/三氟氯乙烯共聚物(厚度0.013-0.254mm)膜。正如该专利所描述的，发泡聚合物的目的是使导体绝缘，外包发泡聚合物的非发泡聚合物膜的目的是改进绝缘的机械性能，具体说是通过当将两个被绝缘的导体绞成所谓“双绞线”时赋予必要的抗压强度。EP专利442,346描述了一种具有基于发泡聚合物的绝缘层的信号传输电缆，所说的绝缘层直接放在导体的周围；这种发泡的聚合物具有超微孔结构，其空隙体积大于75％(相当于大于300％的发泡程度)。这种聚合物的超微孔结构应当是在6.89×104Pa负荷下压缩了至少10％并且除去负荷后能够恢复原始体积的至少50％；这些数值大致相当于材料所必须具有的以便抵抗拧绞电缆时压缩的典型抗压强度值。国际专利申请WO93/15512也涉及了一种具有发泡聚合物绝缘层的信号传输电缆，据陈述是通过用非发泡的绝缘热塑性聚合物涂敷发泡的绝缘体(如上述US4,711,811中所述)来获得所需的抗压强度，然而这样降低了信号的传播速度。所说的专利申请WO93/15512描述了一种具有双层绝缘层的同轴电缆，其中两个层均由发泡的聚合物材料组成，内层由微孔聚四氟乙烯(PTFE)组成，而外层由闭孔发泡聚合物(具体说是全氟烷氧基四氟乙烯(PFA)聚合物)组成。这种发泡聚合物基的绝缘涂层是通过将PFA聚合物挤出到PTFE绝缘体内层的外面、注射Freon 113气作为发泡剂而获得的。根据说明书给出的详细描述，闭孔发泡绝缘体使得保持高速传送信号成为可能。在该专利申请中还明确了是耐压缩的，尽管没有给出有关抗压强度的数字数据。说明书中强调了用这种双层绝缘体外包的导体可以被拧绞，外发泡层中空隙率的增加可以导致获得传送速度的增加，由此使该包覆层反抗压缩内发泡层的能力没有大的变化。正如从上述文献中看出的，使用“开孔”发泡聚合物材料作为信号传输电缆用绝缘层的主要目的是增加电信号的传送速度；然而，这些发泡涂层的缺陷是具有不够充足的抗压强度。少数发泡材料也被上位定义成“抗压缩的”，这是因为它们不仅确保高速信号传输，还足以抵抗当两个涂敷有上述发泡绝缘层的导体被拧绞在一起时所典型产生的压缩力；因而，同样在这种情况中，所施加的负荷是基本上静态类型的。因此，一方面，由发泡聚合物材料制造的用于信号传输电缆的这些绝缘层必须要具有它们能够承受相对适度压缩负荷(例如当两个电缆被拧绞在一起时产生的)的特征，另一方面，就申请人知道的任何文献中均没有提及可通过发泡聚合物涂层来提供任何类型的抗冲强度。此外，虽然这种发泡绝缘涂层促进了较高速度的信号传输，但正如上述专利申请WO93/15512中认为的，在抗压强度方面，不如由类似的非发泡材料制造的涂层有利。据申请人目前的发现，通过在输电电缆的结构中插入具有适当厚度和弯曲模量的由发泡聚合物材料制造的适宜涂层，优选和外聚合物涂层的护套接触，可以获得具有高抗冲强度的电缆，由此可以避免在该电缆结构中使用上述的保护性金属装甲。具体说，申请人注意到应当选择聚合物材料以便它具有足够高的弯曲模量(在其发泡前测定的)，从而达到所期望的抗冲击性，并且避免由于对其外表面的不期望的冲击而造成的电缆内部结构的可能的损坏。本说明书中，术语“冲击”是指包括能够对常规未装甲的电缆结构产生实质性损坏、而对常规装甲的电缆结构具有可忽略不计效果的某种能量的所有动态负荷。作为一种说明，这种冲击可以被认为是通过V型圆形边冲压机(其曲率半径约1mm)在电缆外护套上产生的约20-30焦耳的冲击。申请人还吃惊地注意到，将发泡的聚合物材料作为本专利技术电缆用的涂层使用，所获得的抗冲强度好于使用以未发泡的相同聚合物为基础的类似涂层。具有这种类型涂层的电缆优于常规具有金属装甲电缆的各种优点是，例如较易加工、最终成品电缆的重量和尺寸减小、以及一旦工作周期结束有关电缆再循环的环境影响降低。本专利技术一个方面是涉及一种输电电缆，该电缆包括a)导体；b)至少一层致密绝缘涂层；c)一层由发泡聚合物材料制造的涂层，其中所说的聚合物材料具有预定的机械强度特性和预定的发泡程度，以便给所说的电缆提供耐冲击特性。根据本专利技术的优选方面，发泡聚合物材料是由发泡前其室温下的弯曲模量根据ASTM标准D790测定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输电电缆，包括：ａ）导体；ｂ）至少一层致密绝缘涂层，位于所说的导体周围；和ｃ）一层由发泡聚合物材料制造的涂层，位于所说致密绝缘涂层的周围，其中所说的聚合物材料具有预定的机械强度特性和预定的发泡程度，以便给所说的电缆提供耐 冲击特性。

【技术特征摘要】
EP 1997-5-15 97107969.41.一种输电电缆，包括a)导体；b)至少一层致密绝缘涂层，位于所说的导体周围；和c)一层由发泡聚合物材料制造的涂层，位于所说致密绝缘涂层的周围，其中所说的聚合物材料具有预定的机械强度特性和预定的发泡程度，以便给所说的电缆提供耐冲击特性。2.权利要求1所要求的电缆，其中发泡聚合物材料是由发泡前其室温下的弯曲模量根据ASTM标准D790测定为至少200MPa的聚合物材料获得。3.权利要求1所要求的电缆，其中所说的弯曲模量为400MPa-1800MPa。4.权利要求1所要求的电缆，其中所说的弯曲模量为600MPa-1500MPa。5.权利要求1所要求的电缆，其中所说的聚合物材料的发泡程度为约20％-约3000％。6.权利要求1所要求的电缆，其中所说的聚合物材料的发泡程度为约30％-约500％。7.权利要求1所要求的电缆，其中所说的聚合物材料的发泡程度为约50％-约200％。8.上述权利要求1-7中任一项所要求的电缆，其中所说发泡聚合物材料的涂层的厚度为0.5mm。9.上述权利要求1-7中任一项所要求的电缆，其中所说发泡聚合物材料的涂层的厚度为1-6mm。10.上述权利要求1-7中任一项所要求的电缆，其中所说发泡聚合物材料的涂层的厚度为2-4mm。11.权利要求1所要求的电缆，其中所说的发泡聚合物材料选自聚乙烯(PE)、低密度PE(LDPE)、中密度PE(MDPE)、高密度PE(HDPE)、和线型低密度PE(LLDPE)；聚丙烯(PP)；乙烯丙烯橡胶(EPR)、乙烯丙烯共聚物(EPM)、乙烯丙烯二烯三元共聚物(EPDM)；天然橡胶；丁基橡胶；乙烯/乙酸乙烯酯(EVA)共聚物；聚苯乙烯；乙烯/丙烯酸酯共聚物、乙烯/丙烯酸甲酯(EMA)共聚物、乙烯/丙烯酸乙酯(EEA)共聚物、乙烯/丙烯酸丁酯(EBA)共聚物；乙烯/α-烯烃共聚物；丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)树脂；卤化聚合物、聚氯乙烯(PVC)；聚氨酯；聚酰胺；芳族聚酯、聚对...

【专利技术属性】
技术研发人员：S贝利，L卡米，A巴瑞吉，L巴尔科尼，
申请(专利权)人：皮雷利卡维系统有限公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]