高拉伸弹性体的预拉伸管材制造技术

公开了一类由可抽去的芯体支撑的弹性低模量预拉伸管形制品。这类制品的例子有用于电缆绝缘体的制品，用于电缆接头和终端介电应力控制的制品。导电制品能有效地屏蔽高电压电缆，其肖氏硬度值和模量均低，与传统的预拉伸管子相比，膨胀比较大且壁较厚。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多种呈支撑在可移动芯体上的预拉伸管形元件形式的弹性体制品。这些制品可用于给中压和高压动力电缆接头或端头提供绝缘性、介电应力控制或屏蔽作用。另外，这种管形元件可用作密闭管或导线管的套管。预拉伸管材(PST)是一种在拉伸条件下支撑在载体元件(通常呈易移动芯体形式)上的管形元件。按照美国专利3，515，798(Sievert)叙述，PST芯体可以在外部(即在管形元件外面)，也可在管形元件内(该专利在此援引以供参考)。该专利披露，芯体最好是一个在内部的整体的硬质螺旋形芯体，它具有由相邻线圈互相连成的密合螺旋管状构型。预拉伸管材在电力工业中具有若干重要的应用。它们用来修复电缆，常用于保护接头连接件，方法是使拼合电缆能通过内径比电缆外径大的带有支撑芯体的PST。在PST的位置在电缆接头之上的情况下，抽去塑料芯体时拉伸弹性体材料能恢复到其原有尺寸，以使管材合适地贴在所修复的那段电缆上。虽然许多普通的PST主要是用作绝缘套管，但某些PST也可用作电缆终端或拼接电缆的应力控制管。这种应用在美国专利3，585，274(Tomaszewski等人)中做了介绍，其中谈到了一种由含有一种或多种钛酸盐和/或二氧化钛的高介电常数材料构成的应力控制管材。其中提到的优选的介电常数值至少是高电压电缆介电常数值的5-10倍。美国专利4，053，702(Erickson等人)也公开了一种管形应力控制元件，它可以滑入到终端电缆端部的上方。这种管子包含一种非硬质弹性体材料。二氧化钛被用来提供在10-25范围内的介电常数值。美国专利4，363，842(Nelson)也公开了高介电常数预拉伸管材的用途。它谈到，填料的浓度不允许太高，否则PST将失去弹性特征，而且当抽去芯体时不能紧紧地裹住。这将在电缆和PST之间留下空隙。拉伸度与所用的弹性体材料的硬度(以肖氏A硬度值表示)有关。目前的PST材料一般具有约43-约60的肖氏A硬度值，且一般限于膨胀比的最大值(约3∶1)。高于约3∶1的膨胀比时，一般会使管子剥裂或撕裂。所以，拉伸的弹性体管材直径被限制在其未拉伸条件下管材尺寸的3倍左右。其它的重要限制是芯体材料支撑拉伸管材而不过早地压坏的性能。PST膨胀越大，管材力图恢复所产生的力就越大。所以，芯体必须设计成能抵抗这种力。当打算把芯体设计成易抽出性芯体时，其壁厚和压坏性能之间在要求上应一致，为了抗较高的力，必须提高芯体的壁厚。这对芯体的可抽出性和成本都造成不利影响。可用预拉伸管材保护的接头电缆的尺寸范围(即外径)是有限制的。这种限制是由于在由拉伸的弹性体管材所产生的恢复力和支撑芯体抗破裂性能之间必须保持平衡而产生的。采用较软的高膨胀比PST，可扩大可能要加PST的电缆直径的范围。因此，需要有一种适用于预拉伸管材的较软弹性体，其膨胀比要比目前常用的材料高。膨胀比较高的管材提供了用于较大直径电缆的PST，和适用于高电压应用场合的多层构造物。另外，本领域已公开了单层预拉伸管材。美国专利4，714，800(Atrins等人)公开了用于电缆终端的两层套管，即以两个单独的管子使用的套管。第一个管子(紧邻导电体)是一种热收缩的应力控制管。第二个管子是绝缘体，其外表面是回旋状的。美国专利4，383，131(Clabburn)公开了较硬的刚性热收缩管形结构物。保护性套管可含有一层导电外层，一层绝缘内层和一层选用的受力状态的最内层。美国专利4，363，842(Kehr等人)公开了永久弹性体介电材料。这种材料可制造在应用部位处产生永久回弹的应力控制元件。这种材料是制成滑过电缆上面的元件，而不是制成预拉伸管形元件。近年来，在高电压用途中用PST作为绝缘体得到了开发。目前的的PST在约600伏(V)额定电压以下能有效地绝缘。但在高电压用途中，需要将额定电压提高到高达5千伏(KV)。而且，要求用较软的橡胶(如乙烯丙烯二烯烃单体橡胶，即EPDM)才能达到这样高的额定电压。所选橡胶的介电强度将代表着这种橡胶是否可应用于例如绝缘或介电应力控制。对于绝缘材料来说，在高电压应用中理想的介电强度高于约450伏/密耳(v/mil)介电应力控制要求使用介电强度值为90-160v/mil的材料。橡胶的介电强度越高，PST壁就可能越薄，从而所用的材料较少，和支撑芯体的力较小，使其可能压坏。此外，用预拉伸管材作为电缆的导电屏蔽也受到限制，因为在膨胀和回复之后，导电率一般要减少。对于某些高电压用途来说，需要有一种在膨胀和回复之后可保持适量当导电率的预拉伸管材。因此，本专利技术的一个目的是提供适用于控制介电应力的预拉伸管材，这种管材由低硬度、高膨胀比的弹性体橡胶构成，支撑在可抽去的塑料芯体上。本专利技术的另一目的是提供不含炭黑的或含适用于使中电压至高电压的接头或电缆终端绝缘的炭黑量的弹性体预拉伸管材。也已发现，这种弹性体橡胶能与导电填料配合，并制成膨胀比是原尺寸的2-3倍的预拉伸管材，而且这种管材保持良好的导电性，因此即使在膨胀和回复之后也具有良好的电屏蔽能力。本专利技术提供了多种含有在拉伸条件下支撑在易抽去的芯体上的弹性体管形元件的制品，所述管形元件包含以下成分(a)约10-约60%的一种油充乙烯丙烯二烯烃单体橡胶;(b)约5-约25%的一种选自非油充乙烯丙烯二烯烃单体橡胶和非油充乙烯丙烯橡胶的高弹体;(c)约5-约45%的一种增量剂;(d)约10-约30%的一种操作油;(e)约2-约30%的二氧化硅;(f)0-约35%的炭黑，以及(g)约30%以下的一种聚合物增塑剂。所用的术语定义如下1.术语“油充橡胶”指的是在聚合过程中加了油的橡胶。2.术语“增量剂”和“非增强填料”指的是降低配方中所需基本成分用量的非反应性添加剂。3.术语“PST”指的是预拉伸管材或预拉伸管形元件。所有百分数、份数和比率均以重量计，除非另外特别注明。本专利技术的一个方案提供了一种具有黑色管形元件的绝缘PST制品。这种制品能用于低电压和中电压的电缆。这类合适的PST材料的肖氏A硬度低于约33，膨胀比约5-1。300%模量应低于约230磅/平方英寸(1.6兆帕，MPa)。这种PST可含有约35%以下的普通炭黑。本专利技术的另一方案提供了一种非黑色或白色的绝缘PST制品。合适的管形元件既可不含导电填料，例如炭黑;也可使用导电填料，其用量为例如低于1.0%，从而得到适用于中电压和高电压用途的绝缘组合物。这类合适的PST材料具有低于约38的肖氏A硬度，和约5-1的膨胀比。300%拉伸模量应低于约300磅/平方英寸(2.1MPa)。本专利技术的另一方案提供了一种能用于介电应力控制的PST。应力控制是通过将高渗透性填料加到管形元件的橡胶聚合物组合物中而实现的。这类合适的PST的肖氏A硬度值低于约4.5，而且具有低模量，使之膨胀比为约4-1。300%模量应低于约400磅/平方英寸(2.8Mpa)。此外，这种弹性体材料的额定电压超过600V，可用于高达35KV额定值的IEEE类1，2和3终端。本专利技术的又一方案提供了一种能用于电屏蔽应用的PST。合适的管形元件含有大量的导电填料，从而即使在膨胀和回复之后，因粒子间的互相接触也能保持良好的导电性。优选的制品含有至少约25%的导电填料，且体积电阻率低于约200欧-厘米(Ω-cm)。这种PST材料的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由弹性体管形元件构成的制品，所述管形元件在拉伸条件下支撑在易抽去的芯体上并含有以下成分：ａ）约１０－约６０％的一种油充乙烯丙烯二烯烃单体橡胶，ｂ）约５－约２５％的选自非油充乙烯丙二烯烃单体橡胶和非油充乙烯丙烯橡胶中一种高弹体，ｃ ）约５－约４５％的一种增量剂，ｄ）约１０－约３０％的一种操作油，ｅ）约２－约３０％的二氧化硅，以及ｆ）０约３０％的一种聚合物增塑剂。

【技术特征摘要】
US 1990-5-23 5275251.一种由弹性体管形元件构成的制品，所述管形元件在拉伸条件下支撑在易抽去的芯体上并含有以下成分a)约10-约60%的一种油充乙烯丙烯二烯烃单体橡胶，b)约5-约25%的选自非油充乙烯丙二烯烃单体橡胶和非油充乙烯丙烯橡胶中一种高弹体，c)约5-约45%的一种增量剂，d)约10-约30%的一种操作油，e)约2-约30%的二氧化硅，以及f)0约30%的一种聚合物增塑剂。2.权利要求1的制品，还含有约1-5%过氧化物固化剂。3.权利要求1的制品，其永久形变率低于约23%。4.权利要求1的制品，其中所述增量剂选自铝三水合物和硅酸铝。5.一种可用于低电压用途的绝缘制品，该制品包含权利要求1的弹性体管形元件，还含有约35%以下的炭黑，所述管形元件的肖氏A硬度值低于约33、300%的拉伸模量低于约230磅/平方英寸，延伸率至少约850%且膨胀比约5-1。6.权利要求5的制品，其中所述制品含有约7-约10%炭黑。7.权利要求5的制品，还含有约1-5%过氧化物固化剂。8.权利要求5的制品，其介电强度高于约450伏/密耳。9.一种用于中电压和高电压用途的非黑色绝缘型制品，该制品包含权利要求1的弹性体管形元件，还含有低于约1%的炭黑，其中所述管形元件的肖氏硬度值低于约38、300%拉伸模量低于约300磅/平方英寸、延伸率至少约850%且膨胀比约5-1。10.一种可用于介电应力控制的制品，它包括一种弹性体管形元件，所述管形元件在拉伸条件下支撑在易抽去的芯体上且含有以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：司特恩D姚，
申请(专利权)人：明尼苏达州采矿制造公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]