專利名稱：電纜及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電纜以及制造電纜的方法。
某些電纜應(yīng)用要求電纜具有絕緣，該絕緣由比典型地由擠出的聚 合物材料制成的傳統(tǒng)護(hù)套更適合于承受機(jī)械應(yīng)力和/或苛刻的環(huán)境條 件的護(hù)套保護(hù)。
適合于這些應(yīng)用的護(hù)套一般包含由非擠出的材料制成的增強(qiáng)層， 該非擠出的材料在本說明書的下文中將被稱為"不連續(xù)層"，例如金屬
編織物。
在這些應(yīng)用中，有所謂的"重負(fù)荷，，應(yīng)用，其包括例如用于向沿 著起重機(jī)的臂移動(dòng)的滑車傳輸電能的電纜。在這種情況下，該電纜表 現(xiàn)為連接至例如電網(wǎng)的第一固定末端和連接至并跟隨起重機(jī)的可移動(dòng) 部分的第二可移動(dòng)末端。
典型地，這些電纜承受由于電纜被拉動(dòng)時(shí)的加速度導(dǎo)致的慣性力 (所述力是電纜自身重量的函數(shù))，并承受彎曲力，例如因?yàn)殡娎|不得 不遵循它安裝在其中的結(jié)構(gòu)物的形狀并跟隨該結(jié)構(gòu)物運(yùn)動(dòng)。
因此，所述電纜經(jīng)受反復(fù)的彎曲和拉伸應(yīng)變，這些應(yīng)變導(dǎo)致疲勞 損害。
而且，所述重負(fù)荷電纜一般以巻起的形狀儲(chǔ)存在纏繞巻軸上。在 從所述纏繞巻軸上解開的過程中，電纜滑入電纜線槽或通道中，并在 電纜托架槽輪、供給系統(tǒng)或引導(dǎo)滑輪系統(tǒng)上運(yùn)行。當(dāng)電纜被在這些設(shè) 備上引導(dǎo)或進(jìn)入這些設(shè)備中時(shí)，它可能承受高的縱向加速和彎曲角度。
此外，電纜在操作過程中的滑動(dòng)產(chǎn)生電纜的外表面的磨損和可能 的撕裂。
最后，電纜在巻軸上的盤繞可能不是有序的，并且可能不是正確 地并排放置。因此，在解開步驟中，電纜經(jīng)受突然的牽拉和猛扭。這種牽拉將使芯伸展，并且往往使所述芯解扭轉(zhuǎn)，產(chǎn)生源自電纜內(nèi)部的 應(yīng)力。
現(xiàn)有技術(shù)狀況
WO06000244公開了具有改進(jìn)的耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能的電纜，其將 聚乙烯組合物用作包覆層，優(yōu)選作為電纜的外護(hù)套層。在一個(gè)實(shí)施方 案中，在該外護(hù)套層之內(nèi)有可伸長的增強(qiáng)層(例如玻璃纖維或聚芳酰 胺(即芳族聚酰胺)纖維，如商業(yè)上稱為Kevlar⑧的產(chǎn)品)。
EP1065674涉及用在油井或天然氣井或注水井中的井下電纜，其 包含一對用于傳輸能量和/或數(shù)據(jù)的導(dǎo)體，和與這對導(dǎo)體分開的承載負(fù) 荷的元件。該承栽負(fù)荷的元件優(yōu)選包含環(huán)繞在所述導(dǎo)體周圍的護(hù)套。 用于該承載負(fù)荷的元件的優(yōu)選的材料是聚合物纖維或紗，例如ZylonTM PBO(聚(對亞苯基-2,6-苯并二噁唑))、聚酰胺或聚苯并咪唑，它被 編織或纏繞在內(nèi)芯周圍。或者，芳綸(即芳族聚酰亞胺)纖維如Kevlar 可用作用于所述承載負(fù)荷的元件的材料。通過編織設(shè)備在電纜芯上形 成該承載負(fù)荷的元件。
現(xiàn)有技術(shù)的、包含"不連續(xù)層"的所述增強(qiáng)層或承載負(fù)荷的元件 將被稱為"復(fù)合外護(hù)套"。
根據(jù)本說明書，"不連續(xù)層，，是指由伸長的元件制成的層，所述伸 長的元件在縱向或圓周方向上以不連續(xù)的方式排列，例如呈編織物或 帶或長絲的形式。形成所述不連續(xù)層的所述伸長的元件可以由天然材 料、聚合物材料或金屬材料或它們的組合制成。不連續(xù)層可以提供機(jī) 械保護(hù)、抗扭轉(zhuǎn)保護(hù)和/或熱保護(hù)，和/或阻止導(dǎo)體解扭轉(zhuǎn) (untwisting )。
在本說明書中，包含不連續(xù)層的電纜元件可以被稱作"復(fù)合護(hù)套"。 復(fù)合護(hù)套可以包含第一擠出層、在徑向位置提供在所述第一層圓 周的不連續(xù)層和至少一個(gè)在徑向位置提供在所述不連續(xù)層圓周的第二 橋出層。所述第一和第二擠出層是在所述電纜的制造過程中通過擠出 提供的聚合物層，優(yōu)選是重負(fù)荷聚合物。 發(fā)明概述申請人注意到，盡管所述復(fù)合護(hù)套的不連續(xù)層被埋在所述第一和 笫二擠出層的聚合物材料中，但是它在護(hù)套結(jié)構(gòu)中是一種隔斷物，這 種不連續(xù)性可能導(dǎo)致電和機(jī)械缺陷。
申請人意圖降低已知電纜的重量、尺寸和剛性。事實(shí)上，現(xiàn)有技 術(shù)中公開的復(fù)合護(hù)套的多層結(jié)構(gòu)給予電纜龐大的結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為直徑大、 重量重和剛性高，特別是如果以上詳述的不連續(xù)層是金屬的話。
申請人理解，已知電纜的高重量影響整個(gè)設(shè)備如起重機(jī)或移動(dòng)設(shè) 備的重量和成本。事實(shí)上，所述承載負(fù)荷的結(jié)構(gòu)與移動(dòng)起重機(jī)的可移 動(dòng)部件的發(fā)動(dòng)機(jī)的功率必須在尺寸上相對應(yīng)。
電纜的重量和剛性也限制設(shè)備的工作速度(例如起重機(jī)滑車的速 度)和/或增加作用在電纜自身上的慣性力和應(yīng)力。
此外，電纜的剛性阻止電纜被排列在呈現(xiàn)高曲率半徑的設(shè)備上， 并且因此這是對電纜用于其中的設(shè)備的可能設(shè)計(jì)選項(xiàng)的約束。
用于制造電纜護(hù)套的現(xiàn)有技術(shù)方案包括至少三個(gè)步驟擠出第一 層，鋪設(shè)不連續(xù)層，和在其上面擠出第二層。 一般地，不連續(xù)層^L編 織或纏繞在第一擠出層上，該步驟花費(fèi)時(shí)間并需要額外的機(jī)器來實(shí)施。
申請人發(fā)現(xiàn)，包含原纖維增強(qiáng)的聚合物基質(zhì)的增強(qiáng)層可以給電纜 提供這樣的機(jī)械強(qiáng)化，以代替整個(gè)復(fù)合外護(hù)套，包括第一和第二擠出 層。
在另一方面，申請人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，通過應(yīng)用呈擠出的原纖維增強(qiáng) 的聚合物基質(zhì)形式的增強(qiáng)護(hù)套，制造重負(fù)荷電纜的方法得以顯著簡化。 因此，在第一方面，本發(fā)明涉及重負(fù)荷電纜，其包含至少一個(gè)
芯，其具有至少一個(gè)傳輸元件；布置在所述芯的徑向外部位置的外護(hù)
套；其中所述護(hù)套包含至少一個(gè)增強(qiáng)層，所述增強(qiáng)層包含原纖維增強(qiáng) 的聚合物基質(zhì)。
優(yōu)選地，本發(fā)明的電纜是重負(fù)荷電纜。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述護(hù)套包含至少一個(gè)由原纖維增 強(qiáng)的聚合物基質(zhì)構(gòu)成的增強(qiáng)層。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述護(hù)套由一個(gè)增強(qiáng)層構(gòu)成，所述增強(qiáng)層由原纖維增強(qiáng)的聚合物基質(zhì)構(gòu)成。
優(yōu)選地，所述原纖維增強(qiáng)的聚合物基質(zhì)包含彈性體材料。
彈性體材料的實(shí)例是天然橡膠、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、 氯磺化聚乙烯、聚氯丁二烯(PCP)、氯化聚乙烯(CPE)、苯乙烯-丁 二烯橡膠(SBR )、丙烯腈-丁二烯橡膠(NBR )。
有利地，本發(fā)明的原纖維增強(qiáng)的聚合物基質(zhì)包含l-30phr的原纖 維，優(yōu)選2-15phr的原纖維，其中單位"phr"代表"重量份/100重量 份橡膠"。
所述原纖維可以是無機(jī)材料的(例如玻璃原纖維、金屬原纖維) 或有機(jī)材料的(例如碳原纖維、聚合物原纖維、木質(zhì)纖維素原纖維)。 聚合物材料的實(shí)例是聚酰胺和聚丙烯，優(yōu)選聚酰胺材料，更優(yōu)選芳族 聚酰胺，例如聚對亞苯基-對苯二甲酰胺。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，電纜的外護(hù)套包含至少一個(gè)非原纖 維增強(qiáng)的聚合物材料的層。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明涉及制造電纜的方法，該方法包括如下步 驟提供具有至少一個(gè)傳輸元件的芯；提供原纖維和基質(zhì)的第一復(fù)配 物；將所述第一復(fù)配物施加到所述芯的周圍，以形成包含原纖維增強(qiáng) 的聚合物基質(zhì)的增強(qiáng)層，所述層被布置在所述芯的徑向外部位置。 優(yōu)選地，將所述第一復(fù)配物擠出到所述芯上。 在另一方面，本發(fā)明涉及原纖維用于制造電纜包覆層的用途。 有利地，所述原纖維被用于制造電纜的增強(qiáng)包覆層。 在本說明書和權(quán)利要求書中，"包覆層，，是指圓周地布置在電纜的 下層元件周圍的連續(xù)層。
本發(fā)明的電纜包含至少一個(gè)芯和布置在所述芯的徑向外部位置的 外護(hù)套，所述芯包括至少一個(gè)傳輸元件。
特別地，在本說明書和權(quán)利要求書中，"重負(fù)荷電纜，，是指用于承 受重機(jī)械應(yīng)力和/或苛刻環(huán)境條件的應(yīng)用的電纜，所述應(yīng)用例如是用于 海上貿(mào)易港口、裝貨場或用于挖掘和/或離岸應(yīng)用的起重機(jī)或移動(dòng)設(shè) 備。在本說明書和權(quán)利要求書中，"外護(hù)套"是指為電纜提供機(jī)械保護(hù) 和/或耐受性的環(huán)繞在絕緣體周圍的層或?qū)咏M。
在本說明書和在隨后的權(quán)利要求書中，術(shù)語電纜的"芯"用來指 一種半完工的結(jié)構(gòu)，其包含傳輸元件(例如電能導(dǎo)體、光學(xué)信號(hào)傳輸 元件(例如光纖)或既傳輸電能又傳輸光學(xué)信號(hào)的復(fù)合元件)和布置 在相應(yīng)的傳輸元件的徑向外部位置的至少一個(gè)電絕緣體，或分別地， 至少一個(gè)容納元件(例如管、護(hù)套、微護(hù)套或開槽的芯)，或至少兩個(gè) 元件，其中之一是電絕緣元件和另一個(gè)是容納元件。
在所述芯中，所述傳輸元件優(yōu)選以扭轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)來布置，即所述元
件以具有預(yù)定形式(左手或右手)的螺旋的形式扭在一起。這樣的結(jié) 構(gòu)有助于降低傳輸元件上的可能的應(yīng)力并改進(jìn)電纜柔性。
作為說明性的實(shí)例，我們考慮用于輸送或分配低壓/中壓電能的電
纜(其中低壓指低于lkV的電壓，而中壓指l-35kV的電壓)。
在本說明書和在隨后的權(quán)利要求書中，術(shù)語"光學(xué)信號(hào)傳輸元件" 用來指任何包含至少一條光纖的傳輸元件。該術(shù)語既指單一光纖又指 多條光纖，所述多條光纖任選聚集在一起以形成光纖束，或彼此平行 排列并包覆以共用的包覆物以形成光纖帶。
在本說明書和在隨后的權(quán)利要求書中，術(shù)語"組合的電-光傳輸元 件"用來指按照上述定義既能夠傳輸電能又能夠傳輸光學(xué)信號(hào)的任何 元件或元件組合。
當(dāng)在電纜中存在多個(gè)芯時(shí)，該電纜可以被稱作"雙極電纜"、"三 極電纜"和"多極電纜"，取決于其中結(jié)合的芯的數(shù)目(在上面所提到 的情況中，數(shù)目分別為2個(gè)、3個(gè)或更多個(gè))。
根據(jù)這些定義，本發(fā)明涉及具有任何類型的一個(gè)或多個(gè)芯的電纜。 換句話說，本發(fā)明涉及用于傳輸或分配電能的電類型的單極或多極電 纜，或包含至少一條光纖的光學(xué)類型的單極或多極電纜，或組合的電 -光類型的單極或多極電纜。
對于本說明書和所附的權(quán)利要求書來說，除非另有說明，所有表 示量、數(shù)量、百分比等的數(shù)字應(yīng)被理解為在所有情況下被術(shù)語"約"修飾。而且，所有范圍包括所公開的最大值和最小值的任何組合，并 包括其中的任何中間范圍，這樣的中間范圍可以或可以不專門在本文
中列舉。
從重負(fù)荷電纜的一些優(yōu)選但非排他性的實(shí)施方案的詳細(xì)描述中， 以及從按照本發(fā)明的用于制造重負(fù)荷電纜的方法中，其它特征和優(yōu)點(diǎn) 將變得更顯而易見。
附圖簡要說明
本說明書在下文中將參照作為非限制性實(shí)例給出的附圖進(jìn)行闡
述，其中
-圖l在橫截面圖中顯示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的電纜； -圖la顯示了一段

圖1的電纜的透視圖，其中移出了一些部件以 揭示其結(jié)構(gòu)；
-圖2在橫截面圖中顯示了本發(fā)明的另一實(shí)施方案的電纜； -圖3在橫截面圖中顯示了本發(fā)明的又一實(shí)施方案的電纜； -圖3a顯示了一段圖3的電纜的透視圖，其中移出了一些部件以 揭示其結(jié)構(gòu)；
-圖4在橫截面圖中顯示了本發(fā)明的另一實(shí)施方案的電纜； -圖5在橫截面圖中顯示了本發(fā)明的又一實(shí)施方案的電纜； -圖6顯示了在擠出圖2的電纜的過程中，用于實(shí)施本發(fā)明的制 造方法的擠出裝置的示意性的縱截面。 優(yōu)選實(shí)施方案的詳述
參照附圖，本發(fā)明的重負(fù)荷電纜通常用標(biāo)記數(shù)字1來指明。 重負(fù)荷電纜1包含至少一個(gè)芯2，該芯2有至少一個(gè)傳輸元件3。 參照附圖，每個(gè)芯2被示意性地表示，并包含一個(gè)傳輸元件3和外絕 緣層4。特別地，圖1、 la和2的實(shí)施方案呈現(xiàn)單個(gè)芯2，圖3、 3a 和4的實(shí)施方案呈現(xiàn)三個(gè)芯2，和圖5的實(shí)施方案呈現(xiàn)30個(gè)芯2。
本發(fā)明涉及單極或多極重負(fù)荷電纜1。關(guān)于多極電纜，所述多個(gè) 芯2優(yōu)選被彼此扭轉(zhuǎn)以形成一個(gè)芯，呈繩狀或者不呈繩狀的多個(gè)芯2 可以被帶如紙或織物材料的帶包起來(未示出)。示例性的傳輸元件3是由按照常規(guī)技術(shù)搓在一起的金屬線(例如 銅、鍍錫的銅或退火的鍍錫的銅)制成的電導(dǎo)體或由單個(gè)剛性導(dǎo)體制 成的電導(dǎo)體。
本發(fā)明的電纜也可以包含不同的傳輸元件，例如光學(xué)傳輸元件或 組合的電-光傳輸元件(未示出)。
獨(dú)立于芯2的種類和數(shù)目，本發(fā)明的重負(fù)荷電纜1包含布置在所 述芯2的徑向外部位置的外護(hù)套5。
這樣的外護(hù)套5有利地包含增強(qiáng)層6,所述增強(qiáng)層6包含原纖維 增強(qiáng)的聚合物基質(zhì)。
在本說明書和在隨后的權(quán)利要求書中，術(shù)語"原纖維"用來指通 常具有零點(diǎn)幾毫米長度的小細(xì)絲或線狀元件。所述原纖維的直徑可以 為0. 1 二微米至1」微米。
根據(jù)圖l和la的實(shí)施方案，所述外護(hù)套5由包含原纖維增強(qiáng)的聚 合物基質(zhì)的所述增強(qiáng)層6構(gòu)成。
圖3、 3a、 4和5的實(shí)施方案是多極電纜，其中芯2形成繩。
由于它的性質(zhì)，所述繩具有大量由包含在芯2之中的空間所定義 的空隙區(qū)。換句話說，所述芯2的扭轉(zhuǎn)導(dǎo)致大量空隙，即所述空隙區(qū)，輪廓。
因此，為了允許在所述繩的徑向外部位置正確地施加所述連續(xù)層， 通過擠出施加墊層7，例如下文所述類型的聚合物材料，以填充所述空 隙區(qū)，從而賦予所述繩以基本上均勾的橫截面，優(yōu)選圓形的橫截面。
圖4的電纜類似于圖3的電纜，并還包含中央細(xì)索(messenger) 8，多個(gè)芯2環(huán)繞該中夾細(xì)索8搓在一起。
圖5的電纜包含放置在圓周形內(nèi)軌道上的12個(gè)芯2的第一繩和放 置在圓周形外軌道上的18個(gè)芯2的第二繩，兩種軌道都是與中央細(xì)索 8同軸的。
在圖4的實(shí)施方案中，中央細(xì)索8是聚合物纖維基元件，即埋入 聚合物基質(zhì)中的聚合物纖維。在圖5的實(shí)施方案中，中央細(xì)索8是包
10含聚合物纖維基元件和在徑向外部位置提供在其上面的聚合物包覆物
8a的復(fù)合結(jié)構(gòu)。
獨(dú)立于原纖維增強(qiáng)層6的數(shù)目，所述外護(hù)套5有利地僅由可擠出 的材料形成，使得它可以僅通過一個(gè)或多個(gè)擠出步驟來制造。
優(yōu)選地，所述增強(qiáng)層6包含聚合物基質(zhì)，其中所述聚合物基質(zhì)選 自以下材料天然橡膠、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、氯磺化聚乙 烯(例如以DuPont的商標(biāo)Hypalor^銷售的)、聚氯丁二烯(PCP )、氯 化聚乙烯(CPE)、苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、丙烯腈-丁二烯橡膠 (NBR )。
所述原纖維可以是無機(jī)或有機(jī)材料的，或二者的。 用于原纖維的無機(jī)材料的實(shí)例是玻璃材料或金屬材料(例如鈦、鋁)。
用于原纖維的有機(jī)材料的實(shí)例是聚合物材料、碳材料、木質(zhì)纖維 素材料。
例如，所述聚合物材料選自聚酰胺和聚丙烯。
更優(yōu)選地，所述聚酰胺是芳族聚酰胺(芳綸)。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述芳族聚酰胺是以Kevla^和 Twaror^的商品名銷售的聚對亞苯基對苯二甲酰胺。Kevlar⑧的原纖維 被稱為Kevla,漿。
例如，所述聚合物原纖維呈現(xiàn)出0. 1-2毫米的平均長度。
在本發(fā)明的原纖維增強(qiáng)的基質(zhì)層中的原纖維的量可以在寬范圍內(nèi) 變化。然而，所述原纖維增強(qiáng)的基質(zhì)層有利地包含l-30phr的原纖維， 優(yōu)選2-15phr的原纖維。
所述墊層7和包覆物8a可由聚合物材料制成，該聚合物材料選自 天然橡膠、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、氯磺化聚乙烯、聚氯丁二 烯(PCP)、氯化聚乙烯(CPE)、苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、丙烯腈 -丁二烯橡膠(NBR)。
這樣的墊層7和/或包覆物8a任選地具有原纖維增強(qiáng)物。
為了制造本發(fā)明的電纜，根據(jù)本發(fā)明方法的第一步驟，制備所述芯2,或根據(jù)本質(zhì)上公知的預(yù)先選擇的結(jié)構(gòu)提供芯2的繩。
隨后，將上述的由原纖維和基質(zhì)的第一復(fù)配物制成的材料放置在 芯2周圍，以形成包含原纖維增強(qiáng)的聚合物基質(zhì)的增強(qiáng)層6,所述層6 被布置在所述芯2的徑向外部位置。
優(yōu)選地，在制造圖2所示的電纜1的過程中，通過擠出裝置10 將所述復(fù)配物擠出在所述芯2的周圍，所述擠出裝置IO本質(zhì)上是已知 的并因此僅部分地和示意性地顯示在圖6中。
如果電纜1除了包含原纖維增強(qiáng)的聚合物基質(zhì)的增強(qiáng)層6以外還 存在一個(gè)或多個(gè)墊層7，這樣的附加的墊層7被直接擠出在芯2或芯2 的繩上，例如通過制備第二復(fù)配物并將其提供到芯2的周圍。
優(yōu)選地，通過共擠出方法在單一步驟中實(shí)施增強(qiáng)層6的擠出和上 述墊層7和/或包覆物8a的擠出。
或者，在多個(gè)步驟中實(shí)施上述墊層7和/或包覆物8a的擠出和增 強(qiáng)層6的擠出。
參照圖6,所述擠出裝置10包括擠出頭ll，該擠出頭11具有陽模 頭12、中間模頭13和陰模頭14。所述陽模頭12安裝在所述中間模頭 13內(nèi)，并且所述中間模頭13安裝在所述陰模頭14內(nèi)。所有三個(gè)模頭 12、 13和14是與平行于芯2的傳送方向A的縱向軸X同軸的。
所述頭11具有多個(gè)用于所述層6的第一復(fù)配物的進(jìn)料孔道15和 用于所述外護(hù)套5的第二復(fù)配物的進(jìn)料孔道16。所述進(jìn)料孔道15的 每一個(gè)流入通道17，通道17的形狀為截頭圓錐并敞開作為在用于芯2 的中央通道19周圍的內(nèi)環(huán)形孔18。所述進(jìn)料孔道16的每一個(gè)流入通 道20，通道20的形狀為截頭圓錐并敞開作為在所述內(nèi)環(huán)形孔18的周 圍布置的外環(huán)形孔21。
使待擠出的所述第一和第二復(fù)配物分別在各自的通道17、 20內(nèi)流 動(dòng)，同時(shí)所述芯2沿著傳送方向A進(jìn)料，以將所述物料以基本上均勻 的方式分配到芯2上，以便制造圖2的電纜1。
根據(jù)該舉例說明的實(shí)施方案，原纖維增強(qiáng)的聚合物基質(zhì)的增強(qiáng)層 6被布置在所述墊層7的徑向外部位置并與該墊層7相互接觸。示于圖6中的擠出裝置IO僅是示例性的。事實(shí)上，可以根據(jù)待制 造的電纜1的種類恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)所述頭11。 實(shí)施例1
根據(jù)下表1制備原纖維增強(qiáng)的基質(zhì)復(fù)配物，其中組分的量以phr 提供。測試所得到的樣品并提供列于下表2中的結(jié)果。提供樣品1作
為對比例。 表1
樣品12345
Neoprene 10096. 392. 585. 070. 0
Rhenogran 一6. 212. 525' 050. 0
P91-40/CR(2.5)C5)(10)(20)
Perkasil KS 30037. 737. 737. 737. 737. 7
Mistron⑧Vapor R27. 127. 127. 127. 127. 1
Si 69 0. 80. 80. 80. 80. 8
Neoprene =由DuPont銷售的聚氯丁二烯橡膠
Rhenogran P91-40/CR-含有40wt %的對亞苯基對苯二甲酰胺
原纖維的聚氯丁二烯橡膠(由Rhein Chemie銷售的產(chǎn)品)；括號(hào)中提 供了在每種混合物中提供的原纖維的量
Perkasil KS 300 =由Akzo Nobel Chemicals Inc銷售的具有 中等表面積和細(xì)顆粒尺寸的沉淀二氧化硅
Mistron⑧Vapor R =由Luzenac America銷售的滑石粉
Si 69 =由Degussa銷售的珪烷偶聯(lián)劑
表2
樣品12345
10%的模量(MPa)1. 12. 96. 611. 116. 0
粘度(ml )29. 428. 427. 627. 328. 9
焦燒時(shí)間(12ir ) tl811: 4613: 2214: 1616: 5821: 22
10%的模量(MPa)按照CEI EN 60811-1-1通過相對于壓延方向縱向拉伸樣品來測定；
粘度ML和焦燒時(shí)間(121'C) tl8按照ASTM D 1646-92來測定。 以上報(bào)告的數(shù)據(jù)顯示，相對于用作現(xiàn)有技術(shù)的電纜中的包覆物的
未增強(qiáng)的復(fù)配物，本發(fā)明的增強(qiáng)的樣品2-5給所述材料提供了改進(jìn)的
施工性能。
根據(jù)申請人的觀察，在加工過程中，所述原纖維充作滑動(dòng)面，降 低了內(nèi)部摩擦應(yīng)力。已發(fā)現(xiàn)這樣的行為改進(jìn)了電纜1的焦燒強(qiáng)度(更 高的焦燒時(shí)間)。粘度基本上不受影響。
而且，相對于用作現(xiàn)有技術(shù)的電纜中的包覆物的未增強(qiáng)的復(fù)配物， 所述增強(qiáng)的復(fù)配物2-5顯示了改進(jìn)的彈性模量。
實(shí)施例2
第一個(gè)實(shí)施例涉及圖4的實(shí)施方案，圖4顯示了3個(gè)芯2的繩， 每一個(gè)芯具有鍍錫的銅的剛性導(dǎo)體3。
每個(gè)芯2具有乙丙橡膠(EPR)的絕緣層4。
所述3個(gè)芯2被墊層7所圍繞，所述墊層7填充到所述芯2之間 的縫隙中并由合成橡膠復(fù)配物制成。
外護(hù)套5由含有10phr對亞苯基對苯二甲酰胺原纖維的聚氯丁二 烯的、纖維增強(qiáng)的基質(zhì)的層6構(gòu)成。
實(shí)施例3
第二個(gè)實(shí)施例涉及圖5的實(shí)施方案，圖5顯示了在聚氯丁二烯橡 膠中的對亞苯基對苯二甲酰胺纖維中具有提供在中央細(xì)索8周圍的18 加12個(gè)芯2的電纜。
每個(gè)芯2具有退火的鍍錫的銅的導(dǎo)體3。
每個(gè)芯2具有乙丙橡膠的絕緣層4。
所述芯2被包圍在墊層7內(nèi)，所述墊層7填充到所述芯2之間的 縫隙中并由合成橡膠復(fù)配物制成。
護(hù)套5由含有10phr對亞苯基對苯二甲酰胺原纖維的聚氯丁二烯 橡膠的原纖維增強(qiáng)的基質(zhì)的層6構(gòu)成。
實(shí)施例4
14具有復(fù)合外護(hù)套的現(xiàn)有技術(shù)的重負(fù)荷電纜與實(shí)施例1和2的重負(fù) 荷電纜之間的對比(參見下表2的數(shù)據(jù))表明，本發(fā)明的電纜被賦予 了與現(xiàn)有技術(shù)的電纜相同的機(jī)械性質(zhì)，同時(shí)具有減少的重量和尺寸。
表3
對比電纜(對照電纜)實(shí)施例3
外護(hù)套復(fù)合護(hù)套(內(nèi)PCP層+人 造絲纖維+外PCP層)具有Kevlar⑧漿的PCP 的單一層
總直徑(毫米)40. 035. 0
凈重(千克/米)2. 311. 90
表4
對比電纜(能量電纜)實(shí)施例2
外護(hù)套復(fù)合護(hù)套(內(nèi)PCP層+金 屬層+外PCP層)具有Kevlar⑧漿的單 一 PCP層
總直徑(毫米)40. 036. 0
凈重(千克/米)3. 453. 10
原纖維增強(qiáng)的聚合物基質(zhì)的使用允許避免使用以編織物或帶或細(xì) 絲形式制成的不連續(xù)層，并也避免使用一般存在于增強(qiáng)層中的其它擠 出層。
權(quán)利要求
1. 電纜，其包含至少一個(gè)芯(2)，其具有至少一個(gè)傳輸元件(3)；相對于所述芯(2)在徑向外部位置布置的外護(hù)套(5)；其中所述護(hù)套(5)包含至少一個(gè)增強(qiáng)層(6)，該增強(qiáng)層(6)包含原纖維增強(qiáng)的聚合物基質(zhì)。
2. 權(quán)利要求l的電纜，其為重負(fù)荷電纜。
3. 權(quán)利要求l的電纜，其中所述外護(hù)套(5)包含至少一個(gè)由原 纖維增強(qiáng)的聚合物基質(zhì)構(gòu)成的增強(qiáng)層(6)。
4. 權(quán)利要求3的電纜，其中所述外護(hù)套(5)由一個(gè)由原纖維增 強(qiáng)的聚合物基質(zhì)構(gòu)成的增強(qiáng)層(6)構(gòu)成。
5. 權(quán)利要求1的電纜，其中所述原纖維增強(qiáng)的聚合物基質(zhì)包含1- 30phr的原纖維。
6. 權(quán)利要求5的電纜，其中所述原纖維增強(qiáng)的聚合物基質(zhì)包含2- 15phr的原纖維。
7. 權(quán)利要求l的電纜，其中所述原纖維是選自下組的材料的原 纖維聚合物材料、碳材料、木質(zhì)纖維素材料、玻璃材料、金屬材料。
8. 權(quán)利要求7的電纜，其中所述原纖維材料是聚合物材料。
9. 權(quán)利要求8的電纜，其中所述聚合物材料選自聚酰胺和聚丙歸o
10. 權(quán)利要求9的電纜，其中所述聚酰胺是芳族聚酰胺。
11. 權(quán)利要求10的電纜，其中所述芳族聚酰胺是聚對亞苯基對苯 二甲酰胺。
12. 權(quán)利要求1的電纜，其中所述原纖維的平均長度為0. l-2mm。
13. 權(quán)利要求l的電纜，其中所迷聚合物基質(zhì)包含彈性體材料。
14. 權(quán)利要求l的電纜，其中所述基質(zhì)包含選自下組的材料天 然橡膠、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、氯磺化聚乙烯、聚氯丁二烯(PCP)、氯化聚乙烯(CPE)、苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、丙烯腈-丁二烯橡膠(NBR)。
15. 權(quán)利要求l的電纜，其中所述外護(hù)套(5)包含至少一個(gè)非原 纖維增強(qiáng)的聚合物材料的層。
16. 權(quán)利要求l的電纜，其包含多個(gè)芯(2)和墊層(7)。
17. 權(quán)利要求16的電纜，其中所述墊層(7)包含選自下組的聚 合物材料天然橡膠、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、氯磺化聚乙烯、 聚氯丁二烯(PCP)、氯化聚乙烯(CPE)、苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、 丙烯腈_ 丁二烯橡膠(NBR )。
18. 制造電纜的方法，該方法包括如下步驟 -提供具有至少一個(gè)傳輸元件(3)的芯(2); -提供原纖維和基質(zhì)的第 一復(fù)配物；-將所述第一復(fù)配物施加到所述芯(2 )的周圍，以形成包含原纖 維增強(qiáng)的聚合物基質(zhì)的增強(qiáng)層(6),所述層(6)相對于所述芯(2) 在徑向外部位置布置。
19. 權(quán)利要求18的方法，還包括在所述芯(2 )和所述增強(qiáng)層(6 ) 之間提供至少一個(gè)墊層(7)的步驟。
20. 權(quán)利要求19的方法，其中通過擠出第二復(fù)配物到所述芯(2) 上來提供所述墊層(7 )。
21. 權(quán)利要求20的方法，其中所述第二復(fù)配物是聚合物材料。
22. 權(quán)利要求20的方法，其中將所述第一復(fù)配物和所述第二復(fù)配 物共擠出到所述芯(2)上。
23. 原纖維用于制造電纜包覆層的用途。
24. 權(quán)利要求2 3的用途，其中所述原纖維被用于制造電纜的增強(qiáng) 包覆層。
全文摘要
用于承受重機(jī)械應(yīng)力和/或苛刻環(huán)境條件的用途的電纜，其包含至少一個(gè)具有至少一個(gè)傳輸元件(3)的芯(2)和布置在所述芯(2)的徑向外部位置的外護(hù)套(5)。所述外護(hù)套(5)包含增強(qiáng)層(6)，所述增強(qiáng)層(6)包含原纖維增強(qiáng)的聚合物基質(zhì)。制備這樣的電纜的方法包括如下步驟提供具有至少一個(gè)傳輸元件(3)的芯(2)，提供原纖維和基質(zhì)的第一復(fù)配物，并將所述第一復(fù)配物施加到所述芯(2)的周圍以形成包含所述原纖維增強(qiáng)的聚合物基質(zhì)的增強(qiáng)層(6)。本發(fā)明還涉及原纖維用于制造電纜包覆層的用途。
文檔編號(hào)C08K7/00GK101448890SQ200680054676
公開日2009年6月3日 申請日期2006年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月22日
發(fā)明者C·索考, F·格利迪 申請人:普睿司曼股份公司