BR112015022954B1 - Cabo e método de fabricar um cabo - Google Patents
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Abstract
cabo e método de fabricar um cabo trata-se de cabos tendo um condutor com uma camada de cobertura polimérica e uma camada de revestimento não extrusada feita de um material baseado em uma composição líquida incluindo uma resina de polímero e uma amida de ácido graxo. métodos de fabricar cabos também são fornecidos.
Description
[001] O presente pedido reivindica prioridade do pedido provisório US No. 61/794.611, depositado em 15 de março de 2013, o qual está incorporado a este documento pela referência na sua totalidade.
[002] A presente revelação diz respeito a composições de cobertura (isolamento ou revestimento) para fios ou cabos tendo um revestimento sobre os mesmos que capacita a cobertura de cabo para ser limpa facilmente e ficar livre de sujeira.
[003] Cabos, particularmente aqueles usados ao ar livre, tendem a atrair e acumular sujeira e contaminantes que aderem ao cabo. Isto é especialmente verdadeiro quando o cabo é deslocado frequentemente ao ser arrastado sobre a terra, tais como cabos de carregamento para barcos e iates. O cabo, ao longo do tempo, acumula sujeira e contaminantes na sua superfície externa e fica com aparência ruim, e é difícil de limpar sem desgastar e/ou destruir a superfície da cobertura. Desgaste da cobertura de uma maneira geral exacerba o problema ao tornar o cabo mais atrativo para sujeira e contaminantes.
[004] Portanto, permanece uma necessidade de um cabo que seja resistente à sujeira e contaminantes, e cuja superfície externa possa ser limpa facilmente sem desgastar e/ou danificar a cobertura.
[005] De acordo com uma modalidade, um cabo inclui um condutor, uma camada de cobertura polimérica e uma camada de revestimento não extrusada feita de um material baseado em uma composição líquida. A composição líquida inclui uma resina de polímero e uma amida de ácido graxo.
[006] De acordo com uma outra modalidade, um método de fabricar um cabo inclui fornecer um condutor coberto com uma camada de cobertura, revestir uma superfície externa da camada de cobertura com uma composição líquida e curar uma resina de polímero líquida. A composição líquida inclui uma resina de polímero e uma amida de ácido graxo.
[007] A figura 1 é uma seção transversal de uma modalidade da presente revelação.
[008] A figura 2 é uma seção transversal de uma outra modalidade da presente revelação.
[009] A figura 3 é uma fotografia mostrando um cabo que foi mergulhado em sujeira simulada, e que não foi limpo.
[010] A figura 4 são fotografias mostrando uma comparação entre um cabo não revestido e cabo revestido com uma composição da presente revelação.
[011] As figuras 5a a 5c são fotografias mostrando uma comparação entre diferentes concentrações de estearamida na composição líquida de revestimento.
[012] A presente revelação fornece um cabo que é resistente à sujeira e contaminantes e é capaz de ser limpo facilmente sem danificar a cobertura de cabo. A presente revelação fornece um cabo incluindo um condutor ou um núcleo composto de cabos, uma cobertura (revestimento ou isolamento), e uma camada de revestimento circundando a cobertura. A camada de revestimento pode ser feita de um material baseado em uma composição líquida contendo uma resina de polímero e uma amida de ácido graxo. Em uma modalidade, a resina de polímero pode ser uma composição de uretano. Em uma outra modalidade, a resina de polímero pode ser uma composição de epóxi. A camada de revestimento não é uma camada extrusada, porque a composição líquida de resina de polímero não é tratável para extrusão por causa de sua baixa viscosidade. Tais cabos podem ter um diâmetro de cerca de 6 mm a cerca de 40 mm.
[013] A presente revelação também fornece um método de fabricar um cabo que é capaz de ser limpo facilmente sem danificar a cobertura de cabo. Um condutor pode ser primeiro coberto com uma camada de cobertura feita de material polimérico. A cobertura de uma maneira geral pode ser usada na técnica como um revestimento de cabo e/ou uma camada isolante. A cobertura pode então ser revestida, particularmente na sua superfície externa, com uma camada de revestimento feita de uma resina de polímero líquido e uma amida de ácido graxo.
[014] A figura 1 mostra uma modalidade da presente revelação. Nesta modalidade o cabo 100 inclui um condutor 102, um isolamento 104 cobrindo o condutor 102, e uma camada de revestimento 106. A camada de revestimento 106 pode permitir que o cabo seja limpo sem danificar o isolamento 104.
[015] A figura 2 mostra uma outra modalidade da presente revelação. Nesta modalidade o cabo 200 inclui uma pluralidade dos condutores isolados 202 que podem ser cobertos com um envoltório 204. A camada externa do envoltório 204 pode ser revestida com uma camada de revestimento 206, a qual permite que o cabo seja limpo sem danificar o envoltório 204.
[016] Em certas modalidades um condutor pode ser um condutor ótico ou um condutor elétrico. O condutor ótico pode ser, por exemplo, uma fibra ótica conhecida na técnica. O condutor elétrico pode ser, por exemplo, um condutor de cobre ou de alumínio conhecido na técnica.
[017] A cobertura pode ser qualquer isolamento ou envoltório de uma maneira geral usado na técnica. A cobertura pode ter uma base de polímero que pode ser uma borracha ou uma poliolefina. Poliolefinas podem incluir polietileno (tal como de baixa densidade (LDPE), de alta densidade, de alto peso molecular (HDPE), de peso molecular ultra-alto (UHDPE), de baixa densidade linear (LLDPE), de densidade muito baixa, etc.), polipropileno maleatado, polipropileno, polibutileno, polihexaleno, poliocteno, e copolímeros do mesmo, e copolímero de etileno-vinil-acetato (EVA), e misturas, combinações ou ligas dos mesmos. Polímeros de cobertura para a presente revelação também podem incluir elastômeros termoplásticos (TPE), neoprenos, polietilenos clorados (CPE), terpolímero de etileno- propileno-dieno (EPDM), borracha de nitrilo butadieno/cloreto de polivinila (NBR/PVC) ou combinações dos mesmos. Exemplos adequados de composições para a cobertura podem ser esses tais como a seguir:1) Para CPEPolímero 100 partesPlastificador 40 partesMateriais de Enchimento Minerais 50 partes Pacote de cura 5 partesOutro (retardantes de chama, coagentes, ajudantesde processo, cor) 30 partes2) Para EPDMPolímero 100 partesPlastificador 70 partesMateriais de Enchimento Minerais 100 partesPacote de cura 5 partesOutro (coagentes, ajudantes de processo, cor) 25 partes3) Para NBR/PVCPolímero 100 partesPlastificador 20 partesMateriais de Enchimento Minerais 60 partesPacote de cura 5 partesOutro (retardantes de chama, ajudantes de processo,cor) 50 partes4) Para neoprenoPolímero 100 partesPlastificador 15 partesMateriais de Enchimento Minerais 80 partesPacote de cura 5 partesOutro (retardantes de chama, ajudantes de processo, cor) 50 partes
[018] Além do polímero de base, a cobertura pode incluir outros aditivos conhecidos na técnica, incluindo, mas não limitado a isto, retardantes de chama, materiais de enchimento, antioxidantes, ajudantes de processo, corantes, e estabilizadores.
[019] Um revestimento pode ser feito de um material baseado em composição líquida incluindo uma resina de polímero e uma amida de ácido graxo primária ou secundária. Por causa de uma composição líquida poder ter uma viscosidade relativamente baixa, o revestimento não é extrusado. Particularmente, a camada de revestimento pode ser aplicada por meio de processos de pintura, pulverização ou de imersão tal como detalhado a seguir. Um material de revestimento líquido pode incluir uma resina de polímero, uma amida de ácido graxo e um solvente. A amida de ácido graxo pode estar presente em uma quantidade de cerca de 5% ou menor (por peso da composição líquida de revestimento), em certas modalidades, de cerca de 0,5% a cerca de 5%. A amida de ácido graxo pode ser dispersada na resina e solvente, por exemplo, usando técnicas conhecidas na prática. Tais solventes podem incluir uma mistura ou um único solvente. Solventes adequados podem incluir água e/ou N-metil pirrolidona, com um sistema de emulsão à base de água. A composição líquida também pode incluir dispersantes, ajudantes antifixação, agentes molhantes, estabilizadores UV, estabilizadores de calor, surfactantes e/ou combinações dos mesmos. O teor de sólido da composição líquida pode ser de cerca de 25% a cerca de 60% (por peso da composição líquida total) em uma modalidade, em certas modalidades de cerca de 30% a cerca de 65%, e em certas outras modalidades de cerca de 35% a cerca de 50%.
[020] Em uma modalidade, a resina de polímero pode ser uma composição líquida de uretano, e em certas modalidades uma composição de uretano à base de água. Composições de uretano de duas partes ou de parte única podem ser apropriadas para a presente revelação. Composições de parte única podem ser fáceis de usar. Sistemas de duas partes de uma maneira geral podem incluir uma primeira parte que inclui a resina e uma segunda parte que inclui um agente de cura. Quando as duas partes são misturadas, a composição pode ser curada para formar um termorrígido. Os sistemas de partes únicas podem ser mais fáceis de usar porque nenhuma mistura de componentes não é necessária. A composição pode ser simplesmente aplicada sem qualquer pré-mistura ou preparação. Um revestimento pode ser baseado em uma resina de uretano à base de água de parte única.
[021] Além da resina de polímero, a composição de revestimento também pode incluir uma amida de ácido graxo, incluindo amidas de ácidos graxos primárias e secundárias. A amida de ácido graxo pode incluir moléculas onde o grupo graxo dos ácidos graxos é alquila ou alquenila C11 a C21. Exemplos da amida de ácido graxo incluem, mas não estão limitados a estes, oleamida, erucamida, estearamida, behenamida, oleil palmitamida, estearil erucamida, etileno- bis-estearamida, ou etileno-bis-oleamida. Em uma modalidade, uma amida de ácido graxo pode ser etileno-bis- estearamida.
[022] A camada de cobertura pode ser aplicada sobre o cabo usando métodos conhecidos na técnica. Usualmente, uma camada de cobertura pode ser extrusada sobre um condutor sem isolamento para formar uma camada isolante, ou sobre pelo menos um condutor isolado para formar um revestimento. Métodos de extrusão para aplicar a camada de cobertura são bem conhecidos na técnica.
[023] A mistura de revestimento pode ser aplicada à superfície externa da camada de cobertura, diretamente ou após a superfície ter sido preparada. Preparação pode incluir limpar a superfície externa da cobertura ou tratar essa superfície para melhorar a aderência do revestimento. A preparação pode ser tão simples quanto limpar com sabão e água a tratamento corona ou tratamento com chama. Uma cobertura pode ser esfregada com álcool de isopropil, seca e aquecida. Em certas modalidades, o aquecimento pode acontecer em um forno aquecido a cerca de 90 °C a cerca de 200 °C durante cerca de 1 segundo a cerca de 1 minuto, em certas modalidades durante cerca de 2 segundos a cerca de 30 segundos, e em certas modalidades durante cerca de 3 segundos a cerca de 10 segundos.
[024] Em uma modalidade, uma composição de mistura de revestimento pode ser aplicada por meio de pulverização. Uma pistola de pulverização pode ser usada com pressão de 10-45 psi (68,9-310,3 kPa), e controlado por meio de pressão de ar. O bico de pistola de pulverização pode ser colocado na direção oposta à do condutor (em aproximadamente 90° ângulo) para obter um revestimento uniforme no produto de condutor. Em certos casos, duas ou mais pistolas podem ser usadas para obter revestimentos mais eficientes. A espessura de camada pode ser controlada pela viscosidade de mistura, pressão de pistola e velocidade de linha de condutor. Durante a aplicação de revestimento, a temperatura pode ser mantida aproximadamente na temperatura ambiente dependendo do material da cobertura e/ou do revestimento.
[025] Alternativamente, o revestimento pode ser aplicado ao cabo coberto por meio de imersão ou pintura. Aqui, o cabo coberto pode ser mergulhado na mistura de revestimento líquido para permitir que a mistura revista completamente o condutor. O cabo pode então ser removido da mistura de revestimento e curado. Em pintura, a mistura de revestimento líquido pode ser aplicada sobre a superfície externa da camada de cobertura usando uma escova ou um rolete.
[026] Após aplicação, o revestimento pode ser secado/curado em temperatura ambiente ou em temperaturas elevadas de até 320 °C, em certas modalidades de cerca de 200 °C a cerca de 320 °C, e em certas modalidades de cerca de 240 °C a cerca de 260 °C, durante cerca de 10 segundos a cerca de 60 minutos, em certas modalidades durante cerca de 10 segundos a cerca de 15 minutos, e em certas modalidades durante cerca de 10 segundos a cerca de 3 minutos. Cura/secagem pode ser em linha e/ou fora de linha. Em certas modalidades, cura em linha é suficiente para alcançar um revestimento livre de adesão.
[027] O processo de revestimento pode ser automatizado com sistemas robóticos. O processo automatizado pode funcionar em três etapas: 1) preparar a superfície externa da camada de cobertura; 2) aplicar a camada de revestimento à superfície externa da camada de cobertura; e 3) curar a camada de revestimento. O processo de revestimento pode ser por lote, semilote ou contínuo, com contínuo sendo especialmente efetivo para automação. A velocidade de linha do processo de revestimento contínuo pode ser de 10-750 pés/minuto (3,1-228,6 metros/minuto) em certas modalidades, em certas modalidades de cerca de 300-600 pés/minuto (91,4-182,9 metros/minuto), e em certas modalidades de cerca de 400-500 pés/minuto (121,9-152,4 metros/minuto).
[028] Uma vez que completamente seca/curada, a camada de revestimento pode ter uma espessura de cerca de 50,8 mícrons (2 mils) ou menos em certas modalidades, em certas modalidades de cerca de 25,4 mícrons (1 mil) ou menos, e em certas modalidades de cerca de 12,7 mícrons (0,5 mil) ou menos. A camada de revestimento seca/curada também pode conter cerca de 15% ou menos de amida de ácido graxo (por peso do revestimento secado/curado) em certas modalidades, em certas modalidades cerca de 2% a cerca de 15%, e em certas modalidades cerca de 5% a cerca de 15%. Essa concentração pode ser muito maior que aquela da composição líquida de revestimento por causa de evaporação dos componentes voláteis durante o processo de secagem/cura.
[029] A camada de revestimento pode permitir que o cabo seja limpo facilmente sem danificar a camada de cobertura. A camada de revestimento também pode tornar o cabo mais resistente à sujeira e contaminação.
[030] Sem descrição adicional, acredita-se que uma pessoa de conhecimento comum na técnica, usando a descrição anterior e o exemplo ilustrativo seguinte, pode fazer e utilizar os compostos da presente revelação e praticar os métodos reivindicados. O exemplo a seguir é dado para ilustrar a presente revelação. Deve ser entendido que a revelação não é para ficar limitada às condições ou detalhes específicos descritos neste exemplo.
[031] Amostras de fio (Fio 16 AWG PE 31.13.000605) foram usadas nos testes com diferentes composições de revestimento.Procedimento de Revestimento: Uma parte de 10’’ (25,4 centímetros) de fio foi aquecida durante 2 minutos em 450 °F (cerca de 232 °C), e então revestimento foi aplicado ao passar com uma escova de esponja.Procedimento de Cura: Uma pistola de aquecimento foi aplicada durante 2 minutos até que a amostra ficasse seca e não pegajosa.Verificação de qualidade de revestimento: Dobramento manual sobre um mandril tendo o mesmo tamanho do diâmetro do cabo. Não deve existir nenhuma rachadura ou delaminação para o cabo a ser testado.Procedimento de Teste:
[032] A composição com sujeira simulada contém negro de fumo N660. O cabo foi mergulhado em uma bandeja contendo a sujeira simulada e girado para revestir todos os lados. O cabo foi então removido da bandeja e o excesso de sujeira simulada foi removido. A amostra foi então deixada em repouso durante 10 minutos antes da limpeza. O procedimento de limpeza envolveu enxaguar o cabo de amostra em água corrente durante 1 minuto, seguido por uma lavagem com água e sabão. Imagens foram obtidas do cabo antes do procedimento de teste e após o procedimento de teste.
[033] A figura 3 mostra o cabo após ser mergulhado na sujeira simulada e antes da limpeza.
[034] A figura 4 mostra uma comparação da capacidade de limpeza de um cabo não revestido com a de um cabo revestido com uma suspensão líquida aquosa de uretano e etileno-bis- estearamida (5% em peso da composição líquida).
[035] As figuras 5a-5c mostram o efeito para diferentes concentrações de estearamida (0,5%, 1%, 2%, 5%, 10% e 15%) nas composições. A porcentagem de estearamida mostrada é a concentração em peso de estearamida com base na composição de revestimento líquida aquosa total. Acima de cerca de 5%, a superfície do cabo aparece grosseira.
[036] A descrição anterior de modalidades e exemplos foi apresentada para propósitos de ilustração e descrição. Não é pretendida para ser exaustiva ou limitante para as formas descritas. Inúmeras modificações são possíveis considerando os preceitos anteriores. Algumas dessas modificações foram discutidas e outras serão entendidas pelos versados na técnica. As modalidades foram escolhidas e descritas para ilustração de várias modalidades. O escopo, certamente, não está limitado aos exemplos ou modalidades expostas neste documento, mas pode ser empregado em qualquer número de aplicações e dispositivos equivalentes pelas pessoas de conhecimento comum na técnica. Particularmente, é pretendido com isto que o escopo seja definido pelas reivindicações anexas. Também, para quaisquer métodos reivindicados e/ou descritos, independente de se o método foi descrito em associação com um fluxograma, deve ser entendido que, a não ser que especificado de outro modo ou exigido por contexto, qualquer ordenação explícita ou implícita de etapas desempenhadas na execução de um método não indica que essas etapas devem ser executadas na ordem apresentada e podem ser executadas em uma ordem diferente ou em paralelo.
Claims (12)
1. Cabo, compreendendo:a. um ou mais condutores que podem ser um condutor ótico ou um condutor elétrico;b. uma camada de cobertura polimérica que de preferência compreende polietileno, polietileno de baixa densidade, polietileno de alta densidade, polietileno de alto peso molecular, polietileno de ultra-alto peso molecular, polietileno de baixa densidade linear, polietileno de densidade muito baixa, polipropilenomaleatado, polipropileno, polibutileno, polihexaleno,poliocteno, copolímero de acetato de vinil-etileno, elastômeros termoplásticos, neoprenos, polietilenosclorados, terpolímero de etileno-propileno-dieno, borracha de nitrilo butadieno/cloreto de polivinila, ou copolímeros ou misturas dos mesmos; ec. uma camada de revestimento não extrusada feita de um material baseado em uma composição líquida, a composição líquida compreendendo uma resina de polímero que de preferência compreende um epóxi ou uretano e 5% ou menos, em peso, de uma amida de ácido graxo que de preferência compreende oleamida, erucamida, estearamida, behenamida, oleil palmitamida, estearil erucamida, etileno-bis- estearamida ou etileno-bis-oleamida, em que a composição líquida, opcionalmente, compreende ainda um solvente;caracterizado pelo fato de que a resina de polímero é curada ou seca.
2. Cabo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada de revestimento não extrusada tem uma espessura de 127 mícrons (5 mils) ou menos.
3. Cabo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada de cobertura polimérica é uma camada isolante ou uma camada de envoltório para o cabo ou pelo fato de que a camada de cobertura polimérica circunda o um ou mais condutores.
4. Cabo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada de revestimento não extrusada é aplicada a uma superfície externa da camada de cobertura polimérica.
5. Cabo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o um ou mais condutores compreendem uma pluralidade de condutores isolados, e de preferência pelo fato de que a camada de cobertura polimérica circunda a pluralidade de condutores isolados.
6. Método de fabricar o cabo conforme definido na reivindicação 1, o método caracterizado pelo fato de que compreende:a. fornecer um ou mais condutores que de preferência compreendem um condutor ótico ou um condutor elétrico coberto com uma camada de cobertura polimérica que de preferência compreende polietileno, polietileno de baixa densidade, polietileno de alta densidade, polietileno de alto peso molecular, polietileno de ultra-alto peso molecular, polietileno de baixa densidade linear, polietileno de densidade muito baixa, polipropileno maleatado, polipropileno, polibutileno, polihexaleno, poliocteno, copolímero de acetato de vinil-etileno, elastômeros termoplásticos, neoprenos, polietilenos clorados, terpolímero de etileno-propileno-dieno, borracha de nitrilo butadieno/cloreto de polivinila, ou copolímeros ou misturas dos mesmos;b. revestir uma superfície externa da camada de cobertura polimérica com uma camada de revestimento não extrusada feita de um material baseado em uma composição líquida, a composição líquida compreendendo uma resina de polímero que de preferência compreende um epóxi ou uretano e 5% ou menos, em peso, de uma amida de ácido graxo que de preferência compreende oleamida, erucamida, estearamida, behenamida, oleil palmitamida, estearil erucamida, etileno- bis-estearamida ou etileno-bis-oleamida, e opcionalemente um solvente; ec. curar ou secar a resina de polímero líquida.
7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que revestimento da superfície externa da camada de cobertura polimérica é executado por meio de pulverização, imersão ou pintura.
8. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que revestimento da superfície externa da camada de cobertura polimérica ocorre em temperatura ambiente.
9. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que cura da resina de polímero líquida ocorre em uma temperatura de 200 °C a 320 °C.
10. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a camada de revestimento não extrusada tem uma espessura de 127 mícrons (5 mils) ou menos.
11. Método, de acordo com a reivindicação 6,caracterizado pelo fato de que a camada de coberturapolimérica é uma camada isolante ou uma camada deenvoltório para o cabo.
12. Método, de acordo com a reivindicação 6,caracterizado pelo fato de que o um ou mais condutorescompreendem uma pluralidade de condutores isolados, e depreferência pelo fato de que a camada de coberturapolimérica cobre a pluralidade de condutores isolados.
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