ES2278709T3 - Cable con una cubierta extruida externa y metodo de fabricacion del cable. - Google Patents
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Abstract
Un cable que tiene un núcleo, que está rodeado por una cubierta extruída externa (M), y que comprende al menos un elemento de transmisión para la transmisión de corriente eléctrica o de señales de telecomunicación, en el que la cubierta (M) comprende al menos una capa flexible (2) de un material expandido, en el que el material expandido es poli(cloruro de vinilo) convencional que comprende un agente plastificante, caracterizado por que - el poli(cloruro de vinilo) tiene una resistencia a la tracción entre 10, 0 MPa y 50, 0 Mpa y - el grado de expansión del poli(cloruro de vinilo) es de 5% a 20%..
Description
Cable con una cubierta extruída externa y método
de fabricación del cable.
La invención se refiere a un cable que tiene un
núcleo, que está rodeado por una cubierta extruída externa,
comprendiendo dicho núcleo al menos un elemento de transmisión para
la transmisión de corriente eléctrica o de señales de
telecomunicación. La invención se refiere también a un método de
fabricación de tal cable.
La palabra "cable" se usa también en el
sentido de la palabra "línea". "Cable" puede ser un cable
eléctrico u óptico con cualquier diseño del núcleo que está rodeado
por una cubierta de material aislante. "Elementos de
transmisión" pueden ser conductores eléctricos metálicos o guías
de ondas ópticas. Tales cables poseen una cubierta externa
protectora de material aislante con diferentes características, en
función del tipo de cable y del campo de uso del mismo. El espesor
de la cubierta es variable, dependiendo de las características
mencionadas. La cantidad de material usada para formar la cubierta
de tales cables es normalmente elevada. La porción correspondiente a
la cubierta con respecto al peso del cable completo es
considerable.
En el documento WO 98/52197 se describe un cable
de transmisión de energía eléctrica con un revestimiento externo
fabricado en un material polimérico expandido. El revestimiento es
capaz de proteger el cable de impactos accidentales. No es necesario
el uso de un blindaje metálico independiente. Por tanto, el
revestimiento posee características mecánicas especiales para
absorber impactos. El material usado tiene un grado de expansión de
20% a 3000% y un módulo de flexión entre 400 MPa y 1800 MPa. Tal
material es caro. Su peso, en comparación con el de la versión no
expandida, es menor. Sin embargo, para el propósito de protección
contra impactos, el revestimiento de material polimérico expandido
necesita un espesor y un módulo de flexión adecuados, junto con una
gran masa. En consecuencia, el peso de la cubierta es todavía
elevado. Tal revestimiento sólo es útil, por tanto, en cables que
normalmente tienen un blindaje metálico y que pueden entonces
fabricarse sin tal blindaje.
En el documento WO 98/52197 también se mencionan
documentos en los que se describen cables para la transmisión de
señales con una capa de un material aislante expandido. Tal material
es útil sólo para el aumento de la velocidad de transmisión de las
señales. No se encuentran en estos documentos alusiones a la
protección contra impactos.
A partir de la patente GB 1.339.561, se conoce
un cable eléctrico, preferiblemente un cable de telecomunicación,
que también está protegido contra impactos del tipo de tensión
mecánica sin tener un blindaje especial. El núcleo del cable está
rodeado por una capa de material aislante expandido que está rodeada
por una capa de material aislante no expandido. La capa expandida
tiene un espesor mayor que la capa no expandida. Este cable conocido
es comparable al cable del documento WO 98/52197.
El documento DE 2521526 describe un conductor
eléctrico que está aislado mediante un aislante de PVC espumado,
cuyo grado de espumación está controlado de forma tal que el
aislamiento de la longitud total del conductor tiene una constante
particular, incluso dieléctrica. Con tal material aislante la
capacidad (eléctrica) podría reducirse y hacerse constante para una
temperatura dada y frecuencia de operación dada.
El documento DD 271 977 A describe un conductor
eléctrico aislado que es impermeable a la presión de gas. El
aislamiento del conductor comprende tres capas, una capa delgada
sólida adhesiva, una capa delgada espumada con celdillas cerradas y
la capa aislante externa real.
El documento
GB-A-1 344 686 describe cables de
teléfono multiconductores que tienen un núcleo de conductores
aislado. El núcleo está relleno de un material impermeable de tipo
gelatina. Para proporcionar una capacidad baja, el aislamiento de
los conductores comprende una porción celular adyacente al conductor
y una porción sólida integral con y que rodea a la porción
celular.
Un objetivo de la invención es proporcionar un
cable, y un método correspondiente de producción, con un peso
reducido y una cantidad reducida de material extruído para fabricar
la cubierta externa con materiales usados normalmente, mientras que
se mantiene el diseño del núcleo.
Según la invención, la cubierta comprende al
menos una capa flexible de un poli(cloruro de vinilo)
expandido convencional, que comprende un plastificante que tiene una
resistencia a la tracción entre 10,0 MPa y 50,0 Mpa y que tiene un
grado de expansión de 5% a 20%.
Tal cable posee un peso menor que un cable con
el mismo núcleo, dado que la cubierta con el mismo espesor es más
ligera en función de las burbujas de gas confinadas. Por la misma
razón, se reduce la cantidad de material de la cubierta y el cable
completo es más rentable. Debido a la cantidad reducida de material
de la cubierta, la carga incendiaria está reducida, presentando
también un peligro reducido para el medio ambiente. En caso de
incendio, la cantidad de humo y la emisión de calor están también
reducidas. Una ventaja especial de este cable es el hecho de que
para su fabricación se puede usar poli(cloruro de vinilo)
convencional sin tratamiento especial. No es necesario considerar
una alta velocidad de transmisión para señales y tampoco es
necesaria una resistencia a impactos aumentada. La cubierta del
cable sólo debe garantizar la protección del núcleo confinado,
también en los casos en que el cable se tensa bajo fuerzas en
aumento.
El cable se puede fabricar mediante la técnica
convencional sin cambiar los diseños del núcleo. La cubierta puede
aplicarse también mediante la técnica convencional por extrusión.
Antes de la extrusión puede añadirse al poli(cloruro de
vinilo) un agente químico de soplado. También es posible usar el
método de inyección de gas para expandir el material de la cubierta
sin usar aditivos químicos.
El cable de la invención, en una forma de
realización preferida, es un cable de instalación eléctrica
doméstica, que se instala en edificios con fines de iluminación y
abastecimiento de energía para dispositivos eléctricos. Tales cables
se usan en grandes volúmenes en el mundo entero. Las ventajas de la
invención son extremadamente interesantes con tales cables. Esto es
verdad no sólo en cuanto a peso y cantidad de material de cubierta,
sino especialmente en lo que se refiere a la baja carga incendiaria
y a la formación de humo y emisión de calor reducidas.
En las reivindicaciones dependientes se
mencionan más ventajas de la invención.
En los dibujos se muestran ejemplos y formas de
realización preferidas de la invención, en los que:
La Fig. 1 es una sección de corte transversal
esquemática del cable de la invención con un diseño cualquiera del
núcleo.
La Fig. 2 es una sección de corte transversal
del cable de la Fig. 1 con una característica adicional.
Las Figs. 3 y 4 son secciones de corte
transversales de dos cables diferentes de instalación eléctrica
doméstica.
La Fig. 5 es una vista esquemática de una cubeta
de refrigeración.
El cable de la Fig. 1 puede ser, por ejemplo, un
cable de energía, un cable de medio voltaje o un cable de
telecomunicación con conductores eléctricos u ópticos. El diseño del
núcleo 1 depende del tipo de cable. El núcleo 1 se representa con un
entramado y no de forma más detallada porque un diseño especial no
es aquí de interés. El núcleo está rodeado por una cubierta M que
comprende una capa de un poli(cloruro de vinilo) expandido.
El espesor de la cubierta M es variable y depende del tipo de cable.
Puede estar, por ejemplo, entre 1,4 mm y 2,2 mm.
Para la cubierta M puede usarse cualquier
poli(cloruro de vinilo) convencional. Sin embargo, es
necesario que el material para la cubierta M no pueda entorpecer la
flexibilidad del cable, debiendo estar la resistencia a la tracción
del mismo entre 10,0 MPa y 50,0 MPa, para garantizar la función de
protección requerida. Para la cubierta M se usa un
poli(cloruro de vinilo) que comprende un plastificante, lo
que significa un poli(cloruro de vinilo) relativamente blando
y flexible.
Según la Fig. 2, la cubierta M puede comprender
adicionalmente una capa 3 de un material de cubierta no expandido
que rodea a la capa 2 de poli(cloruro de vinilo) expandido.
Ambas capas 2 y 3 pueden consistir bien en la misma formulación de
compuestos, o bien en el mismo material de base pero con diferentes
formulaciones de compuestos. También es posible usar materiales
diferentes en los que, por ejemplo, se puede usar el mismo material
de base con calidades diferentes. El espesor de las dos capas 2 y 3
puede estar, por ejemplo, en proporción 60:40.
Para fabricar una cubierta M que comprende dos
capas 2 y 3 se usa, por ejemplo, poli(cloruro de vinilo)
(PVC) como material de base, por ejemplo, de la forma siguiente:
Capa 2
- 37,4 partes de PVC con valor de K 70
- 20,5 partes de plastificante
- 41,1 partes de creta
- 1 parte de estabilizante.
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Capa 3
- 49,4 partes de PVC con valor de K 70
- 24,6 partes de plastificante
- 24,6 partes de creta
- 1,2 parte de estabilizante
- 0,2 partes de color.
Para la producción de un cable según la Fig. 1 ó
2, después de completada la preparación del núcleo 1 se aplica al
menos la capa 2 al mismo, en una extrusora con una cámara por medio
de la cual se estira el núcleo 1. El PVC usado puede comprender un
aditivo químico para la expansión del PVC que forma la capa 2. Para
garantizar una expansión homogénea del PVC se puede añadir el agente
para la expansión del compuesto en forma de flujo de dosificación
constante, que se puede conseguir mediante el uso del
correspondiente tornillo dosificador para dosificar el agente en el
PVC a la entrada de la extrusora. Alternativamente, puede añadirse
el agente al compuesto antes de rellenar la extrusora con el mismo.
La expansión del PVC de la capa 2 se puede conseguir también por
inyección de gas, sin el uso de aditivo químico. En este caso se
insufla el gas en el PVC fundido en el interior de la extrusora. El
índice de expansión del PVC es de 5% a 20%.
La manipulación del cable después de salir de la
extrusora ejerce influencia en la consecución de un índice de
expansión constante del PVC. Después de la salida de la extrusora,
el cable se guía a continuación a través de un sistema de
refrigeración con un volumen específico de agua de refrigeración,
dependiente de las dimensiones del cable respectivo. Mediante el uso
de válvulas reductoras de presión es posible mantener el volumen de
agua a un valor constante. El volumen de agua se puede controlar
fácilmente mediante el uso de una cubeta de refrigeración 8 en forma
de V, según se muestra en la Fig. 5. Con tal cubeta 8 es también
posible minimizar el volumen de agua de refrigeración, que es
alimentada por o a través de una tubería 9, en el caso de
velocidades más altas del cable que se estira a lo largo de la
cubeta, sin peligro de dañar el PVC expandido. Una vez enfriado, el
cable se puede bobinar en un tambor.
La capa 3 de la cubierta M, que está fabricada
en material no expandido, se puede aplicar en la misma etapa de
producción que la capa 2. Esa aplicación se puede llevar a cabo por
coextrusión en una matriz de extrusión común. También es posible
usar una segunda extrusora después de la primera y aplicar las dos
capas 2 y 3 en técnica tándem.
Una cubierta M, en forma de la capa única 2 de
la Fig. 1 o de las dos capas 2 y 3 de la Fig. 2, se usa con ventajas
especiales en cables de instalaciones eléctricas domésticas, como se
muestra en las Figs. 3 y 4. Tales cables se usan con voltajes
eléctricos de hasta 1 kV. Normalmente, poseen de dos a cinco hilos
aislados que forman un haz y se rodean con una cubierta común. Los
cables de instalaciones eléctricas domésticas pueden también
comprender más que cinco hilos aislados.
El cable de las Figs. 3 y 4 presenta tres hilos
aislados 4, cada uno de ellos con un aislante 5 que rodea a un
conductor metálico 6. Los hilos 4 forman normalmente un haz entre
ellos. Los conductores 6 están fabricados en cobre. El aislante 5
puede estar formado por poli(cloruro de vinilo) que contiene
un plastificante, de la misma manera que la cubierta M, pero puede
usarse también por ejemplo polietileno, polipropileno o poliuretano.
Para rellenar al menos los intersticios ubicados entre los hilos 4
se aplica un relleno 7. El material de relleno 7 puede ser, por
ejemplo, un material a base de poli(cloruro de vinilo),
Caucho, EPDM (terpolímero de etileno propileno) o POE (elastómero
de poliolefina). El relleno 7 consiste en, por ejemplo, una
poliolefina altamente cargada con creta de fácil remoción. El
relleno 7 puede extenderse sobre los hilos 4. Gracias a su
superficie circular, el relleno 7 es un soporte para la cubierta M
que puede aplicarse según el método de la Fig. 1 o la Fig. 2.
Para conseguir una reducción adicional del peso
y de los costes del cable, el aislante de los hilos situados en el
núcleo 1 del cable en general y el relleno 7 del cable de las Figs.
3 y 4 pueden fabricarse también en material expandido. El índice de
expansión del relleno 7 puede ser de 10% a 80%. Nuevamente, tal
forma de realización presenta ventajas especiales con respecto a los
cables para instalaciones eléctricas domésticas.
En lugar de los elementos de transmisión
eléctrica de las formas de realización de la invención descritas,
puede estar comprendida en el interior del núcleo 1 del cable al
menos una guía de ondas óptica. La cubierta de tal cable óptico
puede ser la misma descrita anteriormente para la cubierta M.
Según la descripción anterior, la cubierta M
comprende bien una capa 2, o bien dos capas 2 y 3. La cubierta M
también puede comprender más de dos capas. Este hecho también es
cierto para la capa 2 en solitario de PVC expandido, en la que
diferentes capas del mismo, por ejemplo, pueden tener diferentes
grados de expansión.
Claims (23)
1. Un cable que tiene un núcleo, que está
rodeado por una cubierta extruída externa (M), y que comprende al
menos un elemento de transmisión para la transmisión de corriente
eléctrica o de señales de telecomunicación, en el que la cubierta
(M) comprende al menos una capa flexible (2) de un material
expandido, en el que el material expandido es poli(cloruro de
vinilo) convencional que comprende un agente plastificante,
caracterizado porque
- el poli(cloruro de vinilo) tiene una
resistencia a la tracción entre 10,0 MPa y 50,0 Mpa y
- el grado de expansión del poli(cloruro
de vinilo) es de 5% a 20%..
2. Un cable según la reivindicación 1,
caracterizado porque el poli(cloruro de vinilo) es
expandido mediante aditivos químicos.
3. Un cable según la reivindicación 1,
caracterizado porque el poli(cloruro de vinilo) es
expandido mediante inyección de gas.
4. Un cable según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la capa (2) de
material expandido está rodeada por una capa (3) de material no
expandido, y ambas capas forman la cubierta (M).
5. Un cable según la reivindicación 4,
caracterizado porque las dos capas (2,3) de la cubierta (M)
consisten en la misma formulación de compuestos.
6. Un cable según la reivindicación 4,
caracterizado porque las dos capas (2,3) de la cubierta (M)
consisten en el mismo material de base, si bien poseen diferentes
formulaciones de compuestos.
7. Un cable según la reivindicación 4,
caracterizado porque las dos capas (2,3) de la cubierta (M)
están fabricadas en materiales de base diferentes.
8. Un cable según la reivindicación 1,
caracterizado porque la capa (2) de poli(cloruro de
vinilo) expandido comprende aproximadamente 37,4 partes de
poli(cloruro de vinilo) con un valor de K de 70,
aproximadamente 20,5 partes de plastificante, aproximadamente 41,1
partes de creta y aproximadamente 1 parte de estabilizante.
9. Un cable según la reivindicación 4,
caracterizado porque la capa (3) de material de cobertura no
expandido comprende aproximadamente 49,4 partes de
poli(cloruro de vinilo) con un valor de K de 70,
aproximadamente 24,6 partes de plastificante, aproximadamente 24,6
partes de creta, aproximadamente 1,2 partes de estabilizante y
aproximadamente 0,2 partes de color.
10. Un cable según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el núcleo (1)
comprende al menos dos hilos aislados (4) que están rodeados en su
conjunto por la cubierta (M) de material de cobertura expandido.
11. Un cable según la reivindicación 10,
caracterizado porque el aislante de los hilos (4) está
expandido.
12. Un cable según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el núcleo (1)
comprende al menos una guía de ondas óptica.
13. El uso de un cable, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, como cable para instalaciones eléctricas
domésticas para voltajes eléctricos de hasta 1 kV.
14. Un método para la producción de un cable con
un núcleo que está rodeado por una cubierta externa extruída (M), en
el que en el interior del núcleo está dispuesto al menos un elemento
de transmisión para la transmisión de corriente eléctrica o de
señales de telecomunicación, y en el que la cubierta (M) se extruye
en al menos una etapa de producción, formando al menos una capa
flexible (2) de un material expandido, en el que se usa
poli(cloruro de vinilo) convencional como el material
expandido, que comprende un agente de plastificado y
caracterizado porque el poli(cloruro de vinilo) tiene
una resistencia a la tracción entre 10,0 MPa y 50,0 Mpa y
- que el poli(cloruro de vinilo)se
expande con un grado de expansión de 5% a 20%.
15. Un método según la reivindicación 14,
caracterizado porque el poli(cloruro de vinilo) se
expande mediante aditivos químicos.
16. Un método según la reivindicación 15,
caracterizado porque los aditivos químicos se dosifican en el
material de cobertura mediante un tornillo de dosificación situado a
la entrada de la extrusora.
17. Un método según la reivindicación 15,
caracterizado porque los aditivos químicos se añaden al
compuesto que se usa como material de cobertura antes de alimentar
con el mismo la extrusora.
18. Un método según la reivindicación 14,
caracterizado porque la expansión del poli(cloruro de
vinilo) se consigue por inyección de gas.
19. Un método según cualquiera de las
reivindicaciones 14 a 18, caracterizado porque el cable que
sale de la extrusora se refrigera en un sistema de refrigeración con
un volumen controlado de agua.
20. Un método según la reivindicación 19,
caracterizado porque el cable se guía a lo largo de una
cubeta de refrigeración (8) en forma de V.
21. Un método según cualquiera de las
reivindicaciones 14 a 20, caracterizado porque alrededor de
la capa (2) de poli(cloruro de vinilo) expandido se forma una
capa (3) de material no expandido.
22. Un método según la reivindicación 21,
caracterizado porque las dos capas (2,3) de la cubierta (M)
se aplican mediante la técnica de coextrusión.
23. Un método según la reivindicación 21,
caracterizado porque las dos capas (2,3) de la cubierta (M)
se aplican mediante la técnica en tándem.
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