ES2290968T3 - Cable coaxial y metodo para fabricar el mismo. - Google Patents
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Abstract
Cable coaxial flexible que comprende un núcleo (10) que incluye al menos un conductor (11) interior y un dieléctrico (12) de espuma de célula cerrada que rodea al conductor interior, y un revestimiento (14) metálico tubular que rodea estrechamente dicho núcleo (10), presentando dicho dieléctrico (12) de espuma de célula cerrada una densidad no superior a 0, 22 gramos por centímetro cúbico y conteniendo cantidades residuales de un agente de nucleación endotérmico y cantidades residuales de un agente de nucleación exotérmico.
Description
Cable coaxial y método para fabricar el
mismo.
La presente invención se refiere a un cable
coaxial, y más en particular a un cable coaxial de bajas pérdidas
mejorado que presenta características de doblado y manipulación
mejoradas y propiedades de atenuación mejoradas para un tamaño
nominal dado.
Los cables coaxiales utilizados normalmente en
la actualidad para la transmisión de señales RF, tales como señales
de televisión, por ejemplo, incluyen un núcleo que contiene un
conductor interior y un revestimiento metálico que rodea al núcleo
y sirve como un conductor exterior. Un dieléctrico rodea al
conductor interior y lo aísla eléctricamente del revestimiento
metálico que lo rodea. En algunos tipos de cables coaxiales, se
utiliza aire como el material dieléctrico, y se prevén separadores
aislantes de la electricidad en ubicaciones espaciadas a lo largo
de la longitud del cable para sujetar el conductor interior de
manera coaxial dentro del revestimiento que lo rodea. En otras
construcciones de cable coaxial conocidas, un dieléctrico de espuma
expandida rodea al conductor interior y rellena los espacios entre
el conductor interior y el revestimiento metálico que lo rodea.
Un atributo importante del cable coaxial es su
capacidad para propagar una señal con una atenuación tan pequeña
como sea posible. Un método para medir la propagación de señal se
expresa como un porcentaje de la velocidad de la luz, normalmente
conocido como la velocidad de propagación (V_{p}). Los cables
coaxiales del tipo de construcción "dieléctrico de aire"
presentan buenas características de propagación de señal, con
valores de V_{p} normalmente del 90% o superiores. Sin embargo,
estos cables coaxiales desgraciadamente presentan características
de doblado relativamente limitadas y son propensos a la deformación,
aplastamiento o caída del revestimiento exterior, que afectan de
manera negativa a las propiedades eléctricas del cable y lo
inutilizan. En consecuencia, los cables coaxiales de tipo de
dieléctrico de aire requieren una manipulación muy cuidadosa
durante la instalación para evitar daños de este tipo. De manera
adicional, no se recomienda su uso en instalaciones que requieran
plegados de radio pequeño o plegados hacia atrás frecuentes.
Los cables coaxiales del tipo de construcción de
"dieléctrico de espuma", por otro lado, presentan
significativamente mejores propiedades de doblado que los cables de
dieléctrico de aire. Pueden instalarse más fácilmente sin excesiva
preocupación por la deformación, el aplastamiento o la caída del
revestimiento exterior y pueden utilizarse en ambientes en los que
los cables de tipo de dieléctrico de aire no son adecuados. Sin
embargo, les obstaculiza una velocidad de propagación algo inferior
que la de los cables de tipo de dieléctrico de aire. Esta reducción
en la V_{p} y aumento en la pérdida de atenuación puede atribuirse
al dieléctrico de espuma.
Un cable coaxial de dieléctrico de espuma
primitivo utilizaba una espuma de poliestireno producida con un
agente de expansión de pentano, tal como se mencionó en la patente
estadounidense número 4.104.481 de Wilkenloh et al. Mientras
que el dieléctrico de espuma proporcionó una excelente propagación
de señal, con valores de velocidad de propagación (V_{p}) del 90%
y superiores, el uso de pentano como agente de expansión y la
naturaleza de célula abierta del poliestireno resultante eran
inconvenientes que limitaron el uso comercial generalizado de esta
construcción de cable.
Una alternativa a los dieléctricos de espuma de
poliestireno de célula abierta ha sido utilizar un dieléctrico de
espuma de poliolefina expandida de célula cerrada. La patente
estadounidense número 4.104.481 describe un cable coaxial con un
dieléctrico de espuma de poliolefina que comprende polietileno o
polipropileno que se espuma utilizando un agente de expansión de
clorofluorocarbono y un agente de nucleación. El dieléctrico de
espuma resultante presenta propiedades de doblado aumentadas sin los
efectos negativos asociados con los sistemas de
poliestireno/pentano. La patente estadounidense número 4.472.595 de
Fox et al da a conocer un cable coaxial de dieléctrico de
espuma que presenta características de manipulación y doblado
mejoradas.
Más recientemente, debido a inquietudes
medioambientales y reglamentos gubernamentales, los fabricantes de
espumas han suspendido el uso de la mayoría de los
clorofluorocarbonos y han vuelto a agentes de expansión
alternativos tales como nitrógeno, hexafluoruro de azufre y dióxido
de carbono. Sin embargo, existe la necesidad de mejorar las
propiedades de propagación de señal de dieléctricos de espuma
producidos con estos agentes de expansión alternativos.
\vskip1.000000\baselineskip
Según la presente invención, se proporciona un
cable coaxial de dieléctrico de espuma que presenta una velocidad
de propagación (V_{p}) superior a aproximadamente el 90% de la
velocidad de la luz. Este alto valor de propagación es una mejora
muy significativa sobre los valores de propagación de los cables
coaxiales dieléctricos de espuma actualmente disponibles y es
comparable con las propiedades de propagación de señal de los cables
coaxiales de tipo de dieléctrico de aire. Sin embargo, el cable
coaxial de dieléctrico de espuma de la invención presenta
características de doblado y flexibilidad que son infinitamente
superiores a los cables coaxiales de tipo de dieléctrico de aire.
Por tanto, el cable coaxial de la presente invención proporciona
propiedades de propagación de señal excelentes en combinación con
características de doblado y flexibilidad excelentes.
El cable coaxial de la presente invención
comprende un núcleo que incluye al menos un conductor interior y un
dieléctrico de espuma de célula cerrada que rodea al conductor
interior. Un revestimiento metálico tubular rodea estrechamente y
está preferiblemente adherido al núcleo. El cable coaxial flexible
puede incluir también un forro protector que rodea estrechamente el
revestimiento metálico tubular. El cable coaxial presenta una
velocidad de propagación (V_{p}) del 90 por ciento o superior.
El dieléctrico de espuma del cable coaxial de la
presente invención presenta una baja densidad, preferiblemente no
superior a aproximadamente 0,20 g/cm^{3}. La espuma presenta una
estructura de célula cerrada, uniforme, fina, preferiblemente con
un diámetro de célula máximo de 170 \mum. El dieléctrico de espuma
está formado preferiblemente a partir de una poliolefina, y lo más
deseablemente a partir de una mezcla de polietileno de baja
densidad y polietileno de alta densidad. Estas características
proporcionan una alta rigidez de núcleo, que aporta características
excelentes de doblado y flexibilidad y también contribuye a la
excelente velocidad de propagación del cable coaxial.
Éstas y otras características y ventajas de la
presente invención se harán más fácilmente evidentes para los
expertos en la técnica tras el estudio de la siguiente descripción
detallada que describe las realizaciones tanto preferidas como
alternativas de la invención.
La figura 1 es una vista en perspectiva que
muestra un cable coaxial según la presente invención en sección
transversal y con partes del cable en despiece ordenado con fines de
claridad de ilustración.
La figura 2 es una ilustración esquemática de un
aparato para producir el cable coaxial mejorado de la invención.
La figura 1 ilustra un cable coaxial producido
según la presente invención. El cable coaxial comprende un núcleo
10 que incluye un conductor 11 interior de un material adecuado
conductor de la electricidad tal como cobre, aluminio o aluminio
con recubrimiento de cobre, y un material 12 dieléctrico de plástico
de espuma expandida cilíndrico continuo que lo rodea. En la
realización ilustrada, sólo se muestra un único conductor 11
interior, ya que ésta es la disposición más normal para cables
coaxiales del tipo utilizado para transmitir señales RF, tales como
señales de televisión. Sin embargo, debería entenderse que la
presente invención también puede aplicarse a cables que presentan
más de un conductor interior aislados entre sí y formando una parte
del núcleo.
Preferiblemente, el conductor 11 está adherido
al material 12 dieléctrico de plástico de espuma expandida mediante
una capa fina de adhesivo 13 para formar el núcleo 10. Adhesivos
adecuados para este fin incluyen copolímeros de etileno-ácido
acrílico (EAA) y de etileno-metilacrilato (EMA).
Tales adhesivos se describen en, por ejemplo, las patentes
estadounidenses número 2.970.129; 3.520.861; 3.681.515; y
3.795.540.
El dieléctrico 12 es un dieléctrico de baja
pérdidas formado de un plástico adecuado tal como una poliolefina.
Con el fin de reducir la masa del dieléctrico por unidad de longitud
y por tanto reducir la constante dieléctrica, el material
dieléctrico debería ser una composición de espuma celular expandida.
Además, la espuma debería ser de una construcción de célula cerrada
para proporcionar la deseada alta rigidez de núcleo e impedir la
transmisión de humedad a lo largo del cable. Preferiblemente, el
dieléctrico de espuma de célula cerrada de la invención es una
poliolefina expandida y un dieléctrico de espuma particularmente
preferido es una mezcla expandida de polietileno de baja densidad y
polietileno de alta densidad. Las composiciones preferidas de
dieléctrico de espuma de la invención se describen con más detalle a
continuación.
Rodeando estrechamente al núcleo hay un
revestimiento 14 metálico tubular continuo. El revestimiento 14 se
caracteriza por ser continuo tanto mecánica como eléctricamente.
Esto permite al revestimiento 14 servir de manera eficaz para
sellar eléctrica y mecánicamente el cable contra las influencias del
exterior así como sellar el cable contra la pérdida de radiación
RF. El revestimiento 14 metálico tubular puede estar formado de
diversos metales conductores de la electricidad tales como cobre o
aluminio. El revestimiento 14 metálico tubular presenta un espesor
de pared seleccionado para mantener una relación T/D (relación del
espesor de pared con respecto al diámetro exterior) inferior al 2,5
por ciento. Para el cable ilustrado, el espesor de pared es
inferior a 0,030 pulgadas (0,76 mm).
En la realización preferida ilustrada, el
revestimiento 14 continuo está formado a partir de una banda
metálica plana que se conforma en una configuración tubular con los
bordes laterales opuestos de la banda unidos a tope entre sí, y con
los bordes unidos a tope de manera continua mediante una soldadura
continua longitudinal, indicada en 15. Mientras que se ha ilustrado
tal como se prefiere la producción del revestimiento 14 mediante
soldadura longitudinal, los expertos en la técnica reconocerán que
también podrían emplearse otros métodos para producir un
revestimiento metálico tubular de pared fina continuo mecánica y
eléctricamente. Por ejemplo, tal como los expertos en la técnica
comprenderán, pueden emplearse métodos que proporcionan un
revestimiento longitudinal "sin costuras".
La superficie interior del revestimiento 14
metálico tubular está adherida de manera continua a lo largo de su
longitud y a lo largo de su extensión circunferencial hasta la
superficie exterior del dieléctrico 12 de espuma mediante una fina
capa 16 de adhesivo. Preferiblemente, la capa 16 de adhesivo es un
copolímero EAA o EMA tal como se describió anteriormente. La capa
16 de adhesivo debería fabricarse tan fina como sea posible para
evitar que afecte negativamente a las características eléctricas del
cable. De manera deseable, la capa 16 de adhesivo debería presentar
un espesor de aproximadamente 1 mil (0,03 mm) o inferior. El método
actualmente preferido de obtención de un depósito tan fino de
adhesivo y una composición de adhesivo adecuada para ello se
describen en la patente estadounidense número 4.484.023 de
Gindrup.
La superficie exterior del revestimiento 14 está
rodeada opcionalmente por un forro 18 protector. Composiciones
adecuadas para el forro 18 protector incluyen materiales de
recubrimiento termoplásticos tales como polietileno, cloruro de
polivinilo, poliuretano y cauchos. El forro 18 protector puede estar
adherido a la superficie exterior del revestimiento 14 mediante una
capa 19 de adhesivo para aumentar de ese modo las propiedades de
doblado del cable coaxial. Preferiblemente, la capa 19 de adhesivo
es una capa fina de adhesivo, tal como un copolímero EAA o EMA tal
como se describió anteriormente.
La figura 2 ilustra una disposición del aparato
para producir el cable mostrado en la figura 1. Tal como se
ilustra, el conductor 11 interior se dirige desde una fuente de
suministro adecuada, tal como una bobina 31, y una capa 13 de
adhesivo se aplica a la superficie del conductor interior. El
conductor 11 interior recubierto se dirige a continuación a través
de un aparato 32 de extrusión. El aparato 32 de extrusión extrude de
manera continua la composición de polímero espumable de manera
concéntrica alrededor del conductor 11 interior. Al salir de la
máquina de extrusión, el material plástico se espuma y expande para
formar una pared cilíndrica continua del dieléctrico 12 de espuma
que rodea al conductor 11 interior.
En una realización alternativa de la invención,
el dieléctrico 12 de espuma puede presentar un gradiente de
densidad en el que la densidad del dieléctrico de espuma aumenta de
manera radial desde una superficie interior del dieléctrico de
espuma hasta una superficie exterior del dieléctrico de espuma. El
gradiente de densidad puede ser el resultado de alterar la
composición de polímero espumable o las condiciones a la salida del
aparato 32 de extrusión. Normalmente, sin embargo, el gradiente de
densidad se proporciona extrudiendo una primera composición de
polímero espumable y una composición de un segundo polímero
espumable consecutivamente para formar el dieléctrico 12 de espuma.
Las composiciones de polímero primera y segunda pueden coextrudirse
o extrudirse por separado para formar una capa de dieléctrico de
espuma interior y una capa de dieléctrico de espuma exterior. Una
vez espumado y expandido, el dieléctrico exterior presenta una mayor
densidad que la capa de dieléctrico de espuma interior. La capa de
dieléctrico exterior puede ser una envuelta de dieléctrico espumado
o de dieléctrico no espumado y puede estar formada del mismo
material que la capa de dieléctrico espumado interior. La densidad
aumentada en la superficie exterior del dieléctrico 12 de espuma
tiene como resultado un aumento en la rigidez del núcleo que
aumenta por tanto las propiedades de doblado del cable coaxial.
La superficie exterior del núcleo 10 está
recubierta con una capa de adhesivo 16. Una composición de adhesivo
de copolímero se aplica a la superficie del dieléctrico 12 de espuma
mediante medios de aplicación adecuados para formar la capa 16 de
adhesivo. Por ejemplo, la composición de adhesivo puede coextrudirse
sobre la composición de polímero espumable o la segunda composición
de polímero en el aparato 32 de extrusión o extrudirse sobre el
dieléctrico 12 de espuma en un aparato de extrusión separado. Como
alternativa, el conductor 11 interior y el dieléctrico 12 que lo
rodea puede dirigirse a través de una estación 34 de aplicación de
adhesivo en la que una capa fina de una composición de adhesivo tal
como EAA o EMA se aplica mediante medios adecuados, tales como la
pulverización o la inmersión. Después de salir de la estación 34 de
aplicación de adhesivo, el exceso de adhesivo puede eliminarse
mediante medios adecuados y el núcleo 10 recubierto de adhesivo se
dirige a través de una estación 36 de secado de adhesivo, tal como
una cámara o un túnel calentado. Después de salir de la estación 36
de secado, el núcleo se dirige a través de una estación 37 de
enfriamiento, tal como una cubeta de agua.
Una vez que se ha aplicado la capa 16 de
adhesivo al núcleo 10, una banda estrecha de metal S se dirige desde
una fuente de suministro adecuada tal como una bobina 38 y se
conforma en una configuración tubular que rodea al núcleo. La banda
S avanza a continuación a través de un aparato 39 de soldadura, y
los bordes laterales opuestos de la banda S se sitúan en relación
de unión a tope entre sí mediante una soldadura longitudinal
continua. El núcleo y el revestimiento que lo rodea se pasan
entonces a través de una hilera 40 de estirar de reducción
giratoria o estacionaria en la que se reduce el diámetro del
revestimiento 14 tubular y se une estrechamente al núcleo 10. El
conjunto producido de este modo puede a continuación pasar a través
de una máquina 42 de extrusión de recubrimiento en la que se
extrude una composición de polímero alrededor del revestimiento 14
metálico para formar un forro 18 protector que rodea al
revestimiento. De manera adicional, antes de la aplicación de la
composición de polímero que forma el forro 18, una capa fina de
adhesivo 19 puede aplicarse a la superficie revestimiento 14
mediante medios adecuados tales como la coextrusión en el aparato 42
de extrusión de recubrimiento. El aparato 42 de extrusión de
recubrimiento sirve también para activar el adhesivo 16 y de ese
modo formar una adhesión entre el revestimiento 14 la superficie
exterior del dieléctrico 12. El cable así producido puede entonces
acumularse en contenedores adecuados, tales como bobinas 44,
adecuadas para el almacenamiento y el transporte. Normalmente, el
diámetro del cable es superior a 0,25 pulgadas (0,54 cm).
Los cables coaxiales de la presente invención
presentan características de doblado mejoradas respecto a los
cables coaxiales convencionales. Una característica que mejora las
características de doblado del cable coaxial de la invención es que
el revestimiento 14 está adherido mediante adhesivo al dieléctrico
12 de espuma. En esta unión, el dieléctrico 12 de espuma ayuda al
revestimiento en el doblado para impedir daños al cable coaxial.
Además, el dieléctrico 12 de espuma tal como se describió
anteriormente puede presentar un gradiente de densidad para ayudar
al revestimiento en el doblado. Por tanto, es beneficiosa una
rigidez del núcleo aumentada en relación a la rigidez del
revestimiento para las características de doblado del cable coaxial.
De manera específica, los cables coaxiales de revestimiento soldado
de la invención presentan una proporción entre la rigidez del
núcleo y del revestimiento de al menos 5, y preferiblemente de al
menos 10. Además, el radio de doblado mínimo en los cables
coaxiales de revestimiento soldado de la invención es
significativamente inferior a 10 diámetros del cable, más en el
orden de aproximadamente 7 diámetros del cable o inferior. La
reducción del espesor de la pared del revestimiento tubular es tal
que la proporción entre el espesor de pared y el diámetro exterior
(proporción T/D) no es superior al 2,5 por ciento para cables que
presentan revestimientos soldados. El espesor de pared reducido del
revestimiento contribuye a las propiedades de doblado del cable
coaxial y reduce ventajosamente la atenuación en el cable coaxial.
La combinación de estas características y las propiedades del
revestimiento 14 descritas anteriormente tienen como resultado un
revestimiento exterior con características de doblado
significativas.
Tal como se expuso anteriormente, aunque los
cables coaxiales que presentan revestimientos soldados normalmente
presentan propiedades mecánicas mejores que los revestimientos sin
costuras, la presente invención se dirige también a revestimientos
sin costuras y a mejorar las propiedades mecánicas y eléctricas de
los mismos. En estos revestimientos, la proporción entre la rigidez
del núcleo y del revestimiento es al menos aproximadamente 2, y
preferiblemente al menos 5. Además, el radio de doblado mínimo en
los cables coaxiales con revestimientos sin costuras de la
invención es significativamente inferior a 15 diámetros del cable,
más en el orden de 10 diámetros del cable o inferior. La reducción
del espesor de la pared del revestimiento tubular es tal que la
proporción entre el espesor de la pared y su diámetro exterior
(proporción T/D) no es superior al 5,0 por ciento para cables que
presenten construcciones de revestimiento sin costuras.
Es más, además de características de doblado
mejoradas, el cable coaxial de la presente invención presenta una
velocidad de propagación (V_{p}) superior al 90 por ciento de la
velocidad de la luz, e incluso superior al 91 por ciento de la
velocidad de la luz. Los valores altos de V_{p} pueden atribuirse
en gran parte al dieléctrico de espuma de célula cerrada expandida
de la presente invención.
Normalmente, el dieléctrico de espuma de célula
cerrada procede de bolitas de un polímero, tal como una poliolefina,
añadidos al aparato 32 de extrusión. Las poliolefinas a modo de
ejemplo incluyen polietileno, polipropileno, y combinaciones o
copolímeros de los mismos. Preferiblemente, las bolitas de
polietileno se utilizan para formar el dieléctrico 12 de espuma de
la invención, y de manera más deseable, el polietileno comprende
polietileno de alta densidad (HDPE) o una combinación de HDPE y
polietileno de baja densidad (LDPE).
Es convencional incorporar con las bolitas de
polímero, pequeñas cantidades de un agente de nucleación que
servirá para proporcionar sitios de nucleación para las burbujas de
gas durante el proceso de espumación. Por ejemplo, la patente
estadounidense número 4.104.481 de Wilkenloh et al describe
el uso de azobisformamidas, tales como azodicarbonamidas, como
agentes de nucleación en la producción de un dieléctrico de espuma
para un cable coaxial. Como el agente de nucleación se utiliza en
concentraciones muy pequeñas, por ejemplo tan pequeñas como el 0,01
por ciento en peso, pueden mezclarse bolitas de mezcla madre que
contienen una mezcla del polímero y una concentración relativamente
alta del agente de nucleación con bolitas de polímero no modificado
para obtener la concentración global deseada del agente de
nucleación dispersado de manera uniforme con el polímero. Las
bolitas de mezcla madre que contienen agente de nucleación se han
producido tradicionalmente combinando el agente de nucleación con
el polímero y formando bolitas a partir de los mismos.
Los agentes de nucleación pueden caracterizarse
bien como agentes de nucleación exotérmicos o agentes de nucleación
endotérmicos. Los agentes de nucleación exotérmicos a modo de
ejemplo incluyen azobisformamidas, tales como azodicarbonamidas,
disponibles comercialmente de Uniroyal Chemical Co. bajo la marca
Celogen. Los agentes de nucleación endotérmicos incluyen agentes de
bicarbonato de sodio/ácido cítrico, agentes de carbonato de
sodio/ácido cítrico, bicarbonato de sodio o carbonato de sodio en
combinación con otros ácidos orgánicos débiles, y similares. El
agente de nucleación preferido para la presente invención es una
combinación de agentes de nucleación exotérmicos y endotérmicos. De
manera específica, se ha descubierto que un polímero de poliolefina
tal como polietileno, cuando se expande con una combinación de un
agente de nucleación exotérmico y un agente de nucleación
endotérmico, proporciona un dieléctrico de espuma de célula cerrada
con densidad inferior que los dieléctricos de espuma convencionales
que utilizan polietileno mezclado sólo con agentes de nucleación
exotérmicos. Preferiblemente, el agente de nucleación es una mezcla
de un agente exotérmico de azobisformamida tal como un agente de
nucleación de azodicarbonamida y un agente de nucleación endotérmico
de carbonato de sodio/ácido cítrico.
Tal como se expuso anteriormente los agentes de
nucleación normalmente se han compuesto con el polímero para formar
bolitas que contienen los agentes de nucleación. Esto conlleva
mezclar bien los agentes de nucleación con el polímero en una
máquina de extrusión mientras se calienta para fundir el polímero.
La mezcla se extrude a continuación y se pica en bolitas para su
uso. En la presente invención, se prefiere especialmente utilizar
bolitas que presentan agentes de nucleación que se han sometido a
poco o ningún calentamiento, es decir, las bolitas que no tienen
historia térmica. Un método para proporcionar agentes de nucleación
sin historia térmica es utilizar un aglutinante tal como una resina
termoplástica. Normalmente, las bolitas vírgenes, las perlas, las
microbolitas o los gránulos de material de resina se recubren con un
aglutinante de resina termoplástico y a continuación se recubren
con el agente de nucleación para su uso en la invención. Los
aglutinantes termoplásticos a modo de ejemplo incluyen polietileno,
copolímeros de etileno-acetato de vinilo (EVA),
poliestireno, cloruro de polivinilo, poli(teraftalato de
etileno), nylon, flouropolímeros, y similares. El proceso de
recubrir la resina con el aglutinante termoplástico y el agente de
nucleación se produce a temperaturas inferiores a 93ºC (200ºF) por
lo que las propiedades del agente de nucleación no se ven afectadas.
En la presente invención, las bolitas de poliolefina pueden
recubrirse con un aglutinante termoplástico y una mezcla de agente
de nucleación endotérmico/exotérmico. Las bolitas de este tipo
están disponibles, por ejemplo, de NiTech Inc. de Hickory, Carolina
del Norte.
Las bolitas recubiertas con agente de nucleación
utilizadas en la invención incluyen generalmente entre
aproximadamente del 80 a menos del 100 por ciento en peso de la
poliolefina, más del 0 a aproximadamente el 20 por ciento en peso
del agente de nucleación exotérmico, y más del 0 a aproximadamente
el 20 por ciento en peso del agente de nucleación endotérmico.
Preferiblemente, las bolitas incluyen entre aproximadamente el 85 y
el 95 por ciento en peso de la poliolefina, entre aproximadamente
el 1 y el 10 por ciento en peso del agente de nucleación
exotérmico, y entre el 1 y el 10 por ciento en peso del agente de
nucleación endotérmico. Una formulación de bolitas útil a modo de
ejemplo para el dieléctrico de espuma de la invención incluye el 90
por ciento en peso de HDPE, el 7,5 por ciento en peso del agente de
nucleación exotérmico de azobisformamida, y un 2,5 por ciento en
peso del agente de nucleación endotérmico de bicarbonato de
sodio/ácido cítrico.
Las bolitas recubiertas con agente de nucleación
se mezclan con bolitas de poliolefina no modificada para
proporcionar la concentración deseada de agente de nucleación
uniformemente en la materia prima del polímero que se alimenta al
aparato 32 de extrusión. Preferiblemente, entre el 0,1 y el 10 por
ciento en peso de las bolitas de HDPE que contienen agentes de
exotérmico y endotérmico y entre aproximadamente el 99,9 y el 90
por ciento en peso de las bolitas son bolitas de HDPE y LDPE no
modificados.
En el aparato 32 de extrusión las bolitas de
polímero se calientan hasta un estado fundido, donde se combinan
adicionalmente con un agente de expansión tal como nitrógeno o
dióxido de carbono. Esta composición se extrude desde la boquilla
en cruceta de la máquina de extrusión que rodea el conductor 11
central, sobre el que se expande y espuma para producir el
dieléctrico 12 de espuma de célula cerrada.
A partir de lo anterior, se observará que un
dieléctrico de espuma de célula cerrada según la presente invención
se diferencia claramente de los dieléctricos producidos con el uso
de agentes de nucleación convencionales. Por ejemplo, además de una
densidad inferior, la espuma se caracterizará por presentar
cantidades residuales tanto de agentes de nucleación exotérmicos
como endotérmicos. Además, pueden detectarse las cantidades
residuales del aglutinante de resina termoplástica (o productos de
degradación del mismo).
El dieléctrico de espuma de la invención
presenta una densidad inferior, y proporciona mayor rigidez de
núcleo para una densidad dada que los dieléctricos de espuma
producidos con tecnología anteriormente conocida utilizando agentes
de nucleación de azodicarbonamida. La densidad del dieléctrico de
espuma es inferior a aproximadamente
0,22 g/cm^{3}, preferiblemente inferior a aproximadamente 0,19 g/cm^{3}, y más preferiblemente inferior a aproximadamente 0,17 g/cm^{3}. Tal como se conoce en la técnica, la densidad inferior en el dieléctrico 12 de espuma tiene como resultado generalmente un aumento en la velocidad de propagación del cable coaxial. Además, un descenso en la densidad de las células cerradas tiene como resultado en general un aumento en el tamaño de la célula. El tamaño máximo de las células en el dieléctrico de espuma es normalmente inferior a aproximadamente 170 \mum y el tamaño de célula medio está entre aproximadamente 90 y 130 \mum. De manera específica, el tamaño máximo de célula a una densidad de 0,22 g/cm^{3} es de aproximadamente 125 \mum, a una densidad de 0,19 g/cm^{3} es de aproximadamente 150 \mum, y a una densidad de 0,17 g/cm^{3} es de aproximadamente 170 \mum. Aunque no se desea limitarse por la teoría, parece que el tamaño de célula y la densidad en la presente invención pueden atribuirse a la falta de historia térmica en las bolitas de polímero proporcionando por tanto un agente de nucleación con una fracción superior de partículas finas y por tanto un tamaño de partícula medio más pequeño.
0,22 g/cm^{3}, preferiblemente inferior a aproximadamente 0,19 g/cm^{3}, y más preferiblemente inferior a aproximadamente 0,17 g/cm^{3}. Tal como se conoce en la técnica, la densidad inferior en el dieléctrico 12 de espuma tiene como resultado generalmente un aumento en la velocidad de propagación del cable coaxial. Además, un descenso en la densidad de las células cerradas tiene como resultado en general un aumento en el tamaño de la célula. El tamaño máximo de las células en el dieléctrico de espuma es normalmente inferior a aproximadamente 170 \mum y el tamaño de célula medio está entre aproximadamente 90 y 130 \mum. De manera específica, el tamaño máximo de célula a una densidad de 0,22 g/cm^{3} es de aproximadamente 125 \mum, a una densidad de 0,19 g/cm^{3} es de aproximadamente 150 \mum, y a una densidad de 0,17 g/cm^{3} es de aproximadamente 170 \mum. Aunque no se desea limitarse por la teoría, parece que el tamaño de célula y la densidad en la presente invención pueden atribuirse a la falta de historia térmica en las bolitas de polímero proporcionando por tanto un agente de nucleación con una fracción superior de partículas finas y por tanto un tamaño de partícula medio más pequeño.
Se comprende que tras la lectura de la anterior
descripción de la presente invención, un experto en la técnica
podría realizar cambios y variaciones de la misma.
Claims (18)
1. Cable coaxial flexible que comprende un
núcleo (10) que incluye al menos un conductor (11) interior y un
dieléctrico (12) de espuma de célula cerrada que rodea al conductor
interior, y un revestimiento (14) metálico tubular que rodea
estrechamente dicho núcleo (10), presentando dicho dieléctrico (12)
de espuma de célula cerrada una densidad no superior a 0,22 gramos
por centímetro cúbico y conteniendo cantidades residuales de un
agente de nucleación endotérmico y cantidades residuales de un
agente de nucleación exotérmico.
2. Cable coaxial según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho dieléctrico (12) de
espuma de célula cerrada comprende una poliolefina.
3. Cable coaxial según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho dieléctrico (12) de
espuma de célula cerrada incluye también cantidades residuales de un
aglutinante termoplástico.
4. Cable coaxial según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho dieléctrico (12) de
espuma de célula cerrada es una mezcla de polietileno de baja
densidad y polietileno de alta densidad.
5. Cable coaxial según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho cable permite la
propagación de señales a una velocidad de propagación (V_{p}) del
90% de la velocidad de la luz o superior.
6. Cable coaxial según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que las células de dicho
dieléctrico (12) de espuma de célula cerrada presentan un diámetro
de célula máximo de 170 \mum.
7. Cable coaxial según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que las células de dicho
dieléctrico (12) de espuma de célula cerrada presentan un diámetro
de célula medio de entre aproximadamente 90 y 130 \mum.
8. Cable coaxial según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho dieléctrico (12) de
espuma de célula cerrada presenta un gradiente de densidad,
aumentado dicho gradiente de densidad de manera radial desde la
superficie interior de dicho dieléctrico (12) hasta una superficie
exterior de dicho dieléctrico (12).
9. Cable coaxial según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho dieléctrico (12) de
espuma comprende una capa de dieléctrico de espuma interior y una
capa de dieléctrico exterior, presentando dicha capa de dieléctrico
exterior una densidad superior que la densidad de dicha capa de
dieléctrico de espuma interior.
10. Cable coaxial según la reivindicación 9, en
el que dicha capa de dieléctrico exterior es una envuelta de
dieléctrico no espumada.
11. Cable coaxial según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho al menos un
conductor
(11) interior está adherido a dicho dieléctrico (12) de espuma de célula cerrada para formar dicho núcleo
(10).
(11) interior está adherido a dicho dieléctrico (12) de espuma de célula cerrada para formar dicho núcleo
(10).
12. Cable coaxial según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho dieléctrico (12) de
espuma de célula cerrada comprende una poliolefina espumada que
presenta una densidad no superior a 0,19 g/cm^{3}.
13. Cable coaxial según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho dieléctrico (12) de
espuma de célula cerrada comprende una poliolefina espumada que
presenta una densidad no superior a 0,17 g/cm^{3}.
14. Método para fabricar un cable coaxial que
comprende las etapas de:
avanzar un conductor (11) hacia y a través de
una máquina (32) de extrusión y extrudir sobre el mismo una
composición de polímero espumable que comprende un polímero
espumable, un agente de nucleación endotérmico, un agente de
nucleación exotérmico y un agente de expansión;
provocar que la composición de polímero
espumable se espume y expanda para formar un núcleo (10) de cable
compuesto por un dieléctrico (12) de espuma expandida que rodea el
conductor (11) que avanza, y
conformar un revestimiento (14) metálico
continuo mecánicamente y eléctricamente alrededor del núcleo (10)
de cable para producir un cable coaxial.
15. Método según la reivindicación 14 que
comprende además extrudir una segunda composición de polímero sobre
la composición de polímero espumable, en el que después de la etapa
de provocar que la composición de polímero espumable se espume y
expanda, la segunda composición de polímero presenta una densidad
superior que la composición de polímero espumable expandida.
16. Método según la reivindicación 14 en el que
la etapa de extrudir la composición de polímero espumable comprende
coextrudir la composición de polímero espumable y una segunda
composición de polímero que rodea la composición de polímero
espumable, en el que después de la etapa de provocar que la
composición de polímero espumable se espume y expanda, la segunda
composición de polímero presenta una densidad superior que la
composición de polímero espumable expandida.
17. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 14 a 16, en el que la composición de polímero
espumable comprende además un aglutinante termoplástico.
18. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 14 a 17, en el que el polímero espumable es una
poliolefina.
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US2670096P | 1996-09-25 | 1996-09-25 | |
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