FI88550C - Laminerad konstruktion - Google Patents

Description

1 88550

Laminoitu rakenne

Keksinnön kohteena on laminoitu rakenne käsittäen vähintään kolme polymeeripohjäisestä materiaalista purso-5 tettua kerrosta. Keksinnön kohteena on myös eristetty kaapeli ja menetelmä keksinnön mukaisen eristetyn kaapelin tuottamiseksi.

Eristettyjen sähköjohtimien, esimerkiksi johdon ja kaapelin rakenne tunnetaan hyvin alalla. Keski- ja suurjän-10 nitesovellutuksia varten kaapeli yleisesti käsittää keskeisen sydänjohtimen muodostettuna yhdestä tai useammasta me-tallisäikeestä ympäröitynä samankeskisesti (peräkkäisessä järjestyksessä) puolijohtavalla polymeerisuojakerroksella, polymeerisellä pääeristyskerroksella ja ulommalla puolijoh-15 tavalla polymeerisuojakerroksella, joka peittää eristyksen. Ulompi metallijohdin (esim. nollajohdin), joka on ulomman puolijohtavan suojauksen päällä tai upotettuna siihen, voi myös olla läsnä esimerkiksi palmikoitujen johtimien tai me-tallinauhan muodossa. Kaapeli voi myös olla varustettu ar-20 meeratulla päällysteellä ja lisäkerroksilla, esimerkiksi sääkestoisuuden tai lisätyn mekaanisen lujuuden aikaansaamiseksi. Edullisesti polymeerikerrosten kehäpinnat ovat sileitä ja oleellisesti samankeskisiä. Siten, vaikka on tun-: nettua käyttää spiraalimaisesti kierrettyä nauhaa yhtä tai • 25 usempia kerroksia varten, kerrokset on edullisesti muodos- tettu pursottamalla. Kerrokset, jotka on muodostettu nauhasta, ovat myös yleisesti kalliimpia valmistaa kuin pur-1 sotetut kerrokset.

Sisempi puoli johtava polymeerinen suojakerros, poly-30 meerinen pääeristyskerros ja päällä oleva puolijohtava suojakerros muodostavat sähköisessä kaapelissa samankeskisen laminoidun rakenteen ja ne voidaan levittää metalliselle johtimelle käyttäen pursotepäällystystekniikoita, jotka tunnetaan hyvin alalla. Kerrokset voidaan levittää peräk-35 käisesti käyttäen kaksoispursotustekniikoita tai kaksi tai 2 88550 useampia kerroksista voidaan pursottaa yhdessä samanaikaisesti käyttäen yhdessä pursottavia pursotuspäitä, joita syötetään erillisillä ekstruudereilla. Yksi tai useammat kerroksista laminoidussa rakenteessa voivat olla haluttaes-5 sa ristisilloitettuja.

Edullisesti kaapeleiden jatkamista tai päättämistä varten ulomman puolijohtavan suojakerroksen tulisi olla suhteellisen helposti kuorittavissa pääeristyskerroksesta jättäen vähän tai ei lainkaan johtavaa jäännöstä liittynee-10 nä pääasialliseen eristykseen ja vaurioittamatta pääeris- tyksen pintaa. Kuitenkin ulomman puolijohtavan suojakerroksen tulisi olla riittävästi liitetty pääasialliseen eristykseen siten, että nämä kaksi kerrosta eivät erotu asennuksen ja tavanomaisen käytön aikana ja siten, että saas-15 teiden, kuten ilman tai veden tunkeutuminen kerrosten väliin vältetään.

Pääasiallisten eristysmateriaalien ja puolijohtavien suojausmateriaalien yhdistelmiä, joilla on halutut keskinäiset liimautumis/kuorittavuusominaisuudet, on kehitetty 20 ja niitä käytetään kaupallisesti. Kuitenkin tällaiset materiaalien laminoidut yhdistelmät, joita on aiemmin kehitetty, kärsivät siitä puutteesta, että ne yleisesti vaativat puolijohtavan materiaalin käyttöä, jolla on suhteellisen korkea hinta ja/tai huonot fysikaaliset, kemialliset 25 tai mekaaniset ominaisuudet.

Esimerkiksi, jos käytetty puolijohtava suojakerros on suhteellisen kova, se on usein varsin hankala kuoria pääasiallisesta eristyksestä ja voidaan joutua käyttämään käsityökalua puolijohtavan suojakerroksen leikkaamiseksi 30 pääasialliseen eristykseen asti poistamisen mahdollistami seksi. Tällaisen työkalun käyttö puolijohtavan suojakerroksen leikkaamiseksi voi aiheuttaa vaurioita pääasiallisen eristyksen ulkopintaan. Jos puolijohtava suojakerros on suhteellisen pehmeä, se voi pyrkiä repeytymään, kun sitä 35 kuoritaan pääasialliselta eristykseltä.

3 88550 US-patenttijulkaisuissa 3 962 517 ja 4 008 367 on esitetty kaapelirakenteet, joissa välikerros on täysin kiinnitetty sekä eristeeseen että ulkokerrokseen. Kaapeli-rakenteet ovat mekaanisesti heikot; kun ulkokerros vede-5 tään pois kaapelin päältä, välikerros hajoaa koheesion johdosta.

Esillä olevan keksinnön kohteena on muodostaa parannettu laminoitu rakenne, jossa on kaksi vierekkäistä kerrosta, jotka on kuorittavasti liitetty yhteen. Keksinnön 10 lisäkohteena on aikaansaada parannettu laminoitu rakenne, joka käsittää kaapelin eristyksen, jossa on kuorittava puoli johtava suojakerros, joka rakenne voittaa tunnetun kaapelin eristyksen ongelmat tai ainakin vähentää niitä.

Tämän toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle laminoi-15 dulle rakenteelle on tunnusomaista pääasiallisesti, että välikerros ensimmäisen kerroksen ja toisen kerroksen välissä on kuorittavasti liitetty ensimmäiseen kerrokseen ja täysin liitetty toiseen kerrokseen siten, että toinen kerros yhdessä oleellisesti koko välikerroksen kanssa on hel-20 posti kuorittavissa ensimmäiseltä kerrokselta.

Keksinnön mukaiselle kaapelille on tunnusomaista, että pursotetut kerrokset on järjestetty oleellisesti sa-mankeskisesti sähkö johtimen ympärille ensimmäisen kerroksen : ollessa sisempi eristävää materiaalia oleva kerros, väli- : 25 kerroksen ollessa joko eristävää materiaalia tai puolijoh- tavaa suojamateriaalia ja toisen kerroksen ollessa ulompi puoli johtavaa suojamateriaalia oleva kerros. Kaapelin suo-| ^ siteltavat suoritusmuodot on esitetty oheistetuissa patentoi tivaatimuksissa 2-8.

*·*·* 30 Keksinnön mukainen eristetty kaapeli käsittää edul lisesti edelleen puolijohtavaa suojamateriaalia olevan li- • · *: säkerroksen sähköisen sydänjohtimen ja ensimmäisen eristä- • · · * vää materiaalia olevan kerroksen välissä.

.***. "Täysin liitetyllä" tarkoitetaan tässä hakemuksessa ....: 35 sitä, että kyseiset kerrokset eivät sovellu siististi kuo- 4 88550 rittaviksi manuaalisilla välineillä. "Kuorittavasti liitetyllä” tarkoitetaan tässä selityksessä, että kyseiset kerrokset soveltuvat siististi kuorittaviksi manuaalisilla välineillä. "Manuaaliset välineet" sisältävät tavanomaisten 5 käsityökalujen käytön. Termejä "sisempi kerros" ja "ulompi kerros" käytetään tässä hakemuksessa eristetyn kaapelin yhteydessä määrittämään kerrosten suhteellista sijaintia sähköisen sydänjohtimen suhteen, "sisempi" tarkoittaa sydän-johdinta lähempänä olevaa ja "ulompi" tarkoittaa sydänjoh-10 timesta etäämpänä olevaa.

Esillä olevan keksinnön edullisessa suoritusmuodossa ensimmäisen kerroksen eristävä materiaali on yleisesti valittu hyvin tunnetuista pääasiallisista eristysmateriaaleista, jotka käsittävät esimerkiksi polyetyleenin, poly-15 etyleenikopolymeerit, EPR:n tai EPDM:n, joka materiaali on edullisimmin ristikytketty.

Kerros, joka käsittää ulomman puolijohtavan suoja-kerroksen edullisessa suoritusmuodossa (ts. toinen kerros) on edullisesti ristikytketty ja se voidaan valmistaa mistä 20 tahansa sopivasta polymeerikoostumuksesta, joka soveltuu täysin liitettäväksi välikerrokseen. Esimerkkejä polymeereistä, jotka soveltuvat käytettäväksi valmistettaessa toinen kerros, ovat matalatiheyksinen polyetyleeni, lineaarinen matalatiheyksinen polyetyleeni, etyleeni/vinyyliase-: 25 taattikopolymeeri, etyleeni/etyyliakrylaattikopolymeeri, suuritiheyksinen polyetyleeni, EPDM ja näiden materiaalien seokset.

Kuten yllä on esitetty, ensimmäinen kerros eristävää materiaalia ja toinen puolijohtava suojakerros on edul-30 lisesti valmistettu ristikytkymateriaaleista. Siten poly- meeripohjäiset materiaalit, jotka on valmistettu käytettäviksi ensimmäisenä ja/tai toisena kerroksena, ovat esimerkiksi peroksidiristikytky-yhdisteitä, jotka käsittävät peruspolymeerin ja peroksidiristikytkevän aineen.

5 88550

Sopivia polymeerejä ensimmäistä ja/tai toista kerrosta varten ovat myös silyylimodifioidut polymeerit, jotka ovat ristikytkettävissä käsittelemällä vesi/silanolikondensaa-tiokatalyytillä. Silyylimodifioituihin polymeereihin kuu-5 luu esimerkiksi etyleenin kopolymeerit tyydyttymättömien silaaniyhdisteiden kanssa, oksaspolymeerit valmistettuina oksastamalla tyydyttymättömiä hydrolysoituvia silaianiyh-disteitä polyetyleenille tai muille sopiville polymeereille tai polymeerit, joissa on hydrolysoitavia ryhmiä tuo-10 tuina niihin transesteröinnillä. Siinä tapauksessa, että polymeeriyhdiste käytettynä ensimmäisen ja/tai toisen kerroksen valmistuksessa, käsittää silyylimodifioidun polymeerin, yhdiste edullisesti käsittää sopivan määrän silanoli-kondensaatiokatalyyttiä. Kun on suotavaa käyttää silyyli-15 modioitua polymeeriä, tämä voidaan kehittää paikalla pur-sotusprosessissa esimerkiksi käyttämällä hyvin tunnettua Monosil-prosessia, jossa peruspolymeeri syötetään ekstruu-deriin yhdessä yhdisteen kanssa, joka käsittää peroksidi-oksastuskäynnistimen, hydrolysoitavan tyydyttymättömän si-20 läänin ja silanolikondensaatiokatalyytin.

Edullisesti samaa ristikytkymenebelmää käytetään kutakin kerrosta varten siten, että tarvitaan ainoastaan yksi ristikytkyvaihe, esimerkiksi kaikki kerrokset ovat perok-sidiristikytkettyjä tai kaikki silaaniristikytkettyjä.

25 Toisen kerroksen yhdisteen tekemiseksi puolijohta- . vaksi, on tarpeen sisällyttää yhdisteeseen sähköä johtavaa ·- ·. materiaalia. Hiilimustan käyttö puolijohtavassa suojayh- disteessä on hyvin tunnettu alalla ja mitä tahansa tällais-1 ta hiilimustaa missä tahansa sopivassa muodossa voidaan 30 käyttää esillä olevassa keksinnössä sisältäen uunimustat ·'·* ja asetyleenimustat. Esillä olevassa keksinnössä käytetty välikerros voi olla joko puolijohtava kerros tai eristävä kerros. Esillä olevan keksinnön oleellinen piirre on että välikerroksen materiaali on valettu siten, että se soveltuu 35 täysin liitettäväksi toiseen kerrokseen, mutta muodostaa ____; kuorittavan liitoksen ensimmäisen kerroksen kanssa. Tämän 6 88550 mukaisesti sopivan materiaalin valinta välikerrosta varten riippuu ensisijaisesti ensimmäisen ja toisen kerroksen luonteesta ja vähäisemmässä määrin prosessista, jolla kaapeli on valmistettu.

5 Polymeeriyhdisteet, joilla on halutut kuorittavuus- ominaisuudet, jotka soveltuvat välikerroksen valmistukseen, ovat esimerkiksi etyleeni/vinyyliasetaattikopolymeeri, etyleeni/etyyliakrylaattikopolymeeri, akrylonitriilikumit, yllä mainittujen polymeerien seokset tai näiden kopolymee-10 rien seokset matalatiheyksisen polyetyleenin kanssa tai lineaarisen matalatiheyksisen polyetyleenin kanssa.

Yhdiste, jonka on havaittu olevan erityisen sovelias käytettäväksi välikerroksessa, on seos joka käsittää etylee-ni/vinyyliasetaattikopolymeeriä ja akrylonitriilikumia.

15 Edullisesti tällaisen yhdisteen vinyyliasetaattipitoisuus on vähintään 28 paino-% perustuen etyleeni/vinyyliasetaat-tikopolymeerin kokonaispainoon ja on edullisesti 30-45 paino-%. Jos välikerroksen vaaditaan olevan puolijohtava, on tarpeen sisällyttää yhdisteeseen sähköä johtavaa ma-20 teriaalia, kuten esimerkiksi hiilimustaa. Tällaisia puoli-johtavia yhdisteitä on kaupallisesti saatavissa esimerkiksi materiaalit, joita myy PB Chemicals kauppanimikkeillä BPH 310ES ja BPH 315ES, Kuitenkin esillä olevan keksinnön piirteenä on, että kerroksen, joka on kuorittavasti liitetty 25 eristyskerrokseen sähkökaapelissa, ei tarvitse olla puoli-johtavaa materiaalia. Sopivia yhdisteitä käytettäväksi välikerroksena, jotka eivät ole puolijohtavia, on myös kaupallisesti saatavissa esimerkiksi etyleeni/vinyyliase-taattikopolymeerit, EVATENE, jota myy ICI/ΑΤΟ, LEVAPREN, 30 jota myy Bayer & Co, OREVAC, jota myy ATO ja ESCORENE, jota myy Esso Chemicals. EVATENE, LEVAPREN, OREVAC ja ESCORENE ovat tavaramerkkejä. Polymeeripohjäiset materiaalit käytettyinä välikerroksena, voivat olla ristikytkettävissä.

Materiaalit eri kerroksia varten voidaan helposti 35 valita tunnetuista materiaaleista, kuten annetuista, mutta kokeiluja voidaan tarvita varmistamaan, että valitut 7 88550 materiaalit aikaansaavat vaaditut liimausvoimat mitä tahansa tiettyä sovellutusta varten.

Edullisesti polymeeriyhdisteet, jotka muodostavat kerrokset, on valittu siten, että kaapeliksi valmistuksen 5 jälkeen (sisältäen minkä tahansa ristikytkyvaiheen) voima joka vaaditaan kuorimaan toinen kerros yhdessä oleellisesti koko välikerroksen kanssa ensimmäiseltä kerrokselta, on alueella 0,5 - 8 kg 1 cm kuorintaa kohden mitattuna Electricite de Francen (EdF) ranskalaisella standardilla 10 HN 33-S-23.

Toisen kerroksen vahvuuden suhde välikerroksen vahvuuteen on edullisesti alueella 10:1 - 1:1. Yleiskäyttöistä keskijännite- ja suurjännitekaapelia varten välikerroksen absoluuttinen vahvuus on yleisesti alueella 0,01 -15 2,0 mm, edullisesti 0,1 - 0,5 mm. Kuten yllä on esitetty, välikerros on edullisesti ristikytketty. Kuitenkin suhteellisen ohuella polymeeripohjäisen materiaalin kerroksella, jollaista pidetään edullisena esillä olevassa keksinnössä, joka kerros sisältää peroksidiristikytkyaineen, 20 voi olla pyrkimys "palaa" ts. esiristikytkeytyä. Eräässä esillä olevan keksinnön suoritusmuodossa ensimmäinen ja toinen kerros sisältävät peroksidiristikytkyainetta, polymeeripoh jäinen materiaali käytettynä välikerroksena ei itse sisällä peroksidiristikytkyainetta, mutta se on risti-25 kytketty ristikytkyaineen diffuusion avulla ensimmäisestä ja toisesta kerroksesta.

Eristävä kerros (kerrokset) ja puolijohtava kerros (kerrokset) voidaan levittää kaapelille tavanomaisin välinein, esimerkiksi kaksoispursotuksella tai yhteispurso-30 tustekniikoilla. Edullisesti ensimmäinen, keski- ja toinen kerros pursotetaan samanaikaisesti. Edullisesti edullisen suoritusmuodon mukainen kaapeli käsittää metallisen sydän-johtimen, jota ympäröi ylimääräinen puolijohtava suojakerros ensimmäisen, väli- ja toisen kerroksen ollessa purso-35 tettuina samanaikaisesti tälle ylimääräiselle puolijohta-valle kerrokselle.

8 88550

Edullinen ylimääräinen puoli johtavaa suojamateriaa-lia oleva kerros johtimen ja ensimmäisen eristysmateriaalia olevan kerroksen välissä voi olla tavanomaista materiaalia. Sopivasti edullisella ylimääräisellä puolijohtavaa suojama-5 teriaalia olevalla kerroksella on sama koostumus kuin ulommalla puolijohtavalla suojakerroksella, ts. toisella kerroksella.

Esillä olevan keksinnön mukaisessa eristetyssä kaapelissa voi olla muita tavanomaisia kerroksia, kuten esim. 10 nollajohdin, armeerattu päällys ja säänkestoisia pinnoitteita.

Esillä olevan keksinnön kaapelin eristyksen rakenne aikaansaa monia etuja tavanomaisten kaapelineristysten suhteen. Esimerkiksi on mahdollista valita puolijohtava mate-15 riaali toista kerrosta varten, jolla on paremmat mekaaniset ominaisuudet, kuten paremmat lämpöikääntymisominaisuudet, korkeammat lämpödeformaatio-ominaisuudet, korkeampi kulu-tuksenkestoisuus, alhaisempi lämpötilaherkkyys kuorittavuu-den suhteen, parempi liuottimien kestoisuus, parempi iskun-20 kestoisuus, alhaisempi huononeminen vulkanoinnin aikana. Edelleen toinen kerros voidaan yleisesti valita yhdisteistä, jotka ovat hinnaltaan halvempia kuin tavanomaiset kuorittavat eristysyhdisteet.

Esillä olevan keksinnön toinen kerros ja välikerros 25 ovat yleensä helposti kuorittavissa ensimmäiseltä kerrokselta repeämättä. Jos tavanomaista leikkaustyökalua käytetään kuorimisen alun aikaansaamiseksi, leikkausreuna voidaan asetella siten, että se läpäisee ainoastaan toisen kerroksen välttäen siten vauriot ensimmäiselle kerrokselle. 30 Keksinnön mukaiselle menetelmälle eristetyn kaapelin tuottamiseksi on tunnusomaista, että se käsittää vähintään kolmen polymeeripohjäistä materiaalia olevan kerroksen pur-sottamisen sähköjohtimen ympärille ja sitten kaapelin vulkanoinnin siten, että välikerros tulee täysin liitetyksi 35 toiseen kerrokseen ja kuorittavasti liitetyksi ensimmäiseen kerrokseen. Menetelmän suositeltava suoritusmuoto on esi- 9 B 8 S 50 tetty oheistetussa patenttivaatimuksessa 10. Keksintöä havainnollistetaan edelleen viitaten oheisissa piirustuksissa esitettyihin kaapelirakenteisiin.

Piirustusten kuvio 1 esittää poikkileikkauksen ta-5 vanomaisesta keskijännitetehokaapelista ja kuvio 2 esittää samanlaisen poikkileikkauksen esillä olevan keksinnön mukaisesta keskijännitetehokaapelista. Kuviossa 1 keskeinen alumiinijohdin 1 on ympäröity peräkkäin puolijohtavalla suojakerroksella 2, eristyskerroksella 3 ja kuorittavalla 10 puolijohtavalla eristyssuojakerroksella 4. Kuviossa 2 samanlainen keskeinen alumiinijohdin 1 on ympäröity peräkkäisillä kerroksilla, jotka käsittävät ylimääräisen puolijohtavaa suojamateriaalia olevan kerroksen 2, ensimmäisen kerroksen 3, joka on eristysmateriaalin 3 sisempi kerros, vä-15 likerroksen 4, joka voi olla puolijohtava kerros tai eristävä kerros ja toisen kerroksen 5, joka on ulompi puolijohtavaa suojamateriaalia oleva kerros.

Välikerros 4 on kuorittavasti liitetty ensimmäiseen kerrokseen 3 ja liitetty täysin toiseen kerrokseen 5 siten, 20 että toinen kerros 5 yhdessä välikerroksen 4 kanssa voidaan siististi kuoria erityskerrokselta 3 manuaalisin välinein. Kerrokset 2, 3, 4 ja 5 voidaan pursottaa käyttäen tunnettuja tekniikoita. Nämä neljä kerrosta voidaan pursottaa käyttäen neljää erillistä ekstruuderia peräkkäin. Vaihtoehtoi-25 sesti kaksi tai useampia kerroksia voidaan pursottaa samanaikaisesti. Esimerkiksi "kaksoispursotinpäätä", jota syötetään kahdella erillisellä ekstruuderilla, voidaan käyttää pursottaraaan kaksi ensimmäistä kerrosta 2, 3 ja sitten toista "kaksoispursotinpäätä", jota syötetään kahdella 30 muulla ekstruuderilla, voidaan käyttää pursottamaan uloim-mat kaksi kerrosta 4 ja 5. Edullinen prosessi kuviossa 2 esitetyn kaapelin tuottamiseksi käsittää edullisen ylimääräisen puolijohtavan kerroksen 2 pursottamisen johtimen 1 ympärille käyttäen ensimmäistä pursotinta ja sitten muiden 35 kolmen kerroksen samanaikaisen pursottamisen käyttäen "kol-moispursotinpäätä", jota syötetään kolmella erillisellä 10 38550 ekstruuderilla ja kaapelin vulkanoinnin tavanomaisessa kaa-suvulkanointilinjassa. Keksintöä havainnollistetaan seuraa-villa esimerkeillä:

Vertaileva testikaaoeli 5 Keskijännitetehokaapeli suunniteltuna 12 kV nimel- lisjännitteelle ja omaten poikkileikkauksen, joka on samanlainen kuin mitä on kuvattu kuviossa 1, pursotettiin ja vulkanoitiin tavanomaisessa kaasuvulkanointilinjassa. Kerrokset pursotettiin alumiinijohtimelle käyttäen peräkkäis-10 tekniikkaa, jossa puolijohtavaa materiaalia oleva sisäkerros 2 pursotettiin yhdestä pursotuspäästä ja kerrokset 3 ja 4 pursotettiin yhdessä peräkkäin "kaksoispursotuspäästä", jota syötettiin kahdella ekstruuderilla.

Kerrosten vahvuudet on esitetty taulukossa 1. Kaasu-15 kuumennusvyöhykkeen lämpötilaprof iili on esitetty taulukos sa 2. Kerrosten muodostamiseen käytettyjen materiaalien koostumukset on esitetty alla.

Esimerkki 1

Keskijännitetehokaapeli (suunnitelujännite 12 kV), 20 joka on esillä olevan keksinnön mukainen ja jonka poikkileikkaus on samanlainen, kuin mitä on kuvattu piirustusten kuviossa 2, pursotettiin ja vulkanoitiin tavanomaisella kaasuvulkanointilinjalla. Kerrokset pursotettiin alumiinijohtimelle käyttäen peräkkäistekniikkaa, jossa sisempi puo-25 lijohtavaa materiaalia oleva kerros 2 ja ensimmäinen eristävää materiaalia oleva kerros 3 pursotettiin yhdessä peräkkäin "kaksoispursotuspäästä", jota syötettiin kahdella ekstruuderilla ja sitten välikerros 4 ja toinen puolijohta-vaa suojamateriaalia oleva kerros 5 pursotettiin yhdessä 30 peräkkäin toisesta "kaksoispursotuspäästä", jota syötettiin kahdella ekstruuderilla. Kerrosten vahvuudet on esitetty taulukossa 1. Kaasukuumennusvyöhykkeen lämpötilaprof iili on esitetty taulukossa 2. Kerrosten muodostamiseen käytettyjen materiaalien koostumukset on esitetty alla.

35 Kerrosten koostumukset (a) Puoliiohtava materiaali 11 88550

Kaupallisesti saatavissa olevaa yhdistettä, jota BP Chemicals myy kauppanimikkeellä HFDM 0595 Black, käytettiin puolijohtavana materiaalina kerrosta 2 varten vertailukaa-pelissa ja kerroksia 2 ja 5 varten esimerkissä ja sillä oli 5 seuraava koostumus: EEA-kopolymeeri 61,22 paino-osaa

Hiilimusta (P-laatu) 37,78 paino-osaa

Antioksidantti (DQA) 0,4 paino-osaa

Peroksidivulkanointiaine 0,9 paino-osaa 10 EEA-kopolymeeri oli etyleeni/etyyliakrylaattikopoly- meeriä, joka on valmistettu vapaalla radikaalilla katalysoidulla suurpainepolymerisaatiomenetelmällä. Sillä oli noin 18 paino-%:n etyyliakrylaattipitoisuus, sulamisindeksi noin 6 ja tiheys 0,93. DQA on dihydrotrimetyylikinoliini.

15 (b) Eristysmateriaali

Eristysmateriaali käytettynä kerroksena 3 sekä ver-tailukaapelissa että esimerkissä 1 oli kaupallisesti saatavissa olevaa materiaalia, jota BP Chemicals myy kauppanimikkeellä HFDM 4201 ja jolla oli seuraava koostumus: 20 LDPE 97,92 paino-osaa

Antioksidantti 0,18 paino-osaa

Peroksidivulkanointiaine 1,9 paino-osaa (dikumyyliperoksidi) LDPE oli matalatiheyksinen polyetyleeni, jonka sula-25 misindeksi on 2,0 ja tiheys 0,92 valmistettuna korkeapaineisella vapaalla radikaalilla katalysoidulla prosessilla, (c) Kuorittava puolijohdemateriaali Kerroksena 4 käytetty kuorittava puolijohdemateriaali sekä vertailukaapelissa että esimerkissä 1 on kaupalli-30 sesti saatavissa oleva tuote, jota myy BP Chemicals kauppanimellä BPH 315ES Black käsittäen etyleeni/vinyyliasetaat-tikopolymeeriä sisältäen 45 paino-% vinyyliasetaattia ja jonka tiheys on 0,985 ja Mooneyn viskositeetti 20 (ML4' -100°C), akrylonitriilikumia, hiilimustaa, peroksidivulka-35 nointiainetta ja tavanomaisia lisäaineita.

12 8 8 550

Taulukko 1

Vertailukaapeli Esim. 1 2 2

Alumiinisydämen (1) poikki- 50 mm 50 mm pinta-ala 5 Kerroksen 2 vahvuus 0,5 mm 0,5 mm (johdinsuoja)

Kerroksen 3 vahvuus (ensimmäi- 3,5 mm 3,5 mm nen eristyksen käsittävä kerros) 10 Kerroksen 4 vahvuus (kerrokses- 0,8 mm 0,1 mm ta 3 kuorittavissa oleva kerros)

Kerroksen 5 vahvuus (toinen täy- - 0,7 mm sin kerrokseen 4 liitetty kerros)

Taulukko 2 1 5 ------

Vyö- Pituus (m) Lämpötila (°C) hyke ____

Vertailukaapeli Esimerkki 1 1 10 450 450 2 10 380 450 20 3 10 370 450 4 10 360 400 .

5 10 340 400 6 10 300 400 25 Keksinnön mukaisen kaapelin (esimerkki 1) ulkokerrok sen 5 korkeamman lämpöheikkenemiskestoisuuden valossa verrattuna vertailukaapelin kerrokseen 4, oli mahdollista käyttää korkeampaa lämpötilavulkanointiprofiilia ja siten suurempaa linjanopeutta 30 - Vertailukaapelin linjanopeus - 10,5 m/min - Esimerkin 1 linjanopeus - 15,0 m/min 13 88550

Taulukko 3

Kaapelin arviointi eristysvaipalta

Ominaisuus Yk- Testimene- Vertailu- Esimerkki 1 sikkö telmä kaapeli 5 Murtoratalujuus MPa ASTM D 638 125 176 10 päivän jälkeen % ASTM D 638 65 98 150°C uunissa, % jäljellä 10 Venymä murtuessa Z ASTM D 638 350 385 10 päivän jälkeen % ASTM D 638 35 85 150°C uunissa, % jäljellä 15 Shore D kovuus % ISO R 868 30 48 23°C:ssa

Vietin petanne- °C ISO R 306 65 9« mispiste

Kulutuskoe mg DIN 53515 135 65 20

Kuorinnalle herkkä oc - 40 maks I ei rajaa I

Lämpötila _I _L_!_i 25 Esimerkit 2-5 Sähkökaapelin eristyksen valmistusta mallinnettiin valmistamalla laminoituja laattoja. Eristysmateriaaliarkit (ensimmäinen kerros) valmistettiin valamalla 60 g ennalta valssattua materiaalia ontelomuotissa, jonka mitat olivat 30 230 mm x 200 mm x 2 mm. Muotti sijoitettiin puristimeen, joka oli ennalta kuumennettu lämpötilaan 120°C - 125°C. Kolmen minuutin jälkeen suhteellisen alhaisessa paineessa 20-50 bar (2-5 x 10® Pa) painetta kohotettiin 250 bariin C.

(25 x 10 Pa) ja edelleen kahden minuutin kuluttua muot-35 ti jäähdytettiin nopeudella noin 40°C/min samassa paineessa. Tämän valetun levyn valmistusmenetelmä ei ristikytkenyt 14 88550 ristikytkeytymätöntä puolijohtavaa suojamateriaalia (välikerros) olevia eristysmateriaalilevyjä ja ristikytkey-tymättömät puolijohtavat ulkokerroslevyt (toinen kerros) valmistettiin myös valamalla samoissa olosuhteissa. Väli-5 kerroslevyjen vahvuus oli 0,2 mm ja toisen kerroksen levyjen vahvuus oli 0,8 mm.

Ensimmäistä kerrosta (kerros 3 kuviossa 2) varten käytetty eristysmateriaali oli kaupallisesti saatavana tuote HFMD 4201, kuten on selitetty esimerkissä 1. Toinen ker-10 ros (kerros 5 kuviossa 2) käsitti kaupallisesti saatavissa olevaa tuotetta HFDM 0595 Black, kuten on selitetty esimerkissä 1. Neljää eri materiaalia käytettiin välikerrosten (kerros 4 kuviossa 4) valmistamiseen BPH 315 ES, BPH 310 ES, Evatene 33/25 ja Levapren 450. Kukin näistä mate-15 riaaleista on kaupallisesti saatavissa oleva tuote perustuen stabiloituihin EVA-kopolymeereihin. BPH 315 ES on selitetty esimerkissä 1 ja BPH 310 käsittää samoja komponentteja, mutta eri suhteissa. Molempia tuotteita myy BP Chemicals, Evatene ja Levapren eivät sisällä peroksidi-20 ristikytkyainetta. Evatenea myi ICI ja nyt sitä myy ATO. Levaprenia 450 myy Bayer & Co. Levapren ja Evatene ovat tavaramerkkejä.

Laminoidut laatat valmistettiin sijoittamalla muottiin levy eristysmateriaalia ja sen jälkeen välikerroslevy 25 ja lopuksi puolijohtava toinen kerroslevy. Kaistale poly-esterikalvoa sijoitettiin ensimmäisen kerroksen ja väli-kerroksen väliin yhtä reunaa pitkin erottamaan nämä kaksi kerrosta noin 3 cm pituudelta. Sitten laatat ristikytket-tiin ensin esikuumentamalla 3 minuuttia lämpötilassa 30 120-125°C ja suhteellisen alhaisessa paineessa 20-50 baria £ (2-5 x 10 Pa), sitten 2 minuuttia paineessa 100 baria (107 Pa), jota seurasi kuumentaminen lämpötilaan 180°C paineessa 100 baria ylläpitäen näitä olosuhteita 15 minuuttia ja sitten jäähdyttäen samassa paineessa. Ristikytket-35 tyjä laattoja lämpökäsiteltiin sitten 24 tuntia lämpötilassa 50°C.

15 88550 1 cm leveitä kaistaleita leikattiin vulkanoituneis-ta laatoista sen voiman määrittämiseksi, joka vaaditaan kuorittaessa toinen kerros (5) yhdessä keskikerroksen (4) kanssa ensimmäisestä kerroksesta (3). Polyesterikalvo, 5 joka erotti ensimmäisen ja välikerroksen päät, poistettiin. Kerrosten vapaat reunat vedettiin hivenen erilleen kuorimisen aloittamiseksi. Vapaat päät asennettiin jännityskoestus-koneen tarttuimiin ja kuorintavoima määritettiin Electricite de Frande (Edf) ranskalaisen standardin HN 33-S-23 mukai- 10 sesti (tarttuimien välinen alkuerotus 1,5 cm, tarttuimien erotusnopeus 50 mm/min). Tulokset on annettu taulukossa 4. Toisen kerroksen ja välikerroksen välinen kuorimisvoima kullekin materiaaliyhdistelmälle määritettiin myös samalla tavoin. Tulokset on myös annettu taulukossa 4.

1 5 Taulukko 4

Laminaattikerrokset Kuorintavoima

Esim. _ (kg/cm)

Eristys- Välikerros Toinen ker- 4+5 5 4:stä kerros (3) (4) ros (5) 3: sta 20 ------ 2 HFDM 4201 BPH 310 ES HFDM 0595 2,5 Täysin sidottu 3 HFDM 4201 BPH 315 ES HFDM 0595 1,2 Täysin sidottu 25 4 HFDM 4201 EVATENE HFDM 0595 2,7 Täysin 23/25 sidottu 5 HFDM 4201 LEVAPREN 450 HFDM 0595 1,4 Täysin sidottu 30 Tulokset osoittavat, että toinen kerros (5) yhdessä välikerroksen (4) kanssa oli helposti kuorittavissa eristysmateriaalista kussakin tapauksessa ja että toinen kerros (5) oli "täysin liitetty" välikerrokseen (4) eikä sitä voitu erottaa siitä.

35 Esimerkkien 4 ja 5 välikerrokset eivät itsessään si sältäneet peroksidiristikytkyainetta, mutta ne vulkanoitiin 16 88550 ristikytkyaineen diffuusiolla ensimmäisestä ja toisesta kerroksesta, jotka molemmat sisälsivät peroksidiristikytkyai-netta. Tämä välikerroksen vulkanointimenetelmä välttää tai ainakin vähentää "palamisongelmaa", ts. ennen aikaista 5 ristikytkeytymistä aiheutuen suhteellisen ohuen välikerroksen korkeasta leikkausrasituksesta puhdistuspäässä.

Claims (10)

17 88550

1. Laminoitu rakenne käsittäen vähintään kolme poly-meeripohjäisestä materiaalista pursotettua kerrosta (3,4, 5 5),tunnettu siitä, että välikerros (4) ensimmäisen kerroksen (3) ja toisen kerroksen (5) välissä on kuoritta-vasti liitetty ensimmäiseen kerrokseen (3) ja täysin liitetty toiseen kerrokseen (5) siten, että toinen kerros yhdessä oleellisesti koko välikerroksen (4) kanssa on helpos-10 ti kuorittavissa ensimmäiseltä kerrokselta (3).

2. Eristetty kaapeli käsittäen patenttivaatimuksen 1 mukaisen laminoidun rakenteen pursotettuna sähköisen sy-dänjohtimen (1) ympärille, tunnettu siitä, että pursotetut kerrokset (3,4,5) on järjestetty oleellisesti 15 samankeskisesti sähköjohtimen (1) ympärille ensimmäisen kerroksen (3) ollessa sisempi eristävää materiaalia oleva kerros välikerroksen (4) ollessa joko eristävää materiaalia tai puolijohtavaa suojamateriaalia ja toisen kerroksen (5) ollessa ulompi puolijohtavaa suojamateriaalia oleva 20 kerros.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen eristetty kaapeli, tunnettu siitä, että puolijohtavaa suojamateriaalia oleva ylimääräinen kerros (2) on sijoitettu sähköisen sy-dänjohtimen (1) ja ensimmäisen kerroksen (3) väliin.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen eristetty kaapeli, tunnettu siitä, että voima, joka vaaditaan kuorimaan toinen kerros (5) yhdessä välikerroksen (4) kanssa ensimmäiseltä kerrokselta (3) on 0,5 - 8 kg/cm määritettynä ranskalaisen standardin (Edf) testillä HN 33-S-23. '30

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen eristetty kaapeli, tunnettu siitä, että toisen kerroksen (5) vahvuuden suhde välikerrokseen (4) on 10:1 - 1:1.

6. Patenttivaatimuksen 2 mukainen eristetty kaapeli, tunnettu siitä, että välikerroksen vahvuus on 0,1 -35 0,5 mm. 18 88550

7. Patenttivaatimuksen 2 mukainen eristetty kaapeli, tunnettu siitä, että ensimmäinen kerros (3) käsittää ristikytkettyä polymeeripohjäistä materiaalia, joka on valittu polyetyleenistä, polyetyleenikopolymeeristä, ety- 5 leeni-propyleenikumista, EPDM-kumista ja niiden seoksista, välikerros (4) käsittää ristikytkettyä materiaalia, joka on valittu etyleenivinyyliasetaatista, etyleenistä, etyyliak-rylaatista, akrylonitriilikumista, niiden seoksista ja yhden tai useamman seoksesta matalatiheyksisen polyetyleenin 10 tai lineaarisen matalatiheyksisen polyetyleenin kanssa, vä likerroksen valinnaisesti myös sisältäessä sähköä johtavaa materiaalia ja toisen kerroksen (5) ollessa ulompi puoli-johtava kerros, joka käsittää sähköä johtavaa materiaalia ja ristikytkettyä polymeeripohjaista materiaalia, joka on 15 valittu lineaarisesta matalatiheyksisestä polyetyleenistä, matalatiheyksisestä polyetyleenistä, etyleenivinyyliasetaatista, etyleenietyyliakrylaatista, suurtiheyksisestä polyetyleenistä, EPDM-kumista ja niiden seoksista.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen eristetty kaapeli, 20 tunnettu siitä, että välikerros (4) käsittää ety- leeni/vinyyliasetaattikopolymeeriä ja akrylonitriilikumia, vinyyliasetaattipitoisuuden ollessa vähintään 28 paino-% perustuen etyleeni/vinyyliasetaattikopolymeerin ja akry-lonitriilikumin kokonaispainoon ja toinen kerros (5) käsit-25 tää etyleeni/vinyyliasetaattikopolymeeriä ja etyleeni/ etyyliakrylaattia yksin tai seoksena polyetyleenin, poly-etyleenikopolymeerin tai EPDM-kumin kanssa.

9. Menetelmä patenttivaatimuksen 2 mukaisen eristetyn kaapelin tuottamiseksi, tunnettu siitä, että se 30 käsittää vähintään kolmen polymeeripohjaista materiaalia olevan kerroksen (3,4,5) pursottamisen sähköjohtimen (1) ympärille ja sitten kaapelin vulkanoinnin siten, että väli-kerros (4) tulee täysin liitetyksi toiseen kerrokseen (5) ja kuorittavasti liitetyksi ensimmäiseen kerrokseen (3). 35

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, t u n- i 19 88550 n e t t u siitä, että ensimmäinen kerros (3) ja toinen kerros (5) sisältää peroksidiristikytkyainetta välikerroksen (4) ollessa ilman peroksidiristikytkyainetta, jolloin välikerros (4) vulkanoidaan peroksidiristikytkyaineen dif-5 fuusiolla ensimmäisestä kerroksesta (3) ja/tai toisesta kerroksesta (5) niin, että se tulee täysin liitetyksi toiseen kerrokseen (5) ja kuorittavasti liitetyksi ensimmäiseen kerrokseen (3). 20 88550