PL210229B1 - Termoplastyczna powłoka wielostrefowa - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest termoplastyczna powłoka wielostrefowa porowata monopolimerowa, otrzymana w procesie wytłaczania powlekającego, przywierająca adhezyjnie do powierzchni materiału konstrukcyjnego, zwłaszcza do powierzchni zewnętrznej żył kabla.

Współcześnie stosowane kable telekomunikacyjne, teleinformatyczne oraz energetyczne mają powłoki wewnętrzne oraz zewnętrzne z tworzyw termoplastycznych. W zależności od rodzaju i późniejszego przeznaczenia powłoki kabli są wykonywane z wielu rodzajów tworzyw polimerowych. Jednak najczęściej z uwagi na dobre właściwości mechaniczne oraz eksploatacyjne, wytwarza się je przede wszystkim z tworzyw olefinowych oraz polichlorku winylu. Obecnie wytwarzane kable mają powłoki wykonane jako jednostrefowe, najczęściej z jednego rodzaju tworzywa termoplastycznego, tworzącego jednostrefową powłokę litą, sporadycznie porowatą. Powłoki kabli są wytwarzane w procesie wytłaczania powlekającego, odbywającego się w linii technologicznej na ogół zautomatyzowanej lub, co spotyka się rzadko, w procesie wytłaczania powlekającego porującego.

Znane dotychczas z opisów patentowych zagranicznych oraz polskich kable mają powłoki zewnętrzne wykonane z tworzyw termoplastycznych, ale są to powłoki jednostrefowe. W opisach patentowych amerykańskich nr 5630003, 6226431 oraz 6229944, przedstawiono rozwiązania konstrukcyjne kabli komunikacyjnych, mające różnego rodzaju włókna światłowodowe, włókna wzmacniające, elementy wytrzymałościowe, ale we wszystkich tych rozwiązaniach, powłoka kabla, wytworzona w procesie wytłaczania powlekającego z tworzywa termoplastycznego, jest wykonana jako jednostrefowa oraz lita.

Rozwiązania konstrukcyjne, nowoczesnych kabli optotelekomunikacyjnych, mających powłoki z tworzyw termoplastycznych są znane też z polskich opisów patentowych. Wedł ug opisu patentowego polskiego nr 161279, rdzeń kabla ma kształt rozety zawierającej włókna światłowodowe, dodatkowo zabezpieczone powłoką wewnętrzną z polietylenu. Zgodnie z opisem patentowym polskim nr 161904 kable, telekomunikacyjne jednoparowe oraz wieloparowe, mają powłoki z tworzywa termoplastycznego, zwłaszcza polietylenu. W opisie patentowym polskim nr 161905 zaprezentowano kabel z dwiema warstwami wytrzymałościowymi z włókniny aramidowej oraz dodatkową warstwą dystansową. Jednakże we wszystkich tych rozwiązaniach, powłoki kabli, wytwarzane są jako jednostrefowe, z tworzywa litego.

Powłoki kabli zawierające, w masie tworzywa z którego zostały wytworzone, środki zmniejszające palność, zwłaszcza bezhalogenowe są znane z opisów polskich opisów patentowych nr 165980 oraz 176789. W rozwiązaniu według opisu patentowego nr 165980 powłoka kabla elektrycznego jest wytworzona z mieszaniny poliolefin szczepionych silanami. W opisie patentowym polskim nr 176789 jest przedstawiona kompozycja polimerów przeznaczona na powłoki kabli, składająca się z mieszaniny poliestrów, poliimido-siloksanów oraz wodorotlenku magnezu. Według tych opisów otrzymana powłoka kabla stanowi powłokę jednostrefową i litą.

W rozwią zaniu, wedł ug opisu patentowego polskiego nr 177398, przedstawiono tworzywo polichlorowinylowe, z zawartością środków pomocniczych, zwłaszcza napełniaczy oraz stabilizatorów, przeznaczone do wytwarzania powłok kabli, w procesie wytłaczania. Jednak również w tym przypadku, otrzymana w procesie wytłaczania powlekającego, powłoka kabla jest jednostrefowa oraz lita.

Zgodnie z opisem patentowym polskim nr 185886 powłoka kabla, elektrycznego lub telekomunikacyjnego, jest wytworzona z multimodalnej lub bimodalnej mieszaniny tworzyw olefinowych. Otrzymana mieszanina charakteryzuje się dobrą przetwarzalnością w szerokim zakresie temperatury, dużą wytrzymałością mechaniczną oraz wysoką odpornością na pękanie. Według tego rozwiązania, powłoka zewnętrzna kabla, jest otrzymywana jako jednostrefowa i lita.

Rozwiązanie patentowe w których wytwarzana z polietylenu powłoka kabla ma strukturę porowatą jest przedstawione w opisie patentowym polskim nr 162596. Struktura, otrzymanej powłoki kabla, jest całkowicie odmienna od struktury powłoki wielostrefowej, opisanej w niniejszym zgłoszeniu patentowym, zaś metody wytwarzania polietylenu porowatego, w procesie pudrowania czy też nanoszenia z zawiesiny, są obecnie już bardzo przestarzał e. Wadą i niedogodnoś cią tego rozwią zania jest to, ż e w jego rezultacie otrzymuje się powłokę kabla, na której mogą występować zgrubienia, związane z powstawaniem osadów i nalotów w dyszy głowicy wytłaczarskiej. Otrzymana powłoka kabla charakteryzuje się wprawdzie strukturą porowatą, ale jednolitą i jednostrefową.

Istotą termoplastycznej powłoki wielostrefowej porowatej monopolimerowej, otrzymanej w procesie wytłaczania powlekającego, przywierającej adhezyjnie do powierzchni materiału konstrukcyjnego, zwłaszcza do powierzchni zewnętrznej żył kabla, jest to, że zawiera strefę rdzenia, dwie strefy

PL 210 229 B1 pośrednie oraz dwie strefy przypowierzchniowe, przy czym strefa rdzenia znajduje się w obszarze środkowym powłoki, natomiast dwie strefy pośrednie przylegają do strefy rdzenia z obu jej stron, jedna strefa przypowierzchniowa przylega z jednej strony do strefy pośredniej, a z drugiej strony do powierzchni materiału konstrukcyjnego, zwłaszcza do powierzchni zewnętrznej żył kabla, zaś druga strefa przypowierzchniowa przylega z jednej strony do strefy pośredniej, a z drugiej strony styka się bezpośrednio ze środowiskiem otoczenia kabla. Strefa rdzenia, ma pory o nieco większych rozmiarach od porów stref pośrednich, natomiast strefy przypowierzchniowe nie mają żadnych porów, zaś ich mikrostruktura jest bezpostaciowa, niezależnie od mikrostruktury tworzywa termoplastycznego, z którego są wytworzone.

Zaletą termoplastycznej powłoki wielostrefowej porowatej mono-polimerowej, otrzymanej w procesie wytłaczania powlekającego, przywierającej adhezyjnie do powierzchni materiału konstrukcyjnego, zwłaszcza do powierzchni zewnętrznej żył kabla, według wynalazku, jest jej budowa, co skutkuje mniejszą ilością tworzywa termoplastycznego, nawet do 30 - 40%, potrzebnego do wytworzenia powłoki. Powłoka wielostrefowa charakteryzuje się dalszymi nowymi, zmodyfikowanymi właściwościami fizycznymi oraz eksploatacyjnymi, w porównaniu do powłok jednostrefowych oraz wykonanych z tworzyw litych. Są to między innymi maty skurcz przetwórczy, polepszone właściwości tłumiące oraz izolacyjne. Jednocześnie powłoka wielostrefowa odznacza się właściwościami mechanicznymi oraz eksploatacyjnymi porównywalnymi z właściwościami powłok jednostrefowych, wytworzonych z tworzyw litych.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia schemat ogólny kabla z powierzchnią materiału konstrukcyjnego kabla i termoplastyczną powłoką wielostrefową w przekroju poprzecznym, a fig. 2 - fragment termoplastycznej powłoki wielostrefowej w powiększeniu, w przekroju poprzecznym.

P r z y k ł a d. Termoplastyczna powłoka wielostrefowa została wytworzona w procesie wytłaczania powlekającego kabla energetycznego. Do wytłaczania użyto polietylenu o średniej gęstości 945 kg/m³ i masowym wskaźniku szybkości płynięcia 0,7 g/10 min, oznaczanym w temperaturze 190°C oraz przy obciążeniu 2,16 kg, jak również współczynniku sprężystości wzdłużnej 600 MPa, zmieszanego ze środkiem porującym, o endotermicznym procesie rozkładu, będącym mieszaniną wodorowęglanu sodowego oraz kwasu 2-hydroksypropano-trikarboksylowego, w ilości 0,2% masowych. Wytworzono kabel energetyczny, w którym materiałem konstrukcyjnym B jest żyła miedziana wielodrutowa, o średnicy D_k = 12,90 mm oraz powłoce A wielostrefowej o średnicy D_p = 16,50 mm. Otrzymana powłoka kabla, o grubości G_p = 1,8 mm, charakteryzuje się budową strefową, zawierając strefę rdzenia 1, dwie strefy pośrednie 2 oraz 3, jak również strefy przypowierzchniowe 4 oraz 5. Strefa rdzenia 1 znajdująca się w obszarze środkowym powłoki, ma grubość G_r = 0,80 mm, zaś dwie strefy pośrednie 2 oraz 3, przylegające do strefy rdzenia i z obu jej stron, charakteryzują się grubością odpowiednio Gsw = 0,30 mm oraz G_sz = 0,37 mm. Strefa przypowierzchniowa 5, o grubości G_pw = 0,18 mm, przylega z jednej strony do strefy pośredniej 3, a z drugiej strony do żyły miedzianej wielodrutowej. Strefa przypowierzchniowa 4, mająca grubość G_rjz = 0,15 mm, przylega z jednej strony do strefy pośredniej 2, a z drugiej strony styka się bezpośrednio ze środowiskiem otoczenia kabla. Strefa rdzenia1, powłoki wielostrefowej, ma grubość G_r, większą od grubości stref pośrednich Gsw oraz G^ oraz większą od grubości stref przypowierzchniowych oraz G^. Pory występujące w strefie rdzenia 1 powłoki kabla są nieco większe niż pory stref pośrednich 2 oraz 3, zaś strefy przypowierzchniowe 4 oraz 5, przykładowej powłoki kabla, nie mają porów, zaś ich mikrostruktura jest bezpostaciowa.

Claims (2)

1. Termoplastyczna powłoka wielostrefowa porowata monopolimerowa, otrzymana w procesie wytłaczania powlekającego, przywierająca adhezyjnie do powierzchni materiału konstrukcyjnego, zwłaszcza do powierzchni zewnętrznej żył kabla, znamienna tym, że zawiera strefę rdzenia (1), dwie strefy pośrednie (2, 3) oraz dwie strefy przypowierzchniowe (4, 5), przy czym strefa rdzenia (1) znajduje się w obszarze środkowym powłoki (A), natomiast dwie strefy pośrednie (2, 3) przylegają do strefy rdzenia (1) z obu jej stron, jedna strefa przypowierzchniowa (5) przylega z jednej strony do strefy pośredniej (3), a z drugiej strony do powierzchni materiału konstrukcyjnego (B), zwłaszcza do powierzchni zewnętrznej żył kabla, zaś druga strefa przypowierzchniowa (4) przylega z jednej strony do strefy pośredniej (2), a z drugiej strony styka się bezpośrednio ze środowiskiem otoczenia kabla.

PL 210 229 B1

2. Termoplastyczna powłoka, według zastrz. 1, znamienna tym, że strefa rdzenia (1) ma pory o nieco większych rozmiarach od porów stref pośrednich (2, 3), natomiast strefy przypowierzchniowe (4, 5) nie mają żadnych porów, zaś ich mikrostruktura jest bezpostaciowa, niezależnie od mikrostruktury tworzywa termoplastycznego, z którego są wytworzone.