Силовий передавальний кабель, спосіб надання ударостійкості кабелю (варіанти) та спінений полімерний матеріал для нього

1 Силовий передавальний кабель, що містить провідник, принаймні один шар компактного ізолюючого покриття, що розташовано навколо провідника і покриття, зробленого із спіненого полімерного матеріалу, що розташовано навколо компактного ізолюючого покриття, який відрізняється тим, що полімерний матеріал перед спіненням має модуль вигину, виміряний згідно з методикою ASTM стандарту D 790, при кімнатній температурі, принаймні 200 МПа, та рівень спіненння від приблизно 20% до приблизно 3000% 2 Кабель за п 1, який відрізняється тим, що модуль вигину знаходиться між 400 МПа і 1800 МПа 3 Кабель за п 1, який відрізняється тим, що модуль вигину знаходиться між 600 МПа і 1500 МПа 4 Кабель за п 1, який відрізняється тим, що ступінь спінення полімерного матеріалу знаходиться в інтервалі від приблизно 30% до приблизно 500% 5 Кабель за п 1, який відрізняється тим, що ступінь спінення полімерного матеріалу знаходиться в інтервалі від приблизно 50% до приблизно 200% 6 Кабель за будь-яким з пп 1-5, який відрізняється тим, що покриття із спіненого полімерного матеріалу має товщину 0,5 мм 7 Кабель за будь-яким з пп 1-5, який відрізняється тим, що покриття із спіненого полімерного матеріалу має товщину від 1 до 6 мм 8 Кабель за будь-яким з пп 1-5, який відрізняється тим, що покриття із спіненого по УДАРОСТІЙКОСТІ КАБЕЛЮ лімерного матеріалу має товщину від 2 до 4 мм 9 Кабель за п 1, який відрізняється тим, що як спінений полімерний матеріал використовують поліетилен (ПЕ), ПЕ низької ЩІЛЬНОСТІ (ПЕНЩ), ПЕ середньої ЩІЛЬНОСТІ (ПЕСЩ), ПЕ високої ЩІЛЬНОСТІ (ПЕВЩ) і ЛІНІЙНОГО ПЕ низької ЩІЛЬНОСТІ (ЛПЕНЩ), поліпропілен (ПП), етиленпропіленовий каучук (ЕПК), пропілен-етиленовий співполімер (ПЕС), етилен-пропілен-дієновий тетраполімер (ЕПДТ), натуральний каучук, бутиловий каучук, співполімер етилен/вінілацетату (ЕВА), пінопласт, етилен/акрилат співполімер, етилен/метил акр и лат співполімер (ЕМА), етилен/етил акрилат співполімер (ЕЕА), етил єн/бути л акр и лат співполімер (ЕБА), етилен/а-олефін співполімер, акрилонітрилбутадієн-стиролової (АБС) смоли, галогенований полімер, полівінілхлорид (ПВХ), поліуретан (ПУ), поліамид, ароматичний поліестер, поліетилен терефталат (ПЕТ), полібутилен терефталат (ПВТ) і співполімери або їх механічні суміші 10 Кабель за п 1, який відрізняється тим, що спінений полімерний матеріал є полюлефіновим полімером або співполімером на основі ПЕ і/або ПП 11 Кабель за п 1, який відрізняється тим, що спінений полімерний матеріал є полюлефіновим полімером або співполімером на основі ПЕ і/або ПП модифікованого етиленпропіленовим каучуком 12 Кабель за п 11, який відрізняється тим, що спінений полімерний матеріал є поліпропіленом, модифікованим етиленпропіленовим каучуком (ЕПК), вагове співвідношення ПП/ЕПК знаходиться в інтервалі від 90/10 до 50/50 13 Кабель за п 12, який відрізняється тим, що вагове співвідношення ПП/ЕПК знаходиться в інтервалі від 85/15 до 60/40 14 Кабель за п 13, який відрізняється тим, що вагове співвідношення ПП/ЕПК рівне приблизно 70/30 15 Кабель за п 12, який відрізняється тим, що полюлефіновий полімер або співполімер на основі ПЕ і/або ПП також містить визначену КІЛЬКІСТЬ вулканізованого каучуку у вигляді порошку 16 Кабель за п 15, який відрізняється тим, що визначена КІЛЬКІСТЬ вулканізованого каучуку у вигляді порошку складає від 10% до 60% від ваги О о (О 46901 полімеру 17 Кабель за будь-яким з пп 1-16, який відрізняється тим, що кабель містить зовнішню полімерну оболонку 18 Кабель за п 19, який відрізняється тим, що зовнішня полімерна оболонка виконана з можливістю контакту із спіненим полімерним покриттям 19 Кабель за пунктом 17 або 18, який відрізняється тим, що оболонка має товщину більше ніж 0,5 мм 20 Кабель за пунктом 17 або 18, який відрізняється тим, що оболонка має товщину від 1 до 5 мм 21 Спосіб надання ударостійкості внутрішній структурі кабелю для передачі струму, який відрізняється тим, що здійснюють нанесення навколо внутрішньої структури шару спіненого полімерного матеріалу із рівнем спінення від приблизно 20% до приблизно 3000% і модулем вигину, виміряним згідно с методикою ASTM стандарту D 790, при Винахід стосується покриття для кабелів, яке призначено для захисту кабелів від випадкових зіткнень Випадкові зіткнення кабелю, що можуть мати місце, відбуваються, наприклад, під час їх перевезення, прокладки та т і , можуть викликати ряд структурних пошкоджень кабелю, що включає деформацію ізолюючого шару, відокремлення ізолюючого шару від напівпровідного шару, і їм подібні, ці ушкодження можуть викликати зміни в електричному градієнті ізолюючого покриття, із наступним зменшенням в ізоляційної здатності цього покриття У кабелях, що на даний момент є у продажу, наприклад, кабелі для передачи або розподілення струму з низькою або середньою напругою, зазвичай покривають металевою оплеткою, що здатна протистояти таким зіткненням і здатна захистити кабелі від можливих ушкоджень, викликаних випадковими зіткненнями Ця оплетка може мати форму стрічок або дротів (взагалі зроблених із сталі), або альтернативно у формі металевого кожуха (взагалі зробленого із свинцю або алюмінію), ця оплетка, у свою чергу, зазвичай зв'язана із зовнішньою полімерною оболонкою Наприклад, така структура кабелю описана в патенті US 5153381 Заявник звертає увагу, що використання вищезгаданої металевої оплетки, має деяку КІЛЬКІСТЬ недоліків, що властиві таким кабелям Наприклад, застосування згаданої оплетки, приводить до однієї або більшої КІЛЬКОСТІ додаткових стадії, потрібних при виготовлені кабелю Крім того, присутність металевої оплетки значно збільшує вагу кабелю і на додаток, це проблема охорони навколишнього середовища, яка виникає, якщо потрібно його замінити, тому що кабель створений у такий спосіб, досить важко утилізувати Японський патент опублікований під номером (Кокаї) 7-320550 описує кабель, що використовується у внутрішніх приміщеннях, з ударостійким кімнатній температурі перед спіненням принаймні 200 МПа 22 Спосіб надання ударостійкості внутрішній структурі кабелю для передачі струму, який відрізняється тим, що внутрішня структура складається принаймні з двох суміжних шарів покриття, які мають визначену середню МІЦНІСТЬ на відрив відносно один одного, який включає нанесення навколо внутрішньої структури шару спіненого полімерного матеріалу, модуль вигину та рівень спінення полімерного матеріалу є таким, що коли кабель піддають зіткненню з енергією приблизно 72 Дж, різниця між вищевказаною середньою МІЦНІСТЮ І МІЦНІСТЮ, виміряною у точці удару шару, менша ніж 25% 23 Спосіб за п 21 або 22, який відрізняється тим, що покривають спінене покриття зовнішньою полімерною оболонкою 24 Застосування спіненого полімерного матеріалу як ударостійкого матеріалу в кабелі для передачі струму покриттям товщиною 0,2-1,4мм, що розташовано між ІЗОЛЯЦІЙНИМ шаром і кожухом Це ударостійке покриття представляє собою неспінений полімерний матеріал, що містить в якості головної складової камедь поліуритану З іншого боку, використання спінених полімерних матеріалів у конструкції кабелів відомо з різних джерел Інший документ, німецька корисна модель № G 81 03 947 6, розкриває електричний кабель для використання у зв'язках внутрішніх апаратів і машин, що має специфічну механічну МІЦНІСТЬ І гнучкість Згаданий кабель спеціально був розроблений для передачі шківа і досить гнучкий, щоб відновити свою пряму структуру після пасажу на згаданому ШКІВІ ВІДПОВІДНО, цей вид кабелю спеціально був розроблений, щоб пручатися механічним навантаженням статичного типу (які генеруються протягом пасажу на ШКІВІ) І ЙОГО головна особливість - гнучкість Для кваліфікованого спеціаліста в цій галузі очевидно, що цей вид кабелю істотно відрізняється від кабелю призначеного для передачі або розподілення енергії з низькою або середньою напругою, що має металеву оплетку і котрий повинен бути досить гнучким, і повинен бути здатний до протистояння динамічним навантаженням під час дії деякої сили на кабель Крім того, відомо використання спінених матеріалів для ізолювання металу, що проводить струм у сигнальних кабелях призначених для передачі, з коаксиальною структурою або структурою витої пари Коаксиальні кабелі зазвичай використовуються для передачі високочастотних сигналів, такі коаксиальні кабелі використовують для передачі телевізійного сигналу (кабельного телевізійного сигналу) (10-100МГц), у супутникових кабелях (до 2ГГц), у коаксиальних кабелях для комп'ютерів (більш ніж 1МГц), традиційні телефонні кабелі зазвичай несуть сигнали з частотами приблизно 800 ГЦ ДОЦІЛЬНІСТЬ використання спінених діелектри 46901 ків у таких кабелях полягає втому, щоб збільшити швидкість передачі електричних сигналів і наблизитися до ідеальної швидкості передачі сигналу в антенному металі, що проводить (яка є близькою до швидкості світла) Причиною для цього є те, що у порівнянні з неспіненими полімерними матеріалами, спінені матеріали, узагалі мають більш низьку діелектричну проникність (К), що є пропорційно ближчою до проникності повітря (К=1), чим вище ступінь спінення полімеру Наприклад, в патенті US 4 711 811, описується сигнальний кабель для передачі, що має спінений фторполімер, в якості діелектрика (товщиною 0,050,76мм) плакований плівкою етилен л^трафторети л єну або сополімером етилен/хлортрифторетилену (товщиною 0,0130,254мм) Як описано в цьому патенті, призначення спінененого полімеру полягає в тому, щоб ізолювати провідник, у той час як призначення плівки неспіненого полімеру, яка покриває спінений полімер, поліпшити МІЦНІСТНІ властивості ізоляції, особливо, передаючи необхідну силу стискання, коли два ізольовані провідники скривлені, щоб утворювати так звану "виту пару" В патенті ЕР 44 2346 описується сигнальний передаючий кабель з ізолюючим шаром, що базується на спіненому полімері, що розташований безпосередньо навколо провідника, цей спінений полімер має ультрамікростільникову структуру з об'ємом порожнин більше ніж 75% (що відповідає ступеню спінення більше ніж 300%) Ультрамікростільникова структура цього полімеру повинна бути такою, щоб витримувати стискання принаймні на 10% під навантаженням 6,89x104 Ра і відновлювати принаймні 50% и початкового об'єму, після зняття навантаження, ці значення відповідають приблизно типовим значенням межі МІЦНОСТІ при стисканні, що матеріал повинний мати, щоб протистояти стисканню протягом скручування кабелів У міжнародній патентній публікації WO 93/15512, що також стосується сигнального кабелю для передачі із спіненим ізолюючим покриттям, заявлено, що, покриваючи спіненим діелектриком прошарок неспіненого ІЗОЛЯЦІЙНОГО термопластичного полімеру (як описано, наприклад, у вищезгаданому американському патенті US 4 711 811) одержується необхідна межа МІЦНОСТІ при стисканні, однак це приводить до зниження швидкості поширення сигналу Згадана міжнародна патентна публікація WO 93/15512 описує також коаксиальний кабель із подвійним шаром ізолюючого покриття, де обидва, шари складаються із спіненого полімерного матеріалу, внутрішній шар якої виготовляли з мікропористого політетрафторетилену (ПТФЕ) і ЗОВНІШНІЙ шар представляє собою спінений полімер з закритими порами, зокрема, полімер перфторалкокситетрафторетилену (ПФА) Ізолююче покриття, що базується на спіненому полімері одержаному екструдуванням ПФА полімеру по внутрішньому шару ПТФЕ діелектрика, шляхом вводу газоподібного фреону 113, в якості пороутворюючого агенту Згідно з деталями, що приведені в описі, цей спінений полімер з закритими порами, що використовується в якості діелектрика, дає можливість підтримати високу швидкість передачі сигналу Крім того, як зазначено в цій вищезгаданій патентній публікації, він стійкий до стискання, хоча ніяких числових даних, щодо межі цієї МІЦНОСТІ при стисканні, не приводиться Опис підкреслює факт, що провідники, покриті таким двошаровим діелектриком можуть бути скривлені Крім того, ВІДПОВІДНО до цієї патентної публікації, збільшення в об'ємі порожнин у зовнішньому спіненому шарі, робить можливим одержання збільшення швидкості передачі, у такий спосіб викликаючи маленькі зміни в якості цього покриття, можливо якось протидіяти стисканню внутрішнього спіненого шару Як видно із вищезгаданих документів, головним призначенням використовуємих спінених полімерних матеріалів з "відкритими порожнинами" є ІЗОЛЯЦІЙНІ покриття для сигнальних передаючих кабелів оскільки вони збільшують швидкість передачі електричного сигналу, однак, ці спінені покриття мають недолік, який полягає у наявності недостатньої межі МІЦНОСТІ при стисканні Декілька спінених матеріалів, які також визначаються, як "СТІЙКІ ДО стискання", тому що вони повинні гарантувати не тільки високу швидкість передачі сигналу, але також і достатню СТІЙКІСТЬ до дії компресійних сил, що звичайно генеруються, коли два провідники, плаковані вищезгаданою спіненою ІЗОЛЯЦІЄЮ скривлені разом, ВІДПОВІДНО, також у цьому випадку, прикладене навантаження є по суті навантаженням статичного типу Таким чином, у той час як, з одного боку, ІЗОЛЯЦІЙНІ покриття для сигнальних передаючих кабелів зроблені із спіненого полімерного матеріалу, мають такі характеристики, що дозволяють їм витримувати відносно мале стискальне навантаження (типу того, що виникає, коли два кабелі скривлені разом), з іншого боку, ні в якому документі відомому заявнику не згадувалось, що можна забезпечувати спіненими полімерним покриття будь-якого типу - ударостійкість Крім того, хоча таке спінене ізолююче покриття забезпечує більш високу швидкість передачі сигналу, це може розглядатися, як менш вигідна перевага, ніж покриття зроблене з подібного неспіненого матеріалу, враховуючи МІЦНІСТЬ при стисканні, як зазначається у вищезгаданий патентній публікації WO 93/15512 Відомий СИЛОВИЙ передаючий кабель, що містить провідник, принаймні, один шар компактного ізолюючого покриття, що розташовано навколо провідника і покриття, зробленого із спіненого полімерного матеріалу, що розташовано навколо компактного ізолюючого покриття (див DE Р 15 15 709, МПЛНОІВ, 19 10 62) В згаданой патентной публікації описується використання проміжного прошарку між зовнішньою пластмасовою оболонкою і внутрішньою металевою оболонкою кабелю, що збільшує СТІЙКІСТЬ зовнішньої пластмасової оболонки до низьких температур В цьому документі ніяким чином не згадано, щодо захисту внутрішньої структури кабелю із вищезгаданим проміжним прошарком Фактично, такий проміжний шар повинен компенсувати пружні розтягання, сгенеровані в ЗОВНІШНІЙ пластмасовій оболонці внаслідок зниження температури і може складатись з вільно розташованих скловолокон або із спіненого матеріалу або об'єднаних порожніх скляних кульок Вказаний силовий кабель відносно рішення, 46901 8 що заявляється, вибрано у якості найближчого співполімером на основі ПЕ і/або ПП модифіковааналога за сукупністю суттєвих ознак та досягаеного етиленпропіленовим каучуком мого технічного результату Недоліком такого сиКрім того, стосовно винаходу спінений полімелового передаючого кабелю є неможливість одеррний матеріал є поліпропіленом, модифікованим жання захисту від можливих пошкоджень його внуетиленпропіленовим каучуком (ЕПК), вагове співтішньої структури відношення ПП/ЕПК знаходиться в інтервалі від 90/10 до 50/50 В основу винаходу покладено задачу створити такий силовий кабель, у якому перед спіненням Крім того, стосовно винаходу вагове співвідшляхом вибору визначеного значення модуля виношення ПП/ЕПК знаходиться в інтервалі від 85/15 гину та рівня спізнення полімерного матеріалу додо 60/40 сягається можливість захисту від пошкоджень внуКрім того, стосовно винаходу вагове співвідтрішньої структури кабелю ношення ПП/ЕПК приблизно 70/30 Задача, яка покладена за основу досягається Крім того, стосовно винаходу полюлефіновий завдяки тому, що у силового передаючого кабелю, полімер або співполімер на основі ПЕ і/або ПП що містить провідник, принаймні, один шар компатакож містить визначену КІЛЬКІСТЬ вулканізованого ктного ізолюючого покриття, що розташовано накаучуку у вигляді порошку вколо провідника і покриття, зробленого із спінеКрім того, стосовно винаходу визначена КІЛЬного полімерного матеріалу, що розташовано наКІСТЬ вулканізованого каучуку у вигляді порошку вколо компактного ізолюючого покриття, стосовно складає від 10% до 60% від ваги полімеру винаходу полімерний матеріал перед спіненням Крім того, стосовно винаходу кабель містить має модуль вигину, виміряний згідно с методикою зовнішню полімерну оболонку ASTM стандарту D 790, при кімнатній температурі, Крім того, стосовно винаходу зовнішня поліпринаймні, 200Мпа, та рівень спіненння від примерна оболонка виконана з можливістю контакта із близно 20% до приблизно 3000% спіненим полімерним покриттям Крім того, стосовно винаходу модуль вигину Крім того, стосовно винаходу оболонка має знаходиться між400МПа і 1800МПа товщину більше ніж 0,5мм Крім того, стосовно винаходу модуль вигину Крім того, стосовно винаходу оболонка має знаходиться міжбООМПа і 1500МПа товщину від 1 до 5мм Крім того, стосовно винаходу модуль ступінь Заявник встановив, що вводячи в структуру спінення полімерного матеріалу знаходиться в кабелю для передачі енергії відповідне покриття, інтервалі від приблизно 30% до приблизно 500% зроблене з спіненого полімерного матеріалу відповідної ТОВЩИНИ І Крім того, стосовно винаходу ступінь спінення полімерного матеріалу знаходиться в інтервалі від модуля вигину, яке переважно знаходиться в приблизно 50% до приблизно 200% контакті з ЗОВНІШНІМ полімерним покриттям, можливо одержати кабель, що має високу ударстійКрім того, стосовно винаходу покриття із спікість і таким чином можливо уникнути викорисненого полімерного матеріалу має товщину 0,5мм тання вищезгаданої захисної металевої оплетки в Крім того, стосовно винаходу покриття із спіструктурі цього кабелю Зокрема заявник знайшов, неного полімерного матеріалу має товщину від 1 що полімерний матеріал повинен бути вибраний до 6мм таким чином, щоб мати досить високий модуль Крім того, стосовно винаходу покриття із співигину, виміряний перед його експансією, та мати неного полімерного матеріалу має товщину від 2 бажані СТІЙКІСТНІ властивості проти зіткнень і захидо 4ммщати від можливих пошкоджень внутрішньої струКрім того, стосовно винаходу у якості спінектури кабелю, що можуть бути викликані небажаного полімерного матеріалу використовують поліними зіткненнями його зовнішньої поверхні В ісетилен (ПЕ), ПЕ низької ЩІЛЬНОСТІ (ПЕНЩ), ПЕ нуючому описі, термін "зіткнення" призначений, середньої ЩІЛЬНОСТІ (ПЕСЩ), ПЕ високої ЩІЛЬНОСТІ щоб охопити всі ті динамічні навантаження, що (ПЕВЩ) і ЛІНІЙНОГО ПЕ низькою ЩІЛЬНОСТІ діють на енергетичний кабель з структурою зви(ЛПЕНЩ), поліпропілен (ПП), етиленпропіленовий чайного незахищеного кабелю, як у випадку некаучук (ЕПК), пропілен-етиленовий співполімер значних результатів при дії на структуру звичай(ПЕС), етилен-пропілен-дієновий тетраполімер ного броньованого кабелю В якості, показника (ЕПДТ), натуральний каучук, бутиловий каучук, такого зіткнення, може розглядатися зіткнення, з співполімер етилен/вінілацетату (ЕВА), пінопласт, силою приблизно 20-ЗОДж, що зроблено за допоетилен/акрилат співполімер, етилен/метил акр и лат могою дії на кожух кабелю клиновидного перфораспівполімер (ЕМА), етилен/етил акрилат співполітора с V-подібним закругленим краєм, що має рамер (ЕЕА), етил єн/бути л акр и лат співполімер діус кривизни приблизно 1мм (ЕБА), етилен/сс-олефін співполімер, акрилонітрил-бутадієн-стіринової (АБС) смоли, галогеноваЗаявник крім того встановив, що дивовижно, ний полімер, полівінілхлорид (ПВХ), поліуритан що спінений полімерний матеріал, використаний (ПУ), поліамид, ароматичний поліестер, поліетидля одержання покриття для кабелів, згідно з вилен терефталат (ПЕТ), полібутилен терефталат находом, робить можливим одержання покриття з (ПВТ), і співполімери або їх механічні суміши ударостійкістю, що є кращою, ніж у подібних раніше одержаних і використовуємих покриттів, що Крім того, стосовно винаходу спінений полімебазуються на тому ж самому неспіненому полірний матеріал є полюлефіновим полімером або мері співполімером на основі ПЕ і/або ПП Крім того, стосовно винаходу спінений полімеКабель із покриттям цього типу має різні перерний матеріал є полюлефіновим полімером або ваги порівняно із звичайним кабелем із металевою 46901 10 оплеткою такі як, наприклад, простіша схема обсно середньої МІЦНОСТІ поверхневого шару робки, зниження ваги і розмірів закінченого кабелю Згідно З переважним втіленням представлеі зниження впливу на навколишнє середовище, яке ного винаходу, ця МІЦНІСТЬ поверхневого шару виобумовлене можливістю рециркуляції кабелю, як мірюється між шаром ізолюючого покриття і ЗОВНІтільки його виробничий цикл закінчився ШНІМ шаром напівпровідного покриття Відомий спосіб надання ударостійкості внутріВ представленому описі, під терміном "ступінь шній структурі кабелю для передачі струму (див спінення полімеру", розуміють ступінь експансії DE № Р1515709, МИТНОЇ В, 19 10 62) полімеру, що був визначений наступним чином Вказаний спосіб відносно рішення, що заявляG (ступінь спінення) = (do/de -1) 100 ється, вибрано у якості найближчого аналога за в якій do показує ЩІЛЬНІСТЬ неспіненого полісукупністю суттєвих ознак та досягаемого технічмеру (тобто полімеру із структурою, що є власне ного результату кажучи, вільної від порожнеч) і d e показує умовну ЩІЛЬНІСТЬ, виміряну для спіненого полімеру Недоліком такого способу є неможливість одержання захисту внутішньої структури силового З метою розуміння представленого опису під передаючого кабелю від його можливих пошкотерміном "спінений" полімер розуміють, термін, що джень відноситься до полімеру з структурою, в якій відсоток об'єму порожнеч (тобто об'єм, не зайнятий В основу винаходу покладено задачу створити полімером, але зайнятий газом або повітрям) затакий спосіб, у якому шляхом нанесення навколо звичай більший за 10%, від загального об'єму внутрішньої структури шару спіненого полімерного цього полімеру матеріалу з визначеними значеннями рівня спінення та модуля випну, а також складання внутріВ представленому описі, під терміном МІЦНІСТЬ шньої структури кабелю належним чином забезпе"поверхневого шару" розуміють термін, що відночується можливим одержання захисту його від ситься до сили необхідної для того, щоб відокреможливих пошкоджень мити (поверхневий) шар покриття від провідника або від іншого шару покриття, у випадку роздіЗадача, яка покладена до основи, досягається лення двох шарів покриття, відокремлення одного завдяки тому, що ВІДПОВІДНО ДО способу надання від одного, цими шарами зазвичай є ізолюючий ударостійкості внутрішній структурі кабелю для шар і ЗОВНІШНІЙ напівпровідний шар передачі струму, стосовно 1 винаходу здійснюють нанесення навколо внутрішньої структури шару Як правило, ізолюючий шар силових передаюспіненого полімерного матеріалу із рівнем спічих кабелів має діелектричну проникність (К) бінення від приблизно 20% до приблизно 3000% і льшу ніж 2 Крім того, на відміну від сигнальних модулем вигину, виміряним згідно с методикою передаючих кабелів, в яких параметр "електричASTM стандарту D 790, при кімнатній температурі ний градієнт" не відіграє важливого значення, хоча перед спіненням принаймні 200Мпа у використовуємих силових передаючих кабелях електричний градієнт знаходиться в межах від Крім того, задача також досягається завдяки приблизно 0,5кВ/мм для струму з низькою напрутому, що ВІДПОВІДНО способу надання ударостійкогою до приблизно 10кВ/мм для струму з високою сті внутрішній структурі кабелю для передачі напругою, таким чином, у цих кабелях, спостерігаструму, стосовно винаходу \ внутрішня структура ється тенденція уникати наявності неоднорідності складається принаймні з двох суміжних шарів пов покритті ізолювання (наприклад об'ємні порожкриття, які мають визначену середню МІЦНІСТЬ нини), один між одним, який включає нанесення навколо внутрішньої структури шару спіненого полімерного що можуть викликати локальну зміну у діелекматеріалу, модуль вигину та рівень спінення політричній МІЦНОСТІ з наступним зменшенням в ІЗОЛЯмерного матеріалу є таким, що коли кабель піддаЦІЙНІЙ здатності Цей ІЗОЛЯЦІЙНИЙ матеріал за таких ють зіткненню з енергією приблизно 72Дж, різниця обставин представляє собою звичайний компактміж вищевказаною середньою МІЦНІСТЮ І МІЦНІСТЮ, ний полімерний матеріал, в якому згідно з предвиміряною у точці удару шару, нижче ніж приблиставленим описом винаходу під терміном "компакзно 25% тний" діелектрик, розуміють ІЗОЛЯЦІЙНИЙ матеріал, що має діелектричну МІЦНІСТЬ принаймні 5кВ/мм, В основу винаходу також покладено задачу переважно більше ніж 10кВ/мм, зокрема більше використання спіненого полімерного матеріалу як ніж 40кВ/мм для силових кабелів призначених для ударостійкого матеріалу в кабелі для передачі передачі струму середньої і високої напруги На струму відміну від спіненого полімерного матеріалу, цей Інший аспект представленого винаходу стосукомпактний матеріал істотно вільний від об'ємних ється способу оцінки ударостійкості кабелю, що порожнеч у межах його структури, зокрема цей включає принаймні одне ізолююче покриття і цей матеріал буде мати ЩІЛЬНІСТЬ 0,85Г/СМ 3 або біметод полягає в наступних діях льше а) вимірювання середньої МІЦНОСТІ поверхневого шару, згаданого ізолюючого шару, б) піддавання кабелю зіткненню визначеної сили, в) вимірювання МІЦНОСТІ поверхневого шару, згаданого ізолюючого шару в МІСЦІ зіткнення, г) встановлення різниці між середньою МІЦНІСТЮ поверхневого шару і МІЦНІСТЮ поверхневого шару, що виміряна в МІСЦІ зіткнення, що менша ніж визначене значення для згаданого кабелю, відно В представленому описі, під терміном низька напруга розуміють напругу, що лежить в інтервалі до 1000В (зазвичай, більше ніж 100В), під терміном середня напруга, розуміють напругу від приблизно 1 до приблизно ЗОкВ і під терміном висока напруга розуміють, напругу більш ніж ЗОкВ Такі силові передаючи кабелі зазвичай використовують при номінальних частотах 50 або бОГерц Хоча, у ході опису, докладно проілюстровано 11 46901 12 використання спіненого полімерного покриття з має округлий поперечний перетин, круговий край посиланнями на конкретні види силових передаю(11) позначений у випадку триполюсного кабелю є чих кабелів, в яких це покриття може замінити метотожнім із шаром спіненого полімерного матеріталеву оплетку, яка у даний час використовується алу (10) в таких кабелях, і для середнього спеціаліста в цій Ці малюнки тільки показують декілька із можгалузі зрозуміло, що це спінене покриття може ливих втілень заявлених кабелів, в яких представбути використано в будь-якому типі кабелю, для лений винахід з користю може бути використаний якого це могло б бути потрібно, щоб придати каЗрозуміло, що ВІДПОВІДНІ модифікації, ВІДОМІ В ЦІЙ белю СТІЙКОСТІ до похкоджень Зокрема, поняття галузі можуть бути відтворені ВІДПОВІДНО ДО ЦИХ силові передаючи кабелі включає не тільки спецівтілень, без будь-яких обмежень представленого альні кабелі для передачі струму низької і середвинаходу, який можливо здійснити в такий спосіб ньої напруги, але також і кабелі для передачі Наприклад, посилаючись на мал 2, зіркоподібна струму з високою напругою область між сердечниками може бути заздалегідь заповнена звичайним наповнювачем, у такий споПредставлений винахід може бути надалі зросіб одержується напівоброблений кабель, поперезумілий за допомогою наступних креслень чний перетин якого приблизно відповідає кругоФіг 1 показує силовий передаючий кабель, вому поперечному перетину, що міститься в метриполюсного типу з металевою оплеткою, що жах кругового краю (11), тоді корисно при можливикористовується на СЬОГОДНІШНІЙ день вості экструдувати по площині поперечного переФіг 2 показує перше втілення кабелю трипотину цього напівобробленого кабелю шар спінелюсного типу, ВІДПОВІДНО з винаходом ного полімерного матеріалу (10), по товщині, яка Фіг 3 показує друге втілення кабелю уніполярвідповідає приблизно товщині кругового краю (11), ного типу, ВІДПОВІДНО з винаходом і згодом кожух (6) Альтернативно, сердечники Фіг 4, 5 - результати деформації кабелю можна забезпечувати профільним сектором, за Фіг 1 - вид у розрізі силового передаючого катакий спосіб що, коли ці сердечники з'єднані, форбелю, що використовується на мується кабель приблизно круглого поперечного СЬОГОДНІШНІЙ день, триполюсного типу з метаперетину, без потреби використання наповнювача левою оплеткою Цей кабель включає три (1) продля зіркоподібної області, шар ударостійкого співідники, кожний з яких плакований внутрішнім наненого полімерного матеріалу (10) екструдують по півпровідниковим покриттям (2), ізолюючий шар цих сердечниках, і у такий спосіб з'єднаний кабель (3), ЗОВНІШНІЙ напівпровідниковий прошарок (4) і надалі покривають кожухом (6) металеву сітку (5), для простоти, ця напівзакінчена структура в ІНШІЙ частині опису буде називатись, У випадку кабелів призначених для передачі як "сердечник" Три сердечники зв'язані разом і струму з низькою напругою, в структуру цих кабезіркоподібна область між ними заповнена наповлів буде входити один ізолюючий шар, що покринювачем (9) (взагалі, пружною сумішшю, поліпроває розташований безпосередньо в контакті з пропіленовими волокнами і т і), згідно з профільним відником, що у свою чергу покритий шаром спінеструктурним розрізом всього кабелю, вона у свою ного полімерного матеріалу і кожухом чергу покрита внутрішньою полімерною оболонПодальші рішення зрозумілі спеціалісту в цій кою (8), оплеткою з металевих дротів (7) і зовнішгалузі, який здатний до оцінки і вибору найбільш ньою полімерною оболонкою (6) зручного рішення, що грунтується, наприклад, на КІЛЬКОСТІ витрат, типу позиціювання кабелю (анФіг 2 - вид у розрізі кабелю, згідно представтена, вставлений в трубу, розташований безпоселеного винаходу, теж триполюсного типу для передньо в землі, внутрішні комунікації будинків, на редачі струму з середньою напругою Цей кабель дні моря, і ті), робоча температура використання включає три (1) провідники, кожний з яких плакокабелю (максимальна і мінімальна температури, ваний внутрішнім напівпровідниковим покриттям діапазони температур середовища) і т і (2), ізолюючий шар (3), ЗОВНІШНІЙ напівпровідниковий прошарок (4) і металеву сітку (5), зіркоподібна Ударостійке спінене полімерне покриття може область між сердечниками заповнена в цьому вискладатися з будь-якого типу полімеру, що розтяпадку ударостійким спіненим полімерним матеріагається, наприклад, полюлефінів, співполімерів лом (10), що, у свою чергу, плакований зовнішполюлефіну, олефін/естер співполімерів, поліесньою полімерною оболонкою (6) У спіненому потерів, полікарбонатів, полісульфонів, фенольних лімерному покритті (10) поряд з зовнішньою повесмол, сечових смол і їх сумішей Приклади ВІДПОрхнею сердечника є круговий край (11), також поВІДНИХ полімерів - поліетилен (ПЕ), зокрема ПЕ значений (за допомогою пунктиру), що відповідає низької ЩІЛЬНОСТІ (ПЕНЩ), ПЕ середньої ЩІЛЬНОСТІ мінімальній товщині спінення полімерного по(ПЕСЩ), ПЕ високої ЩІЛЬНОСТІ (ПЕВЩ) І ЛІНІЙНИЙ криття ПЕ низькою ЩІЛЬНОСТІ (ЛПЕНЩ), поліпропілен (ПП), етилен-пропіленовий каучук (ЕПК), зокрема Фіг 3 - вид у розрізі кабелю, згідно представпропілен-етиленовий співполімер (ПЕС) або етиленого винаходу, монополюсного типу для перелен-пропілен-дієновий тетраполімер (ЕПДТ), натудачі струму з середньою напругою Цей кабель ральний каучук, бутиловий каучук, співполмер включає центральний (1) провідник, плакований етилен/вінілацетату (ЕВА), пінопласт, етивнутрішнім напівпровідниковим покриттям (2), ізолен/акрилат співполімер, зокрема етилюючий шар (3), ЗОВНІШНІЙ напівпровідниковий лен/мети л акр и лат співполімер (ЕМА), етипрошарок (4) і металеву сітку (5), шар спіненого лен/етил акрилат співполімер (ЕЕА), етиполімерного матеріалу (10) і зовнішню полімерну лен/бути л акр и лат співполімер (ЕБА), етилен/ссоболонку (6) У випадку цього монополярного каолефін співполімер, акрилонітрил-бутадієн-стірибелю, представленого на фіг 3, оскільки сердечник 46901 14 13 нові (АБС) смоли, галогенований полімери, полівіряний ВІДПОВІДНО до методу ASTM стандарту нілхлорид (ПВХ), поліуритан (ПУ), поліаміди, ароD790 3 іншого боку, тому що надмірна жорсткість матичні поліестери, такі як, поліетилен терефтаспіненого матеріалу може приводити до погірлат (ПЕТ), полібутилен терефталат (ПВТ), і співшення обробки готового виробу, найкраще викополімери або їх механічні суміші Переважно, пористовувати полімерний матеріал, що має модуль люлефінові полімери або співполімери, що виковигину при кімнатній температурі менше ніж ристовуються, мають за основу ПЕ і/або ПП в су2000МПа Полімерні матеріали, що є особливо міші з етилен-пропіленовим каучуком (ЕПК) Перепридатними для цієї мети - є ті, що мають, перед важно використовують полюлефіновий полімер експансією, модуль вигину при кімнатній темперамодифікований етилен-пропіленовим каучуком, в турі від 400 до 1800МПа, найбільш переважним є якому відношення ПП/ЕПК лежить в межах від полімерний матеріал із модулем вигину при кімна90/10 до 50/50, переважно від 85/15 до 60/40, осотній температурі від 600 до 1500МПа бливо переважно 70/30 Ці значення модуля вигину можуть бути характерними для конкретних матеріалів або можуть ВІДПОВІДНО З наступним аспектом представлевипливати із змішування двох або більшої КІЛЬКОного винаходу, заявник крім того встановив, що СТІ матеріалів, що мають різні модулі, змішування можливо механічно змішати полімерний матеріал, таких відношень, щоб одержати бажане значення що піддається експансії, особливо для цього прижорсткості для матеріалу Наприклад, поліпропідатні полімери олефіну, особливо поліетилен або лен, що має модуль вигину більше ніж 1500МПа, поліпропілен, із визначеною КІЛЬКІСТЮ каучуку у може ВІДПОВІДНО змінюватися ВІДПОВІДНИМИ КІЛЬКОвиді порошку, наприклад вулканізованого натураСТЯМИ етиленпропіленового каучуку (ЕПК), що має льного каучуку модуль вигину приблизно ЮОМПа, із метою зниЯк правило, ці порошки сформовані з часток із ження, ВІДПОВІДНИМ способом його жорсткості розмірами від 10 до ЮООмкм, переважно від 300 до бООмкм Корисно використовувати відходи пеПриклади наявних у продажі полімерних спореробки вулканізованих гумових шин Відсоток лук каучуку у виді порошку може коливатись від 10% поліетилен низької ЩІЛЬНОСТІ Riblene FL30 до 60% від ваги полімеру, що буде спінений, пере(Emchem), важно від 30% до 50% поліетилен високою ЩІЛЬНОСТІ DGDK 3364 (Union Carbide), Спінений полімерний матеріал, або використовується без подальшої обробки або який викополіпропілен PF814 (Montell), ристовується в якості розтягнутої основи в суміші з поліпропілен модифікований ЕПК Moplen EPпорошкоподібним каучуком, повинен мати таку S 30R, 33R і 81R (Montell), Fma-Pro 5660G, 4660G, жорсткість, що, як тільки його буде спінено, це б 2660S і 3660S (Fma-Pro) гарантувало деякий розмір бажаної ударостійкості, Ступінь спінення полімеру і товщина шару пощоб захистити внутрішню частину кабелю (тобто криття повинна бути такою, щоб воно гарантувало, шар діелектрика і напівпровідних шарів, що моу комбінації з зовнішньою полімерною оболонкою, жуть бути присутніми) від ушкоджень після випадСТІЙКІСТЬ до типових зіткнень, що відбуваються кових зіткнень, що можуть мати місце Зокрема протягом обробки і прокладення кабелю цей матеріал повинен мати досить велику ємність, Як згадано раніше, "ступінь спінення полімеру" щоб абсорбувати енергію зіткнення, що передавизначалась у такий спосіб ється від основного ізолюючого шару при КІЛЬКОСТІ G (ступінь спінення) = (do/de-1) 100 енергії, що є такою, що ІЗОЛЯЦІЙНІ властивості осв якій do показує ЩІЛЬНІСТЬ неспіненого поліновних покриттів не змінювались поза визначені меру і d e показує умовну ЩІЛЬНІСТЬ, виміряну для значення Причин цього, як розкрито в більших спіненого полімеру деталях в описі, випливає з того, що заявник встаЗаявник встановив, що, оскільки таке колиновив, що в кабелі, підданому зіткненню, спостерівання бажаних характеристик ударостійкості догається різниця, між середнім значенням і значензволене, для еквівалентних товщин спіненого ням, виміряним в МІСЦІ прикладення сили, сили шару, переважно з цього моменту використовуприкладеної до поверхневого шару основного ІЗОвати полімерний матеріал, що має високі ступені ЛЯЦІЙНОГО покриття, корисно, що ця сила поверхспінення, таким чином, можливо обмежити КІЛЬневого шару може бути виміряна між ізолюючим КІСТЬ використовуємого полімерного матеріалу, шаром і ЗОВНІШНІМ напівпровідниковим шаром перевагою, чого є економія і зменшення ваги готоРізниця В ЦІЙ СИЛІ пропорційно більша більшої вого виробу енергії зіткнення, що була передана до основних Ступінь спінення дуже змінна величина, і є шарів, у випадку, коли сила поверхневого шару функцією визначеного використовуємого полімервиміряна між ізолюючим шаром і ЗОВНІШНІМ напівного матеріалу і є функцією товщини покриття, що провідним шаром, було оцінено, що захисне попризначено до використання, взагалі, цей ступінь криття надає достатній захист внутрішнім шарам, спінення може коливатись від 20% до 3000%, пеколи різниця в силі поверхневого шару в МІСЦІ приреважно від 30% до 500%, особливо переважно, кладення сили, щодо середнього значення, - меступінь спінення лежіть в межах від 50% до 200% нше ніж 25% Спінений полімер взагалі має структуру з закритими комірками Заявник встановив, що полімерний матеріал, вибраний з тих, що згадані вище, і які особливо Заявник встановив, що поза деяким ступенем підходить для цієї мети, мають перед експансією спінення, здатність полімерного покриття, надамодуль вигину при кімнатній температурі більше вати необхідну ударостійкість зменшується Зокніж 200МПа, переважно принаймні 400МПа, вимірема спостерігалось, що можливість одержання 15 46901 високих ступенів спінення полімеру, підтримуючи високу ефективність захисту проти зіткнень може коррелюватись з значеннями модуля вигину спіненого полімеру Заявник встановив, що причиною цього є те, що модуль полімерних матеріалів зменшується, як ступінь спінення цих матеріалів збільшується, приблизно, ВІДПОВІДНО за наступною формулою 2 Е2/Е! = ( Р 2 / Р 1 ) В ЯКІЙ Е2 представляє собою модуль вигину полімеру з більш високим ступенем спінення, Еі представляє собою модуль вигину полімеру з більш низьким ступенем спінення, Р2 представляє собою умовну ЩІЛЬНІСТЬ полімеру з більш високим ступенем спінення, і Рі представляє собою умовну ЩІЛЬНІСТЬ полімеру збільш низьким ступенем спінення Як приклад, для полімеру з модулем вигину приблизно ЮООМПа, зміна ступеня спінення від 25% до 100% тягне за собою зменшення приблизно наполовину значення модуля вигину для матеріалу Полімерні матеріали, що мають високий модуль вигину, можуть бути спінені до більшого градуса ніж полімерні матеріали, що мають низькі значення модуля, без будь якого збитку ударостійкості покриття Інша змінна, що здатна впливати на ударостійкість кабелю - товщина спіненого покриття, мінімальна товщина, що є здатною забезпечити ударостійкість, що є бажаною, для одержання такого покриття, буде залежати головним чином від ступеня спінення і від модуля вигину цього полімеру Взагалі, заявник встановив, що, для того ж самого полімеру і для того ж самого ступеня спінення, збільшуючи товщину спіненого покриття можливо досягти вищі значення ударостійкості Однак, із метою використання обмеженої КІЛЬКОСТІ покриття матеріалу і щоб зменшити і витрати, і розміри готового виробу, необхідна мінімальна товщина шару спіненого матеріалу, щоб гарантувати бажану ударостійкість Зокрема для кабелів середньої напруги, спостерігалося, що спінене покриття з товщиною шару приблизно 2мм, зазвичай здатне забезпечити достатнє протистояння нормальним зіткненням, до яких кабель цього типу піддається Переважно, товщина шару буде більша ніж 0,5мм, особливо від приблизно 1мм до приблизно 6мм, особливо переважною є товщина від 2мм до 4мм Заявник встановив, що можливо до розумного наближення визначити, відношення між товщиною шару і ступенем спінення полімерного матеріалу, для матеріалів з різними значеннями модуля вигину, так, що товщина спіненого покриття - є ВІДПОВІДНО, значенням функції ступеня спінення і модуля вигину полімерного матеріалу, особливо для товщини спіненого покриття приблизно 2-4мм Таке відношення може бути виражено в такий спосіб Vde£N Де V представляє об'єм спіненого полімерного матеріалу відносно ЛІНІЙНИЙ ДОВЖИНИ кабелю (м3/м), цей об'єм залежить від кругового краю, визначеного, як мінімальна товщина спіненого покриття, ВІДПОВІДНО до кругового краю (11) фіг 2 для 16 мультиполярних кабелів, або до покриття (10) визначеного на фіг 3 для уніполярних кабелів, d e представляє умовну ЩІЛЬНІСТЬ виміряну для 3 спіненого полімерного матеріалу (кг/м ), і N - результат дії над цими двома вищезгаданими значеннями, який повинен бути більше або дорівнювати 0,03 для матеріалів з модулем > ЮООМПа, 0,04 для матеріалів з модулем 800-1 ОООМПа, 0,05 для матеріалів з модулем 400-800МПа, 0,06 для матеріалів з модулем < 400МПа Параметр V зв'язаний із товщиною (S) спіненого покриття наступними відношеннями V = TT(2RI S + S2) де Ri представляє собою внутрішній радіус кругового краю (11) Параметр d e зв'язаний із ступенем спінення полімерного матеріалу попереднім відношенням G = (do/de-1) 100 Базуючись на вищезгаданих відношеннях, для спіненого покриття товщиною приблизно 2мм, розташованого по круговому перетину кабелю з діаметром приблизно 22мм, для різних матеріалів, що мають різний модуль вигину (Mf) при кімнатній температурі, було знайдено, що це покриття повинно мати мінімальну умовну ЩІЛЬНІСТЬ приблизно 0,40г/см3 для ПЕНЩ (Mf приблизно 200), 0,ЗЗг/см3 для 70/30 суміші ПП/ЕПК (Mf приблизно 800), 0,26г/см3 для ПЕВЩ (Mf приблизно 1000), 0,20г/см3 для ПП (Mf приблизно 1500) Цим значенням умовної ЩІЛЬНОСТІ спіненого полімеру відповідає максимальна ступень спінення приблизно 130% для ПЕНЩ (d0 = 0,923) 180% для суміші ПП/ЕПК (d0 = 0,890) 260% для ПЕВЩ (d0 = 0,945) 350% для ПП (d0 = 0,900) Таким само чином для спіненого покриття товщиною приблизно Змм, що входить до складу кабелю ідентичних розмірів, отримували значення мінімальної умовної ЩІЛЬНОСТІ 0,25г/см5 для ПЕНЩ, 0,21 г/см3 для 70/30 суміші ПП/ЕПК, 0,17г/см3для ПЕВЩ, 0,13г/см3 для ПП, ВІДПОВІДНІ значення максимального ступеня спінення приблизно 270% для ПЕНЩ, 320% для суміші ПП/ЕПК, 460% для ПЕВЩ, 600% для ПП Результати, показані вище вказують, що для того, щоб оптимізувати характеристики ударостійкості спіненого покриття визначеної товщини повинні бути узяті до уваги характеристики механічної МІЦНОСТІ матеріалу (особливо його модуль вигину) і ступінь спінення вказаного матеріалу Однак, значення, визначені з застосуванням вищезгаданих відношень не повинні розглядатися, як такі, що обмежують можливості представленого винаходу Зокрема, максимальний ступінь спінення полімерів, що мають значення модуля вигину близькі до верхніх меж коливання інтервалів, визначених для ряду значень N (тобто 400, 800 і ЮООМПа), може в ДІЙСНОСТІ бути більшим, ніж це 17 46901 18 розраховано, ВІДПОВІДНО ДО вищезгаданих віднопропіленовими волокнами і т і) це звичайно здійсшень, таким чином, наприклад, прошарок ПП/ЕПК нювали за допомогою екструзії наповнювача по товщиною приблизно 2мм (з Mf приблизно зв'язаних сердечниках Покриття із спіненого полі800МПа) буде все ще здатний забезпечити бажамеру (10) тоді екструдувапи по наповнювачу Пений захист, навіть з ступенем спінення приблизно реважно, плашка голівки преса для видавлювання 200% мала діаметр злегка менший ніж кінцевий діаметр кабелю із спіненим покриттям, щоб дозволити поПолімер звичайно спінюється під час стадії лімеру спінитися поза пресом після видавлювання зкструзи, це спінення може мати місце в випадку ХІМІЧНОГО впливу, за допомогою додавання відпоБуло встановлено, що при ідентичних умовах відної "спінюючої" сполуки, що спінює, тобто тієї, екструзії (швидкості обертання гвинта, швидкості що здатна до продукування газу при визначених ряду екструзії, діаметру голівки преса для видавтемпературі і тиску, або може мати місце фізична лювання і т і) температура екструзії - один з техдія, за допомогою пропускання газу з високим тиснологічних параметрів, що має значний вплив на ком, безпосередньо в циліндр екструзії ступінь спінення Взагалі, для температури екструзії нижче 160°С, важко одержати достатній ступінь Прикладами ВІДПОВІДНИХ ХІМІЧНИХ "СПІНЮЮЧИХ" спінення, температура екструзії - переважно повиагентів - є азодікарбоамід, суміші органічних киснна бути принаймні 180°С, особливо переважно лот (наприклад лимонна кислота) з карбонатами 200°С Звичайно, збільшенню температури екструі/або бікарбонатами (наприклад натрій бікарбоназії відповідає більш висока ступень спінення том) Прикладами газів, що вводяться при високому Крім того, до деякої міри можливо керувати тиску в циліндр екструзії є азот, двоокис вуглецю, ступенем спінення полімеру, що утворює спінене повітря і низькокиплячі вуглеводні, такі як, пропан і покриття, діючи на швидкість охолодження полібутан меру при виході з преса для видавлювання, ВІДПОВІДНО уповільнюючи або прискорюючи охолоЗвичайно використовуємий захисний кожух, дження, якщо необхідно збільшити або зменшити що покриває шар спіненого полімеру може бути ступінь спінення згаданого полімеру звичайного типу Матеріалами для зовнішнього покриття, що можуть Як згадано, заявник встановив, що можливо використовуватися - є поліетилен (ПЕ), зокКІЛЬКІСНО визначити результати впливу сторонніх рема ПЕ середньої ЩІЛЬНОСТІ (ПЕСЩ) і ПЕ високої сил на покриття кабелю за допомогою виміру МІЦЩІЛЬНОСТІ (ПЕВЩ), полівінілхлорид (ПВХ), суміші НОСТІ поверхневого шару, що покриває внутрішні еластомерів і їм подібні Переважно використовушари кабелю, яка є різницею між середнім знають ПЕСЩ або ПВХ Як правило, полімерний маченням МІЦНОСТІ поверхневого шару і значенням, теріал, що формує цей кожух, має модуль вигину виміряним в МІСЦІ прикладення сили Зокрема, для від приблизно 400 до приблизно 1200МПа, перекабелів для передачі струму середньої напруги з важно від приблизно бООМПа і приблизно структурою, що включає внутрішній напівпровідЮООМПа ний шар, ізолюючий шар і ЗОВНІШНІЙ напівпровідний шар, корисно вимірювати МІЦНІСТЬ поверхнеЗаявник встановив, що присутність кожуха у вого шару (і відносну різницю) між ЗОВНІШНІМ накомбінації з спіненим покриттям сприяє забезпепівпровідним шаром і ізолюючим шаром ченню покриттю бажаних ударостійких характеристик Зокрема, заявник встановив, що ця СТІЙКІСТЬ Заявник встановив, що результати особливо оболонки до ударів, для тієї ж самої товщини спінесприятливих зіткнень, до яких може бути підданеного покриття, збільшується, при збільшенні ний кабель, особливо броньований кабель для ступеня спінення полімеру, що утворює це попередачі струму середньої напруги, можуть бути криття Товщина цього кожуха переважно більша відтворені за допомогою випробувань на удароза 0,5мм, особливо вона лежить в межах від 1 до стійкість, що описані в французькому стандарті HN 5мм, переважно від 2 до 4мм 33-S-52, який стосується броньованих кабелів для передачі струму високої напруги, і який враховує Одержання кабелю з ударостійкими властивоенергію дії на кабелі сили приблизно в 72 джоуля стями ВІДПОВІДНО до винаходу описано з посилан(Дж) нями на діаграму структури кабелю фіг 2, у якій, однак, зіркоподібна порожнина між сердечниками, МІЦНІСТЬ поверхневого шару покриття може що будуть покриті, заповнена безпосередньо не бути виміряна ВІДПОВІДНО до Французького стандаспіненим полімером (10), а скоріше звичайним рту HN 33-S-52, згідно до якого вимірювали силу, наповнювачем, спінене покриття потім екструдощо необхідно застосовувати, щоб відокремити вано по цьому напівобробленому кабелю, утвоЗОВНІШНІЙ напівпровідниковий шар від ізолюючого рюючи круговий край (11) навколо цього напівобшару робленого кабелю і згодом плаковано зовнішньою Заявник встановив, що, вимірюючи цю силу полімерною оболонкою (2) Одержання жили кабезперервно, у МІСЦІ до якого має місце приклабелю, тобто сборка кабелю виконана, як відомо в дення сили, вираховували силові піки, що вказуцій галузі, наприклад за допомогою пресування ють значення у силі зчеплення між цими двома провідника (4), внутрішного напівпровідного шару шарами Також було встановлено, що ці зміни вза(9), діелектрика (5), зовнішнього напівпровідного галі пов'язані із зменшенням в ІЗОЛЯЦІЙНІЙ здатношару (8) і металевої сітки (4) Щоб одержати насті покриття Зміна буде пропорційно більшою чим півобраблений кабель з круглим поперечним пеменша ударостійкість, що забезпечується ЗОВНІШретином, сердечники потім зв'язували разом і зірНІМ покриттям (який, у випадку представленого коподібну порожнину заповнювали звичайним навинаходу, включає спінене покриття і кожух) Розповнювачем (наприклад пружною сумішшю, полімір змін цієї сили вимірювали в місцях прикла 20 19 46901 дення сили, щодо середнього значення виміряного міш), ці матеріали позначені на наступних сторіну такий спосіб по кабелю, що забезпечує індикацію ках тексту буквами від А до Д і докладно описані в градусу захисту, що забезпечується захисним понаступній таблиці криттям Взагалі, є прийнятними коливання в силі поверхневого шару до 20-25%, щодо середнього Таблицяі значення Матеріал Найменування і Модуль Характеристики спіненого покриття (матеріал, виробник (Мпа) ступінь спінення, товщина), що призначене забезА ПЕНЩ Riblene FL30260 печити захист основної структури кабелю і яке Emchem корисно використовувати разом із ВІДПОВІДНОЮ Б ПЕВЩ DGDK 3364-Un1000 захисною зовнішньою полімерною оболонкою, ion Carbide можуть бути вибрані ВІДПОВІДНО ДЛЯ захисту від В ПП PF814-Montell 1600 зіткнення і також у залежності від характеристики Г ПП-ЕПК FINA -PRO 3660S 1250 матеріалу, типу твердість матеріалу, ЩІЛЬНІСТЬ І ПЕ/порошок Riblene FL30Д т І , що використовується в якості діелектрика і/або Emchem напівпровідника Оскільки, це може бути оцінене згідно предДля полімеру, що спінюється ХІМІЧНО, викорисставленого опису, кабель, що описано в цьому товували два різних спінюючих сполуки (СЕ), вони винаході, особливо придатний, щоб замінити звипозначені наступним чином чайні броньовані кабелі, що пов'язано з вигідними властивостями спіненого полімерного покриття, Сполука Найменування і вищодо металевого армування Однак, його викориробник стання не повинно обмежуватись цим визначеним СЕ1 азодікарбоамід Sarmapor РО - Sarma застосуванням Фактично, кабель винаходу, кориСЕ2 карбонова кислота Hydrocerol CF70 сно використовувати за усіма цими застосуванбікарбонат Boehnnger Ingelheim нями, причому, бажаний кабель із спіненими ударостійкими властивостями Зокрема, було б вигідно замінити звичайні кабелі без броні за усіма Полімер, що буде спінений і сполука, що спізастосуваннями ударостійким кабелем винаходу, нює, були завантажені (у відношеннях, позначених за якими дотепер, використовуються броньовані у Таблиці 2) у 80мм - 25D одновинтовий екструдер кабелі, але їх використання було небажано через (Bandera), цей екструдер обладнували розміточнедоліки металевого армування ним гвинтом, що характеризується глибиною в кінцевій зоні 9,6мм Система екструзії складаДекілька ілюстративних прикладів даються ється з пуансона здатного забезпечувати гладке нижче, щоб описати винахід у деталях продукування сердечника, що буде покритий (взаПрикладі галі з діаметром, що є приблизно на 0,5мм більОдержання кабелю із спіненим покриттям шим ніж діаметр сердечника, що буде покритий), і Щоб оцінити ударну в'язкість спіненого поліматриці, в якій діаметр вибраний таким чином, мерного покриття ВІДПОВІДНО до винаходу, були щоб мати розмір приблизно на 2мм менший ніж підготовлені різні зразки для випробувань, шляхом діаметр кабелю з спіненим покриттям, таким чиекструдування по сердечнику декількох полімерів ном, екструдований матеріал, потім зупиняється з різними товщинами і з різними ступенями спіна виході з екструдера, головного частина якого це нення, і що складались з багатопровідного провідголівка, розташована всередині екструдера Швиника приблизно завтовшки 14мм, плакованого дкість продукування сердечника з покриттям (лі0,5мм шаром напівпровідного матеріалу, Змм шанійна швидкість екструзії) є функцією бажаної тором ізоляційної суміші, що має за основу ЕПК і вщини спінення матеріалу (див Таблицю 2) На наступним 0,5мм шаром "просто знімаємого" навідстані приблизно 500мм від головки екструдера півпровідного матеріалу, що має за основу ЕВА і розташована труба охолодження (що містить ходоповнений сажею, з повною коловою товщиною лодну воду), що призначена для припинення експриблизно 22мм пансії і охолодження екструдированого матеріалу В якості полімерних спінюємих матеріалів виКабель потім намотують на бабину користовували поліетилен низької ЩІЛЬНОСТІ Композиції полімерний матеріал/спінююча (ПЕНЩ), поліетилен високої ЩІЛЬНОСТІ (ПЕВІД), сполука і умови екструзії (швидкість, температура) поліпропілен (РР), 70/30 вагову механічну суміш ВІДПОВІДНО змінювались, як описано в Таблиці 2, ПЕНЩ і дрібно порошкового вулканізованого натущо представлена нижче рального каучуку (розмір часток 300-600мкм), ПП модифікований ЕПК (ПП-ЕПК як 70/30 вагова суТаблиця2 Кабель № 1 2 3 Матеріал + % і тип спінюючого агенту А+2%СЕ1 А+2%СЕ1 А+2%СЕ1 Спінюєма суміші і умови екструзії Швидкість екструдування "'Температура екструзії (обер/хв) (°С) 6,4 165 11,8 190-180 190-180 5,5 Лінійна швидкість (м/хв) 3 2 3 21 Кабель № 4 5 6 7 8 9 10 11 46901 Матеріал + % і тип спінюючого агенту А+2%СЕ1 А+2%СЕ1 А+0,8%СЕ2 В+0,8%СЕ2 В+0,8%СЕ2 Д+0,8%СЕ2 Б+1,2%СЕ2 Г+2%СЕ2 Швидкість екструдування (обер/хв) 6,8 6,4 5,7 3,7 6,3 4,9 8,2 8 22 Продовження таблиці 2 П)Температура Лінійна швидкість екструзії (°С) (м/хв) 190-180 2 165 1,5 2 2 2 1,8 2 2 225-200 200 200 225-200 225-200 225-200 (1| Температура екструзії стосується голівки екструдера і циліндра Коли дається тільки одне значення ці температури ідентичні У початковій зоні екструдера температура приблизно 150°С Зразок 1 не піддавався експансії, можливо, тому що температура екструдера була нижче (165°С), і аналогічно, по тієї ж самій причині зразок 5 піддався обмеженій експансії (тільки 5%) Кабель з спіненим покриттям був згодом покритий звичайною оболонкою на основі ПЕСЩ (СЕ 90 - Matene Plastiche Bresciane) перемінної товщини (див Таблицю 3) за допомогою звичайних методів екструзії і у такий спосіб одержували зразки кабелю із характеристиками, визначеними в Таблиці 3, кабель номер 1, в якому полімер не піддався експансії, був прийнятий в якості порівняльного неспіненого полімерного покриття Таблиця 3 дана для порівняння характеристик кабелю, що не містить спінене наповнення, а плакований тільки кожухом (кабель номер 0) ТаблицяЗ Характеристики покриття Кабель № Ступінь спінення наповнення (%) Товщина наповнення (мм) Товщина оболонки (мм) 0 0 3 1 0 1 3 2 31 4,3 3 3 61 1 3 4 48 2,5 3 5 5 3 3 6 35 2 2 7 52 2 2 8 29 3 2,2 9 23 25 2 10 78 4 2 11 82 4 2 Способом подібним до описаного вище, використовуючи спінене полімерне покриття з модулем вигину приблизно бООМПа, що складається з поліпропілену, модифікованого приблизно 30% ЕПК каучуку, були одержані ІНШІ 6 зразків кабелю, які вказані в Таблиці 4 (Приклади 12-17), Таблиця 4 також дає два порівняльних приклади кабелів із спіненим покриттям, але в яких відсутній кожух (Приклади 16а і 17а) Таблиця4 Характеристики покриття Товщина Товщина Кабель Ступінь спінення наповнення оболонки № наповнення (%) (мм) (мм) 12 13 14 15 16 16а 17 17а 71 22 167 124 56 56 84 84 3 2 3 2 2 2 2 2 1,9 2 18 2 2 2 Приклад2 Вимірювання ударостійкості Щоб оцінити ударостійкість кабелів, підготовлених ВІДПОВІДНО до Прикладу 1, здійснювали випробування на зіткнення кабелю із наступною оцінкою ушкоджень Результати зіткнення було оцінено за допомогою візуального аналізу кабелю і за допомогою виміру змін у МІЦНОСТІ поверхневого шару напівпровідного матеріалу, в МІСЦІ прикладення сили Випробування на ударостійкість базувались на французькому стандарті HN 33-S-52, що забезпечує енергію зіткнення кабелю приблизно 72 джоуля (Дж), що одержується скиданням вантажу вагою 27кг з висоти 27см Для представленого випробування, така енерп'я зіткнення була одержано за допомогою вантажу вагою 8кг кинутого з висоти 97см Кінцева стадія зіткнення забезпечується клиноподібним закругленим краєм (з радіусом кривизни 1мм) пробивної голівки Для представленого винаходу, ударостійкість була оцінена після одиночного зіткнення Для зразків 612, випробування було повторено другий раз, на відстані приблизно 100мм від першого МІЦНІСТЬ поверхневого шару була виміряна ВІДПОВІДНО ДО французького стандарту HN 33-S-52, згідно з яким вимірювали силу, що необхідно застосовувати, щоб відокремитизовнішній напівпровідний шар від ізолюючого шару Цю силу вимірювали безупинно, реєструючи силові піки в місцях прикладення сили Для кожного досліджуємого зразка, у МІСЦІ прикладення сили, "позитивна" сіла ПІКІВ, відповідали збільшенню сили (щодо середнього значення) необхідної, щоб відокремити ці два шари, і "негативна" сили ПІКІВ (менша, щодо середнього значення) Вимірювали різницю між розмірами максимуму (Fmax) і мінімуму (Fmm) прикладеної сили, одержуючи максимальне відхилення МІЦНОСТІ поверхневого шару в МІСЦІ прикладення сили Відхилення 23 46901 24 у МІЦНОСТІ поверхневого шару було розраховано у мічено, що збільшення ступеню спінення полімеру такий спосіб, визначаючи процентне відношення (від 22 до 124%), для тієї ж самої товщини шару між вищезгаданою різницею (Fmax-Fmm) і середспіненого матеріалу і кожуха, тягне за собою збінім значенням МІЦНОСТІ поверхневого шару вимільшення в ударостійкості покриття (міцность поряного для кабелю (F ), ВІДПОВІДНО ДО наступверхневого шару коливається від 16-17% до 10%) ного відношення % відхилення =100(Fmax-Fmin) Ця тенденція підтверджується, якщо порівняти /F У такий спосіб одержували ступінь захисту, зразок 16 із зразком 17 Однак, порівнюючи зразки що забезпечується спіненим покриттям, вимірю16а і 17а (без кожуха) із ВІДПОВІДНИМИ зразками 16 ючи величину відхилення цієї сили в місцях зіткі 17, видно як сприяє, наявність кожуха на збільнення, щодо середнього значення, виміряного по шення захисту при збільшенні ступеня спінення кабелю Взагалі, відхилення на 20-25%, розглядаПрикладЗ ються як прийнятні Таблиця 5 дає значення відПорівняльні випробування броньованого кахилення МІЦНОСТІ поверхневого шару для зразків 0белю на ударостійкість 17а Кабель номер 10 був порівняний із звичайним броньованим кабелем, щоб перевірити ефективність (КПД) ударостійкого спіненого шару покриття Таблиця5 Броньований кабель має той же самий сердечник, % відхилення МІЦНОСТІ поверхневого шару що і кабель номер 10 (тобто, багатопровідний проКабель Перший тест Другий тест відник приблизно 14мм завтовшки, плакований 0 62 78 0,5мм шаром напівпровідного матеріалу, Змм ша1 40 ром ізоляційної суміші, що базується на ЕПК і по2 18 тім 0,5 шаром "просто знімаємого" напівпровідного 3 27 матеріалу, що базується на ЕВА, доповненого са4 13 жею, з повної круговою товщиною приблизно 5 21 22мм) Згаданий сердечник оточений від внутрі6 17 23 шньої частини до зовнішнього боку кабелю а) ша7 9 12 ром гумового наповнювача товщиною приблизно 0,6мм,б) ПВХ оболонкою товщиною приблизно 8 4 5 0,6мм,в) 2 сталевими стрічками армування товщи9 19 15 ною приблизно 0,5мм кожна,г) ПЕСЩ кожухом то10 9,8 12,5 вщиною приблизно 2мм Для порівняльних випро11 4,3 2,5 бувань використовувалась динамічна машина типу 12 7 14 "падаючий вантаж" (CEAST Мод 6758) Були ви13 16 17 конані два набори випробувань, під час яких опус14 14 12 кали вантаж 11кг з висоти 50см (силове зіткнення 15 10 10 приблизно в 54 джоулів) і 20см (силове зіткнення 16 16 18 приблизно в 21 джоуль), ВІДПОВІДНО, вантаж забез16а ЗО 55 печував зіткнення кінця сферичною головки з радіусом приблизно 10мм Результати деформація 17 15,5 13 кабелю показані на фіг 4 і 5 (з висоти 50см і 20см, 17а 116 103 ВІДПОВІДНО), на яких кабель ВІДПОВІДНО ДО винаходу позначений а), у той час як звичайний броньоваЯк вказано в Таблиці 3, для зразка 1 (для ний кабель позначений б) Була виміряна дефорякого не було одержано ніякої експансії), відсоток мація сердечника, виходячи із збитків структури відхилення в МІЦНОСТІ поверхневого шару надзвикабелю Фактично, більш висока деформація начайно високий, це свідчить, що неспінений полімер півпровідноі-ізолюючої-напівпровідної оболонки, поглинає незначну КІЛЬКІСТЬ енергії зіткнення, ніж мабуть викликана електричними дефектами в ІЗОшар ідентичної товщини, того ж самого полімеру, ЛЯЦІЙНИХ властивостях кабелю Результати зазнащо є спіненим (дивіться зразок 3, з 6 1 % спінення чені в Таблиці 6 покриття) Зразок 3 показує, що відхилення МІЦНОСТІ поверхневого шару, є злегкавищим граничного розміру 25%, обмеження ударостійкості, вказаного Таблиця6 зразка може бути пояснено, головним чином, тов% відновлення товщини напівопровідного шару щиною, тільки 1 мм, спіненого покриття, в інших після зіткнення зразках ця товщина була 2-Змм Зразок 5, із спінеУ звичайному броньова- В кабелі № ним покриттям товщиною шару Змм, має високе ному кабелі 10 значення МІЦНОСТІ поверхневого шару через низьку Висота ступень спінення полімеру (5 %), таким чином дезіткнення монструючи обмежену ударостійкість, що забезпечується покриттям з низьким ступенем спінення 50 см 41% 26,5% Зразок 4, при товщині спіненого матеріалу менВисота шою ніж у зразка 5 (2,5мм і ВІДПОВІДНО ЗММ), має зіткнення однак більш високу ударостійкість, з відхиленнями 20 см 4,4% 2,9% у МІЦНОСТІ поверхневого шару 13%, порівняно з 21% для зразку 5, показуючи, що більш високому Як видно з результатів, вказаних у Таблиці 6, ступеню спінення відповідає більш висока ударокабель винаходу показує навіть кращу ефективстійкість Порівнюючи зразок 13 із зразком 15, відність ударостійкого покриття, ніж звичайний броньований кабель 25 46901 ФІГ. 1 Фіг. 2 Фіг. З 26 27 46901 28 Ф І Г , 4 Тест на зіткнення з висотою 50 см Ь) Звичайний армований кабель а) Кабель № 10 Ф І Г. О Тест на зіткнення з висотою 20 см а) Кабель № 10 Ь) Звичайний армований кабель ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71