CN1326159C

CN1326159C - 电缆及其制造过程

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Publication number: CN1326159C
Application number: CNB028287568A
Authority: CN
Inventors: 瑟吉奥·百利; 艾尔伯托·巴莱吉; 克利斯蒂安纳·塞尔泽
Original assignee: Pirelli and C SpA
Current assignee: Gscp Arsenal (lux) Ii Saar; Price Miln Lux Ii Co; Prysmian Cavi e Sistemi Energia SRL
Priority date: 2002-04-16
Filing date: 2002-04-16
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2022-04-16
Also published as: DE60229886D1; AR039310A1; AU2002367872B2; EP1495474A1; CN1625787A; BR0210989A; US7105749B2; BRPI0210989B1; WO2003088274A1; EP1495474B1; CA2482652C; ES2315376T3; AU2002367872A1; CA2482652A1; ATE414319T1; US20050217891A1

Abstract

电缆，特别是用于低电压输电的电缆，包含至少一个导体和包围所述至少一个导体的绝缘敷层，所述绝缘敷层包含至少两个绝缘层。沿着所述电缆的从内向外的径向，所述绝缘敷层包含由非膨胀聚合物材料做成的至少一个绝缘层和由膨胀聚合物材料做成的至少一个绝缘层。

Description

电缆及其制造过程

本发明涉及增强了柔性和剥离性能的电缆。

再有，本发明涉及增强了其上标记的可理解性的电缆。

特别是，本发明涉及用于低电压输电的电缆，优选地，所述电缆适用于建筑物布线。

再有，本发明涉及所述电缆的制造过程。

在本说明中，词语“低压”是指低于约1kV的电压，词语“中压”是指约1kV和约30kV之间的电压，词语“高压”是指约30kV和约220kV之间的电压，而词语“超高压”是指大于约220kV的电压。

用于低压输电的电缆通常具有一个金属导体，被附着在所述金属导体上的绝缘敷层包围。

在本说明中，词语“电缆芯线”指示一种结构，它包含至少一个导体及安排在所述导体沿径向外部位置的各自的电绝缘敷层。

为了本说明的目的，词语“单极电缆”是指具有如上文定义的单个芯线的电缆，而词语“多极电缆”是指导具有至少一对所述芯线的电缆。更详细地说，当多极电缆的芯线数等于2时，所述电缆在技术上被定义为“双极电缆”，如果有三个芯线，则所述电缆被称作“三极电缆”，如此等等。

低压输电电缆在所述绝缘敷层的径向外部位置可具有外部聚合物护套(sheath)，其功能是机械性保护电缆使其免受诸如可能导致电缆形成裂隙或破损的任何冲击和/或擦伤等外部环境影响。在多极型结构中，在存在所述外部保护性聚合物护套的情况中，多极电缆有共同的护套包围如上文定义的那些电缆芯线。

文档US-4,789,589公开说明了一种电缆，它具有双层绝缘敷层安排在导体部件上面，所述双层包含由聚烯烃化合物构成的有蜂窝状结构的内层和有给定最大厚度的具有充实即无孔结构的不愈合和不能愈合的聚烯烃基化合物构成的外层，所述基化合物(base compound)包括可与内层聚烯烃相容的材料。优选地，外层聚烯烃是聚氯乙烯。文档US-4,789,589提及在电缆的制造过程中和/或电缆安装过程中使薄的不愈合外层与内层分离的问题。本申请者观察到这样的解决方案不能正确地工作，因为内绝缘层由于其膨胀状态(expandes state)而在导体周围的空间(即电场最有关系的那个空间)存在不连续性(即在聚合物材料中的空隙，所述空隙被空气或其他气体填充)。

在文档CA-952,991和US-5,841,072中描述了具有双层绝缘敷层的数据通信电缆，其内层为膨胀(expanded)聚烯烃化合物，而外层是无孔聚烯烃基化合物。

文档JP 90-35544公开了一种低压输电电缆，它包含一对扭绞的被绝缘的导体，在这两个导体之间安排了泡沫材料。还提供了护套材料复盖扭绞的电缆芯线。泡沫和绝缘材料可以是聚氯乙烯。

文档US-3,013,109涉及用于建筑物布线的具有非金属护套的电缆，包含由膨胀蜂窝有机材料做成的保护套。根据该文档，绝缘体是由致密充实的材料(如致密的半刚性聚氢乙烯)造成的，而外部的保护套基本上是由坚韧的柔性树脂类塑料构成，如膨胀蜂窝形成的聚氯乙烯。再有，文档US-3,013,109指出，外部保护套不同于该绝缘体，它可在该绝缘体上滑动，其结果是电缆能容易地被弯曲而在导体平面内没有变形，而且在被仔细地弯曲到选定角度之后，电缆能无限期地保持被弯曲的形状。

文档JP11-203941公开了一种制造电缆的方法，该电缆具有从主要包含氯乙烯树脂的树脂合成物得到的绝缘敷层和主要从含有氯乙烯树脂的合成物得到的膨胀护套层，在该合成物中已加入了泡沫剂。

文档WO 98/52197以本申请者的名义公开了使用一层适当厚度的膨胀聚合物材料，用于前述电缆芯线的径向外部位置。根据该文档，该膨胀层使电缆对电缆运输或布设过程中可能受到的偶然冲击有高抵抗能力。所述冲击对电缆是很危险的，因为这些冲击能对电缆结构造成相当大的损伤(例如绝缘层变形，电缆各层之间分离)，这种电缆结构确定例如绝缘层电梯度的改变，其结果是降低其绝缘能力。所述膨胀优选位于直接在电缆外部聚合护套之下，能赋予电缆高冲击强度，这使得有可能去掉任何传统的、通常为金属的保护铠甲。为了使电缆具有所希望的抗冲击性，由聚合物材料构成该膨胀层，它在膨胀之前在室温下有至少200MPa的挠性模量(根据ASTM标准D790测量)。

文档US-3,936,591公开了一种用于建筑物布线的非金属护套电缆，包含包围每个电缆导体的膨胀聚氯乙烯绝缘壁和包围整个被绝缘导体的带薄壁的聚氯乙烯管状套管，所述套管使非金属护套电缆具有机械保护。

通常，建筑物布线用的电缆被安装在建筑物的墙壁内，而且其安装过程需要电缆通过墙壁的限制，或者，更经常的是电缆通过导管拉伸，该电缆要求永久性地限定在该导管中。

为了能以简单和快速的操作正确地安装电缆，需要用于建筑物布线的电缆特别有柔性，从而它能被插入墙壁通道和/或墙壁导管，并导循安装路径的弯曲而不被损伤。

在用户安装过程中，由于安装路径的曲折和由于拉动操作过程中的摩擦，用于建筑物布线的电缆通常受到对韧性边缘和/或表面的撕裂或刮擦。

本申请者已经发觉，增强用于建筑物布线的电缆的柔性能使得降低由所述撕裂或刮擦行动造成的损伤。

再有，用于建筑物布线的电缆需要满足的很重要方面是简单和快速地剥离电缆。在本说明中，术语“电缆的剥离”用于指出去掉导体径向外部的全部电缆层，从而成为无敷层的，能与又一个电缆的导体或电装置连接。

用于建筑物布线的电缆的剥离性质是在市场上广泛感知的要求，因为电缆的剥离是技术人员手工进行的操作。由于这一原因，需要由操作人员容易和快速地进行所述操作，还考虑到它往往在狭窄的空间中和相当不舒服的条件下进行。

本申请者已经发现，通过向用于建筑物布线的电缆提供一个有膨胀部分的绝缘敷层，有可能改变该电缆的柔性和剥离性质。优选地，绝缘敷层的所述膨胀部分是沿圆周延伸层。

特别是，本申请者已经发现，所述膨胀绝缘层最好是不要附着在电缆导体上，即不要直接与电缆导体接触。换言之，本申请者已发现向电缆提供含有至少两个绝缘层的绝缘层，从而沿着从电缆内向电缆外的径向方向，该绝缘敷层包含至少一个由非膨胀聚合物材料做成的绝缘层和至少一个由膨胀聚合物材料做成的绝缘层。

本申请者已经发现，在非膨胀绝缘层的径向外部位置存在所述膨胀绝缘层对于电缆的剥离性质和柔性特别有利。

本申请者已经发现，膨胀绝缘层施加到导体上的沿径向的环形力低于非膨胀绝缘层施加到导体上的环形力。由于这一原因，操作人员剥离电缆绝缘敷层所施加的力显著减小，因而有利地提高了电缆的剥离性质。

再有，通过向电缆提供膨胀绝缘层，有利地提高了电缆的柔性，在其安装过程中造成有利的结果。

在第一方面中，本发明涉及包含导体和包围所述导体的绝缘敷层的电缆，所述绝缘敷层有预先确定的厚度并包含至少两个绝缘层，其特征在于，沿着所述电缆从内向外的径向，所述绝缘层包含至少一个由非膨胀聚合物材料做成的绝缘层和至少一个由膨胀聚合物材料做成的绝缘层，所述由非膨胀聚合物材料做成的绝缘层与所述由膨胀聚合物材料做成的绝缘层构成一个整体。

根据本发明，所述绝缘敷层的预定厚度使得所述绝缘敷层让电缆具有它提供的用途所需要的电绝缘性(例如由相关标准规定的电绝缘性)。换言之，在电缆具有处在所述绝缘敷层径向外部的护套时，所述护套对得到所需电绝缘性质没有贡献，所需电绝缘性质值由预定厚度的绝缘敷层保证。

根据本发明，所述由非膨胀聚合物材料做成的绝缘层的厚度至少为所述绝缘敷层的一半。优选地，所述由非膨胀聚合物材料做成的绝缘层的厚度不低于所述绝缘敷层预定厚度的70％，更优选的值是，所述由非膨胀聚合物材料做成的绝缘层的厚度不低于所述绝缘敷层预定厚度的85％。

根据本发明，膨胀绝缘层与非膨胀绝缘层构成一个整体，因此，所述层粘结在一起，形成电缆绝缘敷层。在本说明中，术语“构成一个整体”用于指出得到一个一元(unitary)结构。所以，在本说明中，词语“膨胀绝缘层与非膨胀绝缘层构成一个整体”是指“膨胀绝缘层与非膨胀绝缘层形成为一个单元”。换言之，这意味着膨胀和非膨胀绝缘层被粘结在一起，而且，一旦生成，如果没有切割手段之类，它们便不能被分离，例如不能通过对其施加磨擦力或通过加热使它们分开。

得到如上文定义的一元结构(所述一元结构由第一层和第二层构成)的过程可以是例如：a)所述第一和第二层的共挤压成形过程；b)“串联(tandem)”技术，根据该技术，所述第一层的挤压机和所述第二层的挤压机就串行安排。上述过程的另一个实施例能包括：在所述第一和第二层之间应用适当粘结层的步骤，例如利用所述共挤压过程或所述“串联”技术。特别优选的是共挤压成形技术，使得电缆绝缘敷层的膨胀绝缘层与所述电缆绝缘层的非膨胀绝缘层共挤压成形。

优选地，根据本发明的电缆不具有护套层，除非在电缆安装过程中需要机械保护层应对偶然冲击或特殊的抗磨损性。在本说明中，术语“电缆护套层”用于标识电缆的一个保护外层，它具有保护电缆使其免受偶然冲击或磨损的功能。由上述可知，根据上文提到的术语，不需要电缆护套层向电缆提供指定的电绝缘特性。

再有，本发明者已经发现，根据本发明的电缆，由于存在膨胀绝缘层，能被容易地和有效地标记。通常，诸如用于建筑物布线的电缆等电缆需要加以标记，以适当地标识电缆。通常提供给电缆外表面的标记是例如商标名、制造商名、该电缆依据的标准、生产年份等。通常，电缆长度每0.5m-1.0m提供所述标记，重要的是标记的字母能是可理解的，可由操作者简单地认出。本申请者已经发现，膨胀绝缘层增强标记字母的可理解性。事实上，与不存在膨胀层的情况相比，存在所述膨胀绝缘层允许所标记的字母从电缆表面更清楚地突显出来。

再有，根据本发明的电缆的膨胀绝缘层有利地降低了电缆的总重量，因而它的安装和运输更加容易，其成本能显著降低。

在本发明的又一方面，根据本发明的电缆绝缘敷层包含三个绝缘层。沿着电缆的从内向外的径向，所述绝缘敷层包含：a)由非膨胀聚合物材料做成的内绝缘层；b)由膨胀聚合物材料做成的中间不连续绝缘层；c)由膨胀聚合物材料做成的连续外绝缘层。

在本发明的又一方面，根据本发明的电缆绝缘敷层沿电缆的从内向外的径向包含：a)由非膨胀聚合物材料做成的内绝缘层；b)由膨胀聚合物材料做成的中间绝缘层；c)由非膨胀聚合物材料做成的外绝缘层。优选地，所述内绝缘层和所述外绝缘层由同一种聚合物材料做成。

本申请者已经发现，即使膨胀绝缘层是中间层而不是外绝缘层，电缆的标记能力和剥离性质仍由于所述膨胀层的存在而有利地增强。

在又一个方面，本发明涉及电缆制造工艺(process)，该电缆包含导体和包围所述导体的绝缘敷层，所述绝缘敷层沿所述电缆从内到外的径向包含至少一个由非膨胀聚合物材料做成的绝缘层和至少一个由膨胀聚合物材料做成的绝缘层，所述过程包含如下步骤：a)将所述至少一个导体馈送到挤压机；b)通过共挤压沉积：在所述至少一个导体的径向外部位置沉积不可膨胀的聚合物材料，从而形成所述由非膨胀聚合物材料做成的至少一个绝缘层；在所述由非膨胀聚合物材料做成的至少一个绝缘层的径向外部位置沉积可膨胀的聚合物材料，从而形成所述由膨胀聚合物材料做成的至少一个绝缘层；c)在所述由共挤压进行沉积的步骤过程中，膨胀所述可膨胀的聚合物材料。

考虑下文中对本发明一些优选实施例的描述，进一步的特征和优点将变得更加清楚。

下文中的描述参考所附图件，其中：

-图1显示根据本发明的电缆一示例的右截面图；

-图2显示根据本发明的电缆又一实施例的一个例子的右截面图；以及

-图3显示图2电缆又一实施例的一个例子的右截面图。

在本说明的下文中，术语“膨胀聚合物材料”是指一种聚合物材料，在该材料中具有预选确定比例的“自由”空间，即不被聚合物材料占有而是被气体或空气占有的空间。

通常，所述在膨胀聚合物中自由空间的比例由所谓“膨胀度”(G)表示，其定义如下：

G＝(do/de-1)*100

其中do代表未膨胀聚合物的密度，de代表对膨胀聚合物测量的视密度。

膨胀绝缘层的膨胀聚合物材料包含至少一种可膨胀聚合物。如果必要的话，所述聚合物在膨胀之后能被横向交联，如在本说明的下文中描述的那样。

所述可膨胀聚合物能从一组聚合物中选择：聚烯烃、各种烯族烃的共聚物、烯族烃/未饱合酯共聚物、聚酯以及它们的混合物。适用的聚合物实例是：聚乙烯(PE)，特别是低密度PE(LDPE)、中密度PE(MDPE)、高密度PE(HDPE)和线性低密度PE(MDPE)；聚丙烯(PP)；乙烯-丙烯弹性共聚物(EPM)或乙烯-丙烯-二烯三聚物(EPDM)；天然橡胶；丁基橡胶；乙烯/乙烯酯共聚物；乙烯/α-烯烃热塑性塑料共聚物；聚苯乙烯；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS)；卤化聚合物，特别是聚氯乙烯(PVC)；聚氨酯(PUR)；聚酰胺；芳香族聚酯；以及它们的共聚物或机械混合物。

特别优选的是聚氯乙烯。

在附图中，以相似或相同的部件给予相同的参考符号。

图1显示根据本发明用于低电压输电的电缆10的第一实施例的截面。

电缆10是单极型的，包含导体1和含有两个绝缘层3、4的绝缘敷层2。详细地说，根据图1中所示实施例，绝缘敷层2包含包围导体1并附着在导体1上的第一内绝缘层3以及与所述内绝缘层3同轴并在其外部的第二绝缘层4。内绝缘层3是非膨胀，而外绝缘层4由具有电绝缘性质的膨胀聚合合成物做成，所述聚合合成物包含从上述一组中选出的至少一种可膨胀聚合物。

外部膨胀绝缘层4的膨胀度通常在2％和500％之间，优选值是在5％和200％之间，更优选的是在10％和50％之间。如本说明的下文中解释的那样，所述外绝缘层4的聚合基的膨胀是在挤压步骤过程中进行的，可以化学地或物理地实现。利用化学型膨胀可得到2％和100％之间的膨胀度。反之，物理型膨胀能产生很高的膨胀度(即等于500％)，但它比化学型更昂贵。为了本发明的目的，考虑要膨胀的层的聚合基有不低于2％的膨胀度。

再有，根据图1的实施例，内绝缘层3由具有电绝缘性质的非膨胀聚合合成物做成，所述聚合合成物从例如下列聚合物中选出的至少一种聚合物：聚烯烃(各种烯族烃的同类聚合物或共聚合物)，乙烯化不饱合和烯族烃/酯共聚物，聚氯乙烯(PVC)，聚酯，聚醚/聚酯共聚物，以及它们的混合物。这类聚合物的实例是：聚乙烯(PE)，特别是线性低密度PE(LLDPE)；聚丙烯(PP)；丙烯/乙烯热塑性塑料共聚物；乙烯/丙烯橡胶(EPR)或乙烯/丙烯/二烯橡胶(EPDM)；天然橡胶；丁基橡胶；乙烯/醋酸乙烯酯(EVA)共聚物；乙烯/丙烯酸甲酯(EMA)共聚物；乙烯/丙烯酸丁酯(EBA)共聚物；乙烯/α-烯烃共聚物等。

特别优选的是聚氯乙烯。

优选地，绝缘敷层2的绝缘层3、4由同基聚合物做成。

优选地，所述基聚合物是聚氯乙烯(PVC)。

除了膨胀剂外，优选地，非膨胀绝缘层和膨胀绝缘层的聚合合成物有相同的配料。

对于给定截面的导体，意大利标准CEI-UNEL35752(第二版，1990年2月)设置了要提供给电缆的绝缘敷层的预定平均厚度，使得在一个预定温度所述绝缘敷层的最小电阻需得到保证。例如，对于截面约1mm²的单一导体，所述意大利标准要求绝缘敷层平均厚度约0.7mm，以在70℃得到所述绝缘敷层的最小电阻约0.095MΩ*km。例如，对于截面约10mm²的单一导体，所述意大利标准要求绝缘层平均厚度约1.0mm，以在70℃得到所述绝缘敷层的最小电阻约1.91MΩ*km。

所以，根据本发明，电缆绝缘敷层的最小平均厚度是预选确定的，使得要求的电绝缘性质与标准相容(如意大利标准CEI-UNEL35752或任何与其等效的其他标准)并由所述绝缘敷层来满足要求。

例如，绝缘敷层的预定厚度使得在70℃时所述绝缘敷层电阻电最小值大于0.024MΩ*km。

例如，电缆敷层的最小平均厚度不大于2.5mm。

再有，根据本发明，电绝缘层3、4的绝缘常数K_i使得所要求的电绝缘性质与标准相容(例如意大利标准CEI20-11或其他等效标准)。例如，电绝缘层3、4有绝缘常数K_i在20℃大于750MΩ*km。例如，所述绝缘常数K_i在70℃大于0.3MΩ*km。

根据本发明，为了使外绝缘层具有适当的机械强度而又不降低电缆的柔性，由一种聚合物材料得到外绝缘层的膨胀聚合物材料，这种材料在膨胀前在室温根据ASTM标准D790-86测量的挠性模量在20MPa和600MPa之间。优选地，所述室温挠性模量不大于200MPa，更优选的是它介于20MPa和200MPa之间，甚至更优选的是介于10MPa和150MPa之间。

优选地，外绝缘层4有厚度介于0.05mm和1.00mm之间，更优选的是介于0.10mm和0.50mm之间。

图2显示根据本发明的用于低电压输电的电缆20的截面图。

电缆20是单极型的，包含被多层绝缘敷层21包围的导体1。详细地说，根据所述实施例，绝缘敷层21包含：包围导体1并附着在导体1上的绝缘层3；与所述内绝缘层3共轴的外绝缘层4；以及放在所述内绝缘层3和所述外绝缘层4之间的中间绝缘层5。

根据图2中所示实施例，中间绝缘部5在截面上是圆周不连续的。优选地，所述中间绝缘层5存在至少一个间断。甚至更优选的是，所述间断沿着内绝缘层3的外轮廓放置。另一种作法是，所述间断位于内绝缘层3的外轮廓附近。

优选地，所述圆周不连续中间绝缘层5包含至少一个扇区，即其形状基本上为半圆的部分(例如，其形状为透镜的部分)。

根据图2中所示实施例，这些半圆扇区的数量是4，是在内绝缘层3内得到的。

优选地，在a)在外绝缘层4圆周上由所述扇区定义的弧5a长度之和与b)外绝缘层4的圆周本身二者之间的比值大于或等0.5，更优选的是大于或等于0.7。优选地，所述比值低于或等于1，更优选的是低于或等于0.9。

根据又一个实施例(未示出)，半圆扇区是在外绝缘层4内得到的。

图2中所示具体配置能有利地用于快速和容易地改变要生产出来的电缆的颜色。通常，用于建筑物布线的电缆被适当地加颜色。以在安装和/或使用过程中简单地区分一个电缆和另一个电缆。制造有图2所示配置的电缆是通过向挤压装置提供流控制装置来实现的，该流控制装置提供流控制装置能修改聚合合成物的流动路径，使得用于形成外绝缘层的聚合物材料相继用于形成中间层，反之亦然。换言之，所述控制装置允许外绝缘层和中间绝缘层的聚合物材料流相互交换，从而能容易地和在短的电缆长度上改变电缆颜色，从而显著地减少碎屑(scrap)。

根据图2的实施例，内绝缘层是非膨胀的，而中间绝缘层5和外绝缘层4是膨胀的。

图3显示根据本发明用于低电压输电的电缆30的又一实施例。

电缆30与图2的电缆20的差别在于绝缘敷层31的外绝缘层4是非膨胀。详细地说，绝缘敷层31包含非膨胀内绝缘层3和外绝缘层4，以及膨胀中间绝缘层5。

根据又一个实施例(未示出)，中间绝缘层是其截面为圆周连续的一层。优选地，所述圆周连续的中间绝缘层均一地包围内绝缘层的整个外轮廓。

上文所示图件只是能在其中有利地采用本发明的那些电缆的一些可能实施例。所以，对上文提到的实施例可做任何适当的修改，例如，使用多极形电缆或扇形截面导体。

关于根据本发明的电缆制造过程，下面给出在生产图1的单极电缆时表征上述过程的主要步骤。然而，下文给出的关于制造单极电缆的教导也能用于要生产多极电缆的情况。

从适当的卷轴上放开的导体1被引入挤压装置(extrusionapparatus)，它适于向导体1提供绝缘敷层2。

根据图1的实施例，绝缘敷层2包含非膨胀内绝缘层3和膨胀外绝缘层4。

所述外绝缘层4的聚合基膨胀是在所述外绝缘层4的挤压步骤期间进行的，可以化学地或物理地实现。在第一种情况中，膨胀是通过向聚合合成物添加适当的膨胀剂实现的，膨胀剂在预定压强和温度条件(即挤压器头的压强和温度条件)下演变为气体。在第二种情况中，通过在高压强下直接向挤压器桶中注入气体实现膨胀。

优选地，根据本发明，绝缘敷层2的绝缘层3、4被施以共挤压；从而使膨胀绝缘层4与非膨胀绝缘层3变为一体，所述各层粘在一起，形成电缆绝缘敷层2。

在化学实现膨胀的情况中，适当的膨胀剂的实例是：偶氮二碳酰胺，对甲苯磺酰肼(paratoluene sulphonylhydrazide)，有机酸(如柠檬酸)与碳酸盐和/或碳酸氢盐(如碳酸氢钠)的混合物等。

在物理实现膨胀的情况中，能在高压强下注入挤压器桶的气体实例是：氮，二氧化碳，空气，低沸点碳氢化合物，如丙烷或丁烷，卤化碳氢化合物，如二甲烷，三氯氟甲烷，1-氯-1，1-二氟乙烷等，或者它们的混合物。

优选地，挤压器头的压模(die)直径略小于电缆有膨胀复盖层后得到的最终直径，使得聚合物向挤压器外的膨胀造成符合所希望的直径。

已观察到，在同一挤压条件(如螺旋转速、挤压线的速度、挤压器头的直径)下，对膨胀度影响最大的过程变量之一是挤压温度。通常，在温度大于130℃时能得到足够的膨胀度。挤压温度优选值是140℃，更优选的是约180℃。通常，挤压温度是升高对应于更高的膨胀度。

再有，通过对冷却速率的作用，有可能把聚合物的膨胀度控制到某一程度。事实上，通过在形成膨胀复盖层的聚合物离开挤压机时延迟或适当加速聚合物的冷却，有可能提高或降低所述聚合物的膨胀度。例如，通过改变位于挤压器头下游的冷却器中冷却流体(例如水)的流速，可实现这一控制。

再有，绝缘敷层的电缆绝缘层的膨胀聚合物材料能经受交联(cross-linking)过程、交联是在挤压和膨胀步骤之后根据已知技术实现的，特别是在存在自由基引发剂的情况下加热例如有机过氧化物，如过氧化二枯基。另一种作法是，可使用硅烷实现交联，即使用上述组中的聚合物，特别是聚烯烃，对其共价接枝(graft)硅烷单元，其中包含至少一个可水解组，例如三烷氧基硅烷(trialkoxysilane)组，特别是三甲氧基硅烷(trimethoxysilane)。向聚烯烃骨架接枝硅烷单元能通过与硅烷化合物的自由基反应完成，例如，甲基三乙氧基硅(methyltriethoxysilane)，二甲基二乙氧基硅(dimethyldiethoxysilane)，乙烯基二甲氧基硅(vingldimethoxysilane)等。交联是在存在水和交联催化剂的情况下实现的，这类催化剂的实例是有机钛酸盐或金属羧酸盐。二月桂酸二丁锡(DBTL)是特别优选的。

为进一步说明本发明，下面给出一些示例。

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例1

准备了第一聚合混合物，适用于制作电缆绝缘敷层的内绝缘层。

所述混合物的组成示于表1(以基聚合物按重量每100份所占重量份数表示，或phr)。

除了增塑剂外，所述第一聚合混合物首先在关闭的混合器中混合，该混合器工作在约120℃恒温并达到适当的真空度(即最大残留压强为大约100mmHg)。接下来，例如在引入混合物组分之后10秒，增塑剂被引入混合器。在约120℃温度放出来的聚合混合物在约70℃温度被冷却并馈送到挤压器。这样，压出物被相继提供给粒化操作。

表1

PVC K70树脂(例如由EVC生产的EvipolSH7020^)	100
PVC K70树脂(例如由EVC生产的EvipolSH7020^)	100	三氧化锑	0.75
碳酸钙	60	三氧化锑	0.75
碳酸钙	60	双酚-A	0.62
稳定剂	4	双酚-A	0.62
稳定剂	4	增塑剂	38
矿物填料	2.5	增塑剂	38

由上述丸粒(pellet)得到一些片状样本以供进行机械测量。

在膨胀之前，在室温(20℃)，根据ASTM标准D790测量该聚合物材料的挠性模量，得到的值是144MPa。

根据标准IEC60811 1-1(第二版，1985)测量极限拉伸应力，得到的值是16.8MPa。根据该标准，要求绝缘合成物的极限拉伸应力不低于12.5MPa，而护套合成物的极限拉伸应力要求不低于10MPa。

根据标准IEC60811 1-1测量极限拉长，得到的值是250％。

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例2

准备了第二聚合混合物，适用于制作电缆绝缘敷层的外绝缘层。

所述混合物的组成示于表2(以基聚合物按重量每100份所占重量份数表示，或phr)。

所述第二聚合混合物的组分受到与例1中描述的类似的过程步骤。

表2

PVC K70树脂(即EVC生产的Evipol SH7020^)	100
PVC K70树脂(即EVC生产的Evipol SH7020^)	100	三氧化锑	3
碳酸钙	100	三氧化锑	3
碳酸钙	100	双酚-A	0.2
稳定剂	8	双酚-A	0.2
稳定剂	8	增塑剂	40
氯化石蜡	18	增塑剂	40

由所述丸粒得到一些片状样本供进行机械性质测量。

在膨胀之前，在室温(20℃)，根据ASTM标准D790测量该聚合物材料的挠性模量，得到的值是32.7MPa。

根据标准IEC60811 1-1测量极限拉伸应力(tensile stress)，得到的值是14MPa。

根据标准IEC60811 1-1测量极限拉长，得到的值是320％。

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例3

为了在挤压过程中得到外绝缘层的膨胀，准备主要批量(master-batch)第二聚合合成物和膨胀剂。在下面的表3中报告主要批量(以重量的份数表示一％wt)。

表3

第二聚合合成物	60％wt
第二聚合合成物	60％wt	LAGOCELL20^(膨胀剂)	20％wt
LAGOCELLBO20^(膨胀剂)	20％wt	LAGOCELL20^(膨胀剂)	20％wt

LAGOCELL 20^是由Lagor S.P.A生产的azodicarbonamide。

LAGOCELL 20^是由Lagor S.P.A生产的4，4’-氧双(苯磺酰肼)。

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例4

按图1中所示电缆设计进行低电压电缆的生产。

电缆导体1由铜做成，截面约1.5mm²。

向该电缆导体提供由内绝缘层3和外绝缘层4组成的绝缘敷层2。内绝缘层3和外绝缘层4是通过共挤压得到的，其挤压装置具有双层挤压头。通过把表1报告的第一聚合合成物引入到25D配置的120mm单螺旋挤压器，螺旋(screw)转速约20.3转/分，得到内绝缘层。通过把表2报告的第二聚合合成物与表3报告的主批量按重量的1.2％以及增色剂(由Polyone生产的Polyone 3050 BK30^)按重量的1％一起引入到25D配置的120mm单螺旋挤压器，螺旋转速约45转/分，得到外绝缘层。

内绝缘层厚度约0.6mm。外绝缘层厚度约0.1mm。所以，根据意大利标准CEI-UNEL35752(第二版，1990年2月)，绝缘敷层的总厚度约0.7mm。

速度线是约570m/分，电缆直径介于2.88mm和2.91mm之间。

下面的表4和表5显示所述绝缘层挤压器的热剖面和挤压装置挤压头的热剖面，挤压头被分成多个区段，标识挤压器沿其纵向轴的不同部分。

表4

内绝缘层挤压器的区段	温度(℃)
内绝缘层挤压器的区段	温度(℃)	区段1区段2区段3区段4区段5颈部压模	125145145145145140150

表5

外绝缘层挤压器的区段	温度(℃)
外绝缘层挤压器的区段	温度(℃)	区段1区段2区段3区段4颈部压模	130150160155150150

绝缘敷层材料有最终密度1.43kg/l和膨胀度5％。外绝缘层单独膨胀度约30％。

电缆在水中成功地冷却并最终绕在存储卷轴上。

机械性质

根据例4中描述的过程所生产的电缆样本被测试以测量该电缆的最有关的机械性质。

根据上述标准IEC60811 1-1测量的极限拉伸应力约15MPa，而根据上述标准测量的极限拉长约205％。

从对电缆样本的人工处置，本申请者检测到电缆的柔性明显改善。

电性质

根据上述意大利标准CEI20-11测量绝缘常数K_i，得到在20℃的值区为750MΩ*km和在70℃的值约为0.7MΩ*km。

剥离性质

通过测量从导体上分离绝缘敷层所必须的负荷(kN)测试电缆样本。

该测试按如下方式进行。提供长度约180mm的电缆样本。使电缆第一端部长约50mm和第二端部约80mm准备去掉绝绝敷层。所以，电缆包括被绝缘的长约50mm的中央部分和只由导体构成的第一和第二端部。利用一个圆柱体，它有直径对应于被绝缘电缆外直径的纵向孔，用以容纳该电缆样品。详细地说，该电缆样品被插入该圆柱体的纵向孔，从而使电缆的整个第一端部从圆柱体中出来而中央部分和第二端部位于圆柱体内部。由于电缆被绝缘部分的外直径基本上等于圆柱体孔直径，由于孔壁与电缆被绝壁部分之间的磨擦作用，使电缆保持在这一位置。一台测力计用于进行测试，所述测力计具有上、下两个夹具。详细地说，测力计的固定上部夹具与第一端部电缆导体结合，而测力计的可动固定下部夹具与圆柱体下端部结合，从而使圆柱体可向下运动(即沿纵向孔的方向)。当圆柱体向下位移的长度等于电缆被绝缘部分的长度(即约50mm)并测量为得到所述位移所必须的力(即为从导体去掉绝缘敷层所必须的力)，测试停止。该测量值是约0.025kN。

标记性质

当电缆从挤压头出来时，即当电缆尚未冷却时，通过模压(embossing)对电缆样本进行标记。

为了评估标记质量，利用反射显微镜进行检验，测量了标记字母约40μm的高度。

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例5(比较性的)

进行了与例4类似的低电压电缆的生产，唯一的差别在于该电缆的外绝缘层是非膨胀的。所以，只把表2报告的聚合合成物(不需要主批量，因为不需要膨胀剂)引入相应的挤压器，以得到外绝缘层。

电缆制造过程的工作条件与例4中描述的工作条件完全相同。

机械性质

对电缆样本进行测试以测量电缆的最有关的机械性质。

根据上述标准IEC60811 1-1测量的极限拉伸应力约16MPa，而根据上述标准测量的极限拉长约205％。

电性质

根据上述意大利标准CEI20-11测量绝缘常数K_i，得到的值是在20℃约800MΩ*km和在70℃约0.7MΩ*km。

剥离性质

电缆样本按与例4中描述的过程类似的过程测试电缆样本。

测量值约0.045kN。

标记性质

根据例4中描述的过程，通过模压对电缆样本加标记。

标记字母的高度约20μm。

Claims

1.一种包含导体(1)和包围所述导体(1)的绝缘敷层(2；21；31)的电缆(10；20；30)，所述绝缘敷层(2；21；31)具有预定的厚度并包含至少两个绝缘层(3；4；5)，其特征在于，沿着所述电缆(10；20；30)从内向外的径向，所述绝缘层(3；4；5)包含：

a.至少一个由非膨胀聚合物材料做成的绝缘层(3)，和

b.至少一个由膨胀聚合材料做成的绝缘层(4；5)，

所述由膨胀聚合物材料做成的至少一个绝缘层(4；5)与所述由非膨胀聚合物材料做成的至少一个绝缘层(3)构成一个整体，

其中所述绝缘敷层(2；21；31)的至少两个绝缘层(3；4；5)的绝缘常数K_i在20℃时大于750MΩ*km。

2.根据权利要求1的电缆(10；20；30)，其中所述由非膨胀聚合物材料做成的至少一个绝缘层(3)的厚度至少是所述绝缘敷层(2；21；31)的所述预定厚度的一半。

3.根据权利要求2的电缆(10；20；30)，其中所述由非膨胀聚合物材料做成的至少一个绝缘层(3)的厚度至少是所述绝缘敷层(2；21；31)的所述预定厚度的70％。

4.根据权利要求3的电缆(10；20；30)，其中所述由非膨胀聚合物材料做成的至少一个绝缘层(3)的厚度至少是所述绝缘敷层(2；21；31)的所述预定厚度的85％。

5.根据权利要求1的电缆(10；20；30)，其中所述由膨胀聚合物材料做成的至少一个绝缘层(4；5)与由非膨胀聚合物材料做成的所述至少一个绝缘层(3)粘结在一起。

6.根据权利要求1的电缆(10；20；30)，其中所述由膨胀聚合物材料做成的至少一个绝缘层(4；5)与由非膨胀聚合物材料做成的所述至少一个绝缘层(3)一起共同被挤压成形。

7.根据权利要求1的电缆(10；20；30)，其中由非膨胀聚合物材料做成的所述至少一个绝缘层(3)附着在所述导体(1)上。

8.根据权利要求1的电缆(20)，其中所述绝缘敷层(21)的由膨胀聚合物材料做成的至少一个绝缘层(5)是在由非膨胀聚合物材料做成的内绝缘层(3)和由膨胀聚合物材料做成的外绝缘层(4)之间的中间绝缘层。

9.根据权利要求1的电缆(30)，其中所述绝缘敷层(31)的由膨胀聚合物材料做成的至少一个绝缘层(5)是在由非膨胀聚合物材料做成的内绝缘层(3)和由非膨胀聚合物材料做成的外绝缘层(4)之间的中间绝缘层。

10.根据权利要求8或9的电缆(20；30)，其中所述中间绝缘层(5)是沿截面圆周不连续的。

11.根据权利要求10的电缆(20；30)，其中所述中间绝缘层(5)存在至少一个间断。

12.根据权利要求11的电缆(20；30)，其中所述至少一个间断位于沿所述内绝缘层(3)的外轮廓。

13.根据权利要求11的电缆(20；30)，其中所述至少一个间断位于所述内绝缘层(3)的外轮廓附近。

14.根据权利要求10的电缆(20；30)，其中所述圆周不连续中间绝缘层(5)包含至少一个半圆形扇区。

15.根据权利要求14的电缆(20；30)，其中所述至少一个半圆形扇区是在所述内绝缘层(3)内提供的。

16.根据权利要求14的电缆(20；30)，其中所述至少一个半圆形扇区是在所述外绝缘层(4)内提供的。

17.根据权利要求8或9的电缆(20；30)，其中所述中间绝缘层(5)是在其截面上圆周连续的。

18.根据权利要求1的电缆(10；20；30)，其中所述膨胀聚合物材料是从一种聚合物材料得到的，该聚合物材料在膨胀前在室温根据ASTM标准D790测量的挠性模量介于20MPa和600MPa之间。

19.根据权利要求18的电缆(10；20；30)，其中所述挠性模量介于20MPa和200MPa之间。

20.根据权利要求19的电缆(10；20；30)，其中所述挠性模量介于20MPa和150MPa之间。

21.根据权利要求1的电缆(10；20；30)，其中所述至少一个绝缘层(4；5)的聚合物材料是从以下一组中选出的可膨胀聚合物：聚烯烃，各种烯族烃的共聚物，烯族烃/不饱和酯共聚物，聚酯以及它们的混合物。

22.根据权利要求21的电缆(10；20；30)，其中所述可膨胀聚合物是聚氯乙烯。

23.根据权利要求1的电缆(10；20；30)，其中由非膨胀聚合物材料做成的至少一个绝缘层(3)和由膨胀聚合物材料做成的至少一个绝缘层(4；5)是由相同基聚合物材料做成的。

24.根据权利要求1的电缆(10；20；30)，其中所述由膨胀聚合物材料做成的至少一个绝缘层(4；5)具有的膨胀度介于2％和500％之间。

25.根据权利要求24的电缆(10；20；30)，其中所述膨胀度介于5％和200％之间。

26.根据权利要求25的电缆(10；20；30)，其中所述膨胀度介于10％和50％之间。

27.根据权利要求1的电缆(10；20；30)，其中所述绝缘敷层(2；21；31)的至少两个绝缘层(3；4；5)的绝缘常数Ki在70℃时大于0.3MΩ*km。

28.根据权利要求1的电缆(10；20)，其中由膨胀聚合物材料做成的所述至少一个绝缘层(4)的厚度介于0.05mm和1.00mm之间。

29.根据权利要求1的电缆(10；20)，其中由膨胀聚合物材料做成的所述至少一个绝缘层(4)的厚度介于0.10mm和0.50mm之间。