專利名稱：具有從廢材料制備的包覆層的電纜的制作方法
技術領域：
本發明涉及具有由廢材料制備的包覆層的電纜。
更具體地說，本發明涉及一種電纜，它包括至少一個包含至少一個傳導元件的芯和至少一個包覆層，所述包覆層由包含至少一種從廢材料獲得的聚乙烯的包覆材料制成。
此外，本發明涉及生產所述電纜的方法。
在本說明書和后續的權利要求書中，術語電纜的“芯”用來指包括下列元件的半成品結構傳導元件如電能傳導元件、光信號傳導元件或者既傳導電能又傳導光信號的元件，和至少一種電絕緣物質，或者分別地，至少一個容納元件(例如管、護套、微型護套或有凹槽的芯)，或者在相對于相應的傳導元件輻射狀向外的位置布置的至少兩種元件，其一是電絕緣元件，而另一種是容納元件。
在本說明書和后續的權利要求書中，術語“電能傳導元件”用來指能傳導電能的任何元件，例如金屬導體元件。作為一個說明性的實例，如果我們考慮用于輸送或分配中/高壓電能(其中中壓指在約1kV～約30kV范圍內的電壓，而高壓指大于約30kV的電壓)的電纜，所述電纜的“芯”還包括在相對于所述導體元件輻射狀外部位置布置的內半導體包覆層，在相對于所述電絕緣元件輻射狀外部位置布置的外半導體包覆層，在相對于所述外半導體包覆層輻射狀外部位置布置的金屬屏蔽物，以及相對于所述金屬屏蔽物輻射狀外部位置布置的外層。
在本說明書和后續的權利要求書中，術語“光信號傳導元件”用來指包括至少一條光導纖維的任何傳導元件。因此，該術語既指一條光導纖維又指多條光導纖維，所述多條光導纖維任選聚集在一起形成光導纖維束或者彼此平行排列并包覆了常規的包覆層而形成光導纖維帶。作為一個說明性的實例，如果我們考慮光纜，該光纜的“芯”還包括在相對于有凹槽的芯輻射狀外部位置布置的包覆層，在相對于所述外包覆層的輻射狀外部位置布置的拉伸增強層，以及在相對于所述拉伸增強層的輻射狀外部位置布置的外層。
在本說明書和后續的權利要求書中，術語“混合的電光傳導元件”用來指按照上述定義既能傳導電能又能傳導光信號的任何元件。
在本說明書和后續的權利要求書中，術語“包覆層”表示覆蓋在電纜的傳導元件上起保護作用，例如防止傳導元件在生產、安裝和使用過程中因機械應力引起的損壞的任何包覆層。
本發明還涉及具有多個上述定義的“芯”的電纜，這些電纜在本領域中被稱為“雙極電纜”、“三極電纜”和“多極電纜”，根據結合到其中的芯的數量而定(上述情況下芯的數量分別為二、三或更大)。
按照上述定義，本發明涉及具有一個或多個任何類型的芯的電纜。換句話說，本發明涉及用于傳輸或分配電能的導電型單極或多極電纜，或者包括至少一條光導纖維的光導型單極或多極電纜，或者混合的電能/通訊型單極或多極電纜。
現在，從經濟原因和降低成本考慮，使用從廢材料獲得的聚合物生產新產品的可能性是日益重要的問題。
在電纜領域，已經進行了一些努力來使用回收的聚合物材料，特別是從廢電纜護套獲得的聚氯乙烯或乙烯聚合物。所述回收的聚合物材料通常用來制備電纜包覆層。
例如，JP 2002/080671公開了通過將含有(A)聚氯乙烯和(B)聚乙烯或硅烷交聯的聚乙烯的廢電纜的包覆塑料和護套與氯化聚乙烯混合和熔融而獲得的聚氯乙烯基再生塑料組合物。據說上述聚氯乙烯基樹脂適用于制備電纜護套。
JP 2001/098124涉及熱塑性樹脂組合物和包覆所述組合物的電纜。該熱塑性樹脂組合物包含(A)1～99重量份含有聚氯乙烯樹脂和聚乙烯樹脂的樹脂組合物，所述聚氯乙烯樹脂和聚乙烯樹脂得自廢電纜；和(B)1～99重量份多相接枝共聚物，該多相接枝共聚物含有(i)5～99wt％熱塑性彈性體單元和(ii)1～95wt％乙烯基聚合物單元，其中這些單元之一在其它單元中形成粒徑在0.001μm～10μm之間的分散相。據說上述樹脂組合物在用作電纜的絕緣層或護套時具有良好的柔性和加工性。
JP 2002/363364涉及再生的聚氯乙烯樹脂組合物，它含有分子量至少是500的增塑劑，例如基于偏苯三酸酯的、基于聚酯的或基于環氧樹脂的增塑劑。據說上述組合物適合用作電纜的包覆材料。
JP 2002/363363涉及再生的含聚氯乙烯的樹脂組合物，和從該組合物制備的電線或電纜。所述組合物含有100重量份的通常是回收材料的聚氯乙烯樹脂和聚烯烴樹脂的99∶1～70∶30混合物，和相對于100重量份所述混合物1～20重量份的比率為50∶50～10∶90的丙烯酸聚合物和氫化聚丁二烯的嵌段共聚物。據說上述組合物可用作電線和電纜的包覆材料。
JP 2002/103329涉及再利用廢的農用乙烯基薄膜(例如聚氯乙烯膜)的方法。該方法包括大致切碎廢的乙烯基薄膜；從所述碎片中除去雜質例如金屬和砂；將通過磨碎、洗滌、脫水和干燥所述碎片獲得的干燥的蓬松物料，增塑劑，熱穩定劑和其它添加劑加到加熱混合器中；捏合它們；將呈半熔融態的該混合物加到冷卻混合器中；攪拌該混合物，并將它進料到擠出機中；在加熱條件下擠出它；使它通過水浴；和將它造粒。將獲得的顆粒干燥，形成用于模制電纜護套材料的混合物。據說所述電纜具有與具有新聚氯乙烯護套的電纜相當的良好性能。
然而，回收聚合物的使用可能表現一些缺點。特別地，申請人注意到，與從新的聚合物材料獲得的那些包覆層相比，回收聚乙烯的使用可能提供具有差的機械性能，特別是斷裂應力和斷裂伸長率，以及差的耐環境應力開裂性能的包覆層。而且，所述包覆層可能表現差的外觀，主要是由于在它們表面上缺陷的形成，例如小的結塊，這不但影響它們的外觀和平滑度，而且降低它們的機械性能。
本申請人相信，上述缺點可能是由于聚乙烯在長時間暴露于陽光和大氣中的作用劑和/或所述聚乙烯所經歷的再加工時的部分降解，這種降解導致機械性能和加工性能變壞。
本申請人已發現，得自廢材料的聚乙烯，特別是得自廢農用薄膜的聚乙烯，可有利地用來生產電纜的包覆層。特別地，本申請人已發現，向所述回收的聚乙烯中添加至少一種密度高于0.940g/cm3的聚乙烯，可以獲得能夠克服前述缺點的包覆材料。實際上，所述包覆材料可有利地用來生產電纜的包覆層，所述包覆層顯示出與從新聚乙烯獲得的包覆層相當的機械性能(特別是斷裂應力和斷裂伸長率)。此外，所述包覆層表現出良好的耐熱壓性。另外，相對于單獨從回收的聚乙烯獲得的包覆層，所述包覆層表現出改進的耐環境應力開裂性。
因此，在第一方面，本發明涉及一種電纜，它包括至少一個包含至少一個傳導元件的芯和至少一個從包覆材料制備的包覆層，其中所述包覆材料包含-至少一種第一聚乙烯，該聚乙烯具有不高于0.940g/cm3、優選不低于0.910g/cm3、更優選在0.915g/cm3和0.938g/cm3之間的密度，和0.05g/10′～2g/10′、優選0.1g/10′～1g/10′的、按照ASTMD1238-00標準在190℃和2.16Kg負荷下測定的熔體流動指數(MFI)，所述第一聚乙烯得自廢材料；-至少一種第二聚乙烯，該聚乙烯具有高于0.940g/cm3、優選不高于0.970g/cm3、更優選在0.942g/cm3和0.965g/cm3之間的密度。優選地，所述包覆層是具有保護作用的電纜外層。
按照另一方面，本發明還涉及一種生產電纜的方法，該電纜包括至少一個包含至少一個傳導元件的芯和至少一個從包覆材料制備的包覆層，所述方法包括下列步驟-提供至少一種呈細分散形式的第一聚乙烯，該聚乙烯具有不高于0.940g/cm3、優選不低于0.910g/cm3、更優選在0.915g/cm3和0.938g/cm3之間的密度，和0.05g/10′～2g/10′、優選0.1g/10′～1g/10′的、按照ASTM D1238-00標準在190℃和2.16Kg負荷下測定的熔體流動指數(MFI)，所述第一聚乙烯得自廢材料；-提供至少一種呈細分散形式的第二聚乙烯，該聚乙烯具有高于0.940g/cm3、優選不高于0.970g/cm3、更優選在0.942g/cm3和0.965g/cm3之間的密度；-將至少一個包含至少一個傳導元件的芯傳送入擠出裝置，該擠出裝置包括一個腔體和至少一個可旋轉地安裝到所述腔體內的螺桿，所述腔體包括至少一個進料斗和至少一個出料口；-將所述第一和第二聚乙烯進料入所述擠出裝置；-在所述擠出裝置中熔化和混合所述第一和第二聚乙烯，以形成均勻的混合物；-將所述混合物過濾；-將所述混合物覆蓋在所述包含至少一個傳導元件的芯上，從而獲得包覆層。
在本發明書和后續的權利要求書中，表述“呈細分散形式”通常是指顆粒形式的產品，具有一般是約0.5mm～約5mm，優選是1mm～約4mm，更優選是1.5mm～3mm的平均直徑。
優選地，所述擠出裝置是單螺桿擠出機。
優選地，所述熔化和混合在150℃～250℃、更優選120℃～230℃的溫度進行。
按照一個優選的實施方案，在將所述第一聚乙烯和所述第二聚乙烯進料到擠出裝置中的步驟以前，將它們預混合。
按照一個優選的實施方案，所述包覆材料可進一步含有炭黑。
按照另一個優選的實施方案，所述第一聚乙烯的熔點低于130℃，優選在100℃和125℃之間。
按照又一個優選的實施方案，所述第一聚乙烯的熔融焓(ΔHm)在50J/g和150J/g之間，優選在80J/g和140J/g之間。
所述熔融焓(ΔHm)可通過差示掃描量熱法采用10℃/min的掃描速率測定。關于該分析法的進一步細節將在下文中給出的實施例中詳細描述。
所述第一聚乙烯可以還包含炭黑。通常，所述炭黑可以以相對于所述聚乙烯總重量高于2wt％，優選2.5wt％～4.0wt％的量存在于聚乙烯中。
所述第一聚乙烯可以選自低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、很低密度聚乙烯(VLDPE)或它們的混合物。低密度聚乙烯與少量線性低密度聚乙烯(優選量不高于15wt％，相對于聚乙烯的總重量)的混合物是特別優選的。
按照一個優選的實施方案，所述第一聚乙烯在包覆材料中以相對于包覆材料總重量30wt％～90wt％、優選40wt％～60wt％的量存在。
按照本發明可以使用的、而且目前可商購的所述第一聚乙烯的實例是來自廢的農用聚乙烯薄膜的產品(例如來自Alfagran的產品Alfaten)。
按照一個優選的實施方案，所述第二聚乙烯具有0.05g/10′～2g/10′，優選0.1g/10′～1g/10′的、按照ASTM D1238-00標準在190℃和2.16Kg負荷下測定的熔體流動指數(MFI)。
按照又一個優選的實施方案，所述第二聚乙烯具有高于120℃、優選125℃～165℃的熔點。
按照又一個優選的實施方案，所述第二聚乙烯具有125J/g～200J/g、優選130J/g～185J/g的熔融焓(ΔHm)。
如上所述，所述熔融焓(ΔHm)可通過差示掃描量熱法測定。
按照又一個優選的實施方案，所述第二聚乙烯是得自廢材料的聚乙烯。任選地，所述得自廢材料的聚乙烯含有少量、優選相對于聚乙烯總重量不高于15wt％的聚丙烯。
按照一個優選的實施方案，所述第二聚乙烯在包覆材料中以相對于包覆材料總重量10wt％～70wt％、優選40wt％～60wt％的量存在。
按照本發明可以使用的、而且目前可商購的所述第二聚乙烯的實例是得自Dow Chemical的產品DGDK-3364Natural，或者來自廢聚乙烯瓶的產品(例如來自Breplast)。
為了保護所述包覆材料防止UV降解，如前所報導的，所述包覆材料可以還含有炭黑。優選地，將炭黑以相對于包覆材料總重量2wt％～5wt％、優選2.5wt％～4.0wt％的量加到包覆材料中。可將炭黑原樣或者作為在聚乙烯中的母煉膠加到所述包覆材料中。母煉膠是特別優選的。
可將其它常規添加劑加到本發明的包覆材料中，例如抗氧化劑、加工助劑、潤滑劑、顏料、發泡劑、增塑劑、UV穩定劑、阻燃劑、填料、熱穩定劑或它們的混合物。
適合所述目的的常規抗氧化劑可選自胺類或酚類抗氧化劑，例如聚合的三甲基二氫喹啉(例如聚-2，2，4-三甲基-1，2-二氫喹啉)、4，4′-硫代雙(3-甲基-6-叔丁基)苯酚、季戊四醇四[3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、2，2′-硫代二亞乙基雙[3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]或其混合物。
適合所述目的的常規加工助劑可選自例如硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸、石蠟或其混合物。
適合所述目的的常規填料可選自例如玻璃珠、玻璃纖維、煅燒的粘土、滑石或其混合物。
根據要求的國家規格，本發明的包覆材料可以是交聯的或未交聯的。優選地，所述包覆材料是未交聯的。
如果進行交聯，所述包覆材料還含有例如過氧化物或硅烷類的交聯體系。優選使用基于硅烷的交聯體系，使用過氧化物作為接枝劑。可以作為交聯劑或作為硅烷的接枝劑有利地使用的有機過氧化物的實例是過氧化二枯基、叔丁基枯基過氧化物、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基過氧基)己烷、過氧化二叔丁基、叔丁基過氧化-3，3，5-三甲基己酸酯、3，3-二(叔丁基過氧基)丁酸乙酯。可有利地使用的硅烷的實例是(C1-C4)烷氧基乙烯基硅烷，例如乙烯基二甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基二甲氧基乙氧基硅烷。
所述交聯體系可以還包含交聯催化劑，所述交聯催化劑選自本領域已知的那些交聯催化劑。在用硅烷交聯的情況下，例如，可有利地使用二丁基二月桂酸鉛。
可通過本領域已知的方法，以呈細分散形式的產品形式從廢材料得到所述第一聚乙烯。例如，所述呈細分散形式的產品可通過包括下列步驟的方法獲得(a)揀出廢材料中任選存在的雜質(例如金屬、紙等)(例如，通過將所述廢材料進料到傳送帶上，并手工揀出所述雜質)；(b)將步驟(a)中獲得的廢材料進料[例如，通過步驟(a)中使用的相同傳送帶]到磨機中，獲得平均直徑通常是約0.1cm～約2.0cm的碎片；(c)用水洗滌步驟(b)中獲得的碎片并過濾，以棄去密度高于1kg/l的雜質；(d)用干燥的暖空氣干燥步驟(c)中獲得的碎片(例如在干燥裝置中)；(e)將步驟(d)中獲得的干燥碎片進料到擠出裝置中，該擠出裝置包括一個腔體和至少一個可旋轉地安裝到所述腔體中的螺桿，所述腔體至少包括一個進料斗和一個出料口；(f)熔化和混合所述碎片，獲得均勻的混合物；(g)將步驟(f)中獲得的均勻混合物過濾和造粒，獲得呈細分散形式的產物；(h)冷卻步驟(g)中獲得的呈細分散形式的產物(例如在水中冷卻)；(i)用干燥的暖空氣干燥步驟(h)中獲得的冷卻產物(例如在干燥裝置中)。
優選地，將步驟(f)中獲得的均勻混合物進料到第二個擠出裝置，以獲得更均勻的混合物。
優選地，所述擠出裝置是單螺桿擠出機。
優選地，步驟(g)中的造粒可通過使用本領域已知的切割裝置將步驟(f)中獲得的均勻混合物斬碎或切碎來進行。
進一步的細節將在下文的附圖中圖示，其中
圖1以剖面圖示出了按照本發明的一個實施方案的單極型電纜；圖2以剖面圖示出了按照本發明的又一個實施方案的三極型電纜；
圖3以透視圖示出了一段按照本發明的又一個實施方案的電纜，分段除去了該電纜的部分以揭示它的結構；圖4以剖面圖示出了按照本發明的又一個實施方案的光纜；圖5以剖面圖示出了按照本發明的又一個實施方案的光纜；圖6以透視圖示出了一段按照本發明的又一個實施方案的光纜，分段除去了該光纜的部分以揭示它的結構；圖7a和圖7b分別示出了按照本發明一個實施方案的生產線的一個側視圖和一個部分平面圖。
參考圖1，電纜1包括導體2、內絕緣包覆層3和可按照本發明制備的外層4。
參考圖2，電纜1包括三個導體2，每一個都被絕緣包覆層3包覆。這樣絕緣的導體2彼此纏繞，而且用填料物質填充絕緣的導體2之間的間隙，這樣形成具有基本上圓柱形的連續結構。填料物質5優選是阻燃材料。可按照本發明制備的外層6通常通過擠出施加到這樣獲得的結構上。
參考圖3，電纜11從中央向外依次包括導體12、內半導體層13、絕緣包覆層14、外半導體層15、金屬屏蔽物16和外層17。
導體12通常由按照常規技術絞合在一起的金屬絲，優選銅或鋁絲構成。內和外半導體層13和15與絕緣包覆層14分別或者同時被擠出在導體12上。一般由呈螺旋形纏繞的導電絲或帶構成的屏蔽物16通常環繞外半導體層15排列。然后用可按照本發明制備的外層17包覆所述屏蔽物。
所述電纜可以另外具有外保護結構(圖3中沒有示出)，它主要對電纜提供對抗沖擊和/或擠壓的機械保護作用。所述保護性結構可以是例如金屬鎧裝層或如專利申請WO 98/52197中描述的發泡聚合物材料層。
圖4是光纜1a的剖面圖，該光纜1a由下列組件組成可按照本發明制備的外層2a，一定數量的聚合物材料管3a，其內容納有通常嵌入填充材料5a中的光導纖維4a，填充材料5a的目的是為了防止意外破裂時水的縱向擴散；含有光導纖維的所述管子圍繞在中央支承物6a周圍，該支承物6a通常由玻璃纖維增強的塑料制備并且能限制光纜的熱收縮(絞合可以是連續型的或交替型的，常稱為S-Z)。任選地，可在外層2a和管子3a之間嵌入能滲透入管子和包覆物之間、一個管子和相鄰管子之間以及管子和支承物之間的間隙的間隙填充材料7a，以便限制水在光纜內的縱向擴散。
圖5是與圖4中所述光纜相似的光纜的剖面圖，不同的是，在外層2a內有拉伸增強層8a(例如玻璃纖維或聚芳酰胺纖維如商品名為Kevlar的產品)；另外，含有光導纖維的管子3a被一個可按照本發明制備的具有一個或多個層的聚合物材料護套2b所環繞。另外，按照圖5中所示的實施方案，中央支承物包括一個由例如玻璃纖維增強的塑料或相似材料制成的、能限制光纜的熱收縮的芯6a，和由例如聚合物材料制成的包覆層6b，這樣它將芯的直徑增大到能接受所需數量的管子圍繞它的值。
圖6是本發明的光纜11a的透視圖，其中光纖13a位于由聚合物制備的、中央的、有凹槽的芯12a的腔中，如果必要的話，其可與適當的填充物14a接觸；有凹槽的芯可任選地含有由玻璃纖維增強的塑料制備的中央支承物15a。所以，所述有凹槽的芯被數層(16a、16b)環繞，其中至少一層可按照本發明制備，以及被上述的拉伸增強層17a環繞；任選地，該光纜結構可以還包括一個用于容納和/或保護所述纖維的帶子18a，以及用于限制水在光纜內縱向擴散的濕膨脹帶18b(例如填充有濕膨脹材料如聚丙烯酸鈉的聚酯或聚酰胺帶子)。
圖1、2、3、4、5和6僅僅示出了本發明電纜的一些可能的實施方案。
參考圖7a和圖7b，以流程圖形式示出了生產本發明的電纜的加工線的主要步驟，所述工藝包括下列步驟-從進料卷軸松開包含至少一個傳導元件的芯并且將所述芯輸送到給定擠出機的擠出頭的步驟；-將形成所述電纜的包覆層的第一聚乙烯和第二聚乙烯進料到所述擠出機的步驟；-在擠出機內熔化和混合所述第一和第二聚乙烯的步驟，接著是下列步驟將獲得的混合物過濾，并將過濾后的混合物輸送入擠出頭，在此處將這樣獲得的包覆層設置在所述芯周圍；-冷卻這樣生產的電纜的步驟，和-將成品電纜收集在卷盤上的階段。
如果使用的包覆材料是可交聯型的，在冷卻階段上游提供交聯操作。
更具體地說，圖7a是上面提到的加工線20的一個側視流程圖，而圖7b是所述加工線20的一個部分平面視圖，其中示出了所述工藝的第一階段。
參考前述圖7a和圖7b，按照任何已知的技術，從進料卷軸22松開包含一個導體(例如由銅制備的導體)和絕緣包覆層的芯21，并且將所述芯輸送到擠 出機23的擠出頭，所述擠出機例如是由常規馬達(沒有示出)驅動的螺桿型擠出機。
在圖7b中，示出了處于非操作位置的第二個進料卷軸22′，一旦從所述第一個卷軸松開芯21的操作完畢，該第二個進料卷軸22′就代替第一個卷軸22。
圖7a中還示出了一個由多個滑輪和齒輪組成的系統24，其目的是保證將芯21規則和連續地進料到擠出機23，特別是在卷軸22用完的階段，并且還確保以預定的速度恒定地拉芯21，從而保證包覆層均勻地擠出在芯21上。
通常，芯的前進速度是10m/min～1000m/min。
與從進料卷軸22松開芯21同時，按照已知方式，例如通過裝料斗25將前述第一聚乙烯、第二聚乙烯和包覆材料中任選存在的常規添加劑進料到擠出機23的入口。在被進料到擠出機以前，前文所述的第一聚乙烯、第二聚乙烯和包覆材料中任選存在的常規添加劑可以在圖7a或圖7b中所示的加工線上游的裝置中預混合。第一聚乙烯與第二聚乙烯和包覆材料中任選存在的常規添加劑的預混合例如可以在班伯里密煉機、雙螺桿擠出機中進行，或者在前面公開的獲得呈細分散形式的第一聚乙烯的方法的過程中進行。
優選地，為了本發明的目的，將第一聚乙烯、第二聚乙烯和包覆材料中任選存在的常規添加劑在用于前面所公開的獲得呈細分散形式的第一聚乙烯的方法的步驟(e)中的擠出裝置中預混合。
通過直接從包裝容器中抽吸物料的吸入嘴，將原樣或預混合的所述第一聚乙烯、所述第二聚乙烯和所述包覆材料中任選存在的常規添加劑加入裝料斗25中。
在擠出機23中，所述聚乙烯與任選存在的所述常規添加劑被均勻地混合和塑化，即通過螺桿施加的功變成熔融狀態，所述螺桿推動包覆層的包覆材料，而且賦予它克服由于構成擠出線的各種組件的存在引起的壓力降所需的壓力。
然后，使獲得的包覆材料經歷下文將更詳細描述的過濾步驟，而且在擠出機23的最后部分，該包覆材料覆蓋在芯21上，從而獲得所需的包覆層。
在所示出的實施方案中，該電纜隨后經歷一個合適的冷卻循環，該冷卻循環是通過在盛有適當的流體-通常是常溫下的水的冷卻室26內移動電纜來進行的。
另外，在圖7a中示出了使電纜多次穿過冷卻室26的系統27，該系統包括例如用于該加工線的貯存單元，它能保障電纜以足以確保電纜恒定和等于預先設定值的前進速度的規模積累。
該系統27還能夠實現使這樣獲得的電纜在冷卻室中經過更長的路徑，以確保電纜本身更有效的冷卻循環的功能。
最后，在該冷卻階段的下游，通過鼓風機(沒有示出)干燥電纜，然后將電纜繞到收集卷軸28上并且送到貯存的地方。
通過將過濾組合件置于所述螺桿的下游，在連接擠出頭與擠出螺桿其中運動的腔的連接管的入口處，來進行通過所述螺桿增塑和變得均勻的包覆材料的過濾操作。
所述過濾組合件可以包括一個或多個依次放置的濾網，通常是三個或者甚至更多個濾網，它們被支撐在過濾器支承板32上。
應當強調的是，在所述生產工藝的過濾部分中所使用的濾網數量和類型的選擇，顯著受經歷過濾操作的包覆材料的化學和物理性能的影響。
結合需要制造如上面公開的圖1中圖示的單芯(單極)能量電纜(energy cable)的情況，描述了圖7a和圖7b中公開的電纜的生產方法。如果要生產不同的能量電纜或者光纜或者混合的電-光纜，可以如本領域所熟知的那樣適當修改上述方法。
在以下實施例中進一步描述了本發明，它們僅僅是為了舉例說明的目的，決不能被認為以任何方式限制本發明。
實施例1～5包覆材料的制備表1示出了在所述實施例中使用的各組分的特征。
所述組分如下-回收的PE90wt％低密度聚乙烯和10wt％線性低密度聚乙烯的混合物，包含2.5wt％的炭黑，來自廢農用薄膜；-DGDK-3364Natural得自Dow Chemical的高密度聚乙烯；-回收的HDPE來自廢瓶、含10wt％全同立構聚丙烯的高密度聚乙烯(Breplast)；-DFDG 6059Black得自Dow Chemical的線性低密度電纜護套混合物。
熔體流動指數(MFI)是按照ASTM D1238-00標準在190℃和2.16Kg負荷下測定的。
密度是按照CEI EN 60811-1-3標準在23℃下測定的。
熔點和熔融焓(ΔHm)是通過Mettler DSC儀(第二個熔化值)以10℃/min的掃描速率測定的(儀器頭DSC 30型；微處理機PC 11型，Mettler軟件Graphware TA72AT.1)。
炭黑含量是使用下列方法通過Mettler TGA儀測定的-以20℃/min的掃描速率在N2(60ml/min)中從20℃加熱到850℃；
為強調這點，表1比較了底數為2的多路轉換器和底數為3的多路轉換器的效率。
表1
雖然前面的描述集中在采用具有相同底數的級的不同的多路轉換器結構，但是這并不是本發明所必須的。根據本發明的多路轉換器結構的可選實施例可以包括不同底數的級。例如，由二進制位級(a bit stage)和三進制數位級(a trit stage)組成的兩級轉換器代表了處理六個流動通道的最有效的方法。級的順序是任意的，并且將總是產生相同數量的被控制的流動管線。采用包括不同二進制級和三進制級(binary and tertiary stages)的多路轉換器結構允許有效的處理任何數量的“流體”通道，其為數字2和3的乘積。
可想而知多路轉換器可以采用任何底數。例如，如有必要，也可以采用5作為底數。但是，當控制管線的數量遠離e值時，會降低控制管線的利用效率。圖33表明了這一點，對于具有不同底數的多路轉換器結構，繪制了控制管線數量與被控制的流動管線數量的關系曲線。
表2
(*)對比的。
VibatanPE Black 99415炭黑在低密度聚乙烯中的40％分散物(VIBA集團)；AnoxHB2，2，4-三甲基-1，2-二氫喹啉聚合物(Great LakesChemical)。
對獲得的顆粒進行下列分析。
耐熱壓性115℃下的耐熱壓性是按照IEC 60811-3-1標準測定的。
為此，通過在190℃下預熱10min后在190℃和20巴下壓縮模塑制備了厚度為1mm的板。
使獲得的板在475g的重量下經歷115℃的溫度達6小時。隨后，測定它們的殘余厚度。耐熱壓性是以初始厚度的百分比表示的殘余厚度。測得的數據在表3中給出。
硬度肖氏D硬度是按照ASTM D2240-03標準測定的。
為此，按照上面公開的方法制備了厚度為8mm的板。測得的數據在表3中給出。
耐環境應力開裂(ESCR)ESCR是按照D-1693標準，Cond.A.測定的。
為此，按照上面公開的方法制備了厚度為3mm和切割厚度為0.65mm的板(對于實施例1的包覆材料(對比的))，及厚度為2mm和切割厚度為0.4mm的板(對于本發明的實施例2～4和實施例5(對比的)的包覆材料)。測定在50℃的溫度下在10％Igepal溶液存在下進行。得到的數據在表3中給出。
表3
(*)對比的上面報導的數據表明，本發明的包覆材料(實施例2～4)的耐熱壓性和肖氏D硬度值高于從單獨的回收的聚乙烯(實施例1)測得的值，而且比得上或者甚至高于從商業產品(實施例5)測得的值。至于耐應力開裂，與從單獨的回收的聚乙烯測得的值相比，本發明的包覆材料顯示了改進的值。
實施例6～10然后通過將實施例1～5的包覆材料擠出在橫截面積為1.5mm2的紅銅單絲上以獲得3.4mm厚的電纜，來制備小電纜。所述擠出使用25D結構的45mm Bandera單螺桿擠出機進行，螺桿的旋轉速度為約45rev/min。線速度為約10m/min，擠出機的各區中的溫度為115-160-190-190-180℃，擠出頭的溫度為180℃。
用手動沖壓機從擠出的層取樣品，以按照CEI 20-34，5.1節，使用Instron儀以25mm/min的牽伸速度測定它的機械性能。測得的數據在表4中給出。
表4
(*)對比的上面報導的數據表明，本發明的包覆材料(實施例7～9)的機械性能高于從單獨的回收聚乙烯(實施例6)測得的值，而且比得上從商業產品(實施例10)測得的值。
此外，還檢查了如上所述得到的兩個樣品，以確定擠出的包覆層表面上缺陷的存在附圖(圖8全尺寸)顯示，從單獨的回收聚乙烯獲得的擠出包覆層[實施例6-樣品(A)]顯示了在其表面上存在缺陷(例如存在小聚集體)；反之，從本發明的包覆材料得到的擠出包覆層[實施例9-樣品(B)]在其表面上沒有顯示任何可檢測到的缺陷。
權利要求
1.一種電纜，它包括至少一個包含至少一個傳導元件的芯和至少一個從包覆材料制備的包覆層，其中所述包覆材料包含-至少一種第一聚乙烯，該聚乙烯具有不高于0.940g/cm3的密度，和0.05g/10′～2g/10′的按照ASTM D1238-00標準在190℃、2.16Kg負荷下測定的熔體流動指數(MFI)，所述第一聚乙烯得自廢材料，-至少一種第二聚乙烯，該聚乙烯具有高于0.940g/cm3的密度。
2.權利要求1的電纜，其中所述第一聚乙烯的密度不低于0.910g/cm3。
3.權利要求1或2的電纜，其中所述第一聚乙烯的密度在0.915g/cm3和0.938g/cm3之間。
4.前述權利要求任一項的電纜，其中所述第一聚乙烯具有0.1g/10′～1g/10′的按照ASTM D1238-00標準在190℃、2.16Kg負荷下測定的熔體流動指數(MFI)。
5.前述權利要求任一項的電纜，其中所述第二聚乙烯的密度不高于0.970g/cm3。
6.前述權利要求任一項的電纜，其中所述第二聚乙烯具有在0.942g/cm3和0.965g/cm3之間的密度。
7.前述權利要求任一項的電纜，其中所述包覆層是具有保護作用的電纜外層。
8.前述權利要求任一項的電纜，其中所述第一聚乙烯的熔點低于130℃。
9.權利要求8的電纜，其中所述第一聚乙烯具有在100℃和125℃之間的熔點。
10.前述權利要求任一項的電纜，其中所述第一聚乙烯具有在50J/g和150J/g之間的熔融焓(ΔHm)。
11.權利要求10的電纜，其中所述第一聚乙烯具有在80J/g和140J/g之間的熔融焓(ΔHm)。
12.前述權利要求任一項的電纜，其中所述第一聚乙烯以相對于所述聚乙烯總重量高于2wt％的量含有炭黑。
13.權利要求12的電纜，其中所述第一聚乙烯以相對于所述聚乙烯總重量2.5wt％～4.0wt％的量含有炭黑。
14.前述權利要求任一項的電纜，其中所述第一聚乙烯選自低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、很低密度聚乙烯(VLDPE)或其混合物。
15.權利要求14的電纜，其中所述第一聚乙烯選自低密度聚乙烯與相對于所述聚乙烯總重量不高于15wt％的量的線性低密度聚乙烯的混合物。
16.前述權利要求任一項的電纜，其中所述第一聚乙烯在包覆材料中以相對于包覆材料總重量30wt％～90wt％的量存在。
17.權利要求16的電纜，其中所述第一聚乙烯在包覆材料中以相對于包覆材料總重量40wt％～60wt％的量存在。
18.前述權利要求任一項的電纜，其中所述第二聚乙烯具有0.05g/10′～2g/10′的按照ASTM D1238-00標準在190℃、2.16Kg負荷下測定的熔體流動指數(MFI)。
19.前述權利要求任一項的電纜，其中所述第二聚乙烯具有0.1g/10′～1g/10′的按照ASTM D1238-00標準在190℃、2.16Kg負荷下測定的熔體流動指數(MFI)。
20.前述權利要求任一項的電纜，其中所述第二聚乙烯的熔點高于120℃。
21.權利要求20的電纜，其中所述第二聚乙烯具有在125℃和165℃之間的熔點。
22.前述權利要求任一項的電纜，其中所述第二聚乙烯具有在125J/g和200J/g之間的熔融焓(ΔHm)。
23.權利要求22的電纜，其中所述第二聚乙烯具有在130J/g和185J/g之間的熔融焓(ΔHm)。
24.前述權利要求任一項的電纜，其中所述第二聚乙烯是得自廢材料的聚乙烯。
25.權利要求24的電纜，其中得自廢材料的所述聚乙烯含有相對于所述聚乙烯總重量不高于15wt％的聚丙烯。
26.前述權利要求任一項的電纜，其中所述第二聚乙烯在包覆材料中以相對于包覆材料總重量為10wt％～70wt％的量存在。
27.權利要求26的電纜，其中所述第二聚乙烯在包覆材料中以相對于包覆材料總重量為40wt％～60wt％的量存在。
28.前述權利要求任一項的電纜，其中所述包覆材料含有炭黑。
29.權利要求28的電纜，其中以相對于包覆材料總重量為2wt％～5wt％的量將所述炭黑加到包覆材料中。
30.權利要求29的電纜，其中以相對于包覆材料總重量為2.5wt％～4.0wt％的量將所述炭黑加到包覆材料中。
31.前述權利要求任一項的電纜，其中所述包覆材料是交聯的或未交聯的。
32.權利要求31的電纜，其中所述包覆材料是未交聯的。
33.一種生產電纜的方法，該電纜包括至少一個包含至少一個傳導元件的芯和至少一個從包覆材料制備的包覆層，所述方法包括下列步驟-提供至少一種呈細分散形式的第一聚乙烯，該聚乙烯具有不高于0.940g/cm3的密度，和0.05g/10′～2g/10′的、按照ASTM D1238-00標準在190℃和2.16Kg負荷下測定的熔體流動指數(MFI)，所述第一聚乙烯得自廢材料；-提供至少一種呈細分散形式的第二聚乙烯，該聚乙烯具有高于0.940g/cm3的密度；-將至少一個包含至少一個傳導元件的芯傳送入擠出裝置，該擠出裝置包括一個腔體和至少一個可旋轉地安裝到所述腔體內的螺桿，所述腔體包括至少一個進料斗和至少一個出料口；-將所述第一和第二聚乙烯進料入所述擠出裝置；-在所述擠出裝置中熔化和混合所述第一和第二聚乙烯，以形成均勻的混合物；-將所述混合物過濾；-將所述混合物覆蓋在所述包含至少一個傳導元件的芯上，從而獲得包覆層。
34.權利要求33的生產電纜的方法，其中所述第一聚乙烯的密度不低于0.910g/cm3。
35.權利要求33或34的生產電纜的方法，其中所述第一聚乙烯的密度在0.915g/cm3和0.938g/cm3之間。
36.權利要求33～35任一項的生產電纜的方法，其中所述第一聚乙烯具有0.1g/10′～1g/10′的按照ASTM D1238-00標準在190℃、2.16Kg負荷下測定的熔體流動指數(MF I)。
37.權利要求33或36任一項的生產電纜的方法，其中所述第二聚乙烯的密度不高于0.970g/cm3。
38.權利要求33～37任一項的生產電纜的方法，其中所述第二聚乙烯的密度在0.942g/cm3和0.965g/cm3之間。
39.權利要求33～38任一項的生產電纜的方法，其中所述擠出裝置是單螺桿擠出機。
40.權利要求33～39任一項的生產電纜的方法，其中所述熔化和混合是在150℃～250℃的溫度下進行的。
41.權利要求40的生產電纜的方法，其中所述熔化和混合是在120℃～230℃的溫度下進行的。
42.權利要求33～41任一項的生產電纜的方法，其中在將所述第一聚乙烯和所述第二聚乙烯進料入擠出裝置的步驟以前，將它們預混合。
43.權利要求33～42任一項的生產電纜的方法，其中所述第一聚乙烯如權利要求8～17任一項所定義。
44.權利要求33～43任一項的生產電纜的方法，其中所述第二聚乙烯如權利要求18～27任一項所定義。
45.權利要求33～44任一項的生產電纜的方法，其中所述第一聚乙烯通過包括下列步驟的方法以細分散的形式從廢材料得到(a)揀出廢材料中任選存在的雜質；(b)將步驟(a)中獲得的廢材料進料到磨機中，獲得平均直徑為約0.1cm～約2.0cm的碎片；(c)在水中洗滌步驟(b)中獲得的碎片并過濾，以棄去密度高于1kg/l的雜質；(d)用干燥的暖空氣干燥步驟(c)中獲得的碎片；(e)將步驟(d)中獲得的干燥碎片進料到擠出裝置中，該擠出裝置包括一個腔體和至少一個可旋轉地安裝到所述腔體中的螺桿，所述腔體至少包括一個進料斗和一個出料口；(f)熔化和混合所述碎片，獲得均勻的混合物；(g)將步驟(f)中獲得的均勻混合物過濾和造粒，獲得呈細分散形式的產物；(h)冷卻步驟(g)中獲得的呈細分散形式的產物；(i)用干燥的暖空氣干燥步驟(h)中獲得的冷卻產物。
46.權利要求45的生產電纜的方法，其中將步驟(f)中獲得的均勻混合物進料入第二個擠出裝置。
47.權利要求45或46的生產電纜的方法，其中所述擠出裝置是單螺桿擠出機。
全文摘要
一種電纜，它包括至少一個包含至少一個傳導元件的芯和至少一個從包覆材料制備的包覆層，其中所述包覆材料包含－至少一種第一聚乙烯，該聚乙烯具有不高于0.940g/cm
文檔編號C08L23/06GK1868006SQ03827147
公開日2006年11月22日 申請日期2003年9月30日 優先權日2003年9月30日
發明者L·卡斯特蘭尼, A·佩利佐尼, F·佩魯佐蒂, E·阿爾貝扎蒂 申請人:普雷斯曼電纜及系統能源有限公司