[发明专利]含发泡的聚烯烃绝缘体的电缆及其制造方法

说明书

发明背景

本发明涉及电缆。

此外，本发明涉及所述电缆的制造方法。

现有技术

通常采用被绝缘涂层包围的金属导体提供输电用电缆。

可在相对于绝缘层径向向外的位置上给电缆提供外皮。提供所述外皮用以保护电缆防止机械损坏。

US4 7 8 9 5 8 9涉及绝缘的导电电线，其中包围导体线的绝缘体包括聚烯烃化合物和蜂窝结构的里层，以及未固化和不可固化的聚氯乙烯的外层。

WO03/088274涉及具有绝缘涂层的电缆，它包括至少两层绝缘层，以便在从电缆的内侧到外侧的径向方向上绝缘涂层包括由未发泡的聚合物材料制成的至少一层绝缘层和由发泡的聚合物材料制成的至少一层绝缘层。事实上，发泡的绝缘层显示出不连续性(即在聚合物材料内的孔隙，所述孔隙用空气或气体填充)且在其中电场最相关的包围导体的空间内不能合适地工作。

据例如US4591606报道，通过使用加热时分解且生成气态氮的化学发泡剂，例如偶氮二碳酰胺，生产交联的聚烯烃泡沫体。通常在自由基形成剂例如过氧化二枯基的辅助下实现交联。还在加热辅助下实现交联反应。还开发了交联的聚乙烯泡沫体的制造方法，但在这一情况下，在辐射辅助下实现交联。这一方法的产品具有非常低的密度，因此可以考虑不要求强度和刚度的应用。当使用有机过氧化物作为交联剂时，该方法的控制困难，因为发泡和交联工艺二者均依赖于温度。

US3098831涉及尤其可作为电绝缘体的交联和发泡的聚乙烯材料。据说所述聚乙烯材料的密度不大于0.32g/cm³(20磅/英尺³)。提供了发泡度为90-95％的聚乙烯的实例。通过将含有橡胶发泡剂的交联的聚乙烯置于发泡剂在其下分解并进而引起聚乙烯发泡的高温下，从而制备发泡的聚乙烯。聚乙烯起始材料可以例如通过有机过氧化物交联，其中交联剂的用量通常可以在0.002-0.01mol/100g聚乙烯内变化。在发泡剂当中，例举了偶氮二碳酰胺，并基于100份聚乙烯材料，使用约2-15重量份的发泡剂。

一般地，用于楼宇电线和/或工业应用的电缆应当安装在墙壁内，和安装工艺要求电缆穿过墙的约束，或者更通常的情况下是，电缆被牵引穿过导管，电缆永久地被约束于其中。

为了采用简单和快速操作正确地安装，需要电缆尤其具有挠性，以便它可插入到墙壁的通路内和/或墙壁的导管内并沿着安装路径弯曲且没有被损坏。

在消费者安装的过程中，由于安装路径的弯弯曲曲和在牵引操作过程中的摩擦，楼宇电线用电缆通常易于被粗糙边缘和/或表面撕裂或报废。

增加电缆的挠性可允许降低所述撕裂或报废作用引起的损坏。正如以上引证的WO03/088274中所公开的，可通过提供具有发泡绝缘层的电缆，有利地增加电缆的挠性，并在其安装工艺中得到有利的结果。

可通过发泡绝缘层提供增加的挠性，这归因于该材料的“海绵”性质。特别地，当绝缘层由发泡材料的单层组成时，可最大化电缆的挠性。

另外，在电缆内存在发泡涂层降低电缆的重量，在其运输和安装中具有优势。

尽管如此，但发泡绝缘层可产生诸如下述的问题：

-当与导体接触时，发泡材料的不连续性可损害该层的绝缘性能；

-发泡层中的发泡材料应当具有足够高的发泡度，以便提供所需的挠性，但从机械性能角度考虑，这不使得不合适地削弱该涂层。

电缆应当满足的另一重要的方面是简单和快速地剥落电缆。

例如用于楼宇电线的电缆的剥落性能是市场广泛感受的要求，这是因为电缆的剥落是技术人员人工进行的操作。为此，要求所述操作被操作者容易且快速地进行，同时还考虑到它通常在窄的空间和相当不舒适的条件下进行。

典型地，电缆外皮由基于聚氯乙烯(PVC)和尤其包括增塑剂的混合物制成。增塑剂易于迁移出PVC外皮进入绝缘层内，从而改变其组成。在加速老化试验过程中，本申请人观察到，在未发泡绝缘层的情况下，这一效果是显著的。结果，鉴于增塑剂的极性性质，组合物具有受损的电(绝缘)性能，削弱了机械特征，且可引起电缆的过早老化。

发明概述

本申请人认为，当聚烯烃材料既发泡又交联时，发泡的聚烯烃材料作为电缆用绝缘层可能是有利的。共存的交联和发泡提供具有改进的挠性和容易剥落的聚烯烃材料，且没有损害用其形成的层的机械性能。

本申请人观察到，若尝试发泡和交联聚烯烃的话，则发泡度通常不可能被控制，或者过度或者不足。