具有从废材料制备的包覆层的电缆的制作方法

专利名称：具有从废材料制备的包覆层的电缆的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有由废材料制备的包覆层的电缆。
更具体地说，本发明涉及一种电缆，它包括至少一个包含至少一个传导元件的芯和至少一个包覆层，所述包覆层由包含至少一种从废材料获得的聚乙烯的包覆材料制成。
此外，本发明涉及生产所述电缆的方法。
在本说明书和后续的权利要求书中，术语电缆的“芯”用来指包括下列元件的半成品结构传导元件如电能传导元件、光信号传导元件或者既传导电能又传导光信号的元件，和至少一种电绝缘物质，或者分别地，至少一个容纳元件(例如管、护套、微型护套或有凹槽的芯)，或者在相对于相应的传导元件辐射状向外的位置布置的至少两种元件，其一是电绝缘元件，而另一种是容纳元件。
在本说明书和后续的权利要求书中，术语“电能传导元件”用来指能传导电能的任何元件，例如金属导体元件。作为一个说明性的实例，如果我们考虑用于输送或分配中/高压电能(其中中压指在约1kV～约30kV范围内的电压，而高压指大于约30kV的电压)的电缆，所述电缆的“芯”还包括在相对于所述导体元件辐射状外部位置布置的内半导体包覆层，在相对于所述电绝缘元件辐射状外部位置布置的外半导体包覆层，在相对于所述外半导体包覆层辐射状外部位置布置的金属屏蔽物，以及相对于所述金属屏蔽物辐射状外部位置布置的外层。
在本说明书和后续的权利要求书中，术语“光信号传导元件”用来指包括至少一条光导纤维的任何传导元件。因此，该术语既指一条光导纤维又指多条光导纤维，所述多条光导纤维任选聚集在一起形成光导纤维束或者彼此平行排列并包覆了常规的包覆层而形成光导纤维带。作为一个说明性的实例，如果我们考虑光缆，该光缆的“芯”还包括在相对于有凹槽的芯辐射状外部位置布置的包覆层，在相对于所述外包覆层的辐射状外部位置布置的拉伸增强层，以及在相对于所述拉伸增强层的辐射状外部位置布置的外层。
在本说明书和后续的权利要求书中，术语“混合的电光传导元件”用来指按照上述定义既能传导电能又能传导光信号的任何元件。
在本说明书和后续的权利要求书中，术语“包覆层”表示覆盖在电缆的传导元件上起保护作用，例如防止传导元件在生产、安装和使用过程中因机械应力引起的损坏的任何包覆层。
本发明还涉及具有多个上述定义的“芯”的电缆，这些电缆在本领域中被称为“双极电缆”、“三极电缆”和“多极电缆”，根据结合到其中的芯的数量而定(上述情况下芯的数量分别为二、三或更大)。
按照上述定义，本发明涉及具有一个或多个任何类型的芯的电缆。换句话说，本发明涉及用于传输或分配电能的导电型单极或多极电缆，或者包括至少一条光导纤维的光导型单极或多极电缆，或者混合的电能/通讯型单极或多极电缆。
现在，从经济原因和降低成本考虑，使用从废材料获得的聚合物生产新产品的可能性是日益重要的问题。
在电缆领域，已经进行了一些努力来使用回收的聚合物材料，特别是从废电缆护套获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来制备电缆包覆层。
例如，JP 2002/080671公开了通过将含有(A)聚氯乙烯和(B)聚乙烯或硅烷交联的聚乙烯的废电缆的包覆塑料和护套与氯化聚乙烯混合和熔融而获得的聚氯乙烯基再生塑料组合物。据说上述聚氯乙烯基树脂适用于制备电缆护套。
JP 2001/098124涉及热塑性树脂组合物和包覆所述组合物的电缆。该热塑性树脂组合物包含(A)1～99重量份含有聚氯乙烯树脂和聚乙烯树脂的树脂组合物，所述聚氯乙烯树脂和聚乙烯树脂得自废电缆；和(B)1～99重量份多相接枝共聚物，该多相接枝共聚物含有(i)5～99wt％热塑性弹性体单元和(ii)1～95wt％乙烯基聚合物单元，其中这些单元之一在其它单元中形成粒径在0.001μm～10μm之间的分散相。据说上述树脂组合物在用作电缆的绝缘层或护套时具有良好的柔性和加工性。
JP 2002/363364涉及再生的聚氯乙烯树脂组合物，它含有分子量至少是500的增塑剂，例如基于偏苯三酸酯的、基于聚酯的或基于环氧树脂的增塑剂。据说上述组合物适合用作电缆的包覆材料。
JP 2002/363363涉及再生的含聚氯乙烯的树脂组合物，和从该组合物制备的电线或电缆。所述组合物含有100重量份的通常是回收材料的聚氯乙烯树脂和聚烯烃树脂的99∶1～70∶30混合物，和相对于100重量份所述混合物1～20重量份的比率为50∶50～10∶90的丙烯酸聚合物和氢化聚丁二烯的嵌段共聚物。据说上述组合物可用作电线和电缆的包覆材料。
JP 2002/103329涉及再利用废的农用乙烯基薄膜(例如聚氯乙烯膜)的方法。该方法包括大致切碎废的乙烯基薄膜；从所述碎片中除去杂质例如金属和砂；将通过磨碎、洗涤、脱水和干燥所述碎片获得的干燥的蓬松物料，增塑剂，热稳定剂和其它添加剂加到加热混合器中；捏合它们；将呈半熔融态的该混合物加到冷却混合器中；搅拌该混合物，并将它进料到挤出机中；在加热条件下挤出它；使它通过水浴；和将它造粒。将获得的颗粒干燥，形成用于模制电缆护套材料的混合物。据说所述电缆具有与具有新聚氯乙烯护套的电缆相当的良好性能。
然而，回收聚合物的使用可能表现一些缺点。特别地，申请人注意到，与从新的聚合物材料获得的那些包覆层相比，回收聚乙烯的使用可能提供具有差的机械性能，特别是断裂应力和断裂伸长率，以及差的耐环境应力开裂性能的包覆层。而且，所述包覆层可能表现差的外观，主要是由于在它们表面上缺陷的形成，例如小的结块，这不但影响它们的外观和平滑度，而且降低它们的机械性能。
本申请人相信，上述缺点可能是由于聚乙烯在长时间暴露于阳光和大气中的作用剂和/或所述聚乙烯所经历的再加工时的部分降解，这种降解导致机械性能和加工性能变坏。
本申请人已发现，得自废材料的聚乙烯，特别是得自废农用薄膜的聚乙烯，可有利地用来生产电缆的包覆层。特别地，本申请人已发现，向所述回收的聚乙烯中添加至少一种密度高于0.940g/cm3的聚乙烯，可以获得能够克服前述缺点的包覆材料。实际上，所述包覆材料可有利地用来生产电缆的包覆层，所述包覆层显示出与从新聚乙烯获得的包覆层相当的机械性能(特别是断裂应力和断裂伸长率)。此外，所述包覆层表现出良好的耐热压性。另外，相对于单独从回收的聚乙烯获得的包覆层，所述包覆层表现出改进的耐环境应力开裂性。
因此，在第一方面，本发明涉及一种电缆，它包括至少一个包含至少一个传导元件的芯和至少一个从包覆材料制备的包覆层，其中所述包覆材料包含-至少一种第一聚乙烯，该聚乙烯具有不高于0.940g/cm3、优选不低于0.910g/cm3、更优选在0.915g/cm3和0.938g/cm3之间的密度，和0.05g/10′～2g/10′、优选0.1g/10′～1g/10′的、按照ASTMD1238-00标准在190℃和2.16Kg负荷下测定的熔体流动指数(MFI)，所述第一聚乙烯得自废材料；-至少一种第二聚乙烯，该聚乙烯具有高于0.940g/cm3、优选不高于0.970g/cm3、更优选在0.942g/cm3和0.965g/cm3之间的密度。优选地，所述包覆层是具有保护作用的电缆外层。
按照另一方面，本发明还涉及一种生产电缆的方法，该电缆包括至少一个包含至少一个传导元件的芯和至少一个从包覆材料制备的包覆层，所述方法包括下列步骤-提供至少一种呈细分散形式的第一聚乙烯，该聚乙烯具有不高于0.940g/cm3、优选不低于0.910g/cm3、更优选在0.915g/cm3和0.938g/cm3之间的密度，和0.05g/10′～2g/10′、优选0.1g/10′～1g/10′的、按照ASTM D1238-00标准在190℃和2.16Kg负荷下测定的熔体流动指数(MFI)，所述第一聚乙烯得自废材料；-提供至少一种呈细分散形式的第二聚乙烯，该聚乙烯具有高于0.940g/cm3、优选不高于0.970g/cm3、更优选在0.942g/cm3和0.965g/cm3之间的密度；-将至少一个包含至少一个传导元件的芯传送入挤出装置，该挤出装置包括一个腔体和至少一个可旋转地安装到所述腔体内的螺杆，所述腔体包括至少一个进料斗和至少一个出料口；-将所述第一和第二聚乙烯进料入所述挤出装置；-在所述挤出装置中熔化和混合所述第一和第二聚乙烯，以形成均匀的混合物；-将所述混合物过滤；-将所述混合物覆盖在所述包含至少一个传导元件的芯上，从而获得包覆层。
在本发明书和后续的权利要求书中，表述“呈细分散形式”通常是指颗粒形式的产品，具有一般是约0.5mm～约5mm，优选是1mm～约4mm，更优选是1.5mm～3mm的平均直径。
优选地，所述挤出装置是单螺杆挤出机。
优选地，所述熔化和混合在150℃～250℃、更优选120℃～230℃的温度进行。
按照一个优选的实施方案，在将所述第一聚乙烯和所述第二聚乙烯进料到挤出装置中的步骤以前，将它们预混合。
按照一个优选的实施方案，所述包覆材料可进一步含有炭黑。
按照另一个优选的实施方案，所述第一聚乙烯的熔点低于130℃，优选在100℃和125℃之间。
按照又一个优选的实施方案，所述第一聚乙烯的熔融焓(ΔHm)在50J/g和150J/g之间，优选在80J/g和140J/g之间。
所述熔融焓(ΔHm)可通过差示扫描量热法采用10℃/min的扫描速率测定。关于该分析法的进一步细节将在下文中给出的实施例中详细描述。
所述第一聚乙烯可以还包含炭黑。通常，所述炭黑可以以相对于所述聚乙烯总重量高于2wt％，优选2.5wt％～4.0wt％的量存在于聚乙烯中。
所述第一聚乙烯可以选自低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、很低密度聚乙烯(VLDPE)或它们的混合物。低密度聚乙烯与少量线性低密度聚乙烯(优选量不高于15wt％，相对于聚乙烯的总重量)的混合物是特别优选的。
按照一个优选的实施方案，所述第一聚乙烯在包覆材料中以相对于包覆材料总重量30wt％～90wt％、优选40wt％～60wt％的量存在。
按照本发明可以使用的、而且目前可商购的所述第一聚乙烯的实例是来自废的农用聚乙烯薄膜的产品(例如来自Alfagran的产品Alfaten)。
按照一个优选的实施方案，所述第二聚乙烯具有0.05g/10′～2g/10′，优选0.1g/10′～1g/10′的、按照ASTM D1238-00标准在190℃和2.16Kg负荷下测定的熔体流动指数(MFI)。
按照又一个优选的实施方案，所述第二聚乙烯具有高于120℃、优选125℃～165℃的熔点。
按照又一个优选的实施方案，所述第二聚乙烯具有125J/g～200J/g、优选130J/g～185J/g的熔融焓(ΔHm)。
如上所述，所述熔融焓(ΔHm)可通过差示扫描量热法测定。
按照又一个优选的实施方案，所述第二聚乙烯是得自废材料的聚乙烯。任选地，所述得自废材料的聚乙烯含有少量、优选相对于聚乙烯总重量不高于15wt％的聚丙烯。
按照一个优选的实施方案，所述第二聚乙烯在包覆材料中以相对于包覆材料总重量10wt％～70wt％、优选40wt％～60wt％的量存在。
按照本发明可以使用的、而且目前可商购的所述第二聚乙烯的实例是得自Dow Chemical的产品DGDK-3364Natural，或者来自废聚乙烯瓶的产品(例如来自Breplast)。
为了保护所述包覆材料防止UV降解，如前所报导的，所述包覆材料可以还含有炭黑。优选地，将炭黑以相对于包覆材料总重量2wt％～5wt％、优选2.5wt％～4.0wt％的量加到包覆材料中。可将炭黑原样或者作为在聚乙烯中的母炼胶加到所述包覆材料中。母炼胶是特别优选的。
可将其它常规添加剂加到本发明的包覆材料中，例如抗氧化剂、加工助剂、润滑剂、颜料、发泡剂、增塑剂、UV稳定剂、阻燃剂、填料、热稳定剂或它们的混合物。
适合所述目的的常规抗氧化剂可选自胺类或酚类抗氧化剂，例如聚合的三甲基二氢喹啉(例如聚-2，2，4-三甲基-1，2-二氢喹啉)、4，4′-硫代双(3-甲基-6-叔丁基)苯酚、季戊四醇四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、2，2′-硫代二亚乙基双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]或其混合物。
适合所述目的的常规加工助剂可选自例如硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸、石蜡或其混合物。
适合所述目的的常规填料可选自例如玻璃珠、玻璃纤维、煅烧的粘土、滑石或其混合物。
根据要求的国家规格，本发明的包覆材料可以是交联的或未交联的。优选地，所述包覆材料是未交联的。
如果进行交联，所述包覆材料还含有例如过氧化物或硅烷类的交联体系。优选使用基于硅烷的交联体系，使用过氧化物作为接枝剂。可以作为交联剂或作为硅烷的接枝剂有利地使用的有机过氧化物的实例是过氧化二枯基、叔丁基枯基过氧化物、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷、过氧化二叔丁基、叔丁基过氧化-3，3，5-三甲基己酸酯、3，3-二(叔丁基过氧基)丁酸乙酯。可有利地使用的硅烷的实例是(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。
所述交联体系可以还包含交联催化剂，所述交联催化剂选自本领域已知的那些交联催化剂。在用硅烷交联的情况下，例如，可有利地使用二丁基二月桂酸铅。
可通过本领域已知的方法，以呈细分散形式的产品形式从废材料得到所述第一聚乙烯。例如，所述呈细分散形式的产品可通过包括下列步骤的方法获得(a)拣出废材料中任选存在的杂质(例如金属、纸等)(例如，通过将所述废材料进料到传送带上，并手工拣出所述杂质)；(b)将步骤(a)中获得的废材料进料[例如，通过步骤(a)中使用的相同传送带]到磨机中，获得平均直径通常是约0.1cm～约2.0cm的碎片；(c)用水洗涤步骤(b)中获得的碎片并过滤，以弃去密度高于1kg/l的杂质；(d)用干燥的暖空气干燥步骤(c)中获得的碎片(例如在干燥装置中)；(e)将步骤(d)中获得的干燥碎片进料到挤出装置中，该挤出装置包括一个腔体和至少一个可旋转地安装到所述腔体中的螺杆，所述腔体至少包括一个进料斗和一个出料口；(f)熔化和混合所述碎片，获得均匀的混合物；(g)将步骤(f)中获得的均匀混合物过滤和造粒，获得呈细分散形式的产物；(h)冷却步骤(g)中获得的呈细分散形式的产物(例如在水中冷却)；(i)用干燥的暖空气干燥步骤(h)中获得的冷却产物(例如在干燥装置中)。
优选地，将步骤(f)中获得的均匀混合物进料到第二个挤出装置，以获得更均匀的混合物。
优选地，所述挤出装置是单螺杆挤出机。
优选地，步骤(g)中的造粒可通过使用本领域已知的切割装置将步骤(f)中获得的均匀混合物斩碎或切碎来进行。
进一步的细节将在下文的附图中图示，其中

图1以剖面图示出了按照本发明的一个实施方案的单极型电缆；图2以剖面图示出了按照本发明的又一个实施方案的三极型电缆；
图3以透视图示出了一段按照本发明的又一个实施方案的电缆，分段除去了该电缆的部分以揭示它的结构；图4以剖面图示出了按照本发明的又一个实施方案的光缆；图5以剖面图示出了按照本发明的又一个实施方案的光缆；图6以透视图示出了一段按照本发明的又一个实施方案的光缆，分段除去了该光缆的部分以揭示它的结构；图7a和图7b分别示出了按照本发明一个实施方案的生产线的一个侧视图和一个部分平面图。
参考图1，电缆1包括导体2、内绝缘包覆层3和可按照本发明制备的外层4。
参考图2，电缆1包括三个导体2，每一个都被绝缘包覆层3包覆。这样绝缘的导体2彼此缠绕，而且用填料物质填充绝缘的导体2之间的间隙，这样形成具有基本上圆柱形的连续结构。填料物质5优选是阻燃材料。可按照本发明制备的外层6通常通过挤出施加到这样获得的结构上。
参考图3，电缆11从中央向外依次包括导体12、内半导体层13、绝缘包覆层14、外半导体层15、金属屏蔽物16和外层17。
导体12通常由按照常规技术绞合在一起的金属丝，优选铜或铝丝构成。内和外半导体层13和15与绝缘包覆层14分别或者同时被挤出在导体12上。一般由呈螺旋形缠绕的导电丝或带构成的屏蔽物16通常环绕外半导体层15排列。然后用可按照本发明制备的外层17包覆所述屏蔽物。
所述电缆可以另外具有外保护结构(图3中没有示出)，它主要对电缆提供对抗冲击和/或挤压的机械保护作用。所述保护性结构可以是例如金属铠装层或如专利申请WO 98/52197中描述的发泡聚合物材料层。
图4是光缆1a的剖面图，该光缆1a由下列组件组成可按照本发明制备的外层2a，一定数量的聚合物材料管3a，其内容纳有通常嵌入填充材料5a中的光导纤维4a，填充材料5a的目的是为了防止意外破裂时水的纵向扩散；含有光导纤维的所述管子围绕在中央支承物6a周围，该支承物6a通常由玻璃纤维增强的塑料制备并且能限制光缆的热收缩(绞合可以是连续型的或交替型的，常称为S-Z)。任选地，可在外层2a和管子3a之间嵌入能渗透入管子和包覆物之间、一个管子和相邻管子之间以及管子和支承物之间的间隙的间隙填充材料7a，以便限制水在光缆内的纵向扩散。
图5是与图4中所述光缆相似的光缆的剖面图，不同的是，在外层2a内有拉伸增强层8a(例如玻璃纤维或聚芳酰胺纤维如商品名为Kevlar的产品)；另外，含有光导纤维的管子3a被一个可按照本发明制备的具有一个或多个层的聚合物材料护套2b所环绕。另外，按照图5中所示的实施方案，中央支承物包括一个由例如玻璃纤维增强的塑料或相似材料制成的、能限制光缆的热收缩的芯6a，和由例如聚合物材料制成的包覆层6b，这样它将芯的直径增大到能接受所需数量的管子围绕它的值。
图6是本发明的光缆11a的透视图，其中光纤13a位于由聚合物制备的、中央的、有凹槽的芯12a的腔中，如果必要的话，其可与适当的填充物14a接触；有凹槽的芯可任选地含有由玻璃纤维增强的塑料制备的中央支承物15a。所以，所述有凹槽的芯被数层(16a、16b)环绕，其中至少一层可按照本发明制备，以及被上述的拉伸增强层17a环绕；任选地，该光缆结构可以还包括一个用于容纳和/或保护所述纤维的带子18a，以及用于限制水在光缆内纵向扩散的湿膨胀带18b(例如填充有湿膨胀材料如聚丙烯酸钠的聚酯或聚酰胺带子)。
图1、2、3、4、5和6仅仅示出了本发明电缆的一些可能的实施方案。
参考图7a和图7b，以流程图形式示出了生产本发明的电缆的加工线的主要步骤，所述工艺包括下列步骤-从进料卷轴松开包含至少一个传导元件的芯并且将所述芯输送到给定挤出机的挤出头的步骤；-将形成所述电缆的包覆层的第一聚乙烯和第二聚乙烯进料到所述挤出机的步骤；-在挤出机内熔化和混合所述第一和第二聚乙烯的步骤，接着是下列步骤将获得的混合物过滤，并将过滤后的混合物输送入挤出头，在此处将这样获得的包覆层设置在所述芯周围；-冷却这样生产的电缆的步骤，和-将成品电缆收集在卷盘上的阶段。
如果使用的包覆材料是可交联型的，在冷却阶段上游提供交联操作。
更具体地说，图7a是上面提到的加工线20的一个侧视流程图，而图7b是所述加工线20的一个部分平面视图，其中示出了所述工艺的第一阶段。
参考前述图7a和图7b，按照任何已知的技术，从进料卷轴22松开包含一个导体(例如由铜制备的导体)和绝缘包覆层的芯21，并且将所述芯输送到挤 出机23的挤出头，所述挤出机例如是由常规马达(没有示出)驱动的螺杆型挤出机。
在图7b中，示出了处于非操作位置的第二个进料卷轴22′，一旦从所述第一个卷轴松开芯21的操作完毕，该第二个进料卷轴22′就代替第一个卷轴22。
图7a中还示出了一个由多个滑轮和齿轮组成的系统24，其目的是保证将芯21规则和连续地进料到挤出机23，特别是在卷轴22用完的阶段，并且还确保以预定的速度恒定地拉芯21，从而保证包覆层均匀地挤出在芯21上。
通常，芯的前进速度是10m/min～1000m/min。
与从进料卷轴22松开芯21同时，按照已知方式，例如通过装料斗25将前述第一聚乙烯、第二聚乙烯和包覆材料中任选存在的常规添加剂进料到挤出机23的入口。在被进料到挤出机以前，前文所述的第一聚乙烯、第二聚乙烯和包覆材料中任选存在的常规添加剂可以在图7a或图7b中所示的加工线上游的装置中预混合。第一聚乙烯与第二聚乙烯和包覆材料中任选存在的常规添加剂的预混合例如可以在班伯里密炼机、双螺杆挤出机中进行，或者在前面公开的获得呈细分散形式的第一聚乙烯的方法的过程中进行。
优选地，为了本发明的目的，将第一聚乙烯、第二聚乙烯和包覆材料中任选存在的常规添加剂在用于前面所公开的获得呈细分散形式的第一聚乙烯的方法的步骤(e)中的挤出装置中预混合。
通过直接从包装容器中抽吸物料的吸入嘴，将原样或预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选存在的常规添加剂加入装料斗25中。
在挤出机23中，所述聚乙烯与任选存在的所述常规添加剂被均匀地混合和塑化，即通过螺杆施加的功变成熔融状态，所述螺杆推动包覆层的包覆材料，而且赋予它克服由于构成挤出线的各种组件的存在引起的压力降所需的压力。
然后，使获得的包覆材料经历下文将更详细描述的过滤步骤，而且在挤出机23的最后部分，该包覆材料覆盖在芯21上，从而获得所需的包覆层。
在所示出的实施方案中，该电缆随后经历一个合适的冷却循环，该冷却循环是通过在盛有适当的流体-通常是常温下的水的冷却室26内移动电缆来进行的。
另外，在图7a中示出了使电缆多次穿过冷却室26的系统27，该系统包括例如用于该加工线的贮存单元，它能保障电缆以足以确保电缆恒定和等于预先设定值的前进速度的规模积累。
该系统27还能够实现使这样获得的电缆在冷却室中经过更长的路径，以确保电缆本身更有效的冷却循环的功能。
最后，在该冷却阶段的下游，通过鼓风机(没有示出)干燥电缆，然后将电缆绕到收集卷轴28上并且送到贮存的地方。
通过将过滤组合件置于所述螺杆的下游，在连接挤出头与挤出螺杆其中运动的腔的连接管的入口处，来进行通过所述螺杆增塑和变得均匀的包覆材料的过滤操作。
所述过滤组合件可以包括一个或多个依次放置的滤网，通常是三个或者甚至更多个滤网，它们被支撑在过滤器支承板32上。
应当强调的是，在所述生产工艺的过滤部分中所使用的滤网数量和类型的选择，显著受经历过滤操作的包覆材料的化学和物理性能的影响。
结合需要制造如上面公开的图1中图示的单芯(单极)能量电缆(energy cable)的情况，描述了图7a和图7b中公开的电缆的生产方法。如果要生产不同的能量电缆或者光缆或者混合的电-光缆，可以如本领域所熟知的那样适当修改上述方法。
在以下实施例中进一步描述了本发明，它们仅仅是为了举例说明的目的，决不能被认为以任何方式限制本发明。
实施例1～5包覆材料的制备表1示出了在所述实施例中使用的各组分的特征。
所述组分如下-回收的PE90wt％低密度聚乙烯和10wt％线性低密度聚乙烯的混合物，包含2.5wt％的炭黑，来自废农用薄膜；-DGDK-3364Natural得自Dow Chemical的高密度聚乙烯；-回收的HDPE来自废瓶、含10wt％全同立构聚丙烯的高密度聚乙烯(Breplast)；-DFDG 6059Black得自Dow Chemical的线性低密度电缆护套混合物。
熔体流动指数(MFI)是按照ASTM D1238-00标准在190℃和2.16Kg负荷下测定的。
密度是按照CEI EN 60811-1-3标准在23℃下测定的。
熔点和熔融焓(ΔHm)是通过Mettler DSC仪(第二个熔化值)以10℃/min的扫描速率测定的(仪器头DSC 30型；微处理机PC 11型，Mettler软件Graphware TA72AT.1)。
炭黑含量是使用下列方法通过Mettler TGA仪测定的-以20℃/min的扫描速率在N2(60ml/min)中从20℃加热到850℃；
为强调这点，表1比较了底数为2的多路转换器和底数为3的多路转换器的效率。
表1
虽然前面的描述集中在采用具有相同底数的级的不同的多路转换器结构，但是这并不是本发明所必须的。根据本发明的多路转换器结构的可选实施例可以包括不同底数的级。例如，由二进制位级(a bit stage)和三进制数位级(a trit stage)组成的两级转换器代表了处理六个流动通道的最有效的方法。级的顺序是任意的，并且将总是产生相同数量的被控制的流动管线。采用包括不同二进制级和三进制级(binary and tertiary stages)的多路转换器结构允许有效的处理任何数量的“流体”通道，其为数字2和3的乘积。
可想而知多路转换器可以采用任何底数。例如，如有必要，也可以采用5作为底数。但是，当控制管线的数量远离e值时，会降低控制管线的利用效率。图33表明了这一点，对于具有不同底数的多路转换器结构，绘制了控制管线数量与被控制的流动管线数量的关系曲线。
表2
(*)对比的。
VibatanPE Black 99415炭黑在低密度聚乙烯中的40％分散物(VIBA集团)；AnoxHB2，2，4-三甲基-1，2-二氢喹啉聚合物(Great LakesChemical)。
对获得的颗粒进行下列分析。
耐热压性115℃下的耐热压性是按照IEC 60811-3-1标准测定的。
为此，通过在190℃下预热10min后在190℃和20巴下压缩模塑制备了厚度为1mm的板。
使获得的板在475g的重量下经历115℃的温度达6小时。随后，测定它们的残余厚度。耐热压性是以初始厚度的百分比表示的残余厚度。测得的数据在表3中给出。
硬度肖氏D硬度是按照ASTM D2240-03标准测定的。
为此，按照上面公开的方法制备了厚度为8mm的板。测得的数据在表3中给出。
耐环境应力开裂(ESCR)ESCR是按照D-1693标准，Cond.A.测定的。
为此，按照上面公开的方法制备了厚度为3mm和切割厚度为0.65mm的板(对于实施例1的包覆材料(对比的))，及厚度为2mm和切割厚度为0.4mm的板(对于本发明的实施例2～4和实施例5(对比的)的包覆材料)。测定在50℃的温度下在10％Igepal溶液存在下进行。得到的数据在表3中给出。
表3
(*)对比的上面报导的数据表明，本发明的包覆材料(实施例2～4)的耐热压性和肖氏D硬度值高于从单独的回收的聚乙烯(实施例1)测得的值，而且比得上或者甚至高于从商业产品(实施例5)测得的值。至于耐应力开裂，与从单独的回收的聚乙烯测得的值相比，本发明的包覆材料显示了改进的值。
实施例6～10然后通过将实施例1～5的包覆材料挤出在横截面积为1.5mm2的红铜单丝上以获得3.4mm厚的电缆，来制备小电缆。所述挤出使用25D结构的45mm Bandera单螺杆挤出机进行，螺杆的旋转速度为约45rev/min。线速度为约10m/min，挤出机的各区中的温度为115-160-190-190-180℃，挤出头的温度为180℃。
用手动冲压机从挤出的层取样品，以按照CEI 20-34，5.1节，使用Instron仪以25mm/min的牵伸速度测定它的机械性能。测得的数据在表4中给出。
表4
(*)对比的上面报导的数据表明，本发明的包覆材料(实施例7～9)的机械性能高于从单独的回收聚乙烯(实施例6)测得的值，而且比得上从商业产品(实施例10)测得的值。
此外，还检查了如上所述得到的两个样品，以确定挤出的包覆层表面上缺陷的存在附图(图8全尺寸)显示，从单独的回收聚乙烯获得的挤出包覆层[实施例6-样品(A)]显示了在其表面上存在缺陷(例如存在小聚集体)；反之，从本发明的包覆材料得到的挤出包覆层[实施例9-样品(B)]在其表面上没有显示任何可检测到的缺陷。
权利要求
1.一种电缆，它包括至少一个包含至少一个传导元件的芯和至少一个从包覆材料制备的包覆层，其中所述包覆材料包含-至少一种第一聚乙烯，该聚乙烯具有不高于0.940g/cm3的密度，和0.05g/10′～2g/10′的按照ASTM D1238-00标准在190℃、2.16Kg负荷下测定的熔体流动指数(MFI)，所述第一聚乙烯得自废材料，-至少一种第二聚乙烯，该聚乙烯具有高于0.940g/cm3的密度。
2.权利要求1的电缆，其中所述第一聚乙烯的密度不低于0.910g/cm3。
3.权利要求1或2的电缆，其中所述第一聚乙烯的密度在0.915g/cm3和0.938g/cm3之间。
4.前述权利要求任一项的电缆，其中所述第一聚乙烯具有0.1g/10′～1g/10′的按照ASTM D1238-00标准在190℃、2.16Kg负荷下测定的熔体流动指数(MFI)。
5.前述权利要求任一项的电缆，其中所述第二聚乙烯的密度不高于0.970g/cm3。
6.前述权利要求任一项的电缆，其中所述第二聚乙烯具有在0.942g/cm3和0.965g/cm3之间的密度。
7.前述权利要求任一项的电缆，其中所述包覆层是具有保护作用的电缆外层。
8.前述权利要求任一项的电缆，其中所述第一聚乙烯的熔点低于130℃。
9.权利要求8的电缆，其中所述第一聚乙烯具有在100℃和125℃之间的熔点。
10.前述权利要求任一项的电缆，其中所述第一聚乙烯具有在50J/g和150J/g之间的熔融焓(ΔHm)。
11.权利要求10的电缆，其中所述第一聚乙烯具有在80J/g和140J/g之间的熔融焓(ΔHm)。
12.前述权利要求任一项的电缆，其中所述第一聚乙烯以相对于所述聚乙烯总重量高于2wt％的量含有炭黑。
13.权利要求12的电缆，其中所述第一聚乙烯以相对于所述聚乙烯总重量2.5wt％～4.0wt％的量含有炭黑。
14.前述权利要求任一项的电缆，其中所述第一聚乙烯选自低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、很低密度聚乙烯(VLDPE)或其混合物。
15.权利要求14的电缆，其中所述第一聚乙烯选自低密度聚乙烯与相对于所述聚乙烯总重量不高于15wt％的量的线性低密度聚乙烯的混合物。
16.前述权利要求任一项的电缆，其中所述第一聚乙烯在包覆材料中以相对于包覆材料总重量30wt％～90wt％的量存在。
17.权利要求16的电缆，其中所述第一聚乙烯在包覆材料中以相对于包覆材料总重量40wt％～60wt％的量存在。
18.前述权利要求任一项的电缆，其中所述第二聚乙烯具有0.05g/10′～2g/10′的按照ASTM D1238-00标准在190℃、2.16Kg负荷下测定的熔体流动指数(MFI)。
19.前述权利要求任一项的电缆，其中所述第二聚乙烯具有0.1g/10′～1g/10′的按照ASTM D1238-00标准在190℃、2.16Kg负荷下测定的熔体流动指数(MFI)。
20.前述权利要求任一项的电缆，其中所述第二聚乙烯的熔点高于120℃。
21.权利要求20的电缆，其中所述第二聚乙烯具有在125℃和165℃之间的熔点。
22.前述权利要求任一项的电缆，其中所述第二聚乙烯具有在125J/g和200J/g之间的熔融焓(ΔHm)。
23.权利要求22的电缆，其中所述第二聚乙烯具有在130J/g和185J/g之间的熔融焓(ΔHm)。
24.前述权利要求任一项的电缆，其中所述第二聚乙烯是得自废材料的聚乙烯。
25.权利要求24的电缆，其中得自废材料的所述聚乙烯含有相对于所述聚乙烯总重量不高于15wt％的聚丙烯。
26.前述权利要求任一项的电缆，其中所述第二聚乙烯在包覆材料中以相对于包覆材料总重量为10wt％～70wt％的量存在。
27.权利要求26的电缆，其中所述第二聚乙烯在包覆材料中以相对于包覆材料总重量为40wt％～60wt％的量存在。
28.前述权利要求任一项的电缆，其中所述包覆材料含有炭黑。
29.权利要求28的电缆，其中以相对于包覆材料总重量为2wt％～5wt％的量将所述炭黑加到包覆材料中。
30.权利要求29的电缆，其中以相对于包覆材料总重量为2.5wt％～4.0wt％的量将所述炭黑加到包覆材料中。
31.前述权利要求任一项的电缆，其中所述包覆材料是交联的或未交联的。
32.权利要求31的电缆，其中所述包覆材料是未交联的。
33.一种生产电缆的方法，该电缆包括至少一个包含至少一个传导元件的芯和至少一个从包覆材料制备的包覆层，所述方法包括下列步骤-提供至少一种呈细分散形式的第一聚乙烯，该聚乙烯具有不高于0.940g/cm3的密度，和0.05g/10′～2g/10′的、按照ASTM D1238-00标准在190℃和2.16Kg负荷下测定的熔体流动指数(MFI)，所述第一聚乙烯得自废材料；-提供至少一种呈细分散形式的第二聚乙烯，该聚乙烯具有高于0.940g/cm3的密度；-将至少一个包含至少一个传导元件的芯传送入挤出装置，该挤出装置包括一个腔体和至少一个可旋转地安装到所述腔体内的螺杆，所述腔体包括至少一个进料斗和至少一个出料口；-将所述第一和第二聚乙烯进料入所述挤出装置；-在所述挤出装置中熔化和混合所述第一和第二聚乙烯，以形成均匀的混合物；-将所述混合物过滤；-将所述混合物覆盖在所述包含至少一个传导元件的芯上，从而获得包覆层。
34.权利要求33的生产电缆的方法，其中所述第一聚乙烯的密度不低于0.910g/cm3。
35.权利要求33或34的生产电缆的方法，其中所述第一聚乙烯的密度在0.915g/cm3和0.938g/cm3之间。
36.权利要求33～35任一项的生产电缆的方法，其中所述第一聚乙烯具有0.1g/10′～1g/10′的按照ASTM D1238-00标准在190℃、2.16Kg负荷下测定的熔体流动指数(MF I)。
37.权利要求33或36任一项的生产电缆的方法，其中所述第二聚乙烯的密度不高于0.970g/cm3。
38.权利要求33～37任一项的生产电缆的方法，其中所述第二聚乙烯的密度在0.942g/cm3和0.965g/cm3之间。
39.权利要求33～38任一项的生产电缆的方法，其中所述挤出装置是单螺杆挤出机。
40.权利要求33～39任一项的生产电缆的方法，其中所述熔化和混合是在150℃～250℃的温度下进行的。
41.权利要求40的生产电缆的方法，其中所述熔化和混合是在120℃～230℃的温度下进行的。
42.权利要求33～41任一项的生产电缆的方法，其中在将所述第一聚乙烯和所述第二聚乙烯进料入挤出装置的步骤以前，将它们预混合。
43.权利要求33～42任一项的生产电缆的方法，其中所述第一聚乙烯如权利要求8～17任一项所定义。
44.权利要求33～43任一项的生产电缆的方法，其中所述第二聚乙烯如权利要求18～27任一项所定义。
45.权利要求33～44任一项的生产电缆的方法，其中所述第一聚乙烯通过包括下列步骤的方法以细分散的形式从废材料得到(a)拣出废材料中任选存在的杂质；(b)将步骤(a)中获得的废材料进料到磨机中，获得平均直径为约0.1cm～约2.0cm的碎片；(c)在水中洗涤步骤(b)中获得的碎片并过滤，以弃去密度高于1kg/l的杂质；(d)用干燥的暖空气干燥步骤(c)中获得的碎片；(e)将步骤(d)中获得的干燥碎片进料到挤出装置中，该挤出装置包括一个腔体和至少一个可旋转地安装到所述腔体中的螺杆，所述腔体至少包括一个进料斗和一个出料口；(f)熔化和混合所述碎片，获得均匀的混合物；(g)将步骤(f)中获得的均匀混合物过滤和造粒，获得呈细分散形式的产物；(h)冷却步骤(g)中获得的呈细分散形式的产物；(i)用干燥的暖空气干燥步骤(h)中获得的冷却产物。
46.权利要求45的生产电缆的方法，其中将步骤(f)中获得的均匀混合物进料入第二个挤出装置。
47.权利要求45或46的生产电缆的方法，其中所述挤出装置是单螺杆挤出机。
全文摘要
一种电缆，它包括至少一个包含至少一个传导元件的芯和至少一个从包覆材料制备的包覆层，其中所述包覆材料包含－至少一种第一聚乙烯，该聚乙烯具有不高于0.940g/cm
文档编号C08L23/06GK1868006SQ03827147
公开日2006年11月22日 申请日期2003年9月30日 优先权日2003年9月30日
发明者L·卡斯特兰尼, A·佩利佐尼, F·佩鲁佐蒂, E·阿尔贝扎蒂 申请人:普雷斯曼电缆及系统能源有限公司