BRPI0419188B1

BRPI0419188B1 - processo para a fabricação de um cabo

Info

Publication number: BRPI0419188B1
Application number: BRPI0419188-9A
Authority: BR
Inventors: Gaia Dell' Anna; Alberto Bareggi; Sergio Belli
Original assignee: Prysmian Cavi E Sistemi Energia S.R.L.
Priority date: 2004-11-23
Filing date: 2004-11-23
Publication date: 2021-01-26
Also published as: CA2589141A1; JP2008521182A; NZ554965A; US7811494B2; AU2004325173B2; JP4700061B2; BRPI0419188A; AR051678A1; KR20070086578A; MY146125A; US20080128939A1; EP1825484B1; CA2589141C; AU2004325173A1; DK1825484T3; EP1825484A1; KR101082455B1; WO2006056218A1

Abstract

PROCESSO PARA A FABRICAÇÃO DE UM CABO. A presente invenção diz respeito a um processo para a fabricação de um cabo, o dito cabo compreendendo: um condutor; uma camada semi-condutora interna que circunda o dito condutor e tendo uma espessura menor do que ou igual a 0,4 mm e uma camada isolante que circunda a dita camada semi- condutora interna. O processo compreende a etapa de co-extrusar a camada semi-condutora interna e a camada isolante. A dita etapa compreende: a) fornecer um primeiro fluxo anular de material semi-condutor interno e um segundo fluxo anular de material isolante; b) contatar a superfície externa do dito primeiro fluxo anular e a superfície interna do dito segundo fluxo anular em uma distância axial a partir do ponto de contato onde a superfície interna do dito primeiro fluxo anular contata o condutor; e) selecionar em combinação, a dita velocidade de alimentação predeterminada e o dito ponto de contato (D), como uma fúnção da viscosidade dinâmica (rj) do material semi-condutor interno e do material isolante, de modo que a razão entre a tensão de cisalhamento da camada semi-condutora interna na parede radialmente interna da matriz de extrusão e a tensão (...).

Description

[001] A presente invenção diz respeito a um processo para a fabricação de um cabo.

[002] Em particular, a presente invenção diz respeito a um processo para a fabricação de um cabo elétrico para a transmissão e distribuição de energia elétrica em voltagem média ou alta.

[003] Mais em particular, a presente invenção diz respeito a um processo para a fabricação de um cabo elétrico tendo uma estrutura com um projeto muito compacto.

[004] No presente relatório descritivo, o termo Voltagem média é usado para referir-se a tensão de tipicamente cerca de 10 a cerca de 60 kV e o termo alta voltagem refere-se a uma tensão acima de 60 kV. No geral, o termo baixa voltagem refere-se a uma tensão menor do que 10 kV, tipicamente maior do que 100 V. O termo voltagem muito alta também é usado algumas vezes na técnica para definir voltagens maiores do que cerca de 150 ou 220 kV, até 500 kV ou mais.

[005] Os cabos para a transmissão ou distribuição de energia em voltagem média ou alta no geral têm um condutor metálico que é circundado, respectivamente, por uma camada semi-condutora interna, uma camada isolante e uma camada semi-condutora externa. Seguindo o presente relatório descritivo, a dita seqüência predeterminada de elementos será indicada com o termo de “núcleo de cabo”.

[006] Em uma posição radialmente externa ao dito núcleo, o cabo é fornecido com uma proteção metálica (ou tela), usualmente feita de alumínio, chumbo ou cobre. No geral, a proteção metálica consiste de um tubo contínuo ou de uma fita metálica formada de acordo com uma forma tubular e soldada ou selada para garantir a hermeticidade. Alternativamente, o escudo metálico é formado de uma pluralidade de arames metálicos.

[007] A proteção metálica desempenha uma função elétrica criando, dentro do cabo, como um resultado do contato direto entre a proteção metálica e a camada semi-condutora externa do núcleo do cabo, um campo elétrico uniforme do tipo radial, ao mesmo tempo cancelando o campo elétrico externo do dito cabo.

[008] A proteção metálica também pode fornecer hermeticidade contra o exterior do cabo interpondo-se uma barreira à penetração de água na direção radial.

[009] Uma outra função da proteção metálica é aquela de opor-se à correntes de curto circuito.

[0010] Em uma configuração do tipo unipolar, o cabo é fornecido com um sobre-revestimento polimérico em uma posição radialmente externa à proteção metálica mencionada acima.

[0011] Além disso, cabos para transmissão ou distribuição de energia são, no geral, fornecidos com uma ou mais camadas para a proteção dos ditos cabos de impactos acidentais que podem ocorrer em sua superfície externa.

[0012] Impactos acidentais em um cabo podem ocorrer, por exemplo, durante seu transporte ou durante a etapa de colocação do cabo em uma vala cavada no solo. Os ditos impactos acidentais podem causar uma série de danos estruturais ao cabo, incluindo a deformação da camada isolante e separação da camada isolante das camadas semi-condutoras, danos que podem causar variações da tensão da voltagem elétrica da camada isolante com uma conseqüente diminuição na capacidade isolante da dita camada.

[0013] Nos cabos que estão correntemente disponíveis no mercado, por exemplo, naqueles para a transmissão ou distribuição de energia de voltagem baixa ou média, blindagens metálicas capazes de resistir aos ditos impactos são usualmente fornecidos a fim de proteger os ditos cabos de possíveis danos causados por impactos acidentais. No geral, as ditas blindagens estão na forma de fitas ou arames (preferivelmente feitos de aço) ou alternativamente na forma de sobre-revestimentos metálicos (preferivelmente feitos de chumbo ou alumínio). Um exemplo de uma tal estrutura de cabo é descrito na patente U. S. 5.153.381.

[0014] A Patente Européia N° 981.821 do mesmo requerente, divulga um cabo que é fornecido com uma camada de material polimérico expandido a fim de conferir ao dito cabo, uma resistência a impactos acidentais, a dita camada de material polimérico expandido sendo preferivelmente aplicada radialmente externa ao núcleo do cabo. A dita solução técnica proposta evita o uso de blindagens metálicas tradicionais, desse modo, reduzindo o peso do cabo, bem como, tornando o seu processo de produção mais fácil.

[0015] O requerente percebeu a necessidade de fornecer um cabo com um núcleo de cabo compacto, isto é, com um projeto de núcleo de cabo tendo espessuras reduzidas das camadas semi-condutoras e da camada isolante com respeito aos cabos convencionais, a fim de reduzir o tamanho e o peso do cabo para intensificar vantajosamente o manuseio, flexibilidade e o transporte deste, sem diminuir as propriedades elétricas e mecânicas totais do cabo.

[0016] Entretanto, o requerente observou que a produção de um tal núcleo de cabo compacto não pode ser realizado - na velocidade de fabricação desejada - usando-se os processos de fabricação conhecidos na técnica, que são inadequados para o fornecimento dos resultados desejados.

[0017] A fim de produzir um núcleo de cabo compacto que é fornecido com uma camada semi-condutora interna muito fina (isto é, tendo uma espessura menor do que ou igual a 0,4 mm), o requerente observou que as técnicas de extrusão conhecidas, de acordo com aquelas que os fluxo de materiais diferentes que formam as camadas constitutivas do núcleo do cabo são mantidos separados um do ouro e separadamente extrusados no núcleo do cabo sendo formado, resulta em uma pluralidade de desvantagens que não permitem que o núcleo do cabo desejado seja produzido em uma velocidade razoável.

[0018] Por exemplo, no caso de uma redução fora do comum das espessuras da camada semi-condutora interna ser obtida, os processos de fabricação de cabo conhecidos são origem à formação de uma espessura não homogênea da camada semi-condutora interna, nas direções longitudinais ou nas radiais, bem como rupturas destes durante a extrusão da camada semi- condutora interna no cabo condutor. Isto ocorre devido ao fato que, enquanto move-se ao longo da cabeça extrusora, o condutor exerce uma força de extração, camada semi-condutora interna extrusada muito fina, desse modo, fazendo com que os defeitos mencionados acima ocorram. Este aspecto é ainda mais tensionado quando o cabo condutos é movido ao longo da cabeça extrusora em uma velocidade de alimentação predeterminada que é suficientemente alta (por exemplo, em uma velocidade de alimentação convencional de cerca de 30 m/minutos) permitindo que uma produtividade industrial seja realizada. Portanto, a combinação de uma velocidade de alimentação de cabo condutor relativamente alta com uma camada semi- condutora interna muito fina a ser extrusada, no geral, produz um núcleo do cabo defeituoso que é inaceitável e desta maneira, descartado.

[0019] Além disso, de acordo com os processos de fabricação de cabo conhecidos, no caso de espessuras reduzidas da camada semi-condutora interna for requisitada ser obtida, o comprimento do canal de extrusão - que é usado para a extrusão da camada semi-condutora interna - é sensivelmente maior do que a sua altura média (a altura do canal é medida em um plano perpendicular às paredes longitudinais do canal). Este aspecto causa um aumento fora do comum da pressão de extrusão dentro da cabeça da extrusora, que ocorre devido a uma diminuição da seção transversal do canal de extrusão e, como uma conseqüência, a um aumento da velocidade de material extrusado que move-se ao longo do canal de extrusão. Portanto, a fim de reduzir a pressão na cabeça extrusora, a saída de extrusão da camada semi- condutora interna é ajustada a um valor menor a fim de reduzir a velocidade do semi-condutor interno no canal de extrusão, desse modo, afetando negativamente a produtividade do processo de fabricação.

[0020] Além disso, de acordo com os processos de fabricação de cabo conhecidos, no caso de uma espessura reduzida da camada semi-condutora interna é requeria ser obtida, uma produção e/ou montagem precisas das matrizes que formam o canal de extrusão de camada semi-condutora interna, notavelmente influencia a estabilidade do fluxo de material extrusado. Como uma conseqüência, uma distribuição não homogênea do material extrusado e uma espessura não homogênea da camada semi-condutora interna no cabo condutor pode ocorrer.

[0021] Os processos de fabricação de cabo convencionais também são conhecidos de modo que um elemento de camada múltipla de cabo seja co- extrusado no condutor de cabo, fazendo com que as camadas simples do dito elemento de camada múltipla entrem em contato uma com a outra sendo extrusadas no condutor de modo que o elemento de camada múltipla seja formado em uma posição que esteja a montante do ponto de contato entre o cabo condutor e o elemento de camada múltipla do cabo.

[0022] Por exemplo, o documento US-3.737.490 divulga um método de fabricação de um compósito extrusado que cobre um cabo elétrico em um núcleo que avança de maneira contínua por meio de um processo de flutuação, a dita cobertura compreende duas ou mais camadas de materiais de cobertura diferentes. O método compreende fazer com que o núcleo passe através do tubo do núcleo de uma máquina de extrusão que alimenta as camadas contínuas perifericamente extrusadas dos materiais de cobertura simultaneamente através da extremidade de saída da máquina de extrusão; fazendo com que as camadas extrusada tornem-se completas e entrem em contato íntimo interfacial íntimo a montante da extremidade de saída da máquina de extrusão; realizando-se o tratamento contínuo do compósito de cobertura assim formado passando o núcleo coberto através de uma câmara hermeticamente selada com a extremidade de saída da máquina de extrusão e contendo um meio fluido em uma pressão super-atmosférica e, ao mesmo tempo, injetar o fluido sob pressão no interior do tubo do núcleo e mantendo o fluido em uma pressão que é menor do que aquela do meio fluido por uma quantidade tal que a diferença de pressão através da cobertura de compósito extrusada no orifício de extrusão seja suficiente para fazer com que a cobertura de compósito extrusada caia firmemente no núcleo quando este emerge da máquina de extrusão mas que seja insuficiente para forçar o compósito extrusado que cobre ao longo do tubo do núcleo. Além disso, o dito documento divulga uma cabeça cruzada de uma máquina de extrusão tendo em sua extremidade de saída, um orifício de extrusão anular definido por uma matriz externa e uma matriz interna que é presa pela extremidade dianteira de um tubo de núcleo que se estende por toda a cabeça. A montante do orifício de extrusão está uma matriz intermediária. O polietileno semicondutor em um estado plástico é alimentado ao espaço anular entre a matriz interna e a matriz intermediária através de uma passagem de fornecimento e polietileno em um estado plástico é alimentado ao espaço anular entre a matriz intermediária e a matriz externa através de uma passagem de fornecimento. A matriz intermediária é assim posicionada com respeito à matriz externa e a matriz interna que as camadas extrusadas do polietileno semi-condutor e o polietileno isolante entram em contato interfacial completo e íntimo a montante do orifício de extrusão. Por este método, uma cobertura de compósito que compreende uma camada de polietileno reticulada semicondutora interna de espessura radial de 0,5 mm e uma camada de polietileno reticulável isolante externa de espessura radial de 2,8 mm pode ser aplicado a um condutor em forma de setor.

[0023] O Documento US-4.093.414 divulga uma matriz pela qual o compostos isolantes termoplásticos podem ser co-extrusados para a aplicação de um isolamento de espuma/sobre-revestimento em um cabo condutor, especialmente no processo de fabricação de um fio de telefone. De acordo com o dito documento apenas uma extremidade e uma matriz de extrusão são usadas para a aplicação de duas camadas do material isolante (uma primeira camada celular isolante e uma segunda camada isolante sólida sobre a dita camada celular) com um separador de fluxo de fusão entre os fornecimentos de isolamento quando este aproxima a extremidade da ponta através da qual o condutor passa. O separador de fluxo fundido evita que os materiais isolantes se fundam antes de estarem perto da extremidade de descarga da ponta única, o referido separador de fluxo fundido termina a alguma distância do final da ponta, de modo que a ruptura da estrutura celular da camada interna possa ser evitada.

[0024] O Documento EP-534.208 divulga uma cabeça de extrusão para a co-extrusão de pelo menos dois materiais plásticos diferentes que são fornecidos por meio de dois canais de alimentação que se abrem em uma matriz de saída comum e em uma zona de homogeneização em forma de fenda que serve para homogeneizar a corrente de material. A zona de homogeneização para o material interno estende-se essencialmente na direção axial, por meio do qual a zona de homogeneização para o material externo estende-se essencialmente na direção radial. Um artigo alongado pode ser revestido pelos ditos pelo menos dois materiais plásticos diferentes.

[0025] O requerente observou que, no caso da camada semi-condutora interna extrusada contatar a camada isolante extrusada em uma posição que esteja a montante do ponto de contato entre o cabo condutor e a camada semi- condutora interna, a ação de estiramento exercida na camada semi-condutora interna (enquanto está sendo extrusada) pelo cabo condutor (enquanto move- se junto com a cabeça de extrusão) é vantajosamente distribuída em uma espessura que consiste da soma das espessuras da camada semi-condutora interna e da camada isolante respectivamente.

[0026] Portanto, graças ao fato de que, quando contata-se o condutor, a camada semi-condutora interna é delimitada - na sua porção radialmente externa - pela presença da camada isolante já extrusada neste e não pela parede fixa de uma matriz adequada para a extrusão da camada semi- condutora interna (como no caso em que a camada semi-condutora interna e a camada isolante são separadamente extrusadas no núcleo do cabo sendo formado), a ação de estiramento exercida pelo cabo condutor na camada semi- condutora interna já montada com a camada isolante não causa a formação de não homogeneidades de espessura e/ou cortes na interface interna de condutor/camada semi-condutora.

[0027] O requerente ainda percebeu que, a fim de fabricar núcleo do cabo compacto que é fornecido com uma camada semi-condutora interna muito fina, é necessário fazer a camada semi-condutora interna contatar a camada isolante em uma posição que esteja a montante do ponto de contato entre o cabo condutor e a camada semi-condutora interna e, além disso, realizar a etapa de ligação do material semicondutor interno com o material isolante - no seu ponto de contato - de uma tal maneira que as instabilidades de fluxo nos materiais extrusados não elevam-se durante o contato e a ligação ao longo da cabeça de extrusão.

[0028] Em outras palavras, o requerente, percebeu que as condições de extrusão dos dois materiais (as condições de processo, por exemplo, o fluxo de material, bem como as condições geométricas, por exemplo, a distância e a configuração recíprocas das matrizes) influenciam as propriedades reológicas na interface entre a camada semi-condutora interna e a camada isolante.

[0029] Portanto, a fim de garantir que o a espessura desejada da camada semi-condutora interna e a uniformidade longitudinal desta seja atingida, o requerente observou que, na proximidade do ponto de contato entre a camada semi-condutora interna e a camada isolante, a diferença entre a tensão de cisalhamento do material semi-condutor interno e a tensão de cisalhamento do material isolante devem ser tão pequenas quanto possíveis de modo que as instabilidades de fluxo nos materiais extrusados sejam evitadas ou pelo menos notavelmente reduzidas e a ligação dos dois materiais não provoque a formação de deformações nas duas camadas de contato.

[0030] No detalhe, o requerente observou que, na proximidade do ponto de contato entre a camada semi-condutora interna e a camada isolante, a razão entre a tensão de cisalhamento da camada semi-condutora interna e a tensão de cisalhamento da camada isolante deve estar compreendida entre 0,5 e 4.

[0031] De acordo com um aspecto deste, a presente invenção diz respeito a um processo para a fabricação de um cabo, o dito cabo compreendendo: - um condutor; - uma camada semi-condutora interna que circunda o dito condutor e tendo uma espessura menor do que ou igual a 0,4 mm e - uma camada isolante que circunda a dita camada semi- condutora interna, o dito processo compreendendo as etapas de: - alimentar o condutor em uma velocidade de alimentação predeterminada a uma cabeça de extrusão que compreende um primeiro canal de extrusão para extrusar a camada semi-condutora interna e um segundo canal de extrusão para extrusar a camada isolante, o dito primeiro canal de extrusão e o dito segundo canal de extrusão sendo separados um do outro por uma matriz de extrusão e - co-extrusar a camada semi-condutora interna e a camada isolante, a dita etapa de co-extrusar compreendendo: - fornecer um primeiro fluxo anular de material semi-condutor interno e um segundo fluxo anular de material isolante; - contatar a superfície externa do dito primeiro fluxo anular e a superfície interna do dito segundo fluxo anular em uma distância axial a partir do ponto de contato onde a superfície interna do dito primeiro fluxo anular contata o condutor; - selecionar em combinação, a dita velocidade de alimentação predeterminada e o dito ponto de contato, como uma função da viscosidade dinâmica do material semi-condutor interno e do material isolante, de modo que a razão entre a tensão de cisalhamento da camada semi- condutora interna na parede radialmente interna da dita primeira matriz de extrusão e a tensão de cisalhamento da camada isolante na parede radialmente externa da dita primeira matriz de extrusão, na proximidade do dito ponto de contato, é compreendida de cerca de 0,5 a 4; - extrusar por compressão a camada isolante e a camada semi-condutora interna no condutor.

[0032] Preferivelmente, a dita distância axial - que é medida ao longo da direção de avanço do cabo condutor - é maior do que ou igual a 0,5 vezes o diâmetro do condutor. Mais preferivelmente, a dita distância é compreendida na faixa de cerca de 0,6 a cerca de 10 vezes o diâmetro do condutor.

[0033] No presente relatório descritivo e nas seguintes reivindicações, o termo "em proximidade do ponto de contato" significa que a tensão de cisalhamento das duas camadas extrusadas (isto é, a camada semi-condutora interna e a camada isolante) é calculada na parede da matriz de extrusão respectiva (a parede radialmente interna e a parede radialmente externa respectivamente) logo antes das ditas duas camadas entrarem em contato recíproco, isto é logo antes das ditas duas camadas deixarem as respectivas paredes de matriz de extrusão.

[0034] Preferivelmente, a razão entre a tensão de cisalhamento da camada semi-condutora interna na parede radialmente interna da primeira matriz de extrusão e a tensão de cisalhamento da camada isolante na parede radialmente externa da primeira matriz de extrusão, em proximidade do ponto de contato, é compreendida de cerca de 0,7 a cerca de 3,0.

[0035] Mais preferivelmente, a dita razão é de cerca de 1, isto é a tensão de cisalhamento da camada semi-condutora interna na parede radialmente interna da primeira matriz de extrusão é substancialmente igual a uma tensão de cisalhamento da camada isolante na parede radialmente externa da primeira matriz de extrusão.

[0036] No presente relatório descritivo e nas seguintes reivindicações, o termo "extrusar por compressão" uma camada feita de um material polimérico significa que, dentro da cabeça de extrusão, a pressão do dito material polimérico é maior do que a pressão atmosférica, na saída da cabeça de extrusão, o diâmetro da camada polimérica extrusada é maior do que ou igual ao diâmetro interno da matriz de extrusão responsável pela formação da dita camada polimérica (isto significa que na saída da cabeça de extrusão, o diâmetro da camada polimérica extrusada não reduz sucessivamente).

[0037] De acordo com a presente invenção, o processo de fabricação de cabo permite produzir a camada semi-condutora interna muito fina, isto é uma camada semi-condutora interna tendo uma espessura menor do que ou igual a 0,4 mm.

[0038] Preferivelmente, a espessura da camada semi-condutora interna está compreendida na faixa de cerca de 0,05 mm a cerca de 0,4 mm.

[0039] Mais preferivelmente, a espessura da camada semi-condutora interna está compreendida na faixa de cerca de 0,2 mm a cerca de 0,3 mm.

[0040] Como divulgado no documento WO 04/003940, o requerente ainda observou que, fornecendo um cabo com um elemento protetor compreendendo uma camada polimérica expandida adequada para conferir ao cabo uma resistência predeterminada a impactos acidentais, é possível tornar o projeto do cabo mais compacto do que aquele de um cabo convencional.

[0041] De fato, o requerente observou que fornecendo um cabo com um elemento protetor compreendendo uma camada polimérica expandida é possível reduzir vantajosamente a espessura da camada isolante do cabo até uma tensão elétrica compatível com a rigidez elétrica do material isolante. Além disso, é possível reduzir a espessura das camadas semi-condutoras internas e externas que circundam a camada isolante para tornar a construção do núcleo do cabo mais compacta sem diminuir suas propriedades de resistência elétrica e mecânica.

[0042] Preferivelmente, o processo de fabricação da presente invenção é adequado para produzir um cabo elétrico que é fornecido com um condutor de haste sólida cujo perfil de contorno externo tem uma seção transversal circular regular.

[0043] Alternativamente, o cabo condutor pode ser feito de fios de metal trançados desde que o perfil de contorno externo da estrutura trançada não contenha desuniformidades devido à constituição do condutor composto cuja entidade não pode ser suavizada do ponto de vista elétrico pela camada semicondutora interna.

[0044] Preferivelmente, o processo de fabricação de cabo da presente invenção é um processo contínuo, isto é o cabo é produzido na ausência de fases de repouso ou armazenamento intermediárias.

[0045] No presente relatório descritivo e nas seguintes reivindicações, por "processo contínuo" é entendido um processo em que o tempo requerido para a fabricação de um dado comprimento de cabo é inversamente proporcional à velocidade de avanço do cabo na linha, de modo que as fases de repouso intermediárias estão ausentes entre o fornecimento de condutor e a retirada do cabo acabado.

[0046] Preferivelmente, a velocidade em linha do processo de acordo com a presente invenção é compreendida de cerca de 30 a cerca de 100 m/min.

[0047] O processo da presente invenção ainda compreende a etapa de fornecer uma camada semi-condutora externa que circunda a camada isolante para obter o núcleo do cabo.

[0048] Sucessivamente, o processo da presente invenção ainda compreende a etapa de esfriar o núcleo do cabo, por exemplo, fazendo com que o núcleo do cabo passe através de um duto aberto alongado é que um fluido de esfriamento está fluindo. A água é um exemplo preferido de tal fluido de esfriamento.

[0049] Preferivelmente, o processo da presente invenção ainda compreende a etapa de secar o núcleo do cabo esfriado de modo que remova os resíduos do fluido de esfriamento, tais como umidade ou gotículas de água, particularmente, em tal caso, o despejo dos resíduos será nocivo para o desempenho total do cabo.

[0050] Além disso, o processo da presente invenção compreende ainda a etapa de fornecer uma proteção metálica em torno do núcleo do cabo que pode ser formada a partir de uma folha de metal dobrada longitudinalmente ou de fios ou fitas de enrolamento helicoidal.

[0051] Além disso, preferivelmente, o processo da presente invenção compreende a etapa de aplicar um elemento protetor contra impacto em torno da proteção metálica. Preferivelmente, o dito elemento de proteção contra impacto é aplicado por extrusão. Preferivelmente, o dito elemento protetor contra impacto compreende uma camada polimérica não expandida e uma camada polimérica expandida. Preferivelmente, a camada polimérica expandida é posicionada radialmente externa à camada polimérica não expandida. Preferivelmente, a camada polimérica não expandida e a camada polimérica expandida são aplicadas por co-extrusão.

[0052] No geral, o processo da invenção ainda compreende a etapa de aplicar um sobre-revestimento em torno da proteção metálica. Preferivelmente, o sobre-revestimento é aplicado por extrusão.

[0053] Finalmente, o processo da presente invenção compreendendo uma etapa de esfriamento adicional e, sucessivamente, uma etapa de retirada para coletar o cabo finalizado em um carretel.

[0054] A presente invenção é vantajosamente aplicável não apenas a cabos elétricos para o transporte ou distribuição de energia, mas também a cabos do tipo energia/telecomunicações que incluem um núcleo de fibra ótica. Neste sentido, portanto, no restante do presente relatório descritivo e nas reivindicações que seguem o termo "condutor" significa um condutor metálico ou um condutor do tipo elétrico/ótico misto.

[0055] Detalhes adicionais serão ilustrados na descrição detalhada que segue, com referência aos desenhos anexos, em que: • A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um cabo elétrico obtido com o processo de fabricação da presente invenção; • A Figura 2 é uma vista parcial, na seção longitudinal, de uma cabeça de extrusão de acordo com um processo convencional para fabricar um cabo elétrico unipolar; • A Figura 3 é uma vista parcial, na seção longitudinal, de uma cabeça de extrusão de acordo com o processo de fabricação da presente invenção e • As Figuras 4 e 5 são vistas parciais esquemáticas da distribuição de velocidade e a distribuição de tensão de cisalhamento de um fluido Newtoniano e não Newtoniano, respectivamente, que flui através de um conduto anular.

[0056] A Figura 1 mostra uma vista em perspectiva, parcialmente na seção transversal, de um cabo elétrico 1 que é vantajosamente obtido com o processo de fabricação da presente invenção, tipicamente projetado para o uso na faixa de voltagem média ou alta.

[0057] O cabo 1 tem um núcleo do cabo que compreende: um condutor 2, uma camada semi-condutora interna 3, uma camada isolante 4 e uma camada semi-condutora externa 5.

[0058] De acordo com a forma de realização preferida mostrada na Figura 1, o condutor 2 é uma haste metálica, preferivelmente feito de cobre ou de alumínio. Alternativamente (não mostrado na Figura 1), o condutor 2 compreende pelo menos dois arames metálicos, preferivelmente de cobre ou de alumínio, que são filamentados juntos de acordo com quaisquer técnicas convencionais para formar um fio elétrico.

[0059] A área de seção transversal do condutor 2 é determinada em relação com a energia a ser transportada na voltagem selecionada. As áreas de seção transversal preferidas para cabos compactos produzem com o processo da presente invenção a faixa de 16 a 1.000 mm2.

[0060] No geral, a camada isolante 4 é feita de uma composição polimérica reticulada ou são reticuladas, por exemplo, selecionada de: poliolefinas (homopolímeros ou copolímeros de olefinas diferentes), éster copolímeros de olefina/etilenicamente insaturados, poliésteres, poliéteres, copolímeros de poliéter/poliéster e misturas destes. Os exemplos dos ditos copolímeros são: polietileno (PE), em particular PE de baixa densidade linear (LLDPE); polipropileno (PP); copolímeros de propileno/etileno termoplásticos; borrachas de etileno-propileno (EPR) ou borrachas de etileno- propileno-dieno (EPDM); borrachas naturais; borrachas de butila; copolímeros de etileno/acetato de vinila copolímeros (EVA); copolímeros de etileno/acrilato de metila (EMA); copolímeros de etileno/acrilato de etila (EEA); copolímeros de etileno/acrilato de butila (EBA); copolímeros de etileno/olefina e outros.

[0061] Preferivelmente, a dita camada isolante 4 é feita de um material polimérico de base não reticulada.

[0062] No presente relatório descritivo, o termo "material isolante" é usado para referir-se ao material tendo uma rigidez dielétrica de pelo menos 5 kV/mm, preferivelmente maior do que 10 kV/mm. Para cabos de transmissão de energia de voltagem média-alta, o material isolante tem rigidez dielétrica maior do que 40 kV/mm.

[0063] Preferivelmente, o material isolante da camada isolante 4 é um material polimérico não expandido. Na presente invenção, o termo material polimérico “não expandido” é usado para designar um material que é substancialmente isento de volume de vazios dentro de sua estrutura, isto é um material tendo um grau de expansão substancialmente nulo como melhor explicado seguindo a presente descrição. Em particular, o dito material isolante tem uma densidade de 0,85 g/cm3 ou mais.

[0064] Tipicamente, a camada isolante de cabos de transmissão de energia tem uma constante dielétrica (K) maior do que 2.

[0065] A camada semi-condutora interna 3 e a camada semi- condutora externa 5, ambas não expandidas, são obtidas de acordo com o processo da presente invenção (como descrito nos detalhes seguindo a presente descrição), o material polimérico básico e o negro de fumo (o último sendo usado para fabricar as ditas camadas eletricamente semi-condutoras) sendo selecionado daqueles mencionados seguindo a presente descrição.

[0066] Em uma forma de realização preferida da presente invenção, as camadas semi-condutoras internas e externas 3, 5 compreendem um material polimérico de base não reticulada, mais preferivelmente um composto de polipropileno.

[0067] Além disso, o cabo 1 ainda compreende uma proteção metálica 6 que circunda o núcleo do cabo. De acordo com a forma de realização mostrada na Figura 1, a proteção metálica 6 é feita de uma folha de metal contínua que é formada em um tubo. Preferivelmente, uma proteção metálica é feita de alumínio ou, alternativamente, de cobre. Em alguns casos, chumbo também pode ser usado.

[0068] A folha de metal 6 é enrolada em torno da camada semi- condutora externa 5 com bordas sobrepostas tendo um material selante interposto a fim de tornar a proteção metálica à prova de água. Alternativamente, a folha de metal é soldada.

[0069] Alternativamente, a proteção metálica 6 é feita de arames ou tiras metálicas helicalmente enroladas colocadas em torno da dita camada semi-condutora externa 5.

[0070] Usualmente a proteção metálica é revestida com um sobre- revestimento (não mostrado na Figura 1) consistindo de um material polimérico reticulado ou não reticulado, por exemplo, cloreto de vinila (PVC) ou polietileno (PE).

[0071] De acordo com a forma de realização mostrada na Figura 1, em uma posição radialmente externa a uma proteção metálica 6, o cabo 1 é fornecido com um elemento protetor 7. De acordo com a dita forma de realização, o elemento protetor 7 compreende uma camada polimérica expandida 9 que está incluída entre duas camadas polimérica não expandidas, uma (primeira) camada polimérica externa não expandida 10 e uma (segunda) camada polimérica interna não expandida 8 respectivamente. O elemento protetor 7 tem a função de proteger o cabo de qualquer impacto externo, que ocorre no cabo, absorvendo-se pelo menos parcialmente o dito impacto.

[0072] De acordo com a Patente Européia N° 981. 821 no nome do requerente, o material polimérico que constitui a camada polimérica expandida 9 pode ser de qualquer tipo de polímero expansível, tal como, por exemplo: poliolefinas, copolímeros de olefinas diferentes, copolímeros de uma olefina com um éter etilenicamente insaturado, poliésteres, policarbonatos, polissulfonas, resinas de fenol, resinas de uréia e misturas destes. Os exemplos de polímeros adequados são: polietileno (PE), em particular PE de baixa densidade (LDPE), PE de densidade média (MDPE), PE de densidade alta (HDPE), PE de densidade linear baixa (LLDPE), polietileno de densidade linear ultra-baixa (ULDPE); polipropileno (PP); copolímeros de etileno/propileno elastoméricos (EPR) ou terpolímeros de etileno/propileno/dieno (EPDM); borracha natural; borracha de butila; copolímeros de etileno/éster vinílico, por exemplo etileno/acetato de vinila (EVA); copolímeros de etileno/acrilato, em particular etileno/acrilato de metila (EMA), etileno/acrilato de etila (EEA) e etileno/acrilato de butila (EBA); copolímeros termoplásticos de etileno/alfa-olefina; poliestireno; resinas de acrilonitrila/butadieno/estireno (ABS); polímeros halogenados, em particular cloreto de vinila (PVC); poliuretano (PUR); poliamidas; poliésteres aromáticos, tais como tereftalato de polietileno (PET) ou tereftalato de polibutileno (PBT); e copolímeros destes ou misturas mecânicas destes.

[0073] Para os propósitos da presente descrição, o termo polímero “expandido” é entendido referir-se a um polímero dentro da estrutura cuja porcentagem de volume de “vácuo” (isto quer dizer o espaço não ocupado pelo polímero, mas por um gás ou ar) é tipicamente maior do que 10% do volume total do dito polímero.

[0074] No geral, a porcentagem de espaço livre em um polímero expandido é expressado em termos de grau de expansão (G). No presente relatório descritivo, o termo "grau de expansão do polímero" é entendido referir-se à expansão do polímero determinado da seguinte maneira: G (grau de expansão) = (d0/de - 1).100 onde d0 indica a densidade do polímero não expandido (isto quer dizer o polímero com uma estrutura que é essencialmente isenta de volume de vácuo) e de indica a densidade aparente medida para o polímero expandido.

[0075] Preferivelmente, o grau de expansão da dita camada polimérica expandida 9 é escolhida na faixa de 25% e 160%, mais preferivelmente entre 40% e 140%.

[0076] Preferivelmente, as duas camadas poliméricas não expandidas 8, 10 do dito elemento protetor 7 são feitas de materiais de poliolefina.

[0077] As duas camada poliméricas não expandidas 8, 10 podem ser feitas de um material polimérico selecionado do grupo que compreende: polietileno de densidade baixa (LDPE) (d = 0,910 - 0,926 g/cm3); copolímeros de etileno com α-olefinas; polipropileno (PP); borrachas de etileno/α-olefina, em particular borrachas de etileno/propileno (EPR), borrachas de etileno/propileno/dieno (EPDM); borracha natural; borrachas de butila e misturas destes.

[0078] Preferivelmente, as duas camadas polimérica não expandidas 8, 10 são feitas de um material termoplástico, preferivelmente uma poliolefina, tal como polietileno não reticulado (PE); alternativamente, cloreto de vinila (PVC) pode ser usado.

[0079] Na forma de realização mostrada na Figura 1, o cabo 1 ainda é fornecido com uma camada bloqueadora de água 11 colocada entre a camada semi-condutora externa 5 e a proteção metálica 6.

[0080] De acordo com uma forma de realização preferida da invenção, a camada bloqueadora de água 11 é uma camada semi-condutora dilatável em água expandida como descrito no WO 01/46965 no nome do Requerente.

[0081] Preferivelmente, a dita camada bloqueadora de água 11 é feita de um material polimérico expandido em que um material dilatável em água é fixado ou dispersado.

[0082] Preferivelmente, o polímero expansível da dita camada bloqueadora de água 11 é escolhido de materiais poliméricos mencionados acima.

[0083] A dita camada bloqueadora de água 11 auxilia no fornecimento de uma barreira eficaz contra a penetração de água longitudinal no interior do cabo.

[0084] O material dilatável em água no geral, consiste de um homopolímero ou copolímero tendo grupos hidrofílicos junto com a cadeia polimérica, por exemplo: poli(ácido acrílico) reticulado e parcialmente salinizado (por exemplo os produtos Cabloc® da C. F. Stockhausen GmbH or Waterlock® da Grain Processing Co.); amidos ou derivados destes misturados com os copolímeros entre acrilamida e acrilato de sódio (por exemplo produtos SGP Absorbent Polimer® da Henkel AG); carboximetilcelulose sódica (por exemplo os produtos Blanose® from Hercules Inc.).

[0085] Além disso, o material polimérico expandido da camada bloqueadora de água 11 pode ser modificado para ser semi-condutor.

[0086] A quantidade de negro de fumo a ser adicionada à matriz polimérica pode variar dependendo do tipo de polímero e de negro de fumo usado, do grau de expansão que é pretendido obter, o agente de expansão, etc. A quantidade de negro de fumo desta maneira, deve ser tal que dê ao material expandido propriedades semicondutoras suficientes, em particular, a fim de obter o valor de resistividade volumétrica para o material expandido em temperatura ambiente menor do que 500 ^•m, preferivelmente menor do que 20 ^•m. Tipicamente, a quantidade de negro de fumo pode variar entre 1 e 50% em peso, preferivelmente entre 3 e 30% em peso, com relação ao peso do polímero.

[0087] Uma faixa preferida do grau de expansão da camada bloqueadora de água 11 é de 10% a 50%.

[0088] Além disso, fornecendo-se um cabo 1 com uma camada semi- condutora bloqueadora de água 11, a espessura da camada semi-condutora externa 5 pode ser vantajosamente reduzida visto que a propriedade elétrica da camada semi-condutora externa 5 é parcialmente realizada pela dita camada semi-condutora bloqueadora de água. Portanto, o dito aspecto vantajosamente contribui para a redução da espessura da camada semi- condutora externa e, desta maneira do peso do cabo total.

[0089] A Figura 2 mostra uma vista parcial, na seção longitudinal, de uma cabeça de extrusão convencional para fabricar o núcleo de cabo elétrico unipolar.

[0090] O cabo condutor 2 é desenrolado de um carretel de alimentação e liberado dentro de um equipamento de extrusão fornecido com uma cabeça de extrusão de camada tripla, o dito equipamento compreendendo três extrusoras separada que fluem em uma cabeça de extrusão comum a fim de depositar uma camada semi-condutora interna 3', uma camada isolante 4' e uma camada semi-condutora externa 5' no condutor 2.

[0091] A Figura 2 mostra uma vista parcial na seção transversal longitudinal de uma cabeça de extrusão de camada tripla 20 de um equipamento de extrusão que é conhecido por si e desta maneira, não mostrado em sua totalidade.

[0092] A cabeça de extrusão 20 compreende: uma matriz macho 21, uma primeira matriz intermediária 22, uma segunda matriz intermediária 23 e uma matriz fêmea 24. S ditas matrizes são dispostas na seqüência já dita, sobrepondo-se concentricamente, uma à outra e estendendo-se radialmente do eixo Z-Z do condutor 2.

[0093] Mais particularmente, a seta A indica a direção de avanço do cabo condutor 2, em uma posição radialmente externa à qual a camada semi- condutora interna 3' é extrusada através do conduto 25 fornecido entre a matriz macho 21 e a primeira matriz intermediária 22. A camada isolante 4' é extrusada em uma posição radialmente externa à camada semi-condutora interna 3' através do conduto 26 que está localizado entre a primeira matriz intermediária 22 e a segunda matriz intermediária 23. A camada semi- condutora externa 5' é extrusada em uma posição radialmente externa a uma camada isolante 4' através do conduto 27 que está localizado entre a Segunda matriz intermediária 23 e a matriz fêmea 24.

[0094] A seta B indica a direção de saída do núcleo do cabo da cabeça de extrusão 20.

[0095] De acordo com o processo de fabricação convencional conhecido na técnica e fornecido com a cabeça de extrusão 20 como parcial e esquematicamente mostrado na Figura 2, enquanto o condutor 2 é desenrolado de um carretel de alimentação (não mostrado), as composições poliméricas da camada semi-condutora interna 3', a camada isolante 4' e a camada semi-condutora externa 5' respectivamente são separadamente alimentadas na entrada de cada extrusora (não mostrado), por exemplo usando-se tremonhas separadas, que são posicionadas a montante dos conduto 25, 26 e 27 respectivamente.

[0096] A produção das ditas composições poliméricas pode requerer uma etapa de pré-mistura do material de base polimérico com outros componentes (por exemplo, cargas ou aditivos), a dita etapa de pré-mistura sendo realizada em um equipamento a montante do processo de extrusão, tal como, por exemplo, um misturador interno do tipo rotor tangencial (Banbury) ou com rotores interpenetrantes ou em um misturador contínuo do tipo Ko- Kneader (por exemplo, fabricado pela Buss) ou do tipo tendo dois parafusos de co-rotação ou de contra-rotação.

[0097] Cada composição polimérica é, no geral, liberada à extrusora correspondente na forma de grânulos e plastificada, que é convertido no estado fundido, através da entrada de calor (por intermédio do cilindro externo da extrusora) e a ação mecânica de um parafuso que trabalha o material polimérico o pressiona dentro dos dutos de extrusão em torno da saída de cada duto para a formação da camada de sobre-revestimento desejada.

[0098] De acordo com a cabeça de extrusão convencional 20 mostrada na Figura 2, o fluxo dos materiais diferentes que formam o núcleo das camadas constitutivas do cabo (isto é a camada semi-condutora interna 3', a camada isolante 4' e a camada semi-condutora externa 5') são mantidas separadas uma da outra e, separadamente, extrusadas no núcleo do cabo sendo formado.

[0099] Nos detalhes, como claramente mostrado na Figura 2, primeiramente, a camada semi-condutora interna 3' é extrusada diretamente no cabo condutor 2; sucessivamente a camada isolante 4' é extrusada na camada semi-condutora interna 3' (a última já estando ligada com o condutor 2) e finalmente a camada semi-condutora externa 5' é extrusada na camada isolante 4' quando a última já está ligada com a camada semi-condutora interna 3'.

[00100] Uma tal seqüência de extrusão específica é obtida por meio das montagens de matrizes esquemática e parcialmente mostradas na Figura 2 de acordo com que a primeira matriz intermediária 22 tem uma extensão axial (ao longo da direção de avanço do condutor) que é maior do que aquela da matriz macho 21 de modo que o material semicondutor interno seja diretamente extrusado no cabo condutor 2.

[00101] Nos detalhes, a primeira matriz intermediária 22 é fornecida com a porção estendida 28 que está disposta co-axialmente com respeito ao cabo condutor 2, a dita porção estendida realizando a função de guiar a camada semi-condutora interna 3' no condutor 2 e manter a dita camada semi- condutora interna pressionada no condutor por uma distância suficientemente longa e portanto, um período suficientemente longo de tempo, a fim de obter uma espessura uniforme e homogênea da camada semi-condutora interna.

[00102] A Figura 3 é uma vista parcial, na seção longitudinal, de uma cabeça de extrusão 40 para o uso no processo de fabricação da presente invenção, os componentes da Figura 3 que são similares ou idênticos com respeito àqueles da Figura 2 sendo indicados na descrição com as mesmas referências.

[00103] De acordo com o processo de fabricação da presente invenção, a camada semi-condutora interna 3 contata a camada isolante 4 em uma posição C que está localizada a montante do ponto de contato D onde o cabo condutor 2 e a camada semi-condutora interna 3 entra em contato recíproco.

[00104] Nos detalhes, na cabeça de extrusão 40 da presente invenção a primeira matriz intermediária 22 é movida para trás (ao longo da direção de avanço do condutor) com respeito à extremidade axial na matriz macho 21 de modo que o fluxo anular do material semi-condutor interno (que é extrusado ao longo do conduto 25) e o fluxo anular do material isolante (que é extrusado junto com o conduto 26) contata um com o outro antes de ser depositado no cabo condutor 2. De uma tal maneira, a camada semi-condutora interna é deixada contatar o condutor 2 quando a camada semi-condutora interna flui junto com a camada isolante.

[00105] Preferivelmente, o ponto de contato C, isto é o ponto em que a superfície externa do fluxo anular do material semi-condutor interno e a superfície interna do fluxo anular do material isolante contata um com o outro, está localizado em uma distância axial x com respeito ao ponto de contato D, isto é o ponto em que a camada semi-condutora interna contata o condutor 2.

[00106] Preferivelmente, a dita distância x é maior do que ou igual a 0,5 vezes o diâmetro do condutor.

[00107] Dentro do presente relatório descritivo, o termo "distância axial" é entendida uma distância que é calculada ao longo da direção axial, isto é ao longo da direção de avanço do condutor.

[00108] Preferivelmente, a dita distância x é compreendida de cerca de 0,6 a cerca de 10 vezes o diâmetro do condutor, mais preferivelmente de cerca de 1 a cerca de 4 vezes o diâmetro do condutor.

[00109] Preferivelmente, o ponto de contato C está localizado em um diâmetro Φ - com respeito ao eixo longitudinal Z-Z do cabo condutor - maior do que ou igual a 1,5 vezes o diâmetro do condutor.

[00110] Preferivelmente, dito diâmetro Φ é compreendido de cerca de 1,8 a cerca de 4 vezes o diâmetro do condutor, mais preferivelmente de cerca de 2 a cerca de 3 vezes o diâmetro do condutor.

[00111] A Figura 4 é uma vista esquemática e parcial da distribuição de velocidade 50 e a distribuição de tensão de cisalhamento 60 do material da camada semi-condutora interna que flui no conduto anular formado pelas matrizes 21 e 22 na cabeça de extrusão 20 de acordo com a técnica anterior e, correspondentemente, da distribuição de velocidade 50' e a distribuição de tensão de cisalhamento 60' do material da camada isolante que flui no conduto anular formado pelas matrizes 22 e 23 na mesma cabeça de extrusão da técnica anterior, tomado em uma certa posição longitudinal identificado pelo plano x1.

[00112] Como é conhecido na técnica, a tensão de cisalhamento T é a força friccional que uma camada de fluido tem para superar o deslizamento em uma camada de fluido adjacente. Em uma dada temperatura, a tensão de cisalhamento T de um fluido é relacionada com a taxa de cisalhamento Y.(istoé, y = dYdtt).

[00113] A taxa de cisalhamento é a inclinação do perfil de distribuição de velocidade.

[00114] Em sua versão mais simples, para um fluido Newtonian, tal relação é: T=n*Y em que n é a viscosidade dinâmica do fluido levado em consideração.

[00115] Em um fluido não Newtonian, como é o caso para os materiais sob consideração, a relação matemática toma uma forma mais complexa: T = f (T, y).

[00116] No geral, o perfil de distribuição de velocidade 50, 50' dos materiais fluidos que fluem através dos condutos anulares relevantes da cabeça de extrusão é tal que a velocidade máxima de fluido seja obtida em correspondência da carga do fluxo, isto é na posição mais distante das superfícies fixas que definem os condutos, enquanto a velocidade dos materiais fluidos torna-se zero em correspondência com o diâmetro externo do conduto em correspondência com o diâmetro interno do conduto, isto é em r = R' e em r = R", como mostrado com referência ao perfil de distribuição de velocidade 50 da Figura 4.

[00117] Em correspondência com tais perfis de distribuição de velocidade, existe os perfis de distribuição de tensão de cisalhamento 60, 60'.

[00118] Como mostrado na Figura 4, a tensão de cisalhamento T torna- se zero em correspondência da carga do fluxo, isto é nas posições mais distantes das superfícies fixas que definem os condutos anulares, enquanto a tensão de cisalhamento T assume seu valor absoluto máximo em correspondência ao diâmetro externo do conduto e em correspondência com o diâmetro interno do conduto (isto é em proximidade das superfícies de passo).

[00119] A partir do perfil de distribuição da tensão de cisalhamento pode ser indicado que para as camadas de espessuras pequena, tais como a camada semi-condutora interna 3, a tensão de cisalhamento é significantmente alta e ainda aumenta quanto mais a seção transversal do conduto diminui, em particular porque o conduto anular converge na direção do condutor, resultando em uma velocidade diminuída do material que flui enquanto move- se em direção do ponto de contato D.

[00120] Esta situação permanece a mesma até o material semicondutor interno contatar o condutor e atingir seu diâmetro externo final.

[00121] Na cabeça de extrusão 40 de acordo com a presente invenção, como mostrado na Figura 5, em uma posição x1, imediatamente antes do ponto final C da matriz 22, a velocidade 50", 50"' e a taxa de cisalhamento 60", os perfis de distribuição 60"' são substancialmente os mesmos como aqueles descritos com referência à Figura 4.

[00122] Entretanto, em uma posição x2, imediatamente a jusante do ponto final C, onde a camada semicondutora interna e a camada isolante flui já entrou em contato, a situação muda.

[00123] De fato, enquanto a velocidade dos dois materiais aproxima o contato com as matrizes interna (21) e externa (23) ainda permanece perto ou igual a zero, na interface entre os dois materiais que fluem nas duas velocidades V1 e V2 torna-se substancialmente a mesma.

[00124] Como uma consequência, à medida que a velocidade é diminuída para variar menos nitidamente de zero a seu valor máximo, tal variação de velocidade ocorre através da espessura total da camada semicondutora interna e a camada isolante, a taxa de cisalhamento correspondente atinge valores máximos menores e, em particular, a taxa de cisalhamento está perto de zero na interface dos dois materiais.

[00125] A convergência do fluxo em direção do condutor faz com que a velocidade de fluxo total aumente por causa da diminuição da seção transversal para o fluxo, mas visto que a camada semicondutora interna e a camada isolante fluem juntas, a taxa de cisalhamento máxima é mantida baixa até a camada semicondutora interna contatar o condutor 2.

[00126] Preferivelmente, a posição longitudinal onde os fluxos da camada semicondutora interna e da camada isolante entram em contato (isto é a posição da extremidade da matriz C) é tal que a razão entre a tensão de cisalhamento da camada semi-condutora interna 3 na parede radialmente interna da primeira matriz intermediária 22 e a tensão de cisalhamento da camada isolante 4 na parede radialmente externa da primeira matriz intermediária 22, em proximidade do ponto de contato C, é compreendida de cerca de 0,5 a cerca de 4.

[00127] Para descrição adicional da invenção, alguns exemplos ilustrativos são dados abaixo.

Exemplo 1 (invenção)

[00128] Um cabo de voltagem média unipolar, do tipo mostrado na Figura 1, foi produzido.

[00129] Para os propósitos da presente invenção, apenas a fabricação do núcleo do cabo (isto é a camada semi-condutora interna 3, a camada isolante 4 e a camada semi-condutora externa 5) foi realizada por meio da cabeça de extrusão 40 ilustrada na Figura 3.

[00130] O cabo condutor foi uma haste sólida feita de alumínio e tendo uma seção transversal de 150 mm2. A velocidade de avanço do condutor foi ajustada em torno de 60 m/min.

[00131] Uma camada semi-condutora interna (o copolímero de polietileno HFDA-0801 - produto comercial da Dow Chemicals) tendo uma espessura de 0,2 mm, uma camada isolante (polipropileno reticulado sob a marca da LE 4201 produzido pela Borealis) tendo uma espessura de 4,0 mm e uma camada semi-condutora externa (o copolímero de polietileno HFDA- 0801 - produto comercial da Dow Chemicals) tendo uma espessura de 0,2 mm foram obtidos usando-se o processo de fabricação da presente invenção.

[00132] Uma extrusora de 90 mm (da Costruzioni Meccaniche Luigi Bandera S.p.A. - Busto Arsizio (VA) - Itália) em configuração 25 D (isto é com parafuso com comprimento de 25 vezes seu diâmetro), uma de parafuso simples de 160 mm Bandera em configuração 30 D e uma extrusora Bandera de 90 mm em configuração 25 D foram usadas para depositar a camada semi- condutora interna, a camada isolante e a camada semi-condutora externa, respectivamente.

[00133] O ponto de contato C, isto é o ponto em que a superfície externa do fluxo anular do material semi-condutor interno e a superfície interna do fluxo anular do material isolante contata um com o outro, foi localizado em uma distância axial x - medida a partir do ponto de contato D ao longo da direção longitudinal Z-Z do cabo - igual a 0,69 vezes o diâmetro do condutor.

[00134] A saída de extrusão do material semi-condutor interno foi fixada a 33,5 kg/h, enquanto a saída de extrusão do material isolante foi fixada a 720 kg/h.

[00135] O diâmetro interno do fluxo anular do material semi-condutor interno em correspondência com o ponto de contato C (isto é o diâmetro interno da matriz macho 21 no ponto E, o dito ponto sendo obtido pela intercessão da matriz macho com um plano Y-Y perpendicular ao eixo condutor Z-Z e contatando a primeira matriz intermediária 22 no ponto C) foi de 25,2 mm.

[00136] O diâmetro externo do fluxo anular do material semi-condutor interno (isto é o diâmetro duma primeira matriz intermediária 22 no ponto C) foi de 26,4 mm.

[00137] O diâmetro interno do fluxo anular do material isolante em correspondência com o ponto de contato C foi de 26,4 mm.

[00138] O diâmetro externo do fluxo anular do material isolante (isto é o diâmetro externo da Segunda matriz intermediária 23 no ponto F, o dito ponto sendo obtido pela intercessão da segunda matriz intermediária com o plano Y-Y) foi de 36,8 mm.

[00139] A temperatura de extrusão do material semi-condutor interno e do material isolante foi fixado a 130°C.

[00140] Tendo fixadas as saídas de extrusão do material semi-condutor interno e do material isolante, a temperatura de extrusão destes, bem como as geometrias de matriz, a razão entre a tensão de cisalhamento da camada semi- condutora interna na parede radialmente interna da primeira matriz intermediária e a tensão de cisalhamento da camada isolante na parede radialmente externa da primeira matriz intermediária, em proximidade do ponto de contato C (isto é antes de entrar em contato recíproco), foi calculado levando-se em consideração as viscosidades dinâmicas dos ditos materiais (medido por meio de uma análise reométrica capilar usando-se um reômetro de laboratório Gottfert tipo Rheograph 2001 equipado com um capilar tendo 1 mm diâmetro interno e um comprimento de 20 mm) como uma função da temperatura de extrusão e da taxa de cisalhamento.

[00141] No detalhe, as Tabelas 1 e 2 mostram as viscosidades dinâmicas como uma função da temperatura de extrusão e da taxa de cisalhamento para o material semicondutor interno e o material isolante, respectivamente.

[00142] A razão entre a tensão de cisalhamento da camada semi- condutora interna e a tensão de cisalhamento da camada isolante foi igual a 3,7.

[00143] Uma inspeção ótica foi realizada nos elementos constituintes do núcleo do cabo (por exemplo, por meio de uma Microscopia Eletrônica de Varredura) que confirmou uma espessura homogênea e uniforme (nas direções radiais e longitudinais) da camada semi-condutora interna e de uma camada isolante, bem como a ausência de cortes ou defeitos na sua interface.

Exemplo 2 (invenção)

[00144] Um cabo de voltagem média unipolar, do tipo mostrado na Figura 1 e descrito no Exemplo 1, foi produzido.

[00145] Para os propósitos da presente invenção, apenas a fabricação do núcleo do cabo (isto é a camada semi-condutora interna 3, a camada isolante 4 e a camada semi-condutora externa 5) foi realizada por meio da cabeça de extrusão 40 ilustrada na Figura 3.

[00146] O cabo condutor foi uma haste sólida feita de alumínio e tendo uma seção transversal de 150 mm2. A velocidade de avanço do condutor foi ajustada em torno de 58 m/min.

[00147] Uma camada semi-condutora interna (formada pelo material semi-condutor mostrado na Tabela 3) tendo uma espessura de 0,2 mm, uma camada isolante (formada pelo material isolante mostrado na Tabela 3) tendo uma espessura de 2,6 mm e uma camada semi-condutora externa (formada pelo material semi-condutor mostrado na Tabela 3) tendo uma espessura de 0,2 mm foram obtidos usando-se o processo de fabricação da presente invenção.

Adflex® Q 200 F: um copolímero de heterofase de propileno com ponto de fusão 165°C, entalpia de fusão 30 J/g, MFI 0,8 dg/min e módulo flexural de 150 MPa (produto comercial da Basell); Hifax® CA 7320 A: poliolefina termoplástica com alto teor de borracha (produto comercial da Basell); Moplen® RP210G: copolímero randômico de polipropileno (produto comercial da Basell); Ensaco® 250 G: negro de fumo de fornalha (produto comercial da Erachem Europe); Jarylec® Exp3 (produto comercial da Elf Atochem): dibenziltolueno (DBT); Irganox® PS 802 (antioxidante): tiodipropionato de distearila (produto comercial da Ciba Specialty Chemicals); Irganox® 1010 (antioxidante): pentaeritritil-tetraquis-(3-(3,5-di-t-butil-4-hidróxi-fenil)- propionato (produto comercial da Ciba Specialty Chemicals).

[00148] Uma extrusora Bandera de 90 mm em configuração 25 D, uma extrusora Bandera de parafuso simples de 160 mm em configuração 30 D e uma extrusora Bandera de 90 mm em configuração 25 D foram usadas para depositar a camada semi-condutora interna, a camada isolante e a camada semi-condutora externa respectivamente.

[00149] O ponto de contato C, isto é o ponto em que a superfície externa do fluxo anular do material semi-condutor interno e a superfície interna do fluxo anular do material isolante contata um com o outro, foi localizado em uma distância axial x - a partir do ponto de contato D - igual a 0,69 vezes o diâmetro do condutor.

[00150] A saída de extrusão do material semi-condutor interno foi fixado a 32,6 kg/h, enquanto a saída de extrusão do material isolante foi fixada a 450 kg/h.

[00151] O diâmetro interno do fluxo anular do material semi-condutor interno em correspondência com o ponto de contato C foi de 25,2 mm.

[00152] O diâmetro externo do fluxo anular do material semi-condutor interno foi de 26,4 mm.

[00153] O diâmetro interno do fluxo anular do material isolante em correspondência com o ponto de contato C foi de 26,4 mm.

[00154] O diâmetro externo do fluxo anular do material isolante foi de 36,8 mm.

[00155] A temperatura de extrusão do material semi-condutor interno e do material isolante foi ajustada a 230°C.

[00156] Tendo fixadas as saídas de extrusão do material semi-condutor interno e do material isolante, a temperatura de extrusão destes, bem como as geometrias de matriz, a razão entre a tensão de cisalhamento da camada semi- condutora interna na parede radialmente interna da primeira matriz intermediária e a tensão de cisalhamento da camada isolante na parede radialmente externa da primeira matriz intermediária, em proximidade do ponto de contato C (isto é antes de entrar em contato recíproco), foi calculado levando-se em consideração as viscosidades dinâmicas dos ditos materiais (medido por meio de uma análise reométrica capilar usando-se um reômetro de laboratório Gottfert tipo Rheograph 2001 equipado com um capilar tendo 1 mm de diâmetro interno e um comprimento de 20 mm) como uma função da temperatura de extrusão e da taxa de cisalhamento.

[00157] No detalhe, as Tabelas 4 e 5 mostram as viscosidades dinâmicas como uma função da temperatura de extrusão e da taxa de cisalhamento para o material semicondutor interno e o material isolante, respectivamente.

[00158] A razão entre a tensão de cisalhamento da camada semi- condutora interna e a tensão de cisalhamento da camada isolante foi igual a 3,0.

[00159] Uma inspeção ótica foi realizada nos elementos constituintes do núcleo do cabo (por exemplo, por meio de uma Microscopia Eletrônica de Varredura) que confirmou uma espessura homogênea e uniforme (nas direções radiais e longitudinais) da camada semi-condutora interna e de uma camada isolante, bem como a ausência de cortes ou defeitos na sua interface.

Exemplo 3 (invenção)

[00160] Um cabo similar àquele da Exemplo 2 foi produzido, a única diferença sendo que a saída de extrusão do material semi-condutor interno foi fixado a 33,5 kg/h e a saída de extrusão do material isolante foi fixado a 720 kg/h.

[00161] A razão entre a tensão de cisalhamento da camada semi- condutora interna e a tensão de cisalhamento da camada isolante foi igual a 2,6.

[00162] A inspeção ótica realizada como mencionado nos Exemplos 1 e 2 resultou em uma espessura homogênea e uniforme (nas direções radiais e longitudinais) da camada semi-condutora interna e de uma camada isolante, bem como na ausência de cortes ou defeitos na sua interface.

Exemplo 4 (invenção)

[00163] Um cabo similar àquele da Exemplo 2 foi produzido, a única diferença sendo que: 1) a saída de extrusão do material semi-condutor interno foi fixado a 23,9 kg/h; 2) a saída de extrusão do material isolante foi fixada a 720 kg/h; 3) a velocidade de avanço do condutor foi ajustada em torno de 43 m/min e 4) a espessura da camada isolante foi de cerca de 5,5 mm.

[00164] A razão entre a tensão de cisalhamento da camada semi- condutora interna e a tensão de cisalhamento da camada isolante foi igual a 2,4.

[00165] A inspeção ótica realizada como mencionado no Exemplos 1 e 2 resultou em uma espessura homogênea e uniforme (nas direções radiais e longitudinais) da camada semi-condutora interna e de uma camada isolante, bem como na ausência de cortes ou defeitos na sua interface.

Exemplo 5 (comparativo)

[00166] Um cabo de voltagem média unipolar, do tipo mostrado na Figura 1 e descrito no Exemplo 2, foi produzido.

[00167] O cabo condutor foi uma haste sólida feita de alumínio e tendo uma seção transversal de 150 mm2. A velocidade de avanço do condutor foi ajustada em torno de 58 m/min.

[00168] Uma camada semi-condutora interna (o copolímero de polietileno HFDA-0801 - produto comercial da Dow Chemicals) tendo uma espessura de 0,2 mm, uma camada isolante (polipropileno reticulado sob a marca de LE 4201 produzido pela Borealis) tendo uma espessura de 2,6 mm e uma camada semi-condutora externa (o copolímero de polietileno HFDA- 0801 - produto comercial da Dow Chemicals) tendo uma espessura de 0,2 mm foram obtidos usando-se o processo de fabricação da presente invenção.

[00169] Uma extrusora Bandera de 90 mm em configuração 25 D, uma extrusora Bandera de parafuso simples de 160 mm em configuração 30 D e uma extrusora Bandera de 90 mm em configuração 25 D foram usadas para depositar a camada semi-condutora interna, a camada isolante e a camada semi-condutora externa respectivamente.

[00170] O ponto de contato C, isto é o ponto em que a superfície externa do fluxo anular do material semi-condutor interno e a superfície interna do fluxo anular do material isolante contata um com o outro, foi localizado em uma distância axial x - a partir do ponto de contato D - igual a 0,24 vezes o diâmetro do condutor.

[00171] A saída de extrusão do material semi-condutor interno foi fixada a 32,6 kg/h, enquanto a saída de extrusão do material isolante foi fixado a 450 kg/h.

[00172] O diâmetro interno do fluxo anular do material semi-condutor interno em correspondência com o ponto de contato C foi de 18,0 mm.

[00173] O diâmetro externo do fluxo anular do material semi-condutor interno foi de 18,5 mm.

[00174] O diâmetro interno do fluxo anular do material isolante em correspondência com o ponto de contato C foi de 18,5 mm.

[00175] O diâmetro externo do fluxo anular do material isolante foi de 33,0 mm.

[00176] A temperatura de extrusão do material semi-condutor interno e do material isolante foi ajustada a 130°C.

[00177] Tendo fixadas as saídas de extrusão do material semi-condutor interno e do material isolante, a temperatura de extrusão destes, bem como as geometrias de matriz, a razão entre a tensão de cisalhamento da camada semi- condutora interna na parede radialmente interna da primeira matriz intermediária e a tensão de cisalhamento da camada isolante na parede radialmente externa da primeira matriz intermediária, em proximidade do ponto de contato C (isto é antes de entrar em contato recíproco), foi calculado levando-se em consideração as viscosidades dinâmicas dos ditos materiais (medido por meio de uma análise reométrica capilar usando-se um reômetro de laboratório Gottfert tipo Rheograph 2001 equipado com um capilar tendo 1 mm diâmetro interno e um comprimento de 20 mm) como uma função da temperatura de extrusão e da taxa de cisalhamento.

[00178] Nos detalhes, as Tabelas 1 e 2 mostram as viscosidades dinâmicas como uma função da temperatura de extrusão e da taxa de cisalhamento para o material semicondutor interno e o material isolante, respectivamente.

[00179] A razão entre a tensão de cisalhamento da camada semi- condutora interna e a tensão de cisalhamento da camada isolante foi igual a 10.1.

[00180] Uma inspeção ótica foi realizada nos elementos constituintes do núcleo do cabo (por exemplo, por meio de uma Microscopia Eletrônica de Varredura) e interpenetração da camada semi-condutora interna e de uma camada isolante (isto é, espessuras não homogêneas e não uniformes das ditas camadas) bem como cortes da camada semi-condutora interna em algumas porções da das ditas camadas foram detectadas.

Claims

1. Processo para a fabricação de um cabo (1), o dito cabo compreendendo: - um condutor (2); - uma camada semi-condutora interna (3) que circunda o dito condutor e tendo uma espessura menor do que ou igual a 0,4 mm e - uma camada isolante (4) que circunda a dita camada semi- condutora interna, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: - alimentar o condutor (2) em uma velocidade de alimentação predeterminada a uma cabeça de extrusão (40) que compreende um primeiro canal de extrusão (25) para extrusar a camada semi-condutora interna e um segundo canal de extrusão (26) para extrusar a camada isolante, dito primeiro canal de extrusão e o dito segundo canal de extrusão sendo separados um do outro por uma matriz de extrusão (22) e - co-extrusar a camada semi-condutora interna e a camada isolante, a dita etapa de co-extrusar compreendendo: - fornecer um primeiro fluxo anular de material semi-condutor interno na forma fluida e um segundo fluxo anular de material isolante na forma fluida; - contatar a superfície externa do dito primeiro fluxo anular e a superfície interna do dito segundo fluxo anular, enquanto mantidos na forma fluida, em um primeiro ponto de contato (C) a uma distância axial (x) do segundo ponto de contato (D) onde a superfície interna do dito primeiro fluxo anular contata o condutor; - selecionar em combinação, a dita velocidade de alimentação predeterminada e o dito ponto de contato (C), como uma função da viscosidade dinâmica (n) do material semi-condutor interno na forma fluida e do material isolante na forma fluida, de modo que a razão entre a tensão de cisalhamento da camada semi-condutora interna na parede radialmente interna da dita primeira matriz de extrusão e a tensão de cisalhamento da camada isolante na parede radialmente externa da dita primeira matriz de extrusão, na proximidade do dito primeiro ponto de contato, é compreendida de 0,5 a 4; - extrusar por compressão a camada isolante e a camada semi-condutora interna no condutor.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita distância axial (x) é maior do que ou igual a 0,5 vezes o diâmetro do condutor.

3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a dita distância axial (x) está compreendida na faixa de 0,6 a 10 vezes o diâmetro do condutor.

4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a dita distância axial (x) está compreendida na faixa de 1 a 4 vezes o diâmetro do condutor.

5. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita razão entre a tensão de cisalhamento da camada semi- condutora interna na parede radialmente interna da dita primeira matriz de extrusão e a tensão de cisalhamento da camada isolante na parede radialmente externa da dita primeira matriz de extrusão é compreendida de 0,7 a 3,0.

6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a dita razão é de 1.

7. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um ponto de contato (C) da superfície externa do fluxo anular do material semi-condutor interno e a superfície interna do fluxo anular do material isolante está localizado em um diâmetro (Φ) maior do que ou igual a 1,5 vezes o diâmetro do condutor (2).

8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o dito diâmetro (Φ) é compreendido de 1,8 a 4,0 vezes o diâmetro do condutor (2).

9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o dito diâmetro (Φ) é compreendido de 2,0 a 3,0 vezes o diâmetro do condutor (2).

10. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a espessura da camada semi-condutora interna (3) está compreendida na faixa de 0,1 mm a 0,4 mm.

11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a dita espessura está compreendida na faixa de 0,2 mm a 0,3 mm.

12. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o condutor (2) é uma haste sólida.

13. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende a etapa de fornecer uma camada semi- condutora externa (5) que circunda a dita camada isolante (4) para obter um núcleo do cabo.

14. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende a etapa de esfriar no núcleo do cabo.

15. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende a etapa de secar o núcleo do cabo.

16. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende a etapa de fornecer uma proteção metálica (6) em torno do dito núcleo do cabo.

17. Processo de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que ainda compreende a etapa de aplicar um elemento protetor de impacto (7) em torno da proteção metálica (6).

18. Processo de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que ainda compreende a etapa de aplicar um sobre-revestimento (10) em torno da proteção metálica (6).

19. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita velocidade de alimentação predeterminada é compreendida de 30 a 100 m/min.

20. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a espessura da camada isolante (4) não é maior do que 2,5 mm.

21. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada semi-condutora interna (3) é feita de um material termoplástico.

22. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada isolante (4) é feita de um material termoplástico.