TW405126B - Cable with impact-resistant coating - Google Patents
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Description
經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 -------—_ 五、發明説明(1 ) 本發明係有關能夠保護纜線免受意外衝擊的一個規線 塗層。 舉例來說,獲線於運輸、舖設等期間可能會受到意外 衝擊,意外衝擊可能導致纜線一連串的結構破損,包括絕 緣層變形、絕緣層脫離半導體層、以及類似情形,此破損 可能導致絕緣塗層之電梯度發生變化,而使該塗層之絕緣 能力降低》 目前商業上可購得之規線中,例如那些用於低壓或中 麼電力輸送或配電之纜線中,通常使用能夠耐的住這種衝 擊之金屬鎧裝,以保護纜線免受由意外衝擊造成之可能破 損。此鐘裝可以是帶狀或絲狀(一般由鋼製成)、或者為金 屬覆套形狀(一般由鉛或鋁製成),此鎧裝通常依序包上一 層外層聚合體覆套。這種纜線結構的一個範例敘述於美國 專利第5,153,381號中。 申請者已經察覺到,上述之金屬鎧裝具有若干缺點, 舉例來說,該鎧裝之應用包含了纜線處理的一個或更多個 額外層面。此外,除了引起環境問題之外,金屬鎧裝大大 地增加了纜線之重量,原因在於若需要更換纜線的話,利 用這種方式建構之纜線並不容易配置。 出版編號為7-320550(Kokai)之日本專利敘述了一種 具有0.2-1.4 mm厚度之抗衝擊性塗層的自製纜線,配置在 絕緣體和外覆套之間。此抗衝擊塗層係一種以聚氨酯樹脂 為主要成份的非膨脹聚合體材料。 另一方面,已知有各種應用係於纜線構造中使用非膨 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(2丨Ο X 297公犮) --------ϋ-------^--ir------崠- (諳先Mit背面之注意事項再填寫本頁} . . 4 五 '發明説明( 2 Α7 Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 脹聚合體材料。 舉例來說,德國專利申請案第Ρ 15 15 709號中發表了 —條規線之外塑膠覆套與内金屬覆套之間的中間層之使用 ’藉以增加外塑膠覆套對溫度之低溫抵抗性,該文件中並 未提到具有該中間層之纜線的内部結構。事實上,這種中 間層應該抵銷外塑膠覆套因溫度下降而產生的彈性張力, 並可由以鬆動方式配置之玻璃纖維或一種可以膨脹之金屬 或複合中空玻璃球組成。 另一項文件、即德國實用模型第G 81 03 947.6號中發 表了用於具有特殊機械抗性及撓性之裝置與機器内部接線 的一種電纜線,該纜線經過特別設計用以通過一滑輪且具 有足夠的撓性而在通過該滑輪之後恢復其直向結構。因此 ,這種纜線之目的特別在於抵抗靜定型式之機械負荷(例 如那些在通過一滑輪時所產生者),且其主要特性在於可 撓眭對於那些熟悉技術的人將很容易明白,這種規線實 際上不同於具有金屬鎧裝之低壓或中壓電力輸送或配電, 反而具有撓性,應該能夠承受作用於纜線上面一定強度的 動態負荷。 此外,在同軸或雙絞線型式之信號傳送纜線中,已知 使用了膨脹材料,而使導電金屬絕緣。 同軸纜線通常能夠傳送高頻信號,例如電視(有線電 視)用同軸纜線(1〇-1〇〇^2)、衛星纜線(高達2(^2)、電 腦用同軸纜線(1 MHz以上);而傳統電話線通常傳送k約 800 Hz頻率之信號。 本紙張尺度ϋ财關家標準(CNS) Α4規格(2]Qx297公龙) (誚先"讀背面之注意事項再填寫本頁) Γ
I 經滴部中央標準局員工消費合作社印聚 A7 s-娜 126--------- 五、發明説明(3 ) 在這種纜線中使用膨脹絕緣體之目的在於增加電子信 號之傳送速度,以接近天線導電金屬中的理想信號傳送速 度(接近光速)。其理由在於和非膨脹聚合材料比較起來, 膨脹材料通常具有較低的一個介電常數(K),聚合體之膨 脹程度越高,則介電常數越接近空氣之介電常數(κ=1)β 舉例來說,美國專利第4,711,811號中敘述了 一種以 膨脹含氟聚合體作為絕緣體(厚度為〇.05-0.76 mm)、並包 上一層乙烯/四氟乙烯或乙烯/氯三氟乙烯異量分子聚合物( 厚度為0.013-0.254 mm)薄膜之信號傳送纜線,如該專利 中所述,膨脹聚合體之目的在於使導體絕緣,而包有膨脹 聚合物之非膨脹聚合體薄膜目的在於改善絕緣體之機械性 質,尤其是當兩種絕緣導體被絞在一起形成所謂的”雙絞 線”時所產生的壓縮強度。 專利第EP 442,346號中敘述了一種具有絕緣層之信號 傳送纜線,該絕緣層係以膨脹聚合體為基底,直接配置在 導體周圍,此膨脹聚合體具有一個孔隙體積大於75%之超 微網狀結構(對應於300%以上的一個膨脹程度)。此聚合體 之超微網狀結構應該在6.89 X 104 Pa的一個負荷下能夠被 壓縮10%以上,並於負荷解除之後能夠恢復到其原來體積 的50%以上,這些值大約與材料必須能夠耐的住纜線絞合 時之壓縮的典型壓縮強度值一致。 在國際專利申請案第WO 93/155512號中,其係關於 一種具有膨脹絕緣塗層之信號傳送纜線,其中敘述了藉將 一層非膨脹絕緣熱塑性聚合體(舉例來說,如上述美國專 本紙張尺度適用中關家縣(CNS)八4規格⑺Gx297公龙) 6 -----ui I ------II -------^ ί (誚先閱 *讀背面之注意事項再填寫本頁) ’ · 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 405126 ^ 五、發明説明(4 ) 一' 利第4,711,811號中所述)塗在膨脹絕緣體上,則可得到所 需的壓縮強度,然而卻降低了信號的傳播速度。該專利申 請案WO 93/15512钦述了-種具有雙層絕緣塗層之同轴规 線,兩層均由一膨脹聚合體材料組成,内層係由多孔聚四 氟乙烯(PTFE)組成,而外層則由密閉槽形膨脹聚合體、尤 其是過氟鹼氧四氟乙烯(PFA)組成。以膨脹聚合體為基底 之絕緣塗層可注射氟利昂作為膨脹劑,將pFA聚合體塗在 PTFE絕緣艘内層上面而得到。根據文中的細節,此封閉 槽膨脹絕緣體使其能夠維持相當高的一個信號傳送速度。 此外雖然並無壓縮強度之相關數據資料,該專利申請案中 亦提到其能夠抗壓縮。該說明書強調了批覆這種雙層絕緣 體之導體可以絞合之事實。此外,根據該專利申請案,外 膨脹層孔隙體積之增加能使傳送速度增加,而導致此塗層 之微小容積變化能夠對抗内膨脹層之壓縮。 由上述文件中可看出,使用,,開口槽,,膨脹聚合體材料 作為信號傳送纜線之絕緣塗層的主要目的在於增加電子信 號之傳送速度,然而,這些膨脹塗層之缺點在於壓縮強度 不夠。有些膨脹材料通常亦定義為,,抗壓縮”,原因在於其 等不僅必須保證具有高信號傳送速度,而且當兩個具有上 述膨脹絕緣體的導體被絞在一起時,必須對普遍所產生的 壓縮力具有足夠的抵抗能力,所以在此例中,所施之負荷 係靜定型式。 因此一方面這些以膨脹聚合體材料製成供信號傳送纜 線用之絕緣塗層所必須具有的特性在於能夠承受一定程度 本紙張尺度適财關家料(CNS ) A_ (
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.....* ,·; s— 405128 五、發明説明(5 ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 的壓縮負荷(例如當兩條规線絞在一起時),然而另一方面 ,申請者於任何文件中並未提及—膨脹聚合趙塗層可能具 有的任何型式衝擊強度。此外,雖然這種膨服絕緣塗層增 加了信號傳送速度,然而在壓㈣度方㈣被認為較類似 非膨脹材料製成之塗層更不利,b上述專利申請案第wo 93/15512號中所報導。 申請者目前已經發現到,藉將^夠厚度及撓曲模數之 膨脹聚合想材料製成的一㈤合適塗層***_條電力輪送规 線之結構内’最好是與外聚合链塗層之覆套接觸,則可得 到-條具有高衝擊強度之规線,<其能夠避免在此規線結 構中使用上述保護性金屬鐘裝。尤其是,巾請者已經觀察 出,為了具有夠高的撓曲模數,聚合體材料於膨服之前應 該經過測量而挑選出,以達到所需的抗衝擊特性,並避免 纜線内部結構因其外表面受意外衝擊而破壞之可能性。在 本敘述中,”衝擊”一詞係指那些能夠使傳統未經鎧裝之纜 線結構產生實際損壞’而對傳統經過鎧裝之纜線結構之作 用卻可忽略的一定能量之所有動態負荷。一如所示,這樣 的一個衝擊可以看成由曲率半徑大約為i mm的一個v形 圓邊衝頭所產生大约20-30焦耳的一個衝擊能量,作用於 纜線外覆套上面。 此外令人驚舒的是申請者已經觀察出根據本發明作 為纜線塗層之膨脹聚合體材料能夠得到較以不膨脹之相同 聚合體為基底的類似塗層更佳之衝擊強度。 具此型式塗層H線較諸具有金屬在豈裝之傳統規線 (請先閲*讀背面之注意事項再填寫本頁) .二 · ·
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經濟部中央標準局—工消費合作社印製 405126 B7________ 五、發明説明U ) 有各種優點,例如更易加工、完工纜線重量及尺寸減少、 以及一旦纜線工作週期結束,纜線再生對環境之衝擊減少 〇 本發明因而在某方面係與一電力輸送纜線有關,其包 括有 a) —個導體, b) 至少一層致密絕緣塗層, c) 一個以膨脹聚合體材料製成的塗層, 其中該聚合體贫料具有預定之機械強度性質和預定之 膨脹度,而使該纜線具有抗衝擊性質。 根劇本發明一項較佳觀點,膨脹聚合體材料係從在膨 脹前於室溫下根據ASTM標準D790測得具有200 Mpa以上 、最好是介於400 Mpa與1500 Mpa之間、介於600 Mpa與 1300 Mpa則更佳的一個撓曲模數之聚合體材料製成β 根據一項較佳觀點,該聚合體材料具有大約20%到大 約3000%的一個膨脹度,最好是從大約30%到大約500%, 從大約50%到大約200%的一個膨脹度尤其更佳。 根據本發明一項較佳觀點,膨脹聚合馥材料之塗層厚 度為0.5 mm,最好是介於1與6 mm之間,尤其是介於2與4 mm之間。根據本發明一項較佳觀點,此膨脹聚合體材料 係從聚乙烯(PE)、低密度PE(LDPE)、中密度PE(MDPE)、 高密度PE(HDPE)以及線性低密度PE(LLDPE);聚丙烯(PP) :乙烯·丙烯橡膠(EPR)、乙烯-丙烯異量分子聚合物(EPM) 、乙稀-丙稀-diene terpolymer(EPDM);天然橡膠;丁基 (請先閱-1¾背面之注意亊項再填寫本頁) 崠! 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210 X 297公釐) 9 A7 405126_______ 五、發明説明(7 ) 橡膠;乙烯/乙烯基醋酸(EVA)異量分子聚合物;聚苯乙烯 :乙烯/丙烯酸異量分子聚合物、乙烯/曱基丙烯酸(EMA) 異量分子聚合物、乙烯/乙基丙烯酸(EEA)異量分子聚合物 、乙烯/ 丁基丙烯酸(EBA)異量分子聚合物;乙烯/α-烯異 量分子聚合物;丙烯清-丁二烯-苯乙烯(ABS)樹脂;鹵化 聚合物、聚氣乙烯(PVC);聚亞胺酯(PUR);聚珠胺;芳 香多元酯、聚乙烯對苯二曱酸(PET)、聚丁烯對苯二曱酸 (PBT);以及異量分子聚合物或其等之混合物挑選出。 根據一項較佳觀點,此聚合體材料係以PE及PP兩者 、或其中任何一方為基底,最好是用乙烯-丙烯橡膠調配 過,其中PP/EPR重量比介於90/10和50/50之間,最好是介 於85/15和60/40之間,尤其是大約70/30的一個聚烯聚合物 或異量分子聚合物。 根據一項較佳觀點,以PE及PP兩者、或其中任何一 方為基底之聚烯聚合物或異量分子聚合物含有一預定量之 粉末狀硫化橡膠,聚合物重量最好是介於10%和60%之間 〇 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱.讀背面之注意事項再填寫本頁) 根據一項較佳觀點,此纜線更包括有一個外聚合體覆 套,其最好是與膨脹聚合體塗層接觸,此覆套最好是具有 至少0·5 mm的一個厚度,最好是介於1和5 mm之間。 本發明另一方面係有關一種令纜線具有衝擊強度之方 法,其包括了利用膨脹聚合體材料製成的一個塗層將纜線 批覆。 根據一項較佳觀點,使纜線具有衝擊強度之方法更包 本紙乐尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規輅(210X29?公釐) 10 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 __405126 η; 五、發明説明(8 ) ~~~ 括了以外保護套將膨脹塗層包覆。 本發明另-項觀點係有關利用—種膨服聚合體材料而 使一條電力輪送纜線產生衝擊強度。 本發明另-項觀點係有關計算具有至少一絕緣層之纜 線衝擊強度的一個方法,此方法包括有 a) 測量該絕緣層之平均推桿強度; b) 使規線受到一預定能量之衝擊; c) 測量該絕緣層於衝擊點處之推桿強度; d) 防止衝擊點處測到的平均推桿強度與推桿強度之間 的差異小於該纜線對平均推桿強度的一個預定值。 根據一項較佳觀點,此推桿強度係於絕緣塗層與半導 體外層塗層之間測得。 在本說明書中,,,聚合體膨脹度,,一詞指聚合體之膨脹 程度係依下列方式決定: G (膨脹度)=(d(j/de - 1) · 1〇〇 其中d0表示非膨脹聚合體(也就是說其結構本質上並 無孔隙體積之;聚合體)之密度,而dc表示膨脹聚合體量測 到的表觀密度。 為了本說明書之目的,”膨脹,’聚合體一詞係指聚合體 結構内之孔隙體積(也就是說並非被聚合體佔有而是被一 氣體或空氣佔有之空間)一般大於此聚合體總體積的丨〇% 〇 在本說明書t,’’推桿,’強度一詞係指從導體或另一層 塗層中分離(剝離)一層塗層所需之力量,於兩層塗層彼此 本紙張尺度剌中國國家標準(CNS ) Μ·(训心7公费) {請先59讀背面之注意事項再填寫本頁)
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-.-I -I I 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ___405126 B7_____ 五、發明説明(9 ) 分離之情形中,這兩層通常是絕緣層與外半導體層。 一般而言,電力輸送纜線之絕緣層具有大於2的一個 介電常數(K),此外,與信號傳送纜線比較起來,其中,’電 梯度”參數並不具任何重要性,電梯度範圍從大約0.5 kV/mm之低電壓到高達大約1 〇 kV/mm之高電壓被輸入電 力輸送规線中,因此在這些規線中,絕緣塗層内非均質性 (例如孔隙體積)之存在可能會導致介電剛性局部變化,而 使絕緣能力降低,必須加以避免。此絕緣材料通常會是一 種密致聚合體材料,其中在本說明書中,,’密致,,絕緣體一 3同係指一絕緣材料具有至少5 kV/mm的一個介電剛性,最 好是大於10 kV/mm,中-高壓電力輸送纜線尤其是大於4〇 kV/mm。與一膨脹聚合體材料比較起來,此密致材料大趙 上在其結構内不具有孔隙體積,此材料會有〇 85 g/cm3以 上的一個密度。 在本說明書中,低壓一詞係指高達1000 V(通常大於 100 V)的一個電壓,中壓係指從大約1到大約3〇kv的一個 電壓,而高壓係指30 kV以上的一個電壓。這種電力輸送 纜線通常在50或60 Hz之標稱頻率下運作。 雖然在本說明書之過程中,係參考電力輸送纜線而詳 述膨脹聚合體塗層之使用,其中此塗層可以很有利地取代 目前用於這種纜線中的金屬鎧裝,但是對於那些熟悉技術 的人將很容易明白,此膨脹塗層可以很有利地用於任何型 式的規線中,而這種缓線可能具有適當的衝擊保護性。尤 其疋,電力輸送規線之定義不僅明確包括那些低中壓型式 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁}
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經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 ’而且包括了高壓電力輪送纜線。 藉由下列諸圖之幫助可以進一步了解本發明: 式之簡要說明 . 第1圖繪示了技術内容中具有金屬鎧裝的—條三極式 電力輸送纜線。 第2圊繪示了本發明三極式纜線_广實施例。 第3圖繪示了本發明單極式纜線_|^實施例。 第4圖顯示一個依據本發明之電^及一個傳統電雒… 在“落垂式”動態試驗(11公斤重法碼&度落下) 後之橫剖面囷。 忠 ': 第5圖係顯示如同第4圖中所示之兩個電橫剖面圈 ,其中11公斤重法碼係從20公分之高度落下j : 第1圖為技術内容中具有金屬鎧裝的一條^極式電力 輸送纜線之橫截面圊《此纜線包括有三個導體(丨),每個 均批覆了内半導體塗層(2); —個絕緣層(3); 一個外半導 體層(4);以及一個金屬屏蔽(5p為了簡單起見,此半完 工結構將於說明書其餘部份中定義成”芯線”。三條芯線被 鄉在一起,而其間的星形區域裝滿一種填料(9)(合成橡膠 混合物、聚丙烯織維以及類似品),使橫截面結構為圓形 ,其整體依序批覆了一個内聚合體覆套(8)、一個金屬線(7) 鎧裝、以及一個外聚合體覆套(6)。 第2圖為本發明_用於甲壓電力輸送之三極式纜線的 橫截面圖。此纜線包括有三個導體(1),每個均批覆了内 半導體塗層(2); —個絕緣層(3); —個外半導體層(4);以 及一個金屬屏蔽(5)。在此情況中芯線之間的星形區域被 填滿一種抗衝擊性膨脹聚合體材料(1〇),其依序批覆了一 個外聚合體覆套(6)。在膨脹聚合體塗層(10)中有一個靠 近芯線外表面之圚形凸緣(l〇a)與膨脹聚合體塗層之最小 厚度一致,亦繪示出來(以虚線表示)。 第3圖為本發明中用於中壓電力輸送之單極式纜線的 -13- 本紙張尺度適用t國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) — II----4------- Ί ---------線 (請先《讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 405126 五、發明説明(11 ) 橫截面圖。此纜線包括有中心導體(1),其批覆了 一個内 半導體層(2); —個絕緣層(3); 一個外半導體層(4);—個 金屬屏蔽(5); —層膨脹聚合體材料(1〇);以及一個外聚合 體覆套(6)。在第3圖中所示之單極纜線情形中,由於芯線 具有圓形截面,因此單極纜線中所示之圓形凸緣(1〇a)係 與該層膨脹聚合體材料(10)—致。 這些圖形顯然僅繪示了本發明可能有利地使用之纜線 的一些可能實施例,很明顯地習知技藝中的適當修正可用 於這些實施例,而不會對本發明之應用有任何的限制。舉 例來說,參看第2圖,芯線之間的星形區域可預先裝滿傳 統填料,而得到一條其橫截面大約與圓形凸緣(丨〇a)内之 橫截面一致的半加工纜線,接著很有利地可將膨脹聚合體 材料(10)層舖在此橫載面區域之半加工纜線上面,其厚度 大約與圊形凸緣(10a)—致,之後舖上外覆套(6)。另一方 面,利用當這些芯線被接在一起形成一條大約為圓形橫截 面之规線而使芯線具有一個橫截面區段,並不需將填料注 入星形區域;接著將抗衝擊性膨脹聚合體材料層舖在這些 接在一起的芯線上,然後舖上外覆套(6)。 在低壓電力輸送纜線的情形中,這些纜線結構之絕緣 塗層通常僅直接與導體接觸,其依序批覆了膨脹聚合體材 料層與外覆套。 熟悉技術的人將很容易瞭解其他解決方案,並能夠評 估最方便之解決方案,例如根據成本、纜線配置類型(天 線、***管中、直接埋入地底、建築物内部、海面下等) -----,--^— Λ------、钉------11Μ--- •- < (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨 - - I I } 4 11 405126 A7 B7 五、發明説明(12 ) 、纜線運作溫度(最大及最小溫度、環境溫度範圍)、以及 類似狀況。 (請先闕讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印聚 抗衝擊性膨脹聚合體塗層可包括任何種類的可膨脹聚 合體,例如聚烯、聚烯異量分子聚合物、烯/酯異量分子 聚合物、聚酯、聚碳酸鹽、聚磺胺、酚樹脂、醯樹脂以及 其等之混合物。合適聚合體之範例為聚乙烯(PE)、尤其是 低密度PE(LDPE)、中密度PE(MDPE)、高密度PE(HDPE) 以及線性低密度PE(LLDPE);聚丙烯(PP);乙烯-丙烯橡 膠(EPR)、尤其是乙烯-丙烯異量分子聚合物(EPM)或乙烯-丙稀-diene terpolymer(EPDM);天然橡膠;丁基橡膠;乙 烯/乙烯基醋酸(EVA)異量分子聚合物;聚苯乙烯;乙烯/ 丙烯酸異量分子聚合物、尤其是乙烯/甲基丙烯酸(EMA) 異量分子聚合物、乙烯/乙基丙烯酸(EEA)異量分子聚合物 、乙烯/ 丁基丙烯酸(EBA)異量分子聚合物;乙烯/α-烯異 量分子聚合物;丙烯清-丁二烯-苯乙烯(ABS)樹脂;鹵化 聚合物、尤其是聚氣乙烯(PVC);聚亞胺酯(PUR);聚洗 胺;芳香多元酯、例如聚乙烯對笨二甲酸(PET)或聚丁烯 對苯二曱酸(PBT);以及異量分子聚合物或其等之機械性 混合物。最妤是使用聚烯聚合物或異量分子聚合物,尤其 是那些以PE及PP兩者、或其中任何一方為基底,而與乙 烯-丙烯橡膠混合者。报有利地,可以使用乙烯-丙烯橡膠 (EPR)調配過的聚丙烯,PP/EPR重量比介於90/10和50/50 之間,最好是介於85/15和60/40之間,尤其是大約70/30的 一個重量比更佳。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X29*7公f ) 15 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ----405126--ί^:_____ 五、發明説明(l3 ) 根據本發明另一項觀點,申請者已經觀察出能夠以機 械方式混合受到膨脹之聚合體材料,尤其是烯類聚合物的 情形,具體而言,亦即具有一預定量粉末狀橡膠之聚乙烯 或聚丙烯,例如硫化天然橡膠。 一般而言,這些粉末係由大小介於10與1000 Am之 間的粒子所形成,最好是介於3〇〇與600 β m之間》很有利 地,可以使用由輪胎加工得到的硫化橡膠廢品。粉末狀橡 膠佔欲膨脹之聚合體的重量比率範圍可從〗〇%到60%,最 好是介於30%和50%之間》 欲膨脹之聚合體材料、無論是不作進一步處理或是在 一種具有粉末狀橡膠的混合物中作為可膨脹基底,均必須 具有剛性,使其一旦膨脹時,能夠確保一定程度的抗衝擊 性,以保護纜線之内層部分(亦即絕緣層和半導體層)免受 可能隨之而來的意外衝擊而損壞。尤其是,此材料必須具 有足夠高的衝擊能吸收能力,以將一定量之能量傳至底層 ..絕緣層,而使底層塗層之絕緣性質不會超過一預定值。如 下列說明書中更詳細例示,其理由在於申請者已經觀察出 當一條纜線受到衝擊時,可以看出平均值與衝擊點及底層 絕緣層之推桿強度處測得之值之間的一個差異,很有利地 ,此推桿強度可於絕緣層與外半導鱧層之間測得。此強度 中的差異隨著傳至底層之衝擊能增加而成比例增加,在推 桿強度係於絕緣層與外半導體層之間測得的情形中,吾人 已經估計出當衝擊點處之推桿強度對平均值之差異小於 25%時,保護塗層對内層提供了一個足夠的保護措施。 本紙張尺度適用中ΪΪΓ家標準(CNS ) Α4規格(21GX 297公楚) " n n I - n I I - I i - I I I--丁— I —\ i · 、-'0 *. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . A7 B7 _405126 五、發明説明(Η ) 申請者已經觀察出,從上述挑選出來的一個聚合體材 料特別適用於此用途,此材料於膨脹前在室溫下根據 ASTM標準D790測得具有200 Mpa以上、最好是400以上的 一痼撓曲模數。另一方面,由於膨脹材料過大的剛性會使 完工成品難以處理,因此最好是使用室溫下撓曲模數小於 2000 MPa的一個聚合體材料。特別適用於此用途之聚合 體材料為那些在膨脹前於室溫下撓曲模數介於400和1800 MPa之間的聚合體材料,於室温下撓曲模數介於600和1500 MPa之間的一個聚合體材料尤其更佳。 這些撓性模數值可能是一特定材料所特有的或可能由 兩種以上具有不同模數之材料依某個混合比例混合而形成 ,使材料得到所需之剛性值。舉例來說,聚丙烯具有15〇〇 MPa以上的一個撓曲模數,其可和具有大約1〇〇 MPa的一 個模數之合適量的乙烯-丙烯橡膠(EPR)作適當地調配,其 目的在於以適當方式降低其剛性。 於商業上可購得之聚合體化合物的範例為: 低密度聚乙稀:RibIene FL 30(Enichem); 高密度聚乙稀:DGDK 3364(Union Carbide); 聚丙烯:PF 814 (Montell); 以EPR調配過之聚丙烯:Moplen EP-S 30R、33R及 81R(MontelI) ; Fina-Pro 5660G、4660G、2660S 及 3660S(Fina-Pro)。 聚合體之膨脹度及塗層厚度必須使其確保連同外聚合 體覆套能夠抵抗處理及舖設缆線期間所發生的典型衝擊。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公楚) (許先閱讀背面之注意事項再填寫本頁- ΓΛ 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 17 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 __ 405126_bL____ 五、發明説明(15 ) 如前所述,”聚合體之膨脹度”係依下列方式決定: G (膨脹度)=(dQ/de · 1) · 1〇〇 其中d〇表不非膨服聚合體之密度,而de表示膨脹聚合 媸量測到的表觀密度。 申請者已經觀察出,對於一相等厚度之膨脹層而言, 為了維持在所需的抗衝擊特性範圍内,最好是使用具有高 膨脹度的一個聚合體材料,原因在於透過此方式能夠限制 聚合體材料之用量,其於經濟與降低完工成品重量兩者的 角度而言均具有諸項優點》 膨脹度非常容易變化,其可以是所用之特定聚合體材 料的一個函數以及欲使用之塗層厚度的一個函數,一般而 言,此膨脹度範圍可從20%到3000%,最好是從3〇%到500% ,介於50%和200%的一個膨脹度尤其更佳。膨脹聚合體 通常具有一密閉槽結構》 申請者已經觀察出,當超過某一膨脹度時,聚合體塗 .層產生所需衝擊強度的能力會降低。尤其是,吾人已經觀 察出’藉由維持對衝擊之高保護效力而得到高聚合體膨脹 度之可能性可能與欲膨脹聚合體之撓性模數值產生關聯, 其理由在於申請者已經觀察出聚合體材料之模數隨著此材 料之膨脹度增加而減小,大約根據下列公式得到: E2/E1=(/〇 2I p j)2 其中: E2表示聚合體於較高膨脹度下的撓性模數; E!表示聚合體於較低膨脹度下的撓性模數; 本紙張尺度剌中關家標準(CNS )崎1_( 21Qx297公楚) (請先閱讀背面.之注意事項再填寫本頁} A . ."τ 18 經濟部中央標率局員工消費合作杜印製 405126 五、發明説明(l6 ) 0 2表示聚合體於較高膨脹度下的表觀密度;以及 Pi表示聚合體於較低膨脹度下的表觀密度; 以此為導引,對於具有大約1000 MPa之撓性模數的一個 聚合體而言,膨脹度從25%變化到100%大約需要使材料 之撓性模數值減半。具有高撓性模數之聚合體材料不必損 害塗層承受衝擊之能力就可能會因而膨脹到比具有低撓性 模數之聚合體材料還大的程度。 另一個可能會影響纜線衝擊強度之變數為膨脹塗層之 厚度,能夠確保欲利用這種塗層而得到所要衝擊強度之最 小厚度主要視此聚合體之膨脹度及撓性模數而定。一般而 言’申請者已經觀察出,對於相同聚合體及相同膨脹度而 言,藉由增加膨脹塗層之厚度則可達到更高的衝擊強度值 °然而為了利用有限量之塗層材料,使完工成品之成本及 尺寸減少,則膨脹材料之層厚將會是確保所需衝擊強度之 最小要求厚度。尤其是,對於中壓型式纜線而言,吾人已 經觀察出大約2 mm的一個膨脹塗層厚度通常能夠確保這 種型式的纜線受到標準衝擊時具有足夠的抵抗性。塗層厚 度最好是大於0.5 mm,尤其是介於大約丨mm與大約6 mm 之間’介於2 mm與4 mm之間的一個厚度尤其更佳。 申請者已經觀察出,欲得到合理之近似值,則可定義 出具有各種不同挽性模數值的聚合趙材料之塗層厚度與膨 脹度之間的關係,而使膨脹塗層之厚度適當地成為聚合體 材料之膨脹度及模數的一個函數,尤其是膨脹塗層厚度大 約為2-4 mm者。這種關係式可表示如下: 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公最) {請先«讀背面;之注意事項再填寫本頁) .-51 • I -- i- I m 19 A7 Η 7 __405126 五、發明説明(π ) v * de^N 其中 V表示膨脹聚合體材料每一線性米纜線之體積 ,此想積係有關膨脹塗層最小厚度所界定出的圓形凸緣, 對於三極式纜線而言,其係與第2圖之圓形凸緣(i〇a) 一致 ,而對於單極式纜線而言,則與第3囷中定義之塗層(1〇) 一致; de表示膨脹聚合饉材料所測得之表觀密度(kg/m3); 以及 N為上述兩個值之乘積結果,其必須大於或等於: 模數> 1000 MPa之材料則為0.03, 模數為800-1000 MPa之材料則為0.04, 模數為400-800 MPa之材料則為0.05, 模數< 400 MPa之材料則為0.06。 參數V與膨脹塗層厚度(S)之關係以下列關係式表示: V = π (2Ri · S + S2) 其中Ri表示圓形凸緣(10a)之内徑。 參數de與聚合體材料膨脹度之關係以前數關係表示: G = (d〇/de - 1) · 100 根據上述關係式,對於厚度大約為2 mm、配置在直 徑大約為22 mm之圓形截面上、於室溫下具有不同撓性模 數之各種不同材料的膨服塗層而言,吾人發現到此塗必 須具有最小的一個表觀密度,其值大約為: LDPe(Mf大約為 200)則為 0.40 g/cm3; 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) —--―― {"先惻讀背面;之注意事項再填寫本頁)
A 、'5 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 20 A7 405126 B7 五、發明説明(18 ) 70/30之PP/EPR混合物(Mf大約為800)則為0.33 g/cm3 > HDPE(Mf大約為 1000)則為 0.26 g/cm3; PP(Mf大約為 1500)則為 0.20 g/cm3。 對應於下列最大膨脹度之膨脹聚合體表觀密度值大約 為: LDPE(d〇 = 0.923)貝丨j 為 130%; PP/EPR混合物(d。= 0.890)則為 180%; HDPE(d〇 = 0.945)貝丨J 為 260%; PP(d。= 0.900)則為 350%。 同樣地,對於厚度大約為3 mm、配置在相同尺寸之 纜線上面的塗層而言,則可得到下列最小表觀密度值: LDPE則為 0.25 g/cm3; PP/EPR混合物則為 0.21 g/cm3; HDPE貝丨J 為 0.17 g/cm3; PP則為 0.13 g/cm3; 其對應下列最大膨脹度 LDPE貝丨J 為 270%; 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 (对先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) PP/EPR混合物貝丨J為320%; HDPE則為 460%; PP則為 600%。 上述結果表示為使預定厚度膨脹塗層之衝擊強度特性 達到最佳化,則材料之機械強度特性(尤其是其撓曲模數) 與該材料之膨脹度兩者均需納入考量。然而,利用上述關 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規棺(210X297公犮) 21 405126_η 7 五、發明説明(l9 ) .係式所決定的值不應該被認為限制了本發明之範圍,尤其 是,挽性模數值接近數字N(亦即400、800以及1000 MPa) 之變化區間上限的聚合體最大膨脹度實際上可能大於根據 上述關係式計算所得,因此舉例來說,一層厚度大約2 mm 的PP/EPR(Mf大約為800 MPa)即使膨脹度大約為200%,仍 將能夠提供所需的衝擊保護。 聚合體通常於擠壓階段膨脹,此膨脹可能藉由添加一 適當的”膨脹”化合物、亦即能夠在已定義之溫度及壓力條 件下產生氣體,而以化學方式發生;或者在高壓下直接將 氣體注入擠壓缸内,而以物理方式發生。 適當化學”膨脹劑”之範例為氮二碳氨、有機酸(例如 檸檬酸)與碳酸鹽及重碳酸鹽(例如碳酸氫鈉)兩者、或其 中一方之混合物。 於高壓下注入擠壓缸之氣體範例為氮氣、二氧化碳、 空氣以及低沸點碳氫化合物,例如丙烷和丁烷。 經濟部中央標率局員工消費合作社印製 批覆有膨脹聚合體層之保護性外覆套可以是常用的種 類,可用於外層塗層之材料為聚乙烯(PE),尤其是中密度 PE(MDPE)及高密度PE(HDPE)、聚氣乙烯(PVC)、合成橡 膠及類似品之混合物,最好使用MDPE或PVC» —般而言 ,形成此外覆套之聚合體材料具有大約400與大約1200 MPa之間的一個撓性模數,最好是介於大約600 MPa與大 約1000 MPa之間。 申請者已經觀察出,外覆套之存在有助於使塗層和膨 脹塗層具有希望的衝擊強度特性。尤其是,申請者已經觀 22 (許先燜讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家榇準(CNS ) Α4規格(210X25»7公浼) 經濟部中央標率局貝工消費合作社印繁 t- A7 4Ω>^1 gfi B7 五、發明説明(20 ) 察出,對於相同厚度之膨脹塗層而言,覆套對衝擊強度之 貝獻隨著形成此膨脹塗層之聚合體膨脹度的增加而增加。 此外覆套之厚度最好是大於〇.5mm,尤其是介於丨和5111111 之間,最好是介於2和4 mm之間。 製備一條具有本發明衝擊強度之纜線係參看第2圖之 纜線結構圖而加以敘述,然而其中欲塗層之芯線之間的星 形空隙並非直接用膨脹聚合體(1〇)而是用一種傳統填料予 以填滿,膨脹塗層接著批覆在此半加工纜線上面,而在此 半加工纜線周圍形成一個圚形凸緣(10a),並接著包上外 聚合體覆套(2)。纜線芯線之製備,亦即導體(4)、内半導 體層(9)、絕緣體(5)、外半導體層(8)、以及金屬屏蔽(4)之 裝配係根據習知技藝之方法完成,例如利用擠壓方法。這 些芯線接著被綁在一起,而星形空隙被一種傳統填料(例 如合成橡膠混合物、聚丙烯纖維以及類似品)填滿,一般 是將填料批覆在鄉好之芯線上面以得到一條具有圓形橫 截面之半加工纜線。膨脹聚合體(10)塗層接著批覆在填料 上面,擠壓機頭部之沖模直徑最好稍小於具有膨脹塗層之 纜線的最後直徑,以讓聚合體膨脹至擠壓機外部。 吾人已經觀察出,於相同的擠壓條件之下(例如螺釘 轉速、擠壓線速度、擠壓機頭部直徑以及類似者),則擠 塵溫度係其中-項加工變數,其對膨脹度具有相當的影響 力。一般而言,對於擠壓溫度低於160°C而言,則難以得 到足夠的膨脹度,擠壓溫度最好是在I80°C以上,尤其是 大約2〇〇t>C。通常,擠壓溫度之增加使膨脹度增加。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} ;I I 1 I 11 .. II"I—.
23 A7 B7 405126 五、發明説明(21 此外,可利用對冷卻率之影響控制聚合體膨脹度在某 些範圍,原因在於若形成膨脹塗層之聚合體位於播麼機出 口的話,則藉由適當地緩和或加速冷卻可以增加或減少該 聚合體之膨脹度。 一如所述,申請者已經觀察出,藉由量測纜線塗層之 推桿強度、此推桿強度平均值與衝擊點所在處測到的值之 間的差異,則可以量化方式判定衝擊對纜線塗層之影響。 尤其是,對於中壓型式的纜線而言,其結構中含有一個内 半導體層'一個絕緣層以及一個外半導體層,則推桿強度 (以及相關差異)可以有利地在外半導體材料層與絕緣層之 間測得。 申請者已經觀察出,一條纜線可能會受到特別嚴重的 衝擊影響,尤其是一條具有鎧裝之中壓纜線,可利用一種 根據法國標準HN 33-S-52'有關能夠讓大約72焦耳(J)的 衝擊能量作用於纜線上之高壓電力輸送鎧裝纜線的一個衝 擊試驗使其再生》 塗層之推桿強度可根據法國標準HN 33-S-52測出,根 據該標轉測量出從絕緣層分離外半導體層所需施加的力量 。申請者已經觀察出,藉由在衝擊點發生處不斷地測量此 力量,則可測得力量峰值,其表示兩層之間〜狄力的一個 變化,吾人觀察出這些變化通常與塗層之絕緣能力降低有 關。此變化會隨著外塗層(於本發明中係由膨脹塗層與外 覆套構成)所提供的衝擊強度變小而成比例變大。於衝擊 點處測得之力量變化大小係相對於沿著纜線測得之平均值 I .^1 n n n In n n n I I n I n T I - - :1--. (对先嫻讀背面;之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 24 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ___405126_£ 五、發明説明(22 ) ,因而提供了由保護塗層所提供之保護程度的一項指標。 一般而言,高達20-25%之推桿強度變化相對於平均值是 可以接受的。 膨脹塗層可以有利地與一合適的保護性外聚合體覆套 一起使用,其特性(材質、膨脹度、厚度)可根據欲提供給 底層纜線結構之衝擊保護性而加以選擇,亦視用作絕緣體 及半導體兩者、或其中任何一方之特定材料的特性而定, 例如材料之硬度、密度以及類似特性。 從整篇說明書中可以得知,由於膨脹聚合體塗層對金 屬鎧裝之有利特性,本發明之纜線特別適合用以取代傳統 鎧裝纜線,然而其用途不應侷限於這種特殊應用。事實上 ,本發明之纜線可以有利地用於希望具有提高之抗衝擊特 性纜線的所有應用層面。尤其是,本發明之抗衝擊纜線可 以取代目前為止使用鎧裝纜線已經很有利但是由於金屬鐘 裝之缺點而棄置不用的所有應用中之傳統未鐘裝規線。 下文例示了一些範例,以進一步詳述本發明。 I£例一 县膨脹塗層之嫌.旒的制借 為了根據本發明而算出一膨脹聚合體塗層之衝擊強度 ,則各種不同試片之製備係將一些具有各種不同膨脹度之 聚合體,取不同之厚度批覆在一條由厚度大約為14 mm、 批覆了一層0.5 mm之半導體材料的一個多絲導體、一層 以EPR為基底的一個3 mm絕緣混合體層、以及另一層以 加了炭黑之EVA為基底的一個0.5 mm”易剝離,,半導體材料 (請先閱讀背面之注意事項再填wr本頁) 訂
經濟部中央標準局員工消費合作社印製 405126 五、發明説明(23 ) 所構成的芯線上面,整個芯線厚度大約為22 mm。 低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、LDPE 與磨成細粉之硫化天然橡膠(粒子大小為300-600仁 m)(PE-粉末)的機械性混合物重量比為70/30之聚丙烯(PP) 、與EPR橡膠調配過之PP(PP-EPR之重量混合比為70/30) 係用作欲膨脹之聚合體材料,這些材料在下文中以字母A 到E表示,並詳述於下表中: 材料 廠牌名稱及製造商 模數(MPa) A LDPE Riblene FL 30 - Enichem 260 B HDPE DGDK 3364 - Union Carbide 1000 C PP PF 814 - Montell 1600 D PP-EPR FINA-PRO 3660S 1250 E PE/粉末 Riblene FL 30 聚合體係交替使用兩種不同的膨脹化合物而以化學方 式膨脹,這些可示於下表中: 化合物 廠牌名稱及製造商 CE1 氮二碳氨 Sarmapor PO - Sarma CE2 梭酸-重碳酸鹽 Hydrocerol CF 70 - Boehringer Ingelheim 將欲膨脹之聚合體和膨脹化合物倒入(依表2中所示比 例)一部80 mm-25 D之單螺桿擠壓機内,此擠壓機裝有一 根螺紋傳動螺桿,其特徵在於最末區域之深度為9.6 mm 。擠壓系統包括有一個能夠提供穩定之欲塗層芯線(通常 具有大約0.5 mm的一個直徑,其大於欲塗層之芯線直徑) 生產量的公沖模,以及一個選擇其直徑小於具有膨脹塗層 之纜線直徑、大約為2 mm的母沖模,利用這種方式,則 受擠壓材料係於離開擠壓機頭部時膨脹,而非在此頭部内 本紙張尺度適用中闺國家榡率(CNS ) A4规格(210X297公f ) (誚先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 "'__ 26 405126 % 五 發明説明(24 ) 部或擠壓機内部膨脹。欲塗層芯線之生產速度(擠壓線速 度)被設定成膨脹材料之希望厚度的一個函數(見表2)。在 與擠壓機頭部相距大約500 mm的一個距離處有一根冷卻 管(内含冷水),用以停止膨脹並冷卻擠壓過的材料。纜線 接著被纏繞在一根線軸上》 聚合體材料/膨脹劑混合物之成分與擠壓條件(速度、 溫度)可以適度地加以變化,如下表2中所述* 表2:膨脹混合物與掖愿條件 纜線编號 材料+% 及膨脹劑類型 擠壓機速度 (rev/min) (1)擠壓機溫度i (°C) 線速度 Γπι/ηιίηΊ 1 A + 2%CE1 6.4 165 2 A + 2%CE1 11.8 190-180 «7 2 3 A + 2%CH 1 5.5 190-180 3 4 A + 2 % C H1 6.8 190-180 2 5 A + 2%CE1 6.4 165 1 ς 6 A + 0.8%CE2 5.7 225-200 2 7 C + 0.8%CE2 3.7 200 8 C + 0.8%CE2 6.3 200 L 9 E + 0.8%CE2 4.9 225-200 A 1 ft 10 B + 1.2%CE2 8.2 225-200 2 11 D + 2%CE2 8 225-200 2 對氣缸及擠壓機頭部之擠壓溫度。當僅給定一個值時,這些溫 (請先闕讀背面之注意事項再填寫本頁) 、·§τ 气 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 度是相同的。在掩壓機之起始區内,溫度大約為15〇。〇 樣品1並未膨脹,可能由於擠壓機溫度太低(16〇〇c)及 類似原因,同樣地,樣品5作有限之膨脹(僅5%)。 具有膨脹塗層之纜線接著利用傳統擠壓方法批覆上以 可變厚度(見表 3)之 MDPE(CE 90-Materie PUstiche Bresciane)製成的一個傳統覆套,而得到具有表3中所定義 之特性的規線樣品。其中聚合趙並未膨脹之缆線編號1被 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4规格(210x297公楚〉 27 405126 A7 Η 7 五、發明説明(25 拿來與非膨脹聚合艎塗層作比較。為了加以比較,表3亦 提供了缺乏膨脹填料且僅批覆外覆套之纜線(纜線編號〇) 的特性 表3:塗層特性 規線編號 ο 11 012345678911 填料膨脹度填料厚^---覆套以 ——^_(mm) 118 5 2 9 3 8 2 3645352278 3 5 5 • · ♦ 014123223244 2 33333322222 2_ 於類似上述的一個方法中,利用撓性模數大約為60 MPa、並由調配了大約30%之EPR橡膠的聚丙烯所構成# 一個膨脹聚合體,製備出另外6個纜線樣品,如表4中所六 (範例12-17)。表4亦提供了具有膨脹塗層但缺乏外覆套戈 纜線的比較範例(範例16a及17a)。 表4:塗層特性 ;---:—-,<-------ΐτ------f. • I -. . (誚先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 現線編號
填料$脹度填料厚度 覆套厚度 ---(mm) fmm、 7 4 12626644 72115588 32322222 9 δ 12 12 2 - 2 本紙張尺度適用中國國家標孪(CNS ) Α4規格(210Χ297公楚) 28 A7 B7 五、 405126 發明説明(26 ) 篦例二 衝擊強廑試驗 為了算出範例1所製備之纜線的衝擊強度,則於纜線 上進行衝擊試驗,隨後評估損壞情形。衝擊結果係藉由纜 線之目視分析和測量半導體材料塗層於衝擊點處之推桿強 度兩者而算出。衝擊試驗係根據法國標準HN 33_s_52,其 係利用從27 cm之高度將一 27 kg之法碼落下,而將大約72 焦耳(J)的一個衝擊能作用在纜線上。關於目前之試驗, 這種衝擊能已經改由從97 Cm的一個高度使8 kg之法碼落 下而產生。法碼之衝擊端具有一個v_形圓邊衝頭(曲率半 徑為1 mm)。為了達成本發明之目的衝擊強度係於單次 衝擊中完成。關於樣品6-12,試驗係在與第一次試驗相距 大約100 mm的一個距離處重複第二次。 推桿強度係根據法國標準HN 33-S-52測量,根據該標 準而測出為使外半導體層與絕緣層分離所需施加的力量。 藉由連續地量測此力量,則可於衝擊發生處量出力量峰值 。對於每個試片而言,於衝擊點處,有一個,’正,,力量峰值 被測出,其係對應於分離兩層所需之增加力量(對平均值) ,以及一個’,負,’力量峰值(對平均值減少由測出的最大 (Fmax)與最小(Fmin)力量峰值之間的差異可得到衝擊點處 之推桿強度的最大變量》 推桿強度之變化因而藉由判定上述差異(Fmax Fmin) 與測到的纜線平均推桿強度值之間的百分比根據下列關 係式計算出: * - — * 、-1T"'I - - J {請先凋讀背面之注意事項再填寫本頁} · , 經濟部中央標準局員工消費合作社印製
經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ------------Η 7 五、發明説明(27 ) — %變化=l〇〇(Fmax-Fmin)/F<> 於衝擊點處測得之此力的變化大小係相對於沿著纜線 測到的平均值,因此提供了由膨脹塗層所提供之保護程度 的一項指標。一般而言,高達20-25¾之變化被認為是可 接受的。表5提供了樣品〇_ 17a之推桿強度變化值。 表5:推桿強度變化
從表3中可看出,對於樣品丨(沒有膨脹)而言,推桿強 度之百分率變化非常高,這表示非膨脹聚合體顯然較一層 具有相同厚度之同一膨脹聚合體(見樣品3,具有61%之膨 脹塗層)具有較低的衝擊吸收能力。樣品3繪示了推桿強度 之變化稍高於25%之極限值,相對於其他2_3 mm厚之 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) ^---_-Iί,-------ΪΤ------^ I --- (誚先別讀背面; 之注意事項再填寫本頁) 30 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 __405126 。 五、發明説明(28 ) ~' 而言,由樣品所提供的有限衝擊強度主要可歸因於僅1 mm 之塗層厚度》 由於聚合體之低膨脹度(5%),膨脹塗層厚度為3 mm 之樣品5具有高推桿強度值,因此證明了具有低膨脹度之 塗層提供了有限之衝擊強度。樣品4雖然其膨脹材料之厚 度小於樣品5之膨脹材料厚度(2.5 mm對3 mm),還是具有 較高的衝擊強度,與樣品5之12%比較起來,其推桿強度 變化為13%,藉以證明了較高之膨脹度提供較高衝擊強度 的事實。 比較樣品13與樣品15,可以看出對於相同層厚之膨脹 材料及外覆套而言,聚合體膨脹度之增加(從22到124%)是 如何伴隨著塗層衝擊強度之增加(從16-17%增加到10%之 推桿強度變化)》此傾向可藉由比較樣品16與樣品17而得 到證明。然而,藉由比較樣品16a及17a(無外覆套)與各自 的樣品16及17,則可看出外覆套對衝擊保護性之貢獻是如 何隨著膨脹度的增加而增加。 •笔例三 與鎧裝纜線之衝整強廑比敍試驗 规線編號10已經對傳統鐘裝缆線作過比較試驗以證 明膨脹塗層之衝擊強度效能。 鐘裝規線與规線編號10具有相同之芯線(亦即厚度大 約14 mm、批覆有一層0.5 mm之半導體材料、一層以EPR 為基底的一個3 mm絕緣混合體層、以及另一層以加了炭 黑之EVA為基底的一個0.5 mm”易剝離”半導趙材料之多絲 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -----:---^-Iί,-------IT------1 _ - -.- (請先別讀背面之注意事項再填寫本頁) 31 405126 a7 五、發明説明(29 ) 導體,整個芯線厚度大約為22 mm)。該芯線係利用下列 物體從纜線内部朝外部環繞: a) —層大約0.6 mm厚之橡膠底填料; b) —個大約0.6 mm厚之PVC覆套; c) 兩個大約0.5 mm厚之鎧裝鋼帶; d) —個大約2 mm厚之MDPE外覆套。 為了作比較試驗,使用了一部’’落錘”式動態試驗機 (CEAST,mod.6758)。將一個11 kg法碼分別從50 cm之高度 (大約54焦耳之衝擊能)及20 cm之高度(大約21焦耳之衝擊 能)落下,而完成兩組試驗,法碼於其衝擊端具有半徑大 約10 mm的一個半球形頭部。 所造成之纜線變形繪示於第4及5圖中(分別為50 cm及 20 cm之高度,其中本發明之纜線以a表示,而傳統鎧裝纜 線以b表示)。 芯線之變形已被測出,以評估纜線結構之損壞。事實 上,半導體-絕緣體-半導體覆套之更高變形更可能導致纜 線絕緣特性中的電缺陷。茲將此結果示於表6中。 表6:半導體層於衝擊後之厚度減少% 傳統鎧裝纜線中 纜線編號10中 50 cm高度衝擊 41% 26.5% 20 cm高度衝擊 4.4% 2.9% 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本页) 從表6中所示之結果可以清楚得知,本發明之纜線較 傳統鎧裝纜線具有更佳的衝擊強度性能。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4说格(2丨0'〆297公釐) 32 A? 405126 B7 五、發明説明(3〇 ) 元件標號對照 1 導體 2 内半導體塗層、外聚合體覆套 3 絕緣層 4 外半導體層、導體、金屬屏蔽 5 金屬屏蔽、絕緣體 6 外聚合體覆套 7 金屬線 8 内聚合體覆套.、外半導體層 9 填料、内半導體層 10 膨脹聚合體材料 10a 凸緣 -----1 -II ...... . ----- .-.^- - I - - - - - - 一—► -- (請先閲讀背而-之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公嫠) 33
Claims (1)
- 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 第87107461號專利申請案申請專利範圍修正本 修正日期:88年12月 1. 一種電力輸送纜線,其包括有 a) —個導艘, b) 至少一層致密絕緣塗層,配置在該導體周圍; 以及 c) 一個以膨脹聚合體材料製成的塗層,配置-在該 致密絕緣塗層周圍, · 其中該聚合體材料具有預定之機械強度性質和預定 之膨脹度,而使該纜線具有抗衝擊性質。 2. 如申請專利範圍第1項之纜線,其中膨脹聚合體材料之 塗層係由在膨脹前於室溫下根據ASTM標準D790測得 具有200 Mpa以上的一個撓曲模數之聚合體材料製成。 3·如申請專利範圍第1項之纜線,其中該撓性模數係介於 400 MPa和 1800 MPa之間。 4. 如申請專利範圍第1項之纜線,其中該撓性模數係介於 600 MPa和 1500 MPa之間。 5. 如申請專利範圍第1項之纜線,其中該聚合體材料之膨 脹度係從大約20%到大約3000%。 6. 如申請專利範圍第1項之纜線,其中該聚合體材料之膨 脹度係從大約30%到大約500%。 7. 如申請專利範圍第1項之纜線,其中該聚合體材料之膨 脹度係從大約50%到大約200%。 8·如前述申請專利範圍第1至7項中任一項之纜線,其中 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) J---^---Λ------·ΙΊ訂--------線 -- (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 _405126_§_ 六、申請專利範圍 該膨脹聚合艘材料之塗層厚度,為0.5 mm。 I 9. 如前述申請專利範圍第1至7項中任一項之纜線,其中 該膨脹聚合體材料之塗層厚度介於1和6 mm之間。 10. 如前述申請專利範圍第丨至7項中任一項之纜線,其中 該膨脹聚合體材料之塗層厚度介於2和4mm之間。 11 ·如申請專利範圍第〗項之纜線,其中該膨脹聚合體材料 係從聚乙烯(PE)、低密度PE(LDPE)、中密度PE(MDPE) 、高密度PE(HDPE)以及線性低密度PE(LLDPE);聚丙 烯(PP);乙烯-丙烯橡膠(EPR)、乙烯-丙烯異量分子聚 合物(EPM)、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EpDM);天 然橡膠;丁基橡膠;乙烯/乙烯基醋酸(EVA)異量分子 聚合物;聚苯乙烯;乙烯/丙烯酸異量分子聚合物、乙 烯/甲基丙烯酸(EMA)異量分子聚合物、乙烯/乙基丙稀 酸(EEA)異量分子聚合物、乙烯/ 丁基丙烯酸(Eba)異量 分子聚合物;乙烯/ α-烯異量分子聚合物;丙烯清-丁 一稀-笨乙稀(ABS)樹脂;鹵化聚合物、聚氣乙稀(pvc) ;聚亞胺酯(PUR);聚珠胺;芳香多元酯、聚乙稀對苯 二甲酸(PET)、聚丁烯對笨二甲酸(pbt);以及異量分 子聚合物或其等之機械性混合物挑選出。 12.如申請專利範圍第1項之纜線,其中該膨脹聚合體材料 係一種以PE及PP兩者、或其中任何一方為基底之聚烯 或異量分子聚合物。 13 ·如申請專利範圍第1項之纜線,其中該膨脹聚合體材料 係一種以PE及PP兩者、或其中任何一方為基底,並與 -2- 本ϋ尺度適时闕家標準(CNS)A4規格⑵G X 297公麓)-------- -------·---:---------ΓΓ 訂---··-----線丨 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ο ι 5 ο 4 8 0088 ARCD 六、申請專利範圍 乙婦-丙稀橡膠調配之聚締聚命物或異量分子聚合物。 14. 如申請專利範圍第13項之纜線,其中該膨脹聚合體材 料為與乙烯-丙烯橡膠(EPR)調配之聚丙烯,pp/EPR之 重量比介於90/10和50/50之間。 15. 如申請專利範圍第項之纜線,其中該pp/EpR之重量 比介於85/15和60/40之間。 16. 如申請專利範圍第項之纜線,其中該pp/EpR之重量 比大約為70/30。 17. 如申請專利範圍第12項之纜線,其中以pe及pp兩者、 或其中任何一方為基底之該聚稀聚合物亦含有一預定 量的粉末狀硫化橡膠。 1 8.如申請專利範圍第17項之纜線,其中該預定量的粉末 狀硫化橡膠佔聚合體重量的10%和60%之間。 19·如申請專利範圍第1項之纜線,其中該纜線包括有一個 外聚合體覆套。 20. 如申請專利範圍第19項之纜線,其中該覆套係與該膨 脹聚合體塗層接觸。 21. 如申請專利範圍第19或20項之纜線,其中該覆套之厚 度大於0.5 mm。 22. 如申請專利範圍第19或20項之纜線,其中該覆套之厚 度介於1和5 mm之間。 23·—種使電力輸送纜線具有衝擊強度之方法,其包括有 將該纜線批覆一層膨脹聚合體材料。 24.如申請專利範圍第23項之方法,其亦包括有將該膨脹 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 χ 297公爱) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) i .Λ------ί-丨訂--------線· I 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 C 一 Λ J 88800 ABCD 六 帑請專利範圍 〆》: 塗層包上一個外聚合體覆套》 I 25. —種計算具有至少一絕緣層的一條纜線衝擊強度之方 法,其包括有: a) 測量該絕緣層之平均推桿強度; b) 使纜線受到一預定能量之衝擊; c) 測量該絕緣層於衝擊點處之推桿強度; d) 防止衝擊點處測到的平均推桿強度與推桿強度 之間的差異小於一預定值。 26. 如申請專利範圍第25項之方法,其中推桿強度係於絕 緣塗層與外半導體塗層之間測得》 27. 如申請專利範圍第26項之方法,其中平均推桿強度與 衝擊點處測到的平均推桿強度之間的差異小於25% » (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^------*1· I 訂---1----•線— I If · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)
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