具有改進的耐電痕跡的光纜制造技術

本發明專利技術涉及一種具有改進的耐電痕跡、包括至少一條光纖和外護套的光纜，該外護套包括聚合物材料，其特征在于，該聚合物材料構成護套的基質，而且該聚合物材料包括通過配位催化聚合反應獲得的多峰烯烴聚合物，而且其特征還在于，該護套的所有成分包括以重量計１５－４０％的金屬氫氧化物，優選的為氫氧化鎂和／或氫氧化鋁，以及以重量計０．０１－０．９％的碳黑。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種至少包括一條光纖和外護套的光纜，該外護套包括既具有良好耐電痕跡又具有良好機械性能的聚合物材料。
技術介紹
光纜含有用于傳輸進行通信、數據交換和控制目的的任何形式的信號的光纖。例如，在GB A2 2 193 583中，公開了這樣一種光纖。在此引用該文獻的內容供參考。除了光纖之外，光纜還包括用于保護這些光纖的外護套。外護套通?；谥T如聚烯烴，特別是聚乙烯或乙烯的共聚物的聚合物材料，其中乙烯單體構成該聚合物總質量的大部分。電纜護套必須滿足容易生產而且具有良好化學性能的要求，例如特別是在溫度升高到100℃時的拉力和斷裂伸度。此外，外護套還應該具有低熱變形性和良好的耐電痕跡。特別是，對護套良好的耐電痕跡非常感興趣，這是因為光纜最常與電力電纜相鄰安裝的實際原因。具有高壓，特別是130kV以上高壓的這些電力電纜產生強電場，從而在相鄰光纜護套的橫斷面區域上感應電壓。這樣就因為漏電痕跡而產生蠕動(creeping)電流，而且進一步導致護套發生被稱為干帶起弧(dry band arcing)的局部擊穿，特別是在潮濕條件下。為了避免發生這些問題，必須防止光纜在外護套上產生蠕動電流，即護套必須具有良好的耐電痕跡。然而，與此同時，護套還必須滿足其他的邊界條件，例如電纜護套材料具有良好的可處理性，以便以經濟、有效的方式生產該護套，而且具有良好的機械性能，例如成品電纜的拉力、斷裂伸度以及耐熱性。關于機械性能，必須考慮到光纜通常自由懸掛在以最遠500米的距離間隔開的支承裝置之間的。為了使最終光纜保持低信號衰減，重要的是，盡可能減小護套的收縮量。此外，護套材料通常包括以重量計2％或者更多的碳黑。DE-A-13504041公開了一種與電力電纜一起使用、其護套包括添加以重量計30-60％的金屬氫氧化物使得自分辨而且具有耐電痕跡的材料的光纜。然而，這樣大量的金屬氫氧化物會導致不希望地破壞護套的機械性能。日本專利申請63-322299公開了一種尤其以成型為對戶外電纜等的接頭應用的絕緣材料使用的耐電痕跡材料。這種耐電痕跡材料包括以重量計混合了以重量計100份熱塑性樹脂的100-500份熱塑性橡膠，其中將以重量計的20-50份氫氧化鎂混合到以重量計100份的熱塑性橡膠和熱塑性樹脂的所述混合物中。熱塑性橡膠的成分使楊氏模量拉力和斷裂伸度的值降低，特別是在高溫下。熱變形大，不可接受。WO 93/05424公開了一種具有線性聚乙烯基質的光纜護套材料，它包括以重量計15-30％的金屬氫氧化物以及任選的以重量計1％以上的碳黑。但是，仍可以提高這種護套材料的耐電痕跡。
技術實現思路
本專利技術的目的是設計一種具有外護套的光纜，利用這種外護套，該光纜具有改進的耐電痕跡，而且具有良好的機械性能。特別是，本專利技術的目的是設計一種當電壓在100-400kV的電力電纜附近產生強電場時，具有足夠耐電痕跡的光纜。本專利技術基于這樣的認識，即如果光纜包括其基質是通過進行配位催化聚合反應獲得的多峰乙烯聚合物的護套，則可以提供這種光纖。此外，本專利技術基于這樣的認識，即如果這種聚合物材料構成護套的基質，則可以將碳黑成分減少到以重量計最多占總護套成分的0.9％。因此，本專利技術提供了一種具有改進的耐電痕跡、包括至少一條光纖和外護套的光纜，該外護套包括聚合物材料，其特征在于，聚合物材料構成護套的基質，而且該聚合物材料包括通過進行配位催化聚合反應獲得的多峰烯烴聚合物，而且其特征還在于，護套的所有成分包括以重量計15-40％的金屬氫氧化物以及以重量計0.01-0.9％的碳黑。根據本專利技術的光纜一方面滿足了改進耐電痕跡的要求，特別是在該光纜安裝在高壓電力電纜附加時。可以認為，利用多峰聚烯烴作為護套的基質，決定性地影響改進耐電痕跡，這樣使得護套內的氫氧化物成分至多40％，組合了減少的碳黑成分。另一方面，根據本專利技術的光纜具有良好的機械性能。這些機械性能包括護套的良好可處理性、低收縮量以及低磨耗/硬表面。碳黑成分使護套材料具有黑顏色。此外，該光纜能夠承受因為氣候條件和大氣污染引起的斷裂應力。因此，盡管要求良好的耐電痕跡和良好的機械性能以及良好的實際使用應力條件至少有些矛盾，但是根據本專利技術的光纜在所有的要求條件方面均令人滿意。漏電痕跡(tracking)被定義為因為電弧的作用而產生痕跡的過程。電弧集中了足以產生漏電痕跡的足夠電力和使漏電痕跡生長的足夠能量。在漏電痕跡蔓延到足以橫跨兩個電極之間的剩余距離或接地連接，并因此而變成絕緣材料表面上局部地下降的通路時，發生故障。根據傾斜面漏電痕跡試驗，測量耐電痕跡。在“例子”部分將給出應用根據該方法的試驗過程的細節。優選地，本專利技術的光纜護套中的金屬氫氧化物為氫氧化鎂和/或氫氧化鋁。優選地，本專利技術的光纜護套進一步具有根據在“例子”部分進一步說明的傾斜面漏電痕跡試驗獲得的耐電痕跡，該耐電痕跡為62.3％漏電痕跡概率級別下至少為15小時，即η≥15小時，更優選地，62.3％漏電痕跡概率級別下至少為20小時，即η≥20小時，最優選地，62.3％漏電痕跡概率級別下至少為25小時，即η≥25小時。在本專利技術的優選實施例中，護套基質由多峰聚乙烯構成。利用根據ISO 1133通過熔體流速(MFR)的方法來表征聚合物分子量分布的特性。熔體流速主要取決于平均分子量。即，因為長、良好組合的分子提供的材料的流動趨勢比短、不佳組合的分子提供的材料的流動趨勢小。提高分子量就意味著降低MFR值。在規定的溫度和壓力條件下，以排出聚合物的g/10分鐘測量熔體流速，而且熔體流速是聚合物粘性的測量值，反過來，對于每種聚合物，它不僅主要受其分子量分布的影響，而且還受其分支程度的影響。在190℃(ISO1133，條件4)，在2.16kg負荷下測量的熔體流速被表示為MFR2。在另一個優選實施例中，構成護套基質的乙烯聚合物具有0.01-10g/10分鐘的MFR2，更優選的為0.1-1.0g/10分鐘，最優選的為0.3-0.6g/10分鐘。聚合物材料的分子量分布(MWD)優選的在3-12的范圍內，更優選的在4-10范圍內。該材料的熔體流速和密度決定強度特性，而密度僅決定熔融點、表面硬度、滲透性以及吸水性。優選地，乙烯聚合物的密度為0.870-0.970g/cm3，更優選的為0.910-0.960g/cm3，最優選的為0.930-0.950g/cm3。術語“聚合物模態”指其分子量分布(MWD)曲線，即，作為其分子量的函數的聚合物重量百分率曲線的特性。如果以順序步驟生產聚合物，例如采用串聯的反應器并在每個反應器內采用不同的條件，則在不同反應器內產生的不同聚合物部分分別具有其自己的分子量分布，它們可能互相明顯不同?？梢詫⑺@得的最終聚合物的分子量分布曲線看作各聚合物部分的分子量分布曲線的疊加，因此與各部分的曲線相比，示出兩個或者更多個最大不同或至少明顯加寬的曲線。將顯示這種分子量分布曲線的聚合物分別稱為“雙峰”或“多峰”。根據例如WO 92/12182公開的幾種方法可以生產多峰聚合物。已知在兩個或更多個串聯的反應器內生產多峰，特別是雙峰聚合物烴，優選地是生產乙烯聚合物。作為這種現有技術的例子，可以參考EP 040 992、EP 041 796、EP 022 376、EP 0887379以及WO 92/1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有改進的耐電痕跡的包括至少一條光纖和外護套的光纜，該外護套包括聚合物材料，其特征在于，該聚合物材料構成護套的基質，而且該聚合物材料包括通過配位催化聚合反應獲得的多峰烯烴聚合物，而且還在于，護套的所有成分包括以重量計１５－４０％的金屬氫氧化物，優選地為氫氧化鎂和／或氫氧化鋁，以及以重量計０．０１－０．９％的碳黑。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：漢斯貝蒂爾馬丁松，
申請(專利權)人：北方技術股份有限公司，
類型：發明
國別省市：FI[芬蘭]