[发明专利]通过挤出基于丙烯聚合物和介电液体的组合物制造电缆的方法

说明书

本发明涉及一种用于制造电缆的方法，并且还涉及一种通过所述方法获得的电缆，该电缆包括由包含至少一种介电液体以及至少一种选自丙烯均聚物和共聚物的热塑性聚合物的组合物获得的挤出热塑性层。

本发明涉及一种用于制造电缆、特别是电力电缆类型的方法，并且还涉及一种通过所述方法获得的电缆，该电缆包括由包含至少一种介电液体以及至少一种选自丙烯均聚物和共聚物的热塑性聚合物的组合物获得的挤出热塑性层。

该电缆典型地但不唯一地适用于在架空、海底或地下输电领域，或替代性地航空领域中的旨在用于电力传输的电缆，特别是中压电力电缆(特别是从6至45-60kV)或高压电力电缆(特别是大于60kV，并且可能范围最高达400kV)，无论它们是直流电还是交流电。

中压或高压电力传输电缆通常包括，从内部到外部：

-细长导电元件，特别是由铜或铝制成的细长导电元件；

-包围所述细长导电元件的内部半导体层；

-包围所述内部半导体层的电绝缘层；

-包围所述绝缘层的外部半导体层；以及

-任选地，包围所述外部半导体层的电绝缘保护性护套。

特别地，该电绝缘层可以是基于交联聚烯烃的聚合物层，该交联聚烯烃诸如交联聚乙烯(XLPE)或交联乙烯/丙烯或乙烯/丙烯/二烯弹性体。交联通常在挤出围绕该细长导电元件的聚合物组合物的阶段期间进行。使用交联聚烯烃使得能够提供展现出令人满意的电和机械特性的层，并且产生可以在大于70℃，实际上甚至等于90℃的温度下正常工作的电缆。然而，遇到了若干问题。首先，交联材料不能被回收。第二，交联方法限制了包括基于XLPE的绝缘层的电缆的制造速率。这是因为，为了获得令人满意的交联度，聚合物必须能够达到所需的温度，以便获得其持续足够长的时间段的交联。因此，必须调节包括基于XLPE的绝缘层的电缆的生产速率，使得交联隧道中的通过时间足够长以获得令人满意的交联度，这就生产能力而言代表了并非无关紧要的限制性限制。此外，交联反应在任何情况下都不可以在基于聚乙烯的材料的挤出期间发生，以便避免在挤出机(挤出机的螺杆、套环、头部)中形成XLPE颗粒的任何风险，这些颗粒随后可能迁移到电缆的绝缘层或半导体层中并且在其中产生缺陷。这是因为XLPE颗粒的存在影响电缆的最终特性，因为这些颗粒导致缺乏均匀性，主要是绝缘层的材料的均匀性或另外在绝缘层与半导体层之间的界面处的均匀性。此现象被称为“焦烧现象”。

将基于LDPE的材料用于电缆的绝缘层可以是使用基于XLPE的材料的替代方案。然而，基于LDPE的材料展现出不能在大于70℃的温度下使用的缺点，这也具有降低其传输电力的能力的结果，以便避免在大于70℃的温度下绝缘层的任何过热。

还已知制造由纸或浸渍有大量介电液体的纸/聚丙烯复合材料的若干条带构成的电绝缘层(例如，电缆含有浸渍有油的纸)。介电液体完全填充层中存在的空的空间，并且防止电缆的部分放电和绝缘损坏。然而，制造这种类型的电绝缘层是非常复杂且昂贵的(施加条带或复合材料的阶段和浸渍阶段)。

此外，例如像在国际申请WO 02/03398中提供了包括至少一个挤出热塑性电绝缘层的电力电缆，该挤出热塑性电绝缘层基于包含与介电液体紧密混合的聚丙烯基质的组合物。相对于组合物的总重量，介电液体可以按重量计占从3％至15％。对于此类电力电缆的工业生产，需要开发一种使得能够将聚丙烯基质与介电液体均匀且紧密混合，同时保证此混合物易于挤出的方法。然而，虽然介电液体的存在可以使得能够改善所述电缆的电性能质量，特别是在介电刚度方面，但是它也可能在其工业制造中在挤出工艺期间产生问题。这是因为介电液体的存在，特别是当其在第一挤出阶段期间注射时，可能导致聚丙烯基质沿挤出机的料筒的移动和塑化不规则。此外，当使用相对于组合物的总重量，按重量计小于15％(例如，大约3％-10％)的介电液体量时，出现与介电液体的润滑作用相关的在壁上的滑动现象(以术语“滑脱/滑动现象”而熟知)，其可能导致在挤出机头部处获得的热塑性层的机械和/或电特性的恶化(层的结构缺陷)。