PL192515B1

PL192515B1 - Izolacja oraz sposób wytwarzania izolacji przewodu, względnie kabla elektrycznego

Info

Publication number: PL192515B1
Application number: PL346214A
Authority: PL
Inventors: Giles Henry Rodway
Original assignee: Tyco Electronics Ltd Uk
Priority date: 1998-09-17
Filing date: 1999-09-17
Publication date: 2006-10-31
Also published as: KR100638181B1; HU226699B1; WO2000017889A1; JP2002525819A; DE69930532T2; ATE321345T1; AU766430B2; ZA200101181B; CZ299046B6; CA2340386A1; IL141338A0; PL346214A1; EP1116243B1; HUP0103585A2; DE69930532D1; RO121928B1; HUP0103585A3; EP1116243A1; CN1331160C; CZ2001482A3

Abstract

1. Izolacja przewodu, wzglednie kabla elektrycznego, zlozona przynajmniej z jednej, usiecio- wionej warstwy opartej na poliolefinie, oraz przynajmniej z jednej usieciowionej warstwy o innym skladzie chemicznym, pokrywajacej warstwe oparta na poliolefinie, znamienna tym, ze pierwsza warstwa oparta na poliolefinie zawiera w stosunku do calej kompozycji tej warstwy przynajmniej 20% wagowych polimeru zawierajacego karbonyl, jak homopolimer, kopolimer, wzglednie terpoli- mer, którego przynajmniej jeden skladowy monomer jest estrem kwasu karboksylowego, korzystnie akrylanem, wzglednie octanem, zwlaszcza akrylanem alkilu, jak akrylanem metylu, akrylanem etylu, akrylanem propylu, lub akrylanem butylu, który to monomer zawiera przynajmniej 5% wagowych uzytego kopolimeru, wzglednie terpolimeru, a pozostala jego czesc uzyskana jest z monomeru olefinowego, korzystnie etylenowego, natomiast druga warstwa zawiera w stosunku do calej kom- pozycji tej warstwy przynajmniej 10% wagowych polifluorku winylidenu (PVDF), wzglednie kopoli- meru bazujacego na fluorku winylidenu (VDF) z czesciowo, wzglednie calkowicie fluorowanym ko- monomerem. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest izolacja przewodu, względnie kabla elektrycznego, złożona przynajmniej z jednej, usieciowionej warstwy opartej na poliolefinie, oraz przynajmniej z jednej usieciowionej warstwy o innym składzie chemicznym, pokrywającej warstwę opartą na poliolefinie. Wynalazek dotyczy w szczególności wielowarstwowej izolacji przewodów elektrycznych o wysokich parametrach wiązania międzywarstwowego, przy jednoczesnym zachowaniu wymaganych parametrów użytkowych izolacji.

Przedmiotem wynalazku jest również sposób wytwarzania izolacji przewodu, względnie kabla elektrycznego, polegający na nałożeniu na przewodnik elektryczny i usieciowieniu warstw izolacyjnych o różnych składach chemicznych, z których jedna oparta jest na poliolefinie.

Zastosowane w opisie i zastrzeżeniach patentowych skróty mają następujące znaczenie: TMPTM - trimetylolpropanotrimetakrylan, ASTM - American Society for Testing and Materials; PVDF - polifluorek winylidenu; VDF - fluorek winylidenu; HFP - heksafluoropropylen; HDPE - polietylen o wysokiej gęstości; EEA - akrylan etylenowy/etylowy; EMA - akrylan etylowy/metylowy; EVA - octan etylenowy/winylowy; EA - akrylan etylowy; MA - akrylan metylowy; VA - octan winylowy.

Dwuwarstwowe izolacje przewodów elektrycznych, złożone z poliolefinowej warstwy wewnętrznej, stanowiącej rdzeń izolacji, oraz z warstwy zewnętrznej wykonanej z polifluorku winylidenu (PVDF), stanowiącej płaszcz podstawowy, znane są od ponad 30 lat. Adhezja między warstwą wewnętrzną (poliolefinową) i warstwą zewnętrzną (PVDF) jest bardzo mała, co powoduje łatwe oddzielanie od siebie obydwu tych warstw. Brak wiązania między tymi warstwami, który został z konieczności zaakceptowany, jest przyczyną zmniejszonej trwałości izolacji. Na przykład, warstwa zewnętrzna pod działaniem naprężeń mechanicznych, niektórych płynów i ostrych przedmiotów, oraz uderzeń, może ulec pęknięciu i oddzieleniu od warstwy wewnętrznej. Znane dwuwarstwowe izolacje mają mniejszą odporność na ścieranie i zmęczenie, a także na marszczenie w wyniku zginania, co może powodować trudności w uszczelnieniu przewodów, albo umieszczeniu ich w pierścieniach uszczelniających, względnie złączkach. Dotychczas panował powszechny pogląd, że nie jest możliwe związanie ze sobą dwóch warstw wykonanych z tak różnych materiałów jakie stanowią poliolefiny i PVDF, przy zachowaniu małych kosztów wytwarzania i dużej efektywności, co jest czynnikiem niezbędnym do komercyjnych zastosowań. Znane dotychczas techniki wiązania takich warstw izolacji mają jednak negatywny wpływa na właściwości uzyskanych przewodów elektrycznych.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych A. P. nr US 5689028 znana jest izolacja przewodów elektrycznych, której warstwy wykonane z poliolefinu i PVDF połączone są ze sobą za pomocą dodatkowej warstwy wiążącej. Taka izolacja jest stosunkowo kosztowna w wytwarzaniu, oraz ma zmniejszone właściwości użytkowe, na przykład szybkie starzenie w wyniku działania ciepła. Uzyskane w ten sposób wiązanie międzywarstwowe charakteryzuje się niezbyt wysoką siłą wiązania.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych A. P. nr 3269862 znana jest dwuwarstwowa izolacja przewodu elektrycznego, złożona z warstwy wewnętrznej wykonanej z poliolefinu, oraz z nałożonej na nią warstwy zewnętrznej, wykonanej z polifluorku winylidenu. Najpierw na przewodnik elektryczny nakładana jest i sieciowana warstwa wewnętrzna z poliolefinu, za pomocą wysokoenergetycznych elektronów, po czym nakładana jest warstwa zewnętrzna z polifluorku winylidenu, która również jest sieciowana za pomocą wysokoenergetycznych elektronów, lecz o znacznie mniejszej dawce promieniowania.

Twórcy niniejszego wynalazku odkryli nieoczekiwanie, iż dwa różne materiały izolacyjne, stanowiące odpowiednio rdzeń bazujący na poliolefinie i płaszcz podstawowy bazujący na polifluorku winylidenu, mogą zostać połączone ze sobą dużą siłą adhezji, przy jednoczesnej redukcji, a nawet eliminacji problemów związanych z trwałością izolacji, oraz zachowaniu dużej odporności na propagację pęknięć, niskich kosztów wytwarzania izolacji, oraz ogólnych charakterystyk użytkowych przewodów, względnie kabli elektrycznych pokrytych taką izolacją.

Dużą siłę wiązania warstw izolacyjnych przewodów, względnie kabli elektrycznych według wynalazku uzyskano w wyniku kombinacji wybranej formuły warstwy opartej na poliolefinie, stykającej się znią warstwy opartej na polifluorku winylidenu, oraz reakcji sieciującej, realizowanej za pomocą promieniowania, korzystnie jonizującego.

Istotę wynalazku stanowi izolacja przewodu, względnie kabla elektrycznego, złożona przynajmniej z jednej, usieciowionej warstwy opartej na poliolefinie, oraz przynajmniej z jednej usieciowionej warstwy o innym składzie chemicznym, pokrywającej warstwę opartą na poliolefinie. Izolacja charaktePL 192 515 B1 ryzuje się tym, że pierwsza warstwa oparta na poliolefinie zawiera w stosunku do całej kompozycji tej warstwy przynajmniej 20% wagowych polimeru zawierającego karbonyl, jak homopolimer, kopolimer, względnie terpolimer, którego przynajmniej jeden składowy monomer jest estrem kwasu karboksylowego, korzystnie akrylanem, względnie octanem, zwłaszcza akrylanem alkilu, jak akrylanem metylu, akrylanem etylu, akrylanem propylu, lub akrylanem butylu, który to monomer zawiera przynajmniej 5% wagowych użytego kopolimeru, względnie terpolimeru, a pozostała jego część uzyskana jest z monomeru olefinowego, korzystnie etylenowego, natomiast druga warstwa zawiera w stosunku do całej kompozycji tej warstwy przynajmniej 10% wagowych polifluorku winylidenu (PVDF), względnie kopolimeru bazującego na fluorku winylidenu (VDF) z częściowo, względnie całkowicie fluorowanym komonomerem.

Pierwsza i druga warstwa są usieciowione korzystnie za pomocą promieniowania jonizującego.

Zawartość polimeru zawierającego karbonyl w warstwie opartej na poliolefinie wynosi w stosunku do całej kompozycji tej warstwy przynajmniej 40%, korzystnie przynajmniej 60%, a najkorzystniej przynajmniej 80% wagowych.

W korzystnym rozwiązaniu izolacji według wynalazku, zawartość monomeru w polimerze zawierającym karbonyl warstwy opartej na poliolefinie wynosi w stosunku do użytego kopolimeru/terpolimeru przynajmniej 9%, najkorzystniej przynajmniej 15%.

Zawartość polifluorku winylidenu w drugiej warstwie wynosi w stosunku do całej kompozycji tej warstwy przynajmniej 50%, korzystnie przynajmniej 90%, a najkorzystniej 100% wagowych.

W korzystnym rozwiązaniu izolacji według wynalazku, kopolimer drugiej warstwy składa się z fluorku winylidenu (VDF) i heksafluoropropylenu (HFP), korzystnie w ilości od 8% do 12%, najkorzystniej od 9% do 11% wagowych.

Korzystnym jest, jeżeli pierwsza warstwa bazująca na poliolefinie stanowi mieszankę polietylenu i polimeru zawierającego karbonyl.

Pierwsza warstwa bazująca na poliolefinie stanowi korzystnie warstwę wewnętrzną izolacji, pokrywającą przewodnik elektryczny, natomiast druga warstwa bazująca na polifluorku winylidenu stanowi warstwę zewnętrzną, pokrywającą warstwę wewnętrzną izolacji.

Korzystnie izolacja składa się z wielu, nałożonych naprzemiennie na siebie warstw opartych na poliolefinie i polifluorku winylidenu/fluorku winylidenu.

Przynajmniej jedna z warstw, korzystnie warstwa oparta na poliolefinie, zawiera najkorzystniej promotor sieciujący.

Promotor sieciujący jest wielofunkcyjnym akrylanem, względnie estrem metakrylanu, korzystnie trimetylolpropanotrimetakrylanem (TMPTM).

Warstwa oparta na polifluorku winylidenu (PVDF) jest przezroczysta, oraz zawiera korzystnie tylko PVDF, względnie kopolimer fluorku winylidenu VDF.

Warstwa bazująca na poliolefinie może ponadto zawierać różne znane dodatki, jak antyutleniacze, pigmenty, wypełniacze i składniki ognioodporne, nadające polimerowi odpowiednie właściwości mechaniczne, cieplne i elektryczne. Również warstwa bazująca na polifluorku winylidenu może zawierać znane dodatki.

Istotę wynalazku stanowi również sposób wytwarzania izolacji przewodu, względnie kabla elektrycznego, polegający na nałożeniu na przewodnik elektryczny i usieciowieniu warstw izolacyjnych o różnych składach chemicznych, z których jedna oparta jest na poliolefinie. Sposób charakteryzuje się tym, że na przewodnik elektryczny nakłada się warstwy, z których pierwsza, oparta na poliolefinie, zawiera w stosunku do całej kompozycji tej warstwy przynajmniej 20% wagowych polimeru zawierającego karbonyl, zaś druga warstwa - przynajmniej 10% wagowych polifluorku winylidenu (PVDF), względnie kopolimeru bazującego na VDF z częściowo, lub całkowicie fluorowanym komonomerem, po czym warstwy te łączy się ze sobą w temperaturze większej od temperatury topnienia, względnie temperatury mięknięcia materiału polimerowego przynajmniej jednej warstwy, ana końcu, obydwie, połączone ze sobą na przewodniku elektrycznym warstwy poddaje się reakcji sieciowania.

Zestyk między warstwami izolacji utworzony powyżej punktu topnienia, albo mięknięcia materiału polimerowego przynajmniej jednej warstwy zapewnia dokładniejsze przyleganie do siebie warstw, co wzmaga reakcję sieciowania.

Reakcję sieciowania przeprowadza się korzystnie za pomocą promieniowania, najkorzystniej jonizującego.

Obydwie warstwy izolacji wytłacza się na przewodnik elektryczny korzystnie ciśnieniowo, zktórych pierwsza warstwa pokrywa przewodnik elektryczny, zaś druga - pierwszą warstwę.

PL 192 515 B1

W korzystnym rozwiązaniu wynalazku, pierwszą i drugą warstwę wytłacza się na przewodnik elektryczny współbieżnie, względnie w tandemie w jednym etapie procesu wytłaczania.

Usieciowione złącze międzywarstwowe zwiększa znacząco siłę odrywania wiązania między warstwami izolacji do wartości przekraczającej 5N, a siła utworzonego wiązania międzywarstwowego jest większa nawet o 1000% w stosunku do siły wiązania między warstwami nieusieciowionymi.

Izolacja przewodu elektrycznego według wynalazku ma w stosunku do znanych izolacji następujące zalety: wzrost odporności na ścieranie, wzrost odporności na odrywanie, zwłaszcza w przypadku, kiedy jedna z warstw jest uszkodzona, albo perforowana, wzrost odporności na tworzenie się pęcherzy po zastosowaniu ciepła, wzrost odporności na delaminację, fałdowanie i marszczenie warstw, zwłaszcza w wyniku naprężeń mechanicznych, albo działania czynników chemicznych, jak rozpuszczalników, redukcja zmarszczeń na zagięciu przewodu, oraz poprawa jego charakterystyk użytkowych, przy jednoczesnym zachowaniu odporności na propagację nacięć i karbów.

Przykłady realizacji wynalazku.

Siła wiązania między warstwami może być zmierzona w odniesieniu do siły odrywania między cienkimi płytkami wykonanymi z dwóch różnych materiałów. Standardowym pomiarem tego parametru jest test zgodny z normą ASTM 1876-95. Za dobre wiązanie uważa się takie, którego siła odrywania przekracza wartość 5N, zaś mocne wiązanie - którego siła odrywania przekracza wartość 10N. Wygodną metodą pomiaru siły wiązania między dwoma warstwami jest ta, według której na przewodnik elektryczny nanosi się obydwie warstwy, a jego próbkę o długości 6 cm zanurza się w acetonie (jak na przykład w acetonie firmy Fisher Scintific, UK), na głębokość wynoszącą 70% tej długości, w temperaturze 23°C +/- 3°C przez 1 godzinę. W przewodach elektrycznych ze słabym wiązaniem warstw izolacji następuje w tym teście wydłużenie płaszcza podstawowego z PVDF wzdłuż osi przewodu, co jest niezależne od wydłużenia rdzenia poliolefinowego, i/lub zmarszczeń warstwy płaszcza, co powoduje oddzielenie się warstwy płaszcza od warstwy rdzenia izolacji. Po tym teście, oddzielona warstwa płaszcza w postaci rurki wydłużyła sięo1 mm i wystawała za odcięty koniec próbki przewodu. Natomiast warstwy o mocnym wiązaniu nie uległy rozwarstwieniu, zaś wydłużenie i/lub tworzenie się zmarszczek izolacji dotyczyło obydwu warstw jednocześnie, to jest płaszcza i rdzenia. Powstałe zmarszczki na płaszczu i rdzeniu mogły zostać wykryte wyłącznie po zbadaniu przekroju poprzecznego izolacji pod mikroskopem.

Sposoby wytwarzania izolacji przewodów, względnie kabli elektrycznych według wynalazku obejmują proces tworzenia dokładnego zestyku między obydwiema warstwami. Przykłady takich sposobów obejmują: powlekanie jednego materiału na materiał utworzonej wstępnie innej warstwy; podwójne, albo wielowarstwowe wytłaczanie, w wyniku którego uzyskuje się warstwy izolacyjne zawierające jeden, albo więcej omawianych powyżej dwóch różnych materiałów. Materiał bazujący na poliolefinie tworzy na przewodzie elektrycznym warstwą wewnętrzną, zaś materiał bazujący na PVDF - warstwę zewnętrzną. Te warstwy wytworzone z dwóch różnych materiałów mogą być wytłaczane współbieżnie, w tandemie, wieloprzejściowo, albo też jedna warstwa nakładana jest na drugą innymi środkami. Do wytworzenia jednej, albo więcej warstw izolacyjnych na przewodniku elektrycznym może być zastosowany znany sposób zwany jako wytłaczanie z wyciąganiem do dołu. Jednakże wcelu uzyskania optymalnej adhezji między warstwami najkorzystniej jest zastosować wytłaczanie ciśnieniowe jednej warstwy zewnętrznej na utworzoną uprzednio warstwę wewnętrzną.

Znajdująca się na przewodniku elektrycznym izolacja poddawana jest następnie reakcji sieciowania, czyli wiązania poprzecznego w polimerach. Reakcję sieciowania realizuje się za pomocą reagentów, na przykład nadtlenków, albo korzystnie za pomocą promieniowania, zwłaszcza jonizującego, powodującego tworzenie się wolnych rodników, z których część winna być utworzona w obszarze międzywarstwowym. Wskazana jest więc propagacja promieniowania do materiału na głębokość przynajmniej powierzchni międzywarstwowej. Jednakże nie jest to warunek konieczny w przypadku, kiedy po napromieniowaniu ruchliwość jonów, albo rodników powoduje kontynuację reakcji molekularnych na, względnie w pobliżu powierzchni międzywarstwowej. Źródłem promieniowania może być radioizotop, źródło promieniowania X, albo źródło promieniowania niejonizującego, ale generującego rodniki, na przykład źródło promieniowania UV, korzystnie wiązka elektronowa, o dawce promieniowania do materiału większej niż 2 Mrad, korzystnie wynoszącej przynajmniej 5 Mrad, korzystniej przynajmniej 10 Mrad, a najkorzystniej przynajmniej 15 Mrad.

Zostało ponadto odkryte, że wzrost wytrzymałości wiązania międzywarstwowego może być uzyskany za pomocą odpowiednich dodatków. Te dodatki obejmują korzystnie promotory (aktywatory) sieciowania, zawarte w warstwie bazującej na poliolefinie i/lub w warstwie bazującej na PVDF. Mogą

PL 192 515 B1 być również użyte znane materiały sieciujące, korzystnie bazujące na metakrylanie/akrylanie, najkorzystniej bazujące na trimetylolpropanotrimetakrylanie (TMPTM), zawartym w warstwie z poliolefinu i/lub PVDF.

Poniżej przedstawione są warunki i wyniki testów. Wszystkie, przedstawione w tabelach wyniki zostały uzyskane w wyniku testowania płytek wykonanych z materiałów izolacyjnych według wynalazku z użyciem znanych technik polimerowych. Płytki zostały ściśnięte ze sobą, a następnie napromieniowane. Użycie płytek do eksperymentów zamiast przewodów elektrycznych wynika z łatwiejszego pomiaru siły wiązania między płytkami. Warunki eksperymentów były następujące: wymiary płytek: 150 mm x 150 mm x 0,85 mm; temperatura ściskania: 200°C; czas ściskania: 2 min po podgrzaniu, 1 min pod ciśnieniem; ciśnienie ściskania: 20 -40 ton na metalową płytkę o wymiarach 30 cm x 30 cm; studzenie: chłodzenie wodą między metalowymi płytkami o wymiarach 30 cm x 30 cm, przez 2 min ipod ciśnieniem jak powyżej.

Wpływ dawki promieniowania na siłę wiązania między materiałem bazującym na poliolefinie (materiał 1) i materiałem bazującym na PVDF (materiał 2) przedstawiony jest w tabeli l.

Tabela I

Materiał 1	Materiał 2	Dawka promieniowania [Mrad]	Siła odrywania [N]
Kopolimer EVA zawierający 25% wag. VA	Kopolimer VDF/HFP zawierający 10% wag. HFP+7,5% wag. dodatków	0	0,5
Kopolimer EVA zawierający 25% wag. VA	Kopolimer VDF/HFP zawierający 10% wag. HFP+7,5% wag. dodatków	15	40
Kopolimer EEA zawierający 15% wag. EA	Kopolimer VDF/HFP zawierający 10% wag. HFP	0	1
Kopolimer EEA zawierający 15% wag. EA	Kopolimer VDF/HFP zawierający 10% wag. HFP	8	24
Kopolimer EEA zawierający 15% wag. EA	Kopolimer VDF/HFP zawierający 10% wag. HFP	20	52
Terpolimer anhydrytowy etyleno/akrylanowy estrowo/maleinowy zawierający 19% wag. estru kwasu akrylowego	Kopolimer VDF/HFP zawierający 10% wag. HFP	0	<5
Terpolimer anhydrytowy etyleno/akrylanowy estrowo/maleinowy zawierający 19% wag. estru kwasu akrylowego	Kopolimer VDF/HFP zawierający 10% wag. HFP	20	21

Wpływ procentowej zawartości komonomeru w kopolimerze etylenowym materiału bazującego na poliolefinie (materiał 1) na siłę wiązania z materiałem PVDF (materiał 2) po sieciowaniu za pomocą wiązki elektronowej zilustrowany jest w tabeli II.

Tabela II

Materiał 1	Materiał 2	Dawka promieniowania [Mrad]	Siła odrywania [N]
Kopolimer EMA zawierający 9% wag. MA	Kopolimer VDF/HFP zawierający 10% wag. HFP+7,5% wag. dodatków	20	4
Kopolimer EMA zawierający 28% wag. MA	Kopolimer VDF/HFP zawierający 10% wag. HFP+7,5% wag. dodatków	20	40

PL 192 515 B1

Wpływ procentowej zawartości kopolimeru w mieszance kopolimeru materiału bazującego na poliolefinie (materiał 1) na siłę wiązania z materiałem PVDF (materiał 2) po sieciowaniu za pomocą wiązki elektronowej zawarty jest w tabeli III

Tabela III

Materiał 1	Materiał 2	Dawka promieniowania [Mrad]	Siła odrywania [N]
100% HDPE	Kopolimer VDF/HFP zawierający 10% wag. HFP+7,5% wag. dodatków	20	0
20% HDPE + 80% EEA zawierający 15% wag. EA	Kopolimer VDF/HFP zawierający 10% wag. HFP+7,5% wag. dodatków	20	70

Wpływ materiału bazującego na PVDF (materiał 2) na siłę wiązania z materiałem bazującym na poliolefinie (materiał 1) po sieciowaniu za pomocą wiązki elektronowej przedstawiony jest w tabeli IV.

Tabela IV

Materiał 1	Materiał 2	Dawka promieniowania [Mrad]	Siła odrywania [N]
Kopolimer EVA zawierający 25% wag. VA	Homopolimer PVDF	15	4
Kopolimer EVA zawierający 25% wag. VA	Kopolimer VDF/HFP zawierający 10% wag. HFP	15	17,5

Wpływ dodatkowego promotora w materiale bazującym na poliolefinie (materiał 1) na siłę wiązania z materiałem bazującym na PVDF (materiał 2) po sieciowaniu za pomocą wiązki elektronowej znajduje się w tabeli V.

Tabela V

Materiał 1	Materiał 2	Dawka promieniowania [Mrad]	Siła odrywania [N]
20% HDPE + 80% EEA zawierający 15% wag. EA	Kopolimer VDF/HFP zawierający 10% wag. HFP+7,5% wag. dodatków	20	70
19% HDPE + 77% EEA zawierający 15% wag. EA + 4% wag. promotora TMPTM	Kopolimer VDF/HFP zawierający 10% wag. HFP+7,5% wag. dodatków	20	>130

Przykłady konstrukcji przewodów/kabli elektrycznych.

Przewód elektryczny, którego izolacja składa się z dwóch związanych ze sobą warstw polimerowych według wynalazku, wytworzony został w następujący sposób. Warstwa wewnętrzna izolacji (to jest ta przylegająca do przewodnika elektrycznego) została wykonana z materiału bazującego na poliolefinie, składającego się z kopolimeru EEA zawierającego 15% wagowych EA, oraz zHDPE w stosunku wagowym kopolimer:HDPE wynoszącym w przybliżeniu 8:2, oraz z dodatków występujących w małych ilościach, na przykład promotorów sieciujących, stabilizatorów, antyutleniaczy, pigmentów i środków pomocniczych, w całkowitej ilości 24% wagowych. Warstwa ta została wytłoczona ciśnieniowo na metalowy przewodnik elektryczny. Warstwa zewnętrzna izolacji została wykonana głównie z kopolimeru PVDF/HFP zawierającego 10% wagowych HFP. Warstwa ta zawiera w tym przykładzie znane dodatki, takie jak pigmenty, plastyfikatory, stabilizatory, antyutleniacze i środki pomocnicze, w całkowitej ilości 7,5% wagowych. Warstwa zewnętrzna została wytłoczona ciśnieniowo w odPL 192 515 B1 dzielnej operacji na utworzoną uprzednio warstwę wewnętrzną. Tak uzyskany przewód został poddany napromieniowaniu wiązką elektronową o dawce promieniowania 20 Mrad.

W drugim przykładzie przewód elektryczny został wykonany jak powyżej, przy czym zawartość promotora sieciującego TMPTM w warstwie wewnętrznej wynosiła 4%, natomiast warstwa zewnętrzna izolacji wykonana została jedynie z kopolimeru PVDF/HFP zawierającego 10% wagowych HFP. Wytworzony przewód elektryczny został napromieniowany wiązką elektronową o dawce promieniowania 20 Mrad. Przewód ten został następnie poddany testowi zanurzeniowemu w acetonie, w celu określenia siły wiązania między warstwami izolacji.

W trzecim przykładzie, konstrukcja przewodu elektrycznego była taka sama jak w przykładzie drugim, lecz wykonana w czasie tandemowego wytłaczania ciśnieniowego warstwy wewnętrznej i zewnętrznej. Wytworzony przewód elektryczny został napromieniowany wiązką elektronową o dawce promieniowania 20 Mrad. Przewód ten został następnie poddany testowi zanurzeniowemu w acetonie, wcelu określenia siły wiązania między warstwami izolacji.

Poniżej przedstawione są właściwości przewodu elektrycznego z przykładu drugiego w porównaniu ze znanym, dostępnym aktualnie przewodem.

Przewód według wynalazku wytworzony w przykładzie drugim (oznaczony jako przewód A) został porównany z wiodącym handlowo przewodem z dwuwarstwową izolacją poliolefin/PVDF (oznaczony jako przewód B), otych samych wymiarach. Przewody porównane zostały w zakresie testów dotyczących ich właściwości użytkowych, istotnych w obsłudze idla środowiska, w których przewody są instalowane. Uzyskano następujące wyniki.

Poprawa odporności na ścieranie przewodu według wynalazku przedstawiona jest w tabelach VI iVII. Sposób przeprowadzenia testów na ścieranie: zastosowano konwencjonalną ścierarkę do przewodów elektrycznych. Powierzchnia przekroju poprzecznego przewodnika elektrycznego wynosiła 0,75 mm², ostrze ścierarki było płaskie, o szerokości 3,5 mm, utrzymywane prostopadle do przewodu, z 0,05 mm promieniami krawędzi bocznych. Zastosowane obciążenie wynosiło 1,8 kg, a długość przesuwu 10 cm, przy 55 cyklach/min.

Tabela VI

Przewód	Liczba cykli skrobania do starcia warstwy płaszcza podstawowego w temperaturze 40°C
A	>800
B	272

Tabela VII

Przewód	Liczba cykli skrobania do starcia warstwy płaszcza podstawowego w temperaturze 5°C
A	>1350
B	212

Wyniki poprawy odporności przewodu elektrycznego według wynalazku na uderzenie na zimno zilustrowane są w tabeli VIII. Sposób przeprowadzenia testów: powierzchnia przekroju poprzecznego przewodnika elektrycznego wynosiła 6 mm², zastosowane obciążenie - 800 g, wysokość spadku kowadełka - 275 mm, powierzchnia kowadełka uderzającego w przewód - 7 mm x 2 mm z rozszerzeniem do 3,4 mm pod kątem 45° z każdej strony. Temperatura otoczenia wynosiła 5°C.

Tabela VIII

Przewód	Wyniki próby udarności na zimno
A	Brak propagacji pęknięć w warstwie płaszcza podstawowego od strony uderzenia kowadełka
B	Duże pęknięcia w warstwie płaszcza podstawowego, o długości większej niż 5 mm, propagujące się od strony uderzenia kowadełka. Warstwa płaszcza zaczęła oddzielać się od warstwy rdzenia

Wyniki poprawy odporności przewodu elektrycznego według wynalazku na działanie rozpuszczalników zawarte są w tabeli IX. Sposób przeprowadzenia testów: powierzchnia przekroju poprzecz8

PL 192 515 B1 ₂ nego przewodnika elektrycznego wynosiła 0,75 mm², długość przewodnika - 6 cm, długość przewodu zanurzonego w acetonie - 75% całkowitej długości przewodu, czas zanurzenia - 1 h, temperatura 23°C.

Tabel a IX

Przewód	Wyniki testu zanurzeniowego w acetonie
A	Brak separacji/delaminacji warstwy rdzenia od warstwy płaszcza podstawowego, brak pęknięć na obydwu warstwach izolacji
B	Warstwa płaszcza podstawowego pomarszczona na zanurzonej długości, pęknięcia w dwóch miejscach, odsłaniające rdzeń na długości 2-3 mm

Zastrzeżenia patentowe

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Izolacja przewodu, względnie kabla elektrycznego, złożona przynajmniej z jednej, usieciowionej warstwy opartej na poliolefinie, oraz przynajmniej z jednej usieciowionej warstwy o innym składzie chemicznym, pokrywającej warstwę opartą na poliolefinie, znamienna tym, że pierwsza warstwa oparta na poliolefinie zawiera w stosunku do całej kompozycji tej warstwy przynajmniej 20% wagowych polimeru zawierającego karbonyl, jak homopolimer, kopolimer, względnie terpolimer, którego przynajmniej jeden składowy monomer jest estrem kwasu karboksylowego, korzystnie akrylanem, względnie octanem, zwłaszcza akrylanem alkilu, jak akrylanem metylu, akrylanem etylu, akrylanem propylu, lub akrylanem butylu, który to monomer zawiera przynajmniej 5% wagowych użytego kopolimeru, względnie terpolimeru, a pozostała jego część uzyskana jest z monomeru olefinowego, korzystnie etylenowego, natomiast druga warstwa zawiera w stosunku do całej kompozycji tej warstwy przynajmniej 10% wagowych polifluorku winylidenu (PVDF), względnie kopolimeru bazującego na fluorku winylidenu (VDF) z częściowo, względnie całkowicie fluorowanym komonomerem.
2. Izolacja według zastrz. 1, znamienna tym, że pierwsza i druga warstwa są usieciowione promieniowaniem jonizującym.
3. Izolacja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawartość polimeru zawierającego karbonyl w warstwie opartej na poliolefinie wynosi w stosunku do całej kompozycji tej warstwy przynajmniej 40%, korzystnie przynajmniej 60%, a najkorzystniej przynajmniej 80% wagowych.
4. Izolacja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawartość monomeru w polimerze zawierającym karbonyl warstwy opartej na poliolefinie wynosi w stosunku do użytego kopolimeru/terpolimeru przynajmniej 9%, korzystnie przynajmniej 15%.
5. Izolacja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawartość polifluorku winylidenu w drugiej warstwie wynosi w stosunku do całej kompozycji tej warstwy przynajmniej 50%, korzystnie przynajmniej 90%, a najkorzystniej 100% wagowych.
6. Izolacja według zastrz. 1, znamienna tym, że kopolimer drugiej warstwy składa się z fluorku winylidenu (VDF) i heksafluoropropylenu (HFP).
7. Izolacja według zastrz. 6, znamienna tym, że zawartość heksafluoropropylenu (HFP) w kopolimerze drugiej warstwy wynosi od 8% do 12%, korzystnie od 9% do 11% wagowych.
8. Izolacja według zastrz. 1, znamienna tym, że pierwsza warstwa bazująca na poliolefinie stanowi mieszankę polietylenu i polimeru zawierającego karbonyl.
9. Izolacja według zastrz. 1, znamienna tym, że pierwsza warstwa bazująca na poliolefinie stanowi warstwę wewnętrzną izolacji, pokrywającą przewodnik elektryczny, natomiast druga warstwa bazująca na polifluorku winylidenu stanowi warstwę zewnętrzną, pokrywającą warstwę wewnętrzną izolacji.
10. Izolacja według zastrz. 1, znamienna tym, że składa się z wielu, nałożonych naprzemiennie na siebie warstw opartych na poliolefinie i polifluorku winylidenu/fluorku winylidenu.
11. Izolacja według zastrz. 1, znamienna tym, że przynajmniej jedna z warstw zawiera promotor sieciujący.
12. Izolacja według zastrz. 11, znamienna tym, że promotor sieciujący jest wielofunkcyjnym akrylanem, względnie estrem metakrylanu, korzystnie trimetylolpropanotrimetakrylanem (TMPTM).
13. Izolacja według zastrz. 11 albo 12, znamienna tym, że promotor sieciujący zawarty jest tylko w warstwie opartej na poliolefinie.

PL 192 515 B1
14. Izolacja według zastrz. 1, znamienna tym, że warstwa oparta na polifluorku winylidenu (PVDF) jest przezroczysta, oraz zawiera tylko PVDF, względnie kopolimer fluorku winylidenu VDF.
15. Sposób wytwarzania izolacji przewodu, względnie kabla elektrycznego, polegający na nałożeniu na przewodnik elektryczny i usieciowieniu warstw izolacyjnych o różnych składach chemicznych, z których jedna oparta jest na poliolefinie, znamienny tym, że na przewodnik elektryczny nakłada się warstwy, z których pierwsza, oparta na poliolefinie, zawiera w stosunku do całej kompozycji tej warstwy przynajmniej 20% wagowych polimeru zawierającego karbonyl, zaś druga warstwa - przynajmniej 10% wagowych polifluorku winylidenu (PVDF), względnie kopolimeru bazującego na VDF z częściowo, lub całkowicie fluorowanym komonomerem, po czym warstwy te łączy się ze sobą w temperaturze większej od temperatury topnienia, względnie temperatury mięknięcia materiału polimerowego przynajmniej jednej warstwy, a na końcu, obydwie, połączone ze sobą na przewodniku elektrycznym warstwy poddaje się reakcji sieciowania.
16. Izolacja według zastrz. 15, znamienna tym, że reakcję sieciowania przeprowadza się za pomocą promieniowania, korzystnie jonizującego.
17. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że obydwie warstwy wytłacza się na przewodnik elektryczny ciśnieniowo, z których pierwsza warstwa pokrywa przewodnik elektryczny, zaś druga - pierwszą warstwę.
18. Sposób według zastrz. 15 albo 16, albo 17, znamienny tym, że pierwszą i drugą warstwę wytłacza sięna przewodnik elektryczny współbieżnie, względnie w tandemie w jednym etapie procesu wytłaczania.