RS58199B1

RS58199B1 - Postupak za kodiranje i aparat za dekodiranje slike putem intra predikcije

Info

Publication number: RS58199B1
Application number: RS20190010A
Authority: RS
Inventors: Jung-Hye Min; Sun Sun-Il Lee; Woo-Jin Han
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2010-07-16
Filing date: 2011-07-15
Publication date: 2019-03-29
Also published as: TWI607651B; JP6076436B2; CA2805230A1; ES2708834T3; JP6076437B2; SG187055A1; CN109309832A; CA2891843A1; IL244568A0; DK2594075T3; NZ705185A; CA3001241A1; SG10201705244PA; KR20150091455A; PH12015500304A1; RU2597484C2; IL244569B; CN105049857B; RU2015120322A; CA2891843C

Description

KABL SA OMOTAČEM OTPORNIM NA UDAR

Ovaj se pronalazak odnosi na omotač za kablove koji je u stanju da zaštiti kabl od slučajnih udara.

Slučajni udari po kablu, do kojim može, na primer, doći tokom njegovog prevoza, polaganja, itd., mogu izazvati niz strukturnih oštećenja na kablu, uklju-čujući deformacije izolacionog sloja, odvajanje izolacionog sloja od poluprovodljivog sloja, i slično. Ta oštećenja mogu izazvati promene električnog gradijenta izolacione obloge, uz prateće smanjenje izolacione sposobnosti te obloge.

Kod kablova koji se sada mogu komercionalno nabavljati, na primer kablova za prenos ili razvođenje električne energije niskog ili srednjeg napona, obi-čno se koristi metalna armatura koja može izdržati takav udar da bi se zaštitili kablovi od mogućih oštećenja izazvanih slučajnim udarima. Ta armatura može biti u obliku traka ili žice (obično od čelika), ili, alternativno, u obliku metalne obloge (obično od olova ili aluminij u ma). Ta je armatura, opet, obično pokri-vena spoljnom polimernom oblogom. Primer takve strukture kabla prikazan je u američkom patentu br. 5,131,381.

Prijavilac je zapazio da prisustvo napred pomenute metalne armature ima iznestan broj nedostataka. Tako, na primer, primena te armature uključuje jednu ili više dodatnih faza kod izrade kabla. Pored togam prisustvo metaln armature znatno povećava masu kabla, pored toga što stvara probleme u vezi sa zaštitom okolne sredine, pošto se kabl izrađen na ovaj način ne može lako ukloniti i uništiti.

Japanski patent objavljen pod brojem (Kokai) 7-320550 opisuje njihov domaći kabl sa oblogom otpornom na udar debljine 0,2-1,4 mm, postavljenom između izolacionog sloja i spoljneg omotača. Ta obloga otporna na udar jeste neekspandiran polimerni materijal koji sadrži jednu poliuretansku smolu kao glavnu komponentu.

S druge strane, primena ekspandiranog materijala kod izrade kablova poznata je za razne svrhe.

Tako, na primer, nemačka patentna prijava br. P 15 15 709 opisuje primenu jednog međusloja između spoljneg plastičnog omotača i unutrašnjeg metalnog omotača kabla, kako bi se povećala otpornost spoljneg plastičnog omo-tača na niskim temperaturama. Nigde se u tom dokumentu ne pominje zaštita unutrašnje strukture kabla pomoću pomenutog međusloja. U stvari, taj međusloj treba da kompenzuje elastične napone koji se javljaju u spoljnoj plastičnoj oblozi zbog snižavanja temperature i može se sastojati od labavo raspoređenih staklenih vlakana ili od nekog materijala koji može biti bilo ekspandiran, bilo da sadrži šuplje staklene kuglice.

Drugi dokument, nemački upotrebni model br. G 81 03 947.6, opisuje jedan električni kabl za primenu u vezi sa unutrašnjim aparatima i mašinama, koji ima posebnu mehaničku otpornost i savitljivost. Ovaj je kabl posebno proje-ktovan za prolaženje kroz koturaču i dovoljno je savitljiv da povrati svoju pravo-linijsku strukturu posle prolaza kroz pomenutu koturaču. Prema tome, ova je vrsta kablova specifično namenjena da bude otporna na mehanička opterećenja statičkog tipa (kao što su ona koja se javljaju kod prolaza kroz koturaču) a glavno im je svojstvo savitljivost. Stručnjaci će lako sagledati da se ova vrsta kablova suštinski razlikuje od niskonaponskih ili srednjenaponskih kablova za prenos ili razvođenje električne energije koji imaju metalnu armaturu i koji, umesto da budu savitljivi, treba da budu sposobni da izdrže dinamička opterećenja usled udara određene jačine na kabl.

Pored toga kod kablova za prenos signala, koaksijalnih ili dvožilnih uvr-nutih, poznata je primena korišćenja ekspandiranih materijala da bi se izolovao provodljivi metal. Koaksijalni kablovi su obično predviđeni za prenos visokofre-kventnih signala, kao što je to slučaj kod koaksijalnih kablova za televiziju (CATV) (10-100 MHz), satelitskih kablova (do 2 GHz), koaksijalnih kablova za računare (preko 1 MHz). Tradicionalni telefonski kablovi obično prenose signale frekvencija od oko 800 Hz.

Svrha korišćenja ekspandiranog izolatora u takvim kablovima jeste pove-ćanje brzine prenošenja električnih signala kako bi se približila idealnoj brzini prenošenja signala u nekom provodljivom metalu antene (koja je bliska brzini svetlosti). Razlog za to je taj što, u poređenju sa neekspandiranim polimernim materijalima, ekspandirani materijali ubično imaju nižu dielektričnu konstantu (K), koja je proporcionalno bliža onoj za vazduh (K=l) što je veći stepen ekspanzije polimera.

Tako, na primer, američki patent br. 4,711,811 opisuje kabl za prenos signala koji ima jedan ekspandirani fluoropolimer kao izolator (debljine 0,05-0,76 mm) obložen folijom od kopolimera etilen/tetrafluoroetilena ili od kopolimera etilen/hlorotrifluoroetilena (debljine od 0,013-0,254 mm). Kako je opisano u ovom patentu, namena ekspandiranog polimera jeste da izoluje provodnik, dok je namena sloja neekspandiranog polimera koji pokriva ekspandirani polimer da poboljša mehanička svojstva izolacije, posebno obezbeđivanjem potrebne jačine na sabijanje kada se dva izolovana provodnika uviju jedan oko drugog da bi obrazovali takozvani "dvožilni uvijeni kabl".

Patent EP 442,346 opisuje kabl za prenos signala sa izolacionim slojem na bazi ekspandiranog polimera, postavljenim neposredno oko provodnika, koji ima ultramikroćelijsku strukturu sa zapreminom šupljina većom od 75% (što odgovara stepenu ekspanzije većem od 300%). Ultramikroćelijska struktura ovog polimera treba da bude takva da se sabija bar za 10% pod opterećenjem od 6,89 x 10<4>Pa i da vraća bar 50% početne zapremine nakon uklanjanja opterećenja. Te vrednosti probližno odgovaraju tipičnim vrednostima otpornosti na sabijanje koje materijal treba da ima da bi izdržao sabijenje tokom uvijanja kablova.

U međunarodnoj patentnoj prijavi WO 93/15512, koja se takođe odnosi na kabl za prenos signala sa ekspandiranim izolacionim omotačem, tvrdi sa da se oblaganjem ekspandirane izolacije slojem neekspandiranog izolacionog termo-plastičnog polimera (kako je, na primer, opisano u napred pomenutom ameri-čkom patentu br. 4,711,811) dobija tražena otpornost na sabijanje, što, međutim, smanjuje brzinu prenošenja signala. Pomenuta patentna prijava WO 93/15512 opisuje koaksijalan kabl sa dvostrukim slojem izolacije, pri čemu se oba sloja sastoje od ekspandiranog polimernog materijala, i to se unutrašnji sloj sastoji od mikroporoznog politetrafluoretilena (PTFE) dok se spoljni sloj sastoji od ekspandiranog polimera sa zatvorenim ćelijama, posebno polimera perfluoroalko-ksitetrafluoretilena (PFA). Izolacioni omotač na bazi ekspandiranog polimera dobija se istiskivanjem PFA polimera preko unutrašnjeg sloja PTFE izolacije ubrizgavanjem gasovitog Freona 113 kao sredstva za ekspandiranje. Prema deta-ljima datim u opisu, ova ekspandirana izolacija sa zatvorenim ćelijama omogu-ćuje održavanje velike brzine prenošenja signala. Pored toga se u toj patentnoj prijavi navodi da je izolacija otporna na sabijanje mada nisu date nikakvi brojni podaci koji se odnose na tu jačinu na sabijanje. Opis ističe činjenicu da se provo-dnici obloženi takvom dvoslojnom izolacijom mogu uvijati. Sem toga, prema ovoj patentnoj prijavi, povećanje zapremine šupljina u spoljem ekspandiranom sloju omogućuje povećanje brzine prenošenja, tako da se javljaju male varijacije u sposobnosti ove obloge da se suprostavlja sabijanju unutrašnjeg ekspandiranog sloja.

Kao što se vidi iz napred pomenutih dokumenata, glavna namena za kori-šćenje ekspandiranih polimernih materijala sa "otvorenim ćelijama" kao izolacionih obloga za kablove za prenos signala jeste povećanje brzine prenošenja elek-tričnih signala, međutim, ti ekspandirani omotači imaju nedostatak da imaju ne-dovoljnu otpornost na sabijanje. Nekoliko je ekspandiranih materijala uopšteno definisano kao "otporan na sabijanje", pošto treba da obezbede ne samo veliku brzinu prenošenja signala, već i dovoljnu otpornost na sile sabijanja koje se obi-čno javljaju kada se dva provodnika obložena napred pomenutom ekspandiranom izolacijom uvijaju jedan oko drugog, iz čega, i u ovom slučaju, proizilazi da je opterećenje koje deluje u suštini statičko.

Pa tako, dok je, s jedne strane, potrebno da te izolacione obloge načinje-ne od ekaspandiranog polimernoga materijala za kablove za prenos signala imaju takve karakteristike da mogu izdržati relativno skromno opterećenje na sabijanje (kao što je ono koje se javlja kada se dva kabla uvijaju jedan oko drugog), s druge strane ni u jednom dokumentu poznatom prijaviocu nije pomenuta ni jedna vrsta otpornosti na udar koja se može ostvariti omotačem od nekog ekspandiranog polimera. Pored toga, mada takav ekspandirani izolacioni omotač obez-beđuje veću brzinu prenošenja signala, smatra se da je manje pogodan od omota-ča načinjenog od sličnog neekspandiranog materijala u pogledu otpornosti na sabijanje, kako je saopšteno u napred pomenutoj patentnoj prijavi WO 93/15512.

Prijavilac je utvrdio da je umetanjem u strukturu kabla za prenos elektri-čne energije pogodne obloge načinjene od ekspandiranog polimernog materijala odgovarajuće debljine i modula plastičnosti, poželjno u dodiru sa spoljnim polimernim omotačem, moguće dobiti kabl velike jačine na udar, čime se može izbe-ći korišćenje napred pomenutog zaštitnog metalnog oklopa u tom kablu. Prijavilac je posebno uočio da polimerni materijal treba birati tako da ima dovoljno ve-lik modul plastičnosti, mereno pre njegovog ekspandiranja, tako da se ostvare že-ljena svojstva otpornosti na udar i izbegnu moguća oštećenja unutrašnje strukture kabla usled neželjenih udara na njegovu spoljnu površinu. U ovom opisu izraz "udar" treba da obuhvaati sva dinamička opterećenja određene energije koja mo-gu izazvati značajnija oštećenja strukture konvencionalnih kablova bez armature, a koja imaju zanemarljivo dejstvo na konvencionalne kablove sa armaturom. Kao primer, takav jedan udar može biti udar od oko 20-30 J proizveden V-oblikova-nim alatom zaobljenih ivica, sa poluprečnikom zaobljenja od oko 1 mm, na spoljni omotač kabla.

Pored toga, prijavilac je primetio da, neočekivano, jedan ekspandirani materijal primenjen kao omotač za kablove prema pronalasku omogućuje da se postigne otpornost na udar koja je bolja od one koja se postiže korišćenjem slič-nog omotača na bazi istog polimera koji nije ekspandiran.

Kabl sa omotačem ove vrste ima više prednosti u odnosu na uobičajen kabl sa metalnom armaturom kao što je, na primer, lakša izrada, smanjenje mase i dimenzija gotovog kabla i smanjen nepovoljan uticaj na okolnu sredinu u pogledu reciklovanja kabla nakon što je završen njegov radni vek.

Tako se jedan vid prikazanog pronalaska odnosi na kabl za prenos električne energije koji obuhvata

a) provodnik,

b) bar jedan sloj kompaktne izolacione obloge,

c) omotač načinjen od ekspandiranog polimernog materijala, pri čemu taj

polimerni materijal ima unapred određena svojstva mehaničke čvrstoće i unapred određen stepen ekspandiranja tako da daje pomenutom kablu svojstva otpornosti na udar.

Prema jednom preporučljivom vidu ovog pronalaska, ekspandiran polimerni materijal dobija se od polimernog materijala koji ima, pre ekspandiranja, modul elastičnosti na sobnoj temperaturi, mereno prema ASTM standardu D790, veći od 200 MPa, poželjno između 400MPa i 1500 MPa, pri čemu su posebno preporučljive vrednosti između 600 MPa i 1300MPa.

Prema jednom preporučljivom izvođenju, taj polimerni materijal ima stepen ekspandiranja između 20% i 3000%, poželjno između 30% i 500%, pri čemu je posebno poželjan stepen ekspandiranja od oko 50% do oko 200%.

Prema jednom preporučljivom izvođenju prikazanog pronalaska, omotač od ekspandiranog polimernog materijala ima debljinu od najmanje 0,5 mm, poželjno između 1 i 6 mm, a naročito između 2 i 4 mm. Prema jednom poželj-nom vidu prikazanog pronalaska, ovaj se ekspandirani polimerni materijal bira od polietilena (PE), PE male gustine (LDPE), PE srednje gustine (MDPE), polietilena velike gustine (HDPE) i običnog PE male gustine (LLDPE), polipropilena (PP), etilen-propilenske gume (EPR), etilen-propilen kopolimera (EPM), etilen-propilen-dien terpolimera (EPDM), prirodne gume, butil gume, kopolimera etilenvinil acetata (EVA), polistirola, kopolimera etilen-akrilata, kopolimera etilenmetil akrilata (EMA), kopolimera etilenetil akrilata (EEA), kopolimera etilenbutil akrilata (EBA), kopolimera etilen/a-olefina, acetonitril-buta-dien-stirenske (ABS) smole, halogenovanih polimera, polivinil hlorida (PVC), poliuretana (PUR), poliamida, aromatskih poliestara, polietilen tereftalata (PET), polibutilen tereftalata (PBT), i njihovih kopolimera ili mehaničkih mešavina.

Prema jednom sledećem preporučljivom vidu, ovaj je polimerni materijal jedan poliolefinski polimer ili kopolimer na bazi PE i/ili PP, poželjno modifikovan sa etilen-propilenskom gumom, u kome je maseni odnos PP/EPR između 90/10 i 50/50, poželjno između 85/15 i 60/40, naročito oko 70/30.

Prema jednom sledećem preporučljivom vidu, ovaj poliolefinski polimer ili kopolimer na bazi PE i/ili PP sadrži jednu unapred određenu količinu vulkanizovane gume u praškastom obliku, poželjno između 10% i 60% mase polimera.

Prema jednom sledećem preporučljivom vidu, ovaj kabl pored toga ima spoljnu polimernu oblogu, koja je poželjno u dodiru sa omotačem od ekspandiranog polimera, pri čemu ta obloga ima debljinu od najmanje 0,5 mm, poželjno između 1 i 5 mm.

Jedan drugi vid pronalaska odnosi se na postupak za davanje jednom kablu jačine na udar koji postupak obuhvata oblaganje tog kabla omotačem nači-njenim od ekspandiranog polimernog materijala.

Prema jednom sledećem vidu, ovaj postupak za davanje jednom kablu ja-čine na udar obuhvata i oblaganje tog ekspandiranog omotača jednom spoljnom zaštitnom oblogom.

Sledeći vid prikazanog pronalaska odnosi se na upotrebu jednog ekspandiranog polimernog materijala da bi se jednom kablu za prenos električne energije dala jačina na udar.

Sledeći vid ovog pronalaska odnosi se na postupak procene jačine na udar jednog kabla koji sadrži bar jednu izolacionu oblogu, a koji se sastoji od

a) merenja prosečne otpornosti na raslojavanje (ljuštenje),

b) izlaganje kabla jednom udaru unapred određene energije,

c) merenje otpornosti na raslojavanje pomenutog izolacionog sloja na

mestu udara,

d) proveru da je razlika između prosečne otpornosti na raslojavanje i otpornosti na raslojavanje na mestu udara manja od jedne unapred određene

vrednosti za pomcnuti kabl u odnosu na prosečnu otpornost na raslojavanje.

Prema jednom preporučljivom aspektu, ova se otpornost na raslojavanje meri između sloja izolacione obloge i spoljneg sloja poluprovodjive obloge.

U ovom opisu smatra se da se izraz "stepen ekspandiranja polimera" odnosi na ekspandiranje polimera određeno na sledeći način:

G (stepen ekspandiranja) = (do/de-1) • 100

gde d0označava gustinu neekspandiranog polimera (odnosno polimera ćija je struktura u suštini bez šupljina) dok deoznačava prividnu gustinu merenu za ekspandirani polimer.

Za svrhe ovog opisa, smatra se da se izraz "ekspandirani" polimer odnosi na jedan polimer unutar strukture kod koga je procenat šupljina (odnosno pro-stora koji ne zauzima polimer već neki gas ili vazduh) obično veći od 10% uku-pne zapremine polimera.

U ovom opisu podrazumeva se da se izraz otpornost na raslojavanje (lju-štenje) odnosi na silu potrebnu da se razdvoji jedan sloj obloge od provodnika ili od nekog drugog sloja omotača. U slučaju razdvajanja dva sloja omotača jednog od drugog, ti su slojevi obično izolacioni sloj i spoljni poluprovodljivi sloj.

Izolacioni sloj kablova za prenos električne energije obično ima dielek-tričnu konstantu (K) veću od 2. Pored toga, nasuprot kablovima za prenos signala, kod kojih parametar "električni gradijent" nema nikakvog značaja, elek-trični gradijenti koji se kreću u opsegu od oko 0,5 kV/mm za niski napon, pa do 20 kV/mm za visoki napon, koriste se u kablovima za prenos električne energije. Zbog toga u tim kablovima treba izbegavati nehomogenosti u izolacionom omo-taču (na primer šupljine) koje bi mogle dovesti do pojave lokalnih promena die-lektrične sile sa potonjim smanjenjem izolacione sposobnosti. Zbog toga će ovaj izolacioni materijal obično biti jedan kompaktan polimerni materijal pri čemu se, u ovom opisu, pod izrazom "kompaktan" izolacioni materijal podrazumeva izolacioni materijal koji ima dielektričnu silu od najmanje 5 kV/mm, poželjno veću od 10 kV/mm, a naročito veću od 40 kV/mm za srednjenaponske kablove za prenos električne energije. Nasuprot ekspandiranom polimernom materijalu, ovaj je kompaktni materijal u suštini bez šupljina u strukturi, a posebno će taj materijal imati gustinu od 0,85 g/cm<3>ili veću.

U ovom opisu izraz niski napon odnosi se na napon do 1000 V (obično viši od 100 V), izraz srednji napon odnosi se na napon od oko 1 do oko 30 kV a izraz visoki napon odnosi se na napon iznad 30 kV. Ovi kablovi za prenos električne energije obično rade sa nominalnim učestanostima od 50 ili 60 Hz.

Mada je u opisu primena omotača od ekspandiranog polimera opisana detaljno sa pozivom na kablove za prenos električne energije, u kojima taj omo-tač može uspešno da zameni metalnu armaturu koja se danas koristi kod tih kablova, stručnjacima će biti jasno da se ovaj ekspandirani omotač može pogodno koristiti u bilo kojoj vrsti kablova za koje je poželjno da dobiju pogodnu zaštitu protiv udara. Tačnije, definicija kablova za prenos električne energije ne obuhvata samo one za niski i srednji napon već i kablove za prenos električne eneregije visokog napona.

Pronalazak će biti objašnjen sa pozivom na sledeće slike:

- slika 1 prikazuje kabl za prenos električne energije prema postojećem stanju tehnike, i to trožilni kabl sa metalnom armaturom,

- slika 2 prikazuje izvođenje trožilnog kabla prema pronalasku,

- slika 2 prikazuje izvođenje jednožilnog kabla prema pronalasku,

Slika 1 predstavlja poprečni presek srednjenaponskog trožilnog kabla sa metalnom armaturom za prenos električne energije prema postojećem stanju tehnike. Ovaj kabl obuhvata tri provodnika (1), od kojih je svaki obložen jednom unutrašnjom poluprovodljivom oblogom (2), izolacionim slojem (3), spoljnim poluprovodljivim slojem (4) i metalnim štitom (5). Radi pojednostavljenja, ova će polugotova struktura u ostalom delu opisa biti označena kao "jezgro". Ova su tri jezgra povezana u celinu a zvezdaste šupljine između njih popunjene su nekim materijalom (9) za ispunu (obično elastomernim mešavinama, polipropilenskim vlaknima i sličnim) da bi poprečni presek bio kružnog oblika, pri čemu je ta celi-na obložena unutrašnjom polimernom oblogom (8), armaturim (7) od metalne žice i spoljnom polimernom oblogom (6).

Slika 2 predstavlja poprečni presek kabla prema pronalasku, takođe srednjenaponskog trožilnog kabla za prenos električne energije. Ovaj kabl obuhvata tri provodnika (1), od kojih je svaki obložen jednom unutrašnjom poluprovodljivom oblogom (2), izolacionim slojem (3), spoljnim poluprovodljivim slojem (4) i metalnim štitom (5). Zvezdaste šupljine između njih popunjene su u ovom slu-čaju nekim ekspandiranim polimernim materijalom (10) otpornim na udar koji je obložen spoljnom polimernom oblogom (6). U ekspandiranom polimernom omotaču (10) označena je tačkastom linijom kružna ivica (10a) koja odgovara minimalnoj debljini omotača od ekspandiranog polimera u blizini spoljnih povr-šina jezgara.

Ove slike očigledno prikazuju samo neka od mogućih izvođenja kablova kod kojih se ovaj pronalazak može uspešno koristiti. Jasno je da se pogodne poznate modifikacije mogu vršiti na tim izvođenjima a da se time ne postavljaju nikakva ograničenja na primenu prikazanog pronalaska. Tako se, na primer, prema slici 2 zvezdaste šupljine između jezgara mogu prethodno ispuniti nekim uobičajenim materijalom za ispunu, čime se dobija polugotov kabl poprečnog preseka koji približno odgovara kružnom poprečnom preseku obuhvaćenom kru-žnom ivicom (10a). Potom se može preko polugotovog kabla istiskivanjem naneti sloj ekspandiranog polimernog materijala debljine koja približno odgovara kru-žnoj ivici (10a), a potom i spoljna obloga (6). Alternativno, jezgrima se može, gledano u poprečnom preseku, dodati jedan sektor, tako da se, kada se ta jezgra međusobno povežu, obrazuje kabl približno kružnog poprečnog preseka, bez potrebe da se koristi materijal za ispunu zvezdastih šupljina. Potom se istiskivanjem nanosi sloj ekspandiranog polimernog materijala (10) otpornog na udar preko ovih jezgara tako da su ista spojena u jednu celinu, posle čega se nanosi spoljna obloga (6).

U slučaju niskonaponskih kablova za prenos električne energije, struktura tih kablova će obično obuhvatati samo izolacionu oblogu postavljenu u neposre-dan dodir sa provodnikom, koja je potom obložena omotačem od ekspandiranog polimera i spoljnom oblogom.

Druga rešcnja su poznata stručnjaku koji je sposoban da proccni najpogo-dnije rešenje na osnovu, na primer, troškova, načina ugradnje kabla (vazdušni, umetnut u cevi, zakopan neposredno u zemlju, ugrađen u zgrade, podmorski, itd.), radne temperature kabla (maksimalna i minimalna temperatura, opseg temperatura okolne sredine) i sličnog.

Omotač od ekspandiranog polimernog materijala može biti načinjen od bilo koje vrste polimera koji može ekspandirati kao što su, na primer. poliolefini, kopolimeri poliolefina, olefin/estar kopolimeri, poliestri, polikarbonati, polisul-foni, fenolne smole, smole na bazi ureje i njihove mešavine. Primeri pogodnih polimera su polietilen (PE), naročito PE male gustine (LDPE), PE srednje gustine (MDPE), polietilen velike gustine (HDPE) i obični PE male gustine (LLDPE), polipropilen (PP), etilen-propilenska guma (EPR), naročito etilen-propilen kopolimer (EPM) ili etilen-propilen-dien terpolimer (EPDM), prirodna guma, butil guma, kopolimer etilenvinil acetata (EVA), polistirola, kopolimer etilen-akrilata, naročito kopolimer etilenmetil akrilata (EMA), kopolimer etilenetil akrilata (EEA), kopolimer etilenbutil akrilata (EBA), kopolimer etilen/oc-olefina, acetonitril-buta-dien-stirenske (ABS) smole, halogenovani polimeri, posebno polivinil hlorid (PVC), poliuretan (PUR), poliamidi, aromatski poliestri kao što je polietilen tereftalat (PET) ili polibutilen tereftalat (PBT), i njihovi kopolimeri ili mehaničke mešavine. Poželjno je da se koriste poliolefinski polimeri ili kopolimeri, posebno oni na bazi PE i/ili PP sa ctilcn-propilcnskim guma-ma. Pogodno je da se koristi polipropilen modifikovan sa etilen-propilenskom gumom (EPR), u kome je maseni odnos PP/EPR između 90/10 i 50/50, poželjno između 85/15 i 60/40, pri čemu je odnos od oko 70/30 naročito poželjan.

Prema jednom sledećem vidu prikazanog pronalaska, prijavilac je takode zapazio da je moguće mehanički mešati polimerni materijal koji podleže ekspan-diranju, naročito u slučaju olefinskih polimera, posebno polietilena ili polipropilena, sa unapred određenom količinom gume u obliku praška, na primer vulkanizovane prirodne gume.

Obično su ti praškovi obrazovani od čestica veličine između 10 i 1000fim,poželjno između 300 i 600/im.Pogodno je to što se mogu koristiti otpaci vulkanizovane gume nastali u proizvodnji pneumatika. Procenat gume u praškastom obliku može biti u opsegu od 10% do 60% masenih u odnosu na polimer koji treba da ekspandira, poželjno između 30% i 50%.

Polimerni materijal koji treba da ekspandira, koji se koristi bez dalje obrade ili koji se koristi kao osnova koja može ekspandirati u mešavini sa praš-kastom gumom, treba da ima takvu krutost da, kada ekspandira, obezbeđuje izvesnu veličinu željene otpornosti na udar, tako da zaštiti unutrašnji deo kabla (to će reći sloj izolacije i poluprovodljive slojeve koji se tu mogu nalazati) od oštećenja posle mogućih slučajnih udara. Posebno će ti materijali morati da imaju dovoljno veliku sposobnost da apsorbuju energiju udara, tako da prenesu na ispod njih postavljen izolacioni sloj količinu energije koja je tolika da izolaciona svojstva tih unutrašnjih slojeva nisu izmenjena preko neke unapred određene vrednosti. Razlog za to je, kao što će biti detaljnije opisano u sledećem opisu, da je prijavilac zapazio da se u kablu izloženom udaru zapaža razlika između prose-čne vrednosti otpornosti na raslojavanje unutrašnjih izolacionih slojeva i vrednosti merene na mestu udara, pri čemu je pogodno da se ta otpornost na raslojavanje meri između izolacionog sloja i spoljneg poluprovodljivog sloja. Razlika tih otpornosti je proporcionalno veća što je veća energija udara preneta unutra-šnjim slojevima. U slučaju kada se otpornost na raslojavanje meri između izolacionog sloja i spoljneg poluprovodljivog sloja, procenjeno je da zaštitni omotač pruža dovoljnu zaštitu unutrašnjim slojevima kada je razlika u otpornosti na raslojavanje na mestu udara u odnosu na prosečnu vrednost manja od 25%.

Prijavilac je zapazio da je polimerni materija] izabran od napred pomenutih materijala posebno pogodan za tu svrhu ako ima, pre ekspandiranja, modul plastičnosti na sobnoj temperaturi veći od 200 MPa, poželjno najmanje 400 MPa, meren prema standardu ASTM D790. S druge strane, pošto preterana krutost ekspandiranog materijala može učiniti gotov proizvod teškim za rukovanje, po-željno je da se koristi polimerni materijal koji ima modul plastičnosti na sobnoj temperaturi manji od 2000 MPa. Polimerni"materijali koji su posebno pogodni za tu svrhu su oni koji pre ekspandiranja imaju modul plastičnosti na sobnoj temperaturi između 400 i 1800 MPa, pri čemu je posebno poželjan polimerni materijal koji na sobnoj temperaturi ima modul plastičnosti između 600 i 1500 MPa.

Ove vrednosti modula plastičnosti mogu biti karakteristike nekog specifi-čnog materijala ili se mogu dobiti mešanjcm dva ili više materijala koji imaju raz-ličite module, pomešanih u takvom odnosu da se dobije željena krutost materijala. Tako se, na primer, polipropilen, koji ima modul plastičnosti veći od 1500 MPa, može pogodno modifikovati odgovarajućim količinama etilen-propilenske gume (EPR), koja ima modul od oko 100 MPa, da bi mu se na pogodan način smanjila krutost.

Primeri komercijalno dosupnih polimernih jedinjenja jesu:

polietilen male gustine: Riblene FL 30 (Enichem),

polietilen velike gustine: DGDK 3364 (Union Carbide),

polipropilen modifikovan sa EPR: Moplen EP-S 30R, 33R i 81R (Montell), Fina-Pro 5660G, 4660G, 2660S i 3660S (Fina-Pro).

Stepen ekspandiranja polimera i debljina sloja omotača treba da budu takvi da obezbede, u kombinaciji sa spoljnom polimernom oblogom, otpornost na uobičajene udare koji se javljaju tokom rukovanja kablom i polaganja kabla.

Kao što je ranije pomenuto, "stepen ekspandiranja polimera" određuje se na sledeći način:

G (stepen ekspandiranja) = (do/de-1) • 100

gde d0označava gustinu neekspandiranog polimera dok deoznačava prividnu gustinu merenu za ekspandirani polimer.

Prijavilac je primetio da je, ukoliko to dozvoljava održavanje željenih karakteristika otpornosti na udar, za jednaku debljinu ekspandiranog sloja poželjno koristiti polimerni materijal koji ima veliki stepen ekspandiranja, pošto se na taj način može ograničiti količina korišćenog materijala, sa pogodnostima kako u pogledu ekonomičnosti, tako i u pogledu smanjenja mase gotovog proizvoda.

Stepen ekspandiranja jc veoma promcnljiv, bilo kao funkcija korišćenog specifičnog polimernog materijala, bilo kao funkcija debljine omotača koji treba da se ostvari, pri čemu se taj stepen ekspandiranja može kretati između 20% i 3000%, poželjno između 30% i 500%, pri čemu je posebno poželjan stepen ekspandiranja između 50% i 200%. Ekspandirani polimer obično ima strukturu od zatvorenih ćelija.

Prijavilac je zapazio da preko nekog stepena ekspanzije opada sposobnost polimernog omotača da obezbedi potrebnu otpornost na udar. Posebno je zapa-ženo da mogućnost postizanja velikog stepena ekspandiranja polimera uz održa-vanje velike efikasnosti zaštite protiv udara može biti povezana sa vrednošću modula plastičnosti polimera koji treba da ekspandira. Razlog za to je, kako je prijavilac zapazio, da se modul polimernog materijala smanjuje sa. porastom stepena ekspandiranja tog materijala, i to približno prema sledećoj formuli:

Eo/E, = (p2/p,)~

gde:

E2predstavlja modul plastičnosti polimera pri većem stepenu ekspandiranja,

E!predstavlja modul plastičnosti polimera pri manjem stepenu ekspandiranja,

Pipredstavlja prividnu gustinu polimera pri većem stepenu ekspandiranja, a p2 predstavlja prividnu gustinu polimera pri manjem stepenu ekspandiranja.

Kao primer, za polimer modula plastičnosti od oko 1000 MPa, promena stepena ekspandiranja od 25% do 100% dovodi do smanjenja približno na polo-vinu vrednosti modula plastičnosti tog materijala. Polimerni materijali koji imaju veliki modul plastičnosti zbog toga mogu ekspandirati u većem stepenu od polimernih materijala koji imaju male vrednosti modula, a da to ne utiče na sposobnost omotača da izdrži udare.

Druga promenljiva koja može da utiče na otpornost kabla na udar jeste debljina ekspandiranog omotača. Minimalna debljina koja je u stanju da obezbedi otpornost na udar koja se želi ostvariti takvim omotačem zavisiće uglavnom od stepena ekspandiranja i od modula plastičnosti tog polimera. Prijavilac je, uopšteno, zapazio da je za isti polimer i za isti stepen ekspandiranja, povećanjem debljine ekspandiranog omotača moguće postići veće vrednosti otpornosti na udar. Međutim, u cilju korišćenja jedne ograničene količine materijala za omo-tač, čime se smanjuju i troškovi i dimenzije gotovog proizvoda, debljina sloja ekspandiranog materijala biće poželjno jednaka minimalnoj debljini potrebnoj da se obezbedi željena otpornost na udar. Posebno je kod srednjenaponskih kablova primećeno da je debljina ekspandiranog omotača od oko 2 mm obično u stanju da obezbedi dovoljnu otpornost na normalne udare kojima je kabl ove vrste izlo-žen. Poželjno je da debljina omotača bude veća od 0,5 mm, naročito između 1 mm i 6 mm, pri čemu je posebno preporučljiva debljina između 2 mm i 4 mm.

Prijavilac je zapazio da je moguće definisati, do jedne prihvatljive aproksi-macije, vezu između debljine omotača i stepena ekspandiranja polimernog materijala za materijale različitih vrednosti modula plastičnosti, tako da se debljina ekspandiranog omotača pogodno dimenzioniše kao funkcija stepena ekspandiranja i modula polimernog materijala, posebno za debljine ekspandiranog omo-tača od oko 2 - 4 mm. Takva se veza može izraziti na sledeći način:

V • de > N

gde

V predstavlja zapreminu ekspandiranog polimernog materijala po dužnom metru kabla (m /m), pri čemu se ta zapremina odnosi na kružnu ivicu definisanu minimalnom debljinom ekspandiranog omotača, koja odgovarana kružnoj ivici (10a) sa slike 2 za višežilne kablove, ili omotaču (10) definisanom na slici 3 za jednožilne kablove,

depredstavlja prividnu gustinu merenu za ekspandirani polimerni materijal (kg/m<3>), a

N je rezultat proizvoda dveju napred pomenutih veličina, koji treba da bude veći ili jednak:

0,03 za materijale sa modulom > 1000 MPa,

0,04 za materijale sa modulom od 800 do 1000 MPa,

0,05 za materijale sa modulom od 400 do 800 MPa,

0,06 za materijale sa modulom < 400 MPa.

Parametar V je povezan sa debljinom (S) ekspandiranog omotača sledećom vezom:

V =7t(2R!-S + S<2>)

gde Rtpredstavlja unutrašnji poluprečnik kružne ivice (10a).

Parametar depovezan je sa stepenom ekspandiranja polimernog materijala od ranije poznatom vezom:

G - (do/de -1) • 100

Na osnovu napred navedene veze, za ekspandiran omotač debljine oko 2 mm, postavljen na kabl kružnog poprečnog preseka prečnika oko 22 mm, za razne materijale koji imaju različite module plastičnosti (Mf) na sobnoj temperaturi, utvrđeno je da će taj omotač morati imati minimalnu prividnu gustinu od oko:

0,40 g/cm<3>za LPDE (Mf oko 200),

0,33 g/cm<3>za mešavinu 70/30 PP/EPR (Mf oko 800),

0,26 g/cm<3>za HDPE (Mf oko 1000),

0,20 g/cm<3>za PP (Mf oko 1500).

Ove vrednosti prividne gustine ekspandiranog polimera odgovaraju maksimalnom stepenu ekspandiranja od oko: 130% za LDPE (d0= 0,923)

180% za mešavinu PP/EPR (d0= 0,890)

260% za HDPE (d0= 0,945)

130% za PP (do= 0,900).

Slično tome, za debljinu ekspandiranog omotača od oko 3 mm postavljenog na kabl istih dimenzija, dobijenje su sledeće vrednosti za minimalnu prividnu gustinu:

0,35 g/cm<3>za LPDE,

0,21 g/cm<3>za mešavinu 70/30 PP/EPR,

0,17 g/cm3 za HDPE,

0,13 g/cm<3>za PP,

koje odgovaraju maksimalnom stepenu ekspandiranja od oko:

270% za LDPE,

320% za mešavinu PP/EPR,

460% za HDPE,

600% za PP.

Napred prikazani rezultati ukazuju da se za optimizovanje karakteristika otpornosti na udar jednog ekspandiranog omotača unapred određene debljine moraju uzeti u obzir i karakteristike mehaničke otpornosti materijala (naročito njegov modul plastičnosti) i stepen ekspandiranja tog materijala. Međutim, vrednosti određene primenom napred navedenog odnosa ne mogu se smatrati kao ograničavanje opsega ovog pronalaska. Naročito može u stvarnosti maksimalni stepen ekspandiranja polimera čije su vrednosti modula plastičnosti bliske gor-njim granicama intervala definisanih za menjanje broja N (tj. 400, 800 i 1000 MPa) biti čak i veći od onoga proračunatog na osnovu napred navedenog odnosa, pa tako, na primer, sloj PP/EPR debljine od oko 2 mm može još uvek obezbediti željenu zaštitu od udara čak i sa stepenom ekspandiranja od oko 200%.

Polimer obično ekspandira tokom faze istiskivanja. To se ekspandiranje može podstaći bilo hemijski, dodavanjem pogodnog jedinjenja za ekspandiranje, tj. jedinjenja koje može proizvesti neki gas pod određenim uslovima temperature i pritiska, ili se može podstaći fizički, ubrizgavanjem gasa pod visokim pritiskom neposredno u cilindra za istiskivanje.

Primeri pogodnih hemijskih sredstava za ekspandiranje jesu azodikarbo-amid, mešavine organskih kiselina (na primer limunove kiseline) sa karbonatima i/ili bikarbonatima (na primer natrijum bikarbonatom).

Primeri gasova koji se ubrizgavaju pod visokim pritiskom u cilindar za istiskivanje jesu azot, ugljen dioksid, vazduh i ugljovodonici niske tačke ključanja kao što su propan i butan.

Zaštitna spoljna obloga koja prekriva sloj ekspandiranog polimera može biti obloga koja se normalno koristi u tu svrhu. Materijali za spoljnu oblogu koji se mogu koristiti jesu polietilen (PE), na primer polietilen srednje gustine (MDPE) i polietilen velike gustine (HDPE), polivinil hlorid (PVC), mešavine elastomera i slično. Preporučljivo je da se koriste MDPE i PVC. Obično materijal koji obrazuje spoljnu oblogu ima modul plastičnosti između 400 i 1200 MPa, poželjno između 600 i 1000 MPa.

Prijavilac je zapazio da prisustvo spoljne obloge doprinosi obezbeđivanju omotača željenih karakteristika otpornosti na udar u kombinaciji sa ekspandiranim omotačem. Posebno je prijavilac zapazio da se ovaj doprinos spoljne obloge otpornosti na udar za istu debljinu ekspandiranog omotača povećava sa pove-ćanjem stepena ekspandiranja polimera koji obrazuje taj ekspandirani omotač. Debljina te spoljne obloge poželjno je veća od 0,5 mm, posebno između 1 i 5 mm, poželjno između 2 i 4 mm.

Izrada kabla koji ima otpornost na udar prema pronalasku opisana je sa pozivom na šemu strukture kabla prikazanu na slici 2, kod koje su zvezdaste šupljine između jezgara ispunjene ne neposredno sa ekspandiranim polimerom (10) već sa konvencionalnim puniocem. Potom se ekspandirani omotač istiskivanjem nanosi na ovaj polugotov kabl, radi obrazovanja kružne ivice (10a) oko ovog polugotovog kabla pa se potom prekriva spoljnom polimernom oblogom (2). Izrada jezgara kabla, tj. sklopa provodnika (4), unutrašnjeg poluprovodljivog sloja (9), izolacije (5), spoljneg poluprovodljivog sloja (8) i metalnog štita (4), vrši se na poznat način, na primer ististiskivanjem. Ova se jezgra potom vezuju zajedno i zvezdaste šupljine se popunjuju uobičajenim materijalima za ispunu (na primer elastomernim mešavinama, polipropilenskim vlaknima i sličnim), obično istiskivanjem punioca preko povezanih jezgara, tako da se dobija polugotov kabl sa kružnim poprečnim presekom. Potom se omotač od ekspandiranog polimera (10) nanosi istiskivanjem preko materijala za ispunu. Poželjno je da alat u glavi uređaja za istiskivanje ima prečnik koji je nešto malo manji od krajnjeg prečnika kabla sa ekspandiranim omotačem kako bi se omogućilo širenje polimera van uređaja za istiskivanje.

Zapaženo je da je pod identičnim uslovima istiskivanja (kao što je brzina obrtanja pužnog istiskivača, brzina linije istiskivanja, prečnik glave za istiskivanje i slično) temperatura istiskivanja jedna od promcnljivih veličina u procesu koja ima značajan uticaj na stepen ekspandiranja. U opštem slučaju, za temperature istiskivanja ispod 160°C teško je ostvariti dovoljan stepen ekspandiranja. Temperatura istiskivanja je poželjno bar 180°C, naročito oko 200°C. Povećanje temperatura istiskivanja obično odgovara većem stepenu ekspandiranja.

Pored toga, moguće je, u izvesnoj meri, kontrolisati stepen ekspandiranja polimera delovanjem na brzinu hlađenja, pošto se odgovarajućim usporavanjem ili ubrzavanjem hlađenja na izlazu iz uređaja za istiskivanje polimera koji obrazuje ekspandirani omotač može povećati ili smanjiti stepen ekspandiranja tog polimera.

Kao što je već pomenuto, prijavilac je zapazio da je moguće kvantitativno odrediti delovanje udara na omotač kabla merenjem otpornosti na raslojavanje (Ijuštenje) slojeva omotača kabla, pri čemu se određuje razlika između prosečne vrednosti ove otpornosti na raslojavanje i vrednosti merene na mestu udara. Posebno se kod srednjenaponskih kablova, čija struktura obuhvata unutrašnji poluprovodljivi sloj, izolacioni sloj i spoljni poluprovodljivi sloj, može jačina na raslojavanje (i odnosna razlika) meriti između sloja spoljneg poluprovodljivog materijala i izolacionog sloja.

Prijavilac je zapazio da se uticaj posebno jakih udara kojima kabl može biti izložen, posebno armiran srednjenaponski kabl, može reprodukovati ispiti-vanjem na udar na osnovu francuskog standarda HN 33-S-52, koji se odnosi na armirane kablove za prenos visokonaponske električne energije, a koji omogu-ćuje ostvarivanje energije udara na kabl od oko 72 J.

Otpornost na raslojavanje sloja omotača može se meriti prema francuskom standarduHN 33-S-52, po kome se meri sila koju treba primeniti da bi se odvojio spoljni poluprovodljivi sloj od izolacionog sloja. Prijavilac je zapazio da se kontinualnim merenjem te sile na mestima gde dolazi do udara mere maksimumi cile koji ukazuju na promene kohezivne sile između dva sloja. Primećeno je da su te promene uglavnom povezane sa smanjenjem izolacione sposobnosti omotača. Promene će biti proporcionalno veće ukoliko je manja otpornost na udar koju obezbeđuje spoljni omotač (koji se, u slučaju prikazanog pronalaska, sastoji od ekspandiranog omotača i spoljne obloge). Veličina promene te sile, merena na mestima udara, u odnosu na prosečnu vrednost merenu duž kabla, ukazuje na stepen zaštite koju obezbežuje zaštitni omotač. U celini, smatra se da su promene otpornosti na raslojavanje do 20-25% u odnosu na prosečnu vrednost prihvatljive.

Karakteristike ekspandiranog omotača (materijal, stepen ekspandiranja, debljina), koje se mogu pogodno koristiti zajedno sa odgovarajućom zaštitnom spoljnom polimernom oblogom, mogu se birati prema zaštiti od udara koja se želi obezbediti za unutrašnju strukturu kabla, a takođe zavise i od karakteristika specifičnig materijala koji se koristi kao izolacija i/ili proluprovodljiv sloj, kao što su tvrdoća materijala, gustina i slično.

Kao što se moglo sagledati iz ovog opisa, kabl prema pronalasku posebno je pogodan da zameni uobičajene armirane kablove, zahvaljujući pogodnim svoj-stvima omotača od ekspandiranog polimera u poređenju sa metalnom armaturom. Međutim, njegova primena ne treba da se ograniči na jednu takvu speci-fičnu primenu. U stvari, kabl prema pronalasku može se pogodno koristiti u svim primenama gde se traži kabl koji ima poboljšana svojstva otpornosti na udar. Posebno, kabl otporan na udar može zameniti konvencionalne neoarmirane kablove u svim onim primenama gde bi, sve do sada, primena armiranih kablova bila korisna ali nije prihvaćena zbog nedostataka metalnog armiranja.

U sledećem delu opisa prikazano je nekoliko primera kako bi se pronalazak detaljnije opisao.

PRIMER 1

Izrada kabla sa ekspandiranim omotačem

Da bi se procenila otpornost na udar ekspandiranog polimernog omotača prema pronalasku, pripremljeni su uzorci za ispitivanje istiskivanjem raznih deb-jina nekoliko polimera sa raznim stepenima ekspandiranja preko jezgra načinje-nog od višežičnog provodnika prečnika oko 14 mm, obloženog slojem poluprovodljivog materijala debljine 0,5 mm, slojem izolacione smeše na bazi EPR debljine 3 mm i sledećim slojem, debljine 0,5 mm, "lako odvojivog" poluprovodljivog materijala na bazi EVA dopunjenog sa gasnom čadi do ukupnog prečnika jezgra od oko 22 mm.

Polietilen male gustine (LDPE), polietilen velike gustine (HDPE), polipropilen (PP), jedna 70/30 mas. mehanička mešavina LDPE i fino isitnjene (pra-škaste) vulkanizovane prirodne gume (veličine čestica od 300-600/xm) (PE-prašak), PP modifikovan EOP gumom (PP-EPR kao mešavina 70/30 mas.) kori-šćeni su kao polimerni materijali koji treba da ekspandiraju. Ti su materijali u sledećem tekstu označeni slovima A do E i detaljno su opisani u sledećoj tabeli:

Polimer je ekspandovan hemijski, alternativno koristeći dva različita jedinjenja za podsticanje ekspandiranja (CE), koja su identifkovana na sledeći način:

Polimer koji treba da ekspandira i sredstvo za podsticanje ekspandiranja stavljaju se (u odnosima prikazanim u tabeli 2) u jedan 80 mm - 25 D uređaj za istiskivanje sa jednim pužnim potiskivačem (Bandera). Ovaj je uređaj opremljen pužnim potiskivačem sa navojem karakteritičnim po dubini u završnoj zoni od 9,6 mm. Sistem za istiskivanje sastoji se od alata koji može da obezbedi gladak prolaz jezgra koje treba da dobije omotač (obično sa prečnikom koji je za oko 0,5 mm veći od prečnika jezgra koje treba da se obloži), i drugog alata čiji je prečnik tako biran da ima dimenziju za oko 2 mm manju od prečnika kahla sa ekspandiranim omotačem, tako da istiskivan materijal ekspandira po izlasku iz glave za istiskivanje umesto unutar te glave ili unutar uređaja za istiskivanje. Brzina prolaženja jezgra koje treba da dobije omotač (brzina linije istiskivanja) podešena je kao funkcija željene debljine ekspandiranog materijala (videti tabelu 2). Na rastojanju od oko 500 mm od glave za istiskivanje nalazi se cev za hla-đenje (koja sadrži hladnu vodu) da bi se prekinulo ekspandiranje i rashladio istisnut materijal. Potom se kabl namotava na kalem.

Sastav smeše polimernog materijala i sredstva za podsticanje ekspandiranja kao i uslovi istiskivanja (brzina, temperatura) menjani su na odgovarajući način, što je opisano u sledećoj tabeli 2.

^: Temperatura istiskivanja odnosi se na cilindar i na glavu za istiskivanje. Kada je dala samo jedna vrednost, te su temperature identične. U početnoj zoni uređaja za istiskivanje temperatura je oko 190°C.

Uzorak 1 nije ekspandirao, verovatno zato što je temperatura uređaja za istiskivanje bila suviše niska (165°C), i slično tome, iz istog razloga, uzorak 5 izveo je ograničeno ekspandiranje (samo5%).

Kabl sa ekspandiranim omotačem potom je obložen konvencionalnom oblogom od MDPE (CE 90 - Materie Plastiche Bresciane) različitih debljina (videti tabelu 3) pomoću konvencionalnih postupaka istiskivanja, čime su dobijeni uzorci kablova sa karakteristikama datim u tabeli 3. Kabl br. 1, kod koga polimer nije ekspandirao, uzet je kao reperni neekspandirani omotač. Tabela 3 isto tako daje, poredenja radi, karakteristike jednog kabla koji nema ekspandiranu ispunu i pokriven je samo spoljnom oblogom (kabl. br. 0).

Na sličan način kako je napred opisano, koristeći omotač od ekspandiranog polimera sa modulom plastičnosti od oko 600 MPa, koji se sastoji od popipropilena modifikovanog sa oko 30% jedne EPR gume, pripremljeno je sle-dećih 6 uzoraka kablova, kako je prikazano u tabeli 4 (primeri 12-17). Tabela 4 takođe daje dva uporedna primera kablova sa ekspandiranim omotačem ali bez spoljne obloge (primeri 16a i 17a).

PRIMER 2

Ispitivanja otpornosti na udar

Da bi se odredila otpornost na udar kablova pripremljenih prema Pri-meru 1, vršena su ispitivanja na udar na kablovima uz potonje određivanje ošte-ćenja. Učinci udara ocenjivani su i vizuelnom analizom kablova i pomoću merenja promene otpornosti na raslojavanje sloja poluprovodljivog materijala na mestu udara. Ispitivanje na udar zasnovano je na francuskom standardu HN 33-S-52, koji obezbeđuje energiju udara na kabl od oko 72 J, koja se dobija ispušta-njem mase od 27 kg sa visine od 27 cm. Kod ovog ispitivanja ta je energija udara proizvedena masom od 8 kg ispuštenom sa visine od 96 cm. Udarni kraj mase izveden je sa V-oblikovanom udarnom glavom zaobljene ivice (sa poluprečnikom krivine od 1 mm). Za svrhe ovog pronalaska otpornost na udar određivana je na osnovu jednog udara. Za uzorke 6-12 ispitivanje je ponovljeno na nastojanju od oko 100 mm od mesta prvog udara.

Otpornost na raslojavanje merena je prema francuskom standardu HN 33-S-52 prema kome se meri sila potrebna da se razdvoji spoljni poluprovodljivi sloj od izolacionog sloja. Kontinualnim merenjem te sile, mere se maksimumi sile na mestima gde je došlo do udara. Kod svakog ispitivanog uzorka na mestu udara meren je "pozitivan" maksimum sile koji odgovara povećanju sile (u odnosu na prosečnu vrednost) potrebne da se razdvoje ta dva sloja, kao i "negativan" maksimum sile (smanjenje u odnosu na prosečnu vrednost). Iz razlike između maksimuma (Fmax) i minimuma (Fmin) merenih maksimuma sile, dobija se maksimalna promena otpornosti na raslojavanje na mestu udara.

Promena otpornosti na raslojavanje se tako proračunava određivanjem odnosa između napred pomenute razlike (Fmax-Fmin) i prosečne vrednosti otpornosti na raslojavanje merene za kabl (F<>) prema sledećem odnosu:

% promene = 100 (Fmax-Fmin)/F<>.

Veličina promene te sile merene na mestima udara u odnosu na prosečnu vrednost merenu duž kabla, ukazuje na stepen zaštite ostvaren ekspandiranim omotačem. Opšte uzev, promene do 20-25% smatraju se prihvatljivim. Tabela 5 daje vrednosti promena otpornosti na raslojavanje za uzorke 0-17a.

Kao što se vidi u tabeli 5, za uzorak 1 (kod koga nije bilo ekspandiranja) procentualna promena otpornosti na raslojavanje je krajnje velika, što ukazuje da neekspandirani polimer ima izrazito manju sposobnost da apsorbuje udare od sloja identične debljine od istog polimera koji je ekspandiran (videti uzorak 3, sa omotačem ekspandiranim 61%). Uzorak 3 prikazuje promenu otpornosti na raslojavanje koja je vrlo malo iznad granične vrednosti od 25%. Ograničena otpornost na udar ovog uzorka može se pripisati uglavnom debljini ekspandiranog omotača od samo 1 mm, u odnosu na debljinu od 2-3 mm kod drugih uzoraka.

Uzorak 5 sa ekspandiranim omotačem od 3 mm ima veliku vrednost otpornosti na raslojavanje zbog malog stepena ekspandiranja polimera (5%), što ukazuje na ograničenu otpornost na raslojavanje koju daje omotač sa malim stepenom ekspandiranja. Uzorak 4, mada ima debljinu ekspandiranog materijala koja je manja od debljine uzorka 5 (2,5 mm prema 3 mm), imak ima veću otpornost na udar, sa promenom otpornosti na raslojavanje od 13% u poređenju sa 21% za uzorak 5, čime ukazuje na činjenicu da veći stepen ekspandiranja daje veću otpornost na udar.

Poređenjem uzorka 13 sa uzorkom 15 vidi se da povećanje stepena ekspandiranja polimera (od 22 na 124%), za istu debljinu sloja ekspandiranog materijala i spoljne obloge, izaziva povećanje otpornosti na udar omotača (od 16-17% na 10% promene otpornosti na raslojavanje). Ovo je potvrđeno poređenjem uzorka 16 sa uzorkom 17. Međutim, kada se porede uzorci 16a i 17a (bez spoljne obloge) sa odgovarajućim uzorcima 16 i 17, može se videti kako se doprinos spoljne obloge zaštiti od udara povećava sa povećanjem stepena ekspandiranja.

PRIMER 3

Ispitivanje otpornosti na udar poređenjem sa armiranim kablom

Kabl br. 10 ispitivan je poređenjem sa jednim konvencionalnim armiranim kablom da bi se proverila efikasnost otpornosti na udar sloja ekspandiranog omotača.

Armirani je kabl imao isto jezgro kao kabl br 10 (tj. višežični provodnik prečnika oko 14 mm, obloženog slojem poluproodljivog materijala debljine 0,5 mm, slojem izolacione smeše na bazi EPR debljine 3 mm i sledećim slojem, debljine 0,5 mm, "lako odvojivog" poluprovodljivog materijala na bazi EVA dopunjenog sa gasnom čađi do ukupnog prečnika jezgra od oko 22 mm). Ovo je jezgro obuhvaćeno, od unutra prema napolje,

a) slojem materijala za ispunu na bazi gume, debljine oko 0,6 mm,

b) oblogom pd PVC-a debljine oko 0,6 mm,

c) dvema čeličnim trakama za armiranje debljine od po 0,5 mm svaka,

d) spoljnom oblogom od MDPE debljine oko 2 mm.

Za upioredno ispitivanje koriščena je dinamička mašina tipa "padajućeg

tega" (CEAST, mod. 6758). Vršene su dve serije ispitivanja, ispuštanjem tega mase 11 kg sa visine od 50 cm (energija udara oko 54 J) i sa visine od 20 cm (energija udara oko 21 J). Teg na svom udarnom kraju ima poluloptastu glavu poluprečnika od oko 10 mm.

Nastale deformacije kablova prikazane su na slikama 4 i 5 (visina 50 i 20 cm), pri čemu je kabl prema pronalasku označen sa a) dok je konvencionalni armirani kabl označen sa b).

Merena je deformacija jezgra kako bi se ocenila oštećenja strukture kabla. Činjenica je da je više verovatno da će veće deformacije poluprovođljive-izolacione-poluprovodljive obloge izazvati električne poremećaje izolacionih svojstava kabla. Rezultati su prikazani u tabeli 6.

Iz rezultata prikazanih u tabeli 6 vidi se da kabl prema pronalasku ima veću jačinu na udar od konvencionalnog armiranog kabla.

Claims

1. Kabl za prenos električne energije koji obuhvata a) jedan provodnik, b) bar jedan sloj kompaktnog izolacionog omotača postavljenog oko tog provodnika, i c) omotač načinjen od ekspandiranog polimernog materijala postavljenog oko pomenutog kompaktnog izolacionog omotača, pri čemu taj polimerni materijal ima unapred određena svojstva mehaničke jačine i unapred određen stepen ekspandiranja tako da pomenutom kablu daje svojstva otpornosti na udar.

2. Kabl prema zahtevu 1, naznačen time, što je omotač od ekspandiranog polimernog materijal dobijen od polimernog materijala koji ima, pre ekspandiranja, modul plastičnosti na sobnoj temperaturi, meren prema standardu ASTM D790, od najmanje 200 Mpa.

3. Kabl prema zahtevu 1, naznačen time, što je taj modul plastičnosti između 400 MPa i 1800 MPa.

4. Kabl prema zahtevu 1, naznačen time, stoje taj modul plastičnosti između 600 MPa i 1500 MPa.

5. Kabl prema zahtevu 1, naznačen time, što je stepen ekspandiranja pomenutog polimernog materijala od oko 20% do oko 3000%.

6. Kabl prema zahtevu 1, naznačen time, što je stepen ekspandiranja pomenutog polimernog materijala od oko 30% do oko 500%.

7. Kabl prema zahtevu 1, naznačen time, što je stepen ekspandiranja pomenutog polimernog materijala od oko 50% do oko 200%.

8. Kabl prema ma kom od prethodnih zahteva 1 do 7, naznačen time, što pomenuti omotač od ekspandiranog polimernog materijala ima debljinu od 0,5 mm.

9. Kabl prema ma kom od prethodnih zahteva 1 do 7, naznačen time, što pomenuti omotač od ekspandiranog polimernog materijala ima debljinu između 1 i 6 mm.

10. Kabl prema ma kom od prethodnih zahteva 1 do 7, naznačen time, što pomenuti omotač od ekspandiranog polimernog materijala ima debljinu između 2 i 4 mm. U.

Kabl prema zahtevu 1, naznačen time, što se pomenuti ekspandirani polimerni materijal bira od polietilena (PE), PE male gustine (LDPE), PE srednje gustine (MDPE), polietilena velike gustine (HDPE) i običnog PE male gustine (LLDPE), polipropilena (PP), etilen-propilenske gume (EPR), etilen-propilen kopolimera (EPM), etilen-propilen-dien terpolimera (EPDM), prirodne gume, butil gume, kopolimera etilenvinil acetata (EVA), polistirola, kopolimera etilen-akrilata, kopolimera etilenmetil akrilata (EMA), kopolimera etilenetil akrilata (EEA), kopolimera etilenbutil akrilata (EBA), kopolimera etilen/a-olefina, acetonitril-butadien-stirenske (ABS) smole, halogenovanih polimera, polivinil hlorida (PVC), poliuretana (PUR), poliamida, aromatskih poliestara, polietilen tereftalata (PET), polibutilen tereftalata (PBT), i njihovih kopolimera ili mehaničkih mešavina.

12. Kabl prema zahtevu 1, naznačen time, što je pomenuti ekspandirani polimerni materijal jedan poliolefinski polimer ili kopolimer na bazi PE i/ili PP.

13. Kabl prema zahtevu 1, naznačen time, što je pomenuti ekspandirani polimerni materijal jedan poliolefinski polimer ili kopolimer na bazi PE i/ili PP modifikovan sa etilen-propilenskom gumom.

14. Kabl prema zahtevu 13, naznačen time, što je pomenuti ekspandirani polimerni materijal polipropilen modifikovan sa etilen-propilenskom gumom (EPR), pri čemu je maseni odnos PP/EPR između 90/10 i 50/50.

15. Kabl prema zahtevu 14, naznačen time, što je pomenuti maseni odnos PP/EPR između 85/15 i 60/40.

16. Kabl prema zahtevu 14, naznačen time, što je pomenuti maseni odnos PP/EPR oko 70/30.

17. Kabl prema zahtevu 12, naznačen time, što pomenuti poliolefinski polimer ili kopolimer na bazi PE i/ili PP takođe sadrži jednu unapred određenu količinu vulkanizovane gume u vidu praška.

18. Kabl prema zahtevu 17, naznačen time, što je unapred određena količina vulkanizovane gume u obliku praška između 10% i 60% mase polimera.

19. Kabl prema ma kom od prethodnih zahteva 1 do 18, naznačen time, pomenuti kabl sadrži jednu spoljnu polimernu oblogu.

20. Kabl prema zahtevu 19, naznačen time, što je pomenuta obloga u dodiru sa pomenutim ekspandiranim polimernim omotačem.

21. Kabl prema zahtevu 19 ili 20, naznačen time, što pomenuta obloga ima debljinu veću od 0,5 mm.

22. Kabl prema zahtevu 19 ili 20, naznačen time, što pomenuta obloga ima debljinu između 1 i 5 mm.

23. Postupak za davanje otpornosti na udar kablu za prenos električne energije, koji obuhvata oblaganje tog kabla omotačem od ekspandiranog polimernog materijala.

24. Postupak prema zahtevu 23 koji takođe obuhvata oblaganje pomenutog ekspandiranog omotača jednom spoljnom polimernom oblogom.

25. Primena jednog ekspandiranog polimernog materijala za davanje otpornosti na udar kablu za prenos električne energije.

26. Postupak za ocenu otpornosti na udar kabla koji sadrži bar jedan izolacioni omotač, a koji obuhvata a) merenje prosečne otpornosti na raslojavanje pomenutog izolacionog sloja, b) podvrgavanje kabla udaru unapred određene energije, c) merenje otpornosti na raslojavanje tog izolacionog sloja na mestu udara, d) proveru da je razlika između prosečne otpornosti na raslojavanje i otpornosti na raslojavanje na mestu udara manja od jedne unapred određene vrednosti.

27. Postupak prema zahtevu 26, naznačen time, što se otpornost na raslojavanje meri između sloja izolacionog omotača i sloja spoljneg poluprovodljivog omotača.

28. Postupak prema zahtevu 27, naznačen time, što je razlika između prosečne otpornosti na raslojavanje i one izmerene na mestu udara manja od 25%.