包括连续层和不连续层的共挤出多层制品的制作方法

1.本公开涉及共挤出多层制品，包括与绝缘电力电缆一起使用的共挤出多层制品。


背景技术：

2.多层制品包括两个至更多个材料层。每个层可被选择为具有独特的化学特性、电气特性、机械特性、物理特性、或它们的组合。在一些示例中，多层制品可通过多步注塑、挤出后加工(诸如材料添加或材料移除)、或多个层的组装来形成。一般来讲，挤出被认为是制造连续的形状或轮廓，而需要模制或成形过程来制造不连续和间歇的3维制品。两者均为熟知的过程，本文设想到的是能够引入间歇特征的连续过程。参见例如stanley middleman的fundamentals of polymer processing,mcgraw
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hill(1977)(聚合物加工的基本原理，麦格劳希尔集团，1977年)和ferdinand rodriguez的principles of polymer systems,hemisphere publishing corp.(1982)(聚合物体系的原理，半球出版公司，1982年)。共挤出技术也是已知的。us 5,533,985和us 6,135,992描述了用于医疗产品的刚度不同的管材，其中管材使用树脂调节系统和共挤出头来制造。


技术实现要素：

3.本公开描述了包括至少一个连续层和一个不连续层的共挤出多层制品，以及用于制造共挤出多层制品的系统和技术。连续层包括第一材料，诸如电绝缘聚合物材料，其也可包含填料或改性剂，并且不连续层包括不同的第二材料，诸如导电材料、绝缘材料、半导电材料或高介电常数(“高k”)材料。不连续层的位置、几何形状和尺寸可被构造成提供选定化学特性、电气特性、热特性、光学特性或机械特性。与使用其他方法形成的多层制品相比，共挤出多层制品可降低制造成本，减少制造时间，改善对不连续层的位置、几何形状和尺寸的控制，改善对不连续层的纵向轮廓和/或轴向轮廓的控制，并且/或者改善多个制品的均匀性。
4.在一些示例中，本公开描述了共挤出多层制品，该共挤出多层制品包括具有多个层的主体，其中多个层中的第一层由第一材料形成并且沿着主体的纵向轴线是连续的，并且多个层中的第二层由第二材料形成并且沿着纵向轴线不连续地共挤出。
5.在一些示例中，本公开描述了共挤出多层管，该共挤出多层管包括第一层和第二层，该第一层沿着纵向轴线从管的第一末端边缘连续地延伸到管的第二末端边缘，其中第一层包括限定与纵向轴线同心的内表面的第一材料，该第二层沿着第一层的内表面的一部分从第一末端边缘不连续地延伸到第二末端边缘，其中第二层包括第二材料。
6.虽然本文所述的示例性主体结构包括管或细长管结构，但在另选的实施方案中，主体可包括膜、片材、杆、纤维或型材。
7.在一些示例中，本公开描述了一种共挤出系统，该共挤出系统包括：外部模体，该外部模体包括限定横向于纵向轴线的第一孔口的第一远侧表面，其中第一孔口流体联接到第一流动通道；以及内部模体，该内部模体包括限定第二孔口的第二远侧表面，该第二孔口
同心地定位在第一孔口内并且流体联接到第二流动通道；内部销，该内部销沿着纵向轴线从近侧端部延伸到远侧端部并且同心地定位在第二孔口内，内部销包括近侧唇缘，该近侧唇缘横向于纵向轴线从小于第二孔口的直径的内径延伸到大于第二孔口的直径的外径；以及模口成型面，该模口成型面从近侧唇缘朝远侧延伸到末端边缘，其中内部销能够在第一位置和第二位置之间移动，该第一位置被构造成使第二孔口与第一孔口流体脱离，该第二位置被构造成将第二孔口流体联接到第一孔口。
8.在一些示例中，本公开描述了共挤出方法，该共挤出方法包括使第一材料从外部模体的第一流动通道流动到第一孔口，该外部模体包括远侧表面，该远侧表面限定横向于纵向轴线的第一孔口。该方法包括从第一孔口挤出第一材料的一部分以形成连续层，该连续层沿着纵向轴线延伸并且限定与纵向轴线同心的内表面。方法包括使第二材料从第一流动通道流动到内部模体，其中内部模体包括限定第二孔口的第二远侧表面，该第二孔口同心地定位在第一孔口内并且流体联接到第二流动通道，其中第二流动通道流体联接到第二挤出机；以及内部销，该内部销同心地定位在第二孔口内并且沿着纵向轴线从近侧端部延伸到远侧端部，该内部销具有近侧唇缘，该近侧唇缘横向于纵向轴线从小于第二孔口的直径的内径延伸到大于第二孔口的直径的外径；以及模口成型面，该模口成型面从近侧唇缘朝远侧延伸到末端边缘。该方法包括将内部销从第一位置控制到第二位置，在该第一位置中第二孔口与第一孔口流体脱离，在该第二位置中第二孔口流体联接到第一孔口。该方法包括挤出第二材料的沿着连续层的内表面的一部分延伸的一部分。该方法包括将内部销从第二位置控制到第一位置，以形成从第一末端边缘延伸到第二末端边缘的不连续层。
9.附图和以下描述中示出了本公开的一个或多个示例的细节。根据说明书和附图以及权利要求书，本公开的其他特征、目标和优点将显而易见。
附图说明
10.图1是示出用于共挤出多层制品的示例性共挤出系统的剖视图的概念和示意图。
11.图2是示出包括具有可移动内部销的模头的共挤出系统的一部分的概念图。
12.图3a
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图3c是示出包括能够以旋转构型操作的内部销的示例性共挤出系统的模头的概念图。
13.图4a和图4b是示出具有旋转致动的内部销的示例性模头的概念图。
14.图5是示出使用芯轴的共挤出系统的示例性模头的概念图。
15.图6是示出绝缘电力电缆的示例性部分的概念图，该绝缘电力电缆包括电缆以及包括共挤出多层接头主体的电缆接头。
16.图7是示出绝缘电力电缆的示例性部分的概念图，该绝缘电力电缆包括电缆以及包括共挤出多层接头主体的电缆接头。
17.图8是示出用于制造共挤出多层制品的示例性技术的流程图。
18.图9
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图11是示出包括共挤出多层的示例性电缆接头主体的照片，该共挤出多层包括连续层和不连续层。
19.应当理解，可以利用实施方案，并且可以在不脱离本发明的范围的情况下进行结构改变。图未必按照比例绘制。图中使用的相似数字指代相似的部件。然而，应当理解，在给定图中使用数字指代部件不旨在限制另一个图中用相同数字标记的部件。
具体实施方式
20.本公开描述了包括至少一个连续层和一个不连续层的共挤出多层制品，以及用于制造共挤出多层制品的系统和技术。不连续层嵌入连续层内、至少部分地嵌入在连续层内、或邻近连续层形成。共挤出多层制品可以以各种形状、大小和轮廓形成，诸如以管状或基本上平面的(膜)形式形成。在一些示例中，共挤出多层制品可用于电缆接头或接合部主体(“接头主体”)或电缆接线端(“接线端”)，统称为“电缆附件”，用于绝缘电力电缆。绝缘电力电缆可包括被构造成将电力(例如，介于约600伏(v)和约1kv之间、介于约1kv和约69kv之间、或大于约69kv)从电源(例如，发电站)传输到电力消费者(例如，配电站、企业或家庭)的部件。然而，一些绝缘电力电缆可被构造成在任何选定电压和/或选定频率范围内传输电力。电缆附件可包括连续层和不连续层，该连续层包含电绝缘聚合物材料，该不连续层限定电极，该电极包含导电材料、半导电材料或高介电常数(“高k”)材料。由于连接器的热失控、电缆附件中的电介质击穿、电缆绝缘件中的电介质击穿或接口击穿(也称为内部跟踪)，电缆和电缆附件的故障可作为跨电缆或电缆附件的电弧或放电而发生。导致故障的事件可包括在制造过程中引入的设计瑕疵或缺陷(例如，由电缆接头的不连续层限定的电极中的瑕疵或缺陷)或在电缆或电缆附件的安装或维修期间执行的错误。电缆附件制造中的改善均匀性、对形成多层制品的不连续层的改善控制或这两者可减少故障事件。
21.在一些示例中，连续层被构造成围绕两根电缆的接头以支撑和/或保护接头。不连续层包括被构造成增强接头性能的材料，例如导电材料、半导电材料、绝缘材料或高k材料。不连续层的末端边缘横向于电缆接头的纵向轴线。末端边缘可为离散的，例如在纵向方向(或纵向，如在膜制造中所用)上的平滑边缘轮廓和在轴线方向上的基本上均匀的厚度。末端边缘的纵向轮廓和/或轴向轮廓可包括成形轮廓，诸如锥形轮廓或圆化轮廓。在操作中，纵向轮廓和/或轴向轮廓可减少电应力的集中、减少局部放电事件或两者皆可。例如，不连续层的末端边缘可基本上没有拖尾、尾随、飞边或其他畸变，否则可能产生不需要的电场，这可导致电应力集中，该电应力集中可导致局部放电事件或装置的其他故障。如本文所用，局部放电事件是指仅部分地桥接电缆的电极之间的间隙的电流放电(例如，这可由电缆的空隙中的气体放电引起)。与使用其他方法形成的多层制品相比，共挤出多层制品可降低制造成本，减少制造时间，改善对不连续层的位置、几何形状和尺寸的控制，改善对不连续层的纵向轮廓和/或轴向轮廓的控制，并且/或者改善多个制品的均匀性。
22.图1是示出用于共挤出多层制品150的示例性共挤出系统100的剖视图的概念和示意图。共挤出系统100包括经由第一流动通道106流体联接到模头104的第一挤出机102和经由第二流动通道110流体联接到模头104的第二挤出机108。第一挤出机102和第二挤出机108被构造成使相应的第一材料和第二材料流过相应的第一流动通道106和第二流动通道110。例如，第一挤出机102和第二挤出机108可包括螺杆输送机、柱塞或其他机械部件以驱动相应的第一材料和第二材料通过相应的第一流动通道106和第二流动通道110。在一些示例中，第一挤出机102、模头104、第一流动通道106、第二挤出机108或第二流动通道110中的任何一者或多者可包括温度传感器、压力传感器或这两者，该温度传感器被构造成监测共挤出系统100的相应部件内的材料的温度，该压力传感器被构造成监测共挤出系统100的相应部件内的材料的压力。
23.在一些示例中，第一挤出机102、第二挤出机108或这两者包括被构造成加热相应
挤出机内的材料的相应加热装置。控制第一挤出机102、第二挤出机108或这两者内的材料的温度可改善对挤出速率的控制。
24.在一些示例中，第一挤出机102、第二挤出机108或这两者包括相应的压力控制装置，该压力控制装置被构造成调节相应挤出机内和/或相应挤出机的相应出口处的压力，例如第一孔口120和/或第二孔口126(在下文中讨论)。压力控制装置可被构造成减少在相应挤出机的相应出口处的空转(deadheading)。压力控制装置可包括但不限于以下中的一者或多者：倾卸阀、球阀、压力致动阀、分流阀、齿轮泵、蓄积器头部、注塑螺杆、或被构造成控制挤出物的压力和/或减少相应挤出机的相应出口处的空转的装置。在一些示例中，压力控制装置可流体联接到容纳槽或再循环管线，该再循环管线被构造成将材料再循环回到相应挤出机中。在一些示例中，压力控制装置可包括被构造成自动操作压力控制装置的控制装置。例如，控制装置可自动打开和关闭阀以维持挤出机中的期望压力范围。通过控制相应挤出机的压力，共挤出系统100可更好地控制材料从第一挤出机102、第二挤出机108或这两者的流动。
25.通过迫使第一材料和第二材料通过模头104(并且任选地加热第一材料和/或第二材料)，第一挤出机102和第二挤出机108被构造成从模头104挤出第一材料和第二材料以形成沿着纵向轴线122延伸的一段共挤出多层管150。共挤出多层管150可包括细长管，该细长管具有第一材料的连续层152和第二材料的多个周期性不连续层154。
26.连续层152限定内表面153。不连续层154可在接口157处机械地和/或化学地粘结到连续层152。例如，接口157可包括其中第二材料通过机械粘结(例如，通过由接口157的选定形状形成的粘合剂或机械互锁)和/或化学粘结(例如，在接口157处第一材料和第二材料之间的静电力)粘附到第一材料的区域。
27.在一些示例中，第一材料或第二材料中的至少一者包含大致单轴对齐的聚合物。例如，通过挤出第一材料和第二材料，共挤出多层管150的聚合物可与纵向轴线基本上对齐。相比之下，注塑聚合物部件可不具有大致单轴对齐的聚合物。在一些示例中，共挤出多层管150没有减材制造工具标记。减材制造工具标记可包括通过从制品加工材料而引入的脊、谷或其他表面缺陷。在一些示例中，共挤出多层管150基本上没有分模线。例如，可在模制过程中在制品上形成分模线，其中例如模具的两个半部相交以限定制品的形状。在一些示例中，共挤出多层管150基本上没有浇口标记。例如，可在模制过程中在制品上形成浇口标记，其中例如将聚合物材料注入限定制品形状的模具中。以这些方式，共挤出多层管150可区别于模塑制品，诸如注塑制品。此外，不具有减材制造工具标记、分模线和/或浇口标记的大致单轴对齐的聚合物可具有减少数量的缺陷或瑕疵，这些缺陷或瑕疵不利地影响制品的性能，例如，对电缆接头主体应用中的电场的控制。另外，大致单轴对齐的聚合物可经受进一步修改取向的过程，诸如拉延、拉幅、折叠或拉伸。
28.每个周期性不连续层154包括第一末端边缘155a和第二末端边缘155b(统称为“末端边缘155”)。末端边缘155可包括选定的纵向轮廓和轴向轮廓(例如，相对于纵向轴线122)。例如，纵向轮廓可包括在纵向方向上延伸的锥形。轴向轮廓可包括不连续层的厚度。
29.第一材料和第二材料可包括可固化聚合物材料。在一些示例中，第一材料包括电绝缘聚合物材料。在一些示例中，第一材料包括热塑性化合物、聚氯乙烯、聚乙烯、热固性化合物、交联聚乙烯、乙烯丙烯橡胶、硅橡胶、乙烯丙烯二烯单体(epdm)或它们的组合中的至
少一者。在一些示例中，第二材料包括导电材料、半导电材料、绝缘材料或高k材料中的至少一者。在一些示例中，第二材料包括导电填料，诸如炭黑，其浸渍在聚合物材料中，诸如热塑性化合物、聚氯乙烯、聚乙烯、热固性化合物、交联聚乙烯、乙烯丙烯橡胶、硅橡胶、乙烯丙烯二烯单体(epdm)或它们的组合。因此，第一材料和第二材料可在光学特性、物理特性、热特性和电气特性方面具有差异。
30.模头104包括外部模体114和内部模体116。外部模体114包括限定横向于纵向轴线122的第一孔口120的第一远侧表面118。可基于共挤出多层管150的选定外径来选择第一孔口120的外径。在一些示例中，第一孔口120的外径可在约3毫米(mm)至约50厘米(cm)，或约6.35毫米(mm)至约15.24厘米(cm)的范围内，诸如约2.54cm至约5.08cm。第一孔口120流体联接到第一流动通道106。这样，第一挤出机102可将第一材料挤出模头104的第一孔口120。
31.内部模体116包括限定第二孔口126的第二远侧表面124。第二孔口126同心地定位在第一孔口120内。第二孔口126流体联接到第二流动通道110。这样，第二挤出机108可将第二材料挤出模头104的第二孔口126。内部模体116还包括元件，诸如内部销128。内部销128沿着纵向轴线122从近侧端部130延伸到远侧端部132。内部销128同心地定位在第二孔口126内。这样，第一孔口120、第二孔口126和内部销128限定环形区域，共挤出多层管150从该环形区域挤出。
32.在一些示例中，内部销128包括近侧唇缘134和模口成型面136。近侧唇缘134横向于纵向轴线122从小于第二孔口126的直径的内径延伸到大于第二孔口126的直径的外径。在一些示例中，近侧唇缘可相对于纵向轴线成角度(诸如在约90度至约15度范围内的角度)地从内径延伸到外径。内部销128能够在第一位置和第二位置之间移动，该第一位置被构造成使第二孔口126与第一孔口120流体脱离，该第二位置被构造成使第二孔口126流体联接到第一孔口120。例如，内部销128可联接到致动器129。这样，内部销128被构造成控制第二材料的流动，以使共挤出系统100能够挤出第一材料的连续层和第二材料的周期性不连续层。
33.模口成型面136从近侧唇缘134朝远侧延伸到内部销128的远侧端部132处的末端边缘。在一些示例中，模口成型面136可基本上平行于纵向轴线122。在其他示例中，模口成型面136可以以选定角度从纵向轴线122分散或朝向该纵向轴线会聚。例如，模口成型面136可沿着平面延伸，该平面以约1度至约80度范围内(诸如约30度至约60度范围内)的角度朝远侧(或朝近侧)与纵向轴线相交。在一些示例中，模口成型面136包括一定长度，该长度被选择为使得挤出的第一材料、第二材料或这两者保持选定的形状。模口成型面136的长度可在约1.5毫米(mm)至约150mm(或更大)、或约1.5mm至约25.4mm的范围内，诸如约3mm至约12.7mm。在一些示例中，增加模口成型面长度可导致不连续层的拖尾增加。为了减少拖尾，模口成型面可包括本领域已知的低表面能涂层。在一些示例中，模口成型面136可包括基本上直的区段和锥形区段。例如，模口成型面136可包括从近侧唇缘134基本上平行于纵向轴线122延伸约3mm长度的第一区段，以及以介于约30度和约60度之间的角度朝向纵向轴线延伸的第二区段。在一些示例中，由远侧端部132限定的第一平面可在由外部模体114的第一远侧表面118限定的第二平面的左侧约6mm处。模口成型面136的末端边缘的直径可对应于挤出管的内径。在一些示例中，模口成型面136的末端边缘的直径可在约2mm至约200mm、或约2.54mm至约101.6mm的范围内，诸如约9mm至约31mm或约12.7mm至约25.4mm。在一些示例
中，内部销128的尺寸可被选择为减少不连续层154的拖尾，控制不连续层154的边缘轮廓，并且/或者改善不连续层154与连续层152的粘结。
34.在一些示例中，共挤出系统100包括联接到第一挤出机102、第二挤出机108和模头104的计算装置112。计算装置112被构造成控制挤出过程。例如，计算装置112可包括一个或多个处理器113、一个或多个存储器存储装置115和通信接口117。一个或多个存储装置115可包括非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质包括指令，该指令在被执行时致使一个或多个处理器113控制共挤出系统100以挤出共挤出多层管150。一个或多个处理器113可经由通信接口117通信地联接到第一挤出机102、第二挤出机108和模头104，并且被构造成控制例如第一材料和第二材料从相应第一挤出机102和第二挤出机108的进料速率、第一挤出机102和/或第二挤出机108的操作温度以及内部销128的位置。在一些示例中，通信接口117可包括用户界面，该用户界面被构造成向操作者输出视觉、音频或语义信息并且/或者从操作者接收一个或多个命令以控制第一挤出机102、第二挤出机108和模头104中的任一者或多者的操作。
35.尽管图1中未示出，但在一些示例中，共挤出系统100可包括挤出后加热器、挤出后冷却浴、挤出后切割、或它们的组合。例如，在挤出共挤出多层管150之后，管状加热器诸如辐射加热器可加热共挤出多层管150。加热共挤出多层管150可有助于在固化时在连续层152和不连续层154之间形成强效粘结。在一些示例中，在挤出共挤出多层管150之后或在加热共挤出多层管150之后，可将共挤出多层管150浸入冷却浴中。在一些示例中，在共挤出多层管150的挤出、加热或冷却之后，可将共挤出多层管150切割成选定长度。在一些示例中，在切割共挤出多层管150之后，可例如在高压釜中在压力下加热各个块以固化可固化弹性体。
36.图2为示出共挤出系统200的一部分的概念图，该共挤出系统包括具有可移动元件(例如内部销228)的模头204。共挤出系统200可与上文参考图1所述的共挤出系统100相同或基本上类似，不同的是本文所述的差异。例如，共挤出系统200被构造成从模头204挤出第一材料和第二材料，以形成沿着纵向轴线222延伸的一段共挤出多层管250。共挤出多层管250包括第一连续层252、周期性不连续层254和第二连续层256。在一些示例中，共挤出多层管250可包括如上参考图1所述的单个连续层。模头204包括外部模体214和内部模体216。外部模体214限定第一远侧表面218以及横向于纵向轴线222并流体联接到第一流动通道206的第一孔口220。如图2所示，共挤出系统200被构造成从第一孔口220挤出第一材料和第三材料以形成相应的第一连续层252和第二连续层256。
37.内部模体216限定第二远侧表面224和第二孔口226。内部模体216包括元件，诸如内部销228。内部销228沿着纵向轴线222从近侧端部230延伸到远侧端部232。内部销228被构造成沿着纵向轴线222在近侧
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远侧方向上滑动，如箭头231所指示。在最近侧位置(例如，第一位置)，近侧唇缘234被构造成通过与内部模体216的第二远侧表面224的至少一部分接合来将第二孔口226与第一孔口220密封隔离。在最远侧位置(例如，第二位置)，如图2所示，近侧唇缘234朝第二远侧表面224的远侧移动，以将第二孔口226打开到第一孔口220。这样，内部销228被构造成控制第二材料从模头204的流动。
38.尽管参考图1和图2示出为轴向移动，但在一些示例中，共挤出系统的内部销可通过其他装置(例如旋转阀)来控制第二材料从模头的流动。图3a
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图3c是示出包括能够以旋
转构型操作的内部销328的示例性共挤出系统300的模头304的概念图。共挤出系统300可与上文参考图1和图2所述的共挤出系统100和200相同或基本上类似，不同的是本文所述的差异。模头304包括外部模体314和内部模体316。外部模体314限定第一远侧表面318以及横向于纵向轴线322并流体联接到第一流动通道(未示出)的第一孔口320。内部模体316限定第二远侧表面(未示出)和第二孔口326。内部模体316包括内部销328。
39.内部销328包括固定构件340和旋转构件342。固定构件340限定流体联接到第二孔口326的第三孔口344。旋转构件342限定流体联接到第二流动通道310的第四孔口346。旋转构件342能够围绕纵向轴线在径向方向上旋转，如箭头331所指示。旋转构件342能够在第一位置和第二位置之间控制，在该第一位置中第三孔口344流体联接到第四孔口346，如图3c所示，在该第二位置中第三孔口344不流体联接到第四孔口346。
40.虽然在图3a
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图3c中示出为夹头模体，但在一些示例中，旋转致动的内部销可包括其他旋转致动的内部销。图4a和图4b是示出具有旋转致动的内部销428的示例性模头404的概念图。图4a示出了处于打开构型(例如，第二位置)的内部销428。图4b示出了处于闭合构型(例如，第一位置)的内部销428。
41.在一些示例中，共挤出系统可使用芯轴以促进共挤出多层制品的形成。图5是示出使用芯轴505的共挤出系统500的示例性模头504的概念图。共挤出系统500可与上文参考图1至图4b所述的共挤出系统100、200、300和400相同或基本上类似，不同的是本文所述的差异。例如，共挤出系统500被构造成从模头504挤出第一材料和第二材料，以形成沿着纵向轴线522延伸的一段共挤出多层管550。共挤出多层管550包括连续层552和周期性不连续层554。模头504包括外部模体514和内部模体516。外部模体514限定第一远侧表面518以及横向于纵向轴线522并流体联接到第一流动通道506的第一孔口520。
42.内部模体516限定第二远侧表面524和第二孔口526。内部模体516包括元件，诸如内部销528。内部销528沿着纵向轴线522从近侧端部530延伸到远侧端部532。内部销528被构造成沿着纵向轴线522在近侧
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远侧方向上滑动，如箭头531所指示。在最近侧位置(例如，第一位置)，近侧唇缘534被构造成通过与内部模体516的第二远侧表面524的至少一部分接合来将第二孔口526与第一孔口520密封隔离。在最远侧位置(例如，第二位置)，如图5所示，近侧唇缘534朝第二远侧表面524的远侧移动，以将第二孔口526打开到第一孔口520。这样，内部销528被构造成控制第二材料从模头504的流动。
43.共挤出系统500包括延伸穿过模头504的内部销528的芯轴505。在操作中，当共挤出系统500挤出共挤出多层管550时，芯轴505以与挤出共挤出多层管550相同的速率沿箭头507所指示的方向行进。芯轴505可通过维持共挤出多层管550的内表面的形状来促进共挤出多层管550的固化。在一些示例中，芯轴505可包括涂层，该涂层被构造成在共挤出多层管550已固化之后促进从共挤出多层管550移除芯轴505。在一些示例中，芯轴505可通过控制共挤出多层管550的冷却速率来促进共挤出多层管550的固化。例如，芯轴505可通过比没有芯轴505的共挤出多层管550保持热量更长时间来增加共挤出多层管550的内表面的冷却速率或降低共挤出多层管550的冷却速率。
44.图6是示出绝缘电力电缆600的示例性部分的概念图，该绝缘电力电缆包括电缆602a和602b(统称为“电缆602”)以及包括共挤出多层接头主体619的电缆接头604(“接头604”)。绝缘电力电缆600可被构造成在地下、在水下或悬吊架空传输任何合适的选定电压
和/或频率的电力。例如，绝缘电力电缆600可传输11kv、33kv、66kv或360kv的电压。在一些示例中，绝缘电力电缆600被构造成传输在约12kv和约45kv之间的电压范围内的“中压”，例如，绝缘电力电缆600可包括中压电缆。在一些示例中，在电源与变电站之间传输电力的绝缘电力电缆600可传输360kv或更大的电压，这可被认为是“输电级电压”。在一些示例中，绝缘电力电缆600传输介于33kv和360kv之间的电压，这可被认为是“次输电级电压”，并且可将电力从电源提供给最终用户或客户(例如，利用相对大量电力的客户)。在一些示例中，在配电变电站与配电变压器之间传输电力的绝缘电力电缆600可以传输小于33kv的电压，这可以被认为是“配电级电压”。在一些示例中，绝缘电力电缆600在配电变电站或配电变压器(例如，垫式变压器或柱式变压器)与最终用户或消费者(例如，家庭和企业)之间传输电力，并且可以传输介于360伏和240伏之间的电压，在此类电压下，绝缘电力电缆600可被称为“二次配电线路”。
45.电缆602包括具有多个同心(例如，圆柱形)层的防护电缆。在一些示例中，电缆602包括中心导体606、导体屏蔽件608、绝缘件610、绝缘屏蔽件612、防护件614(例如，“金属防护件”)和护套616。在一些示例中，电缆602可包括不同的层、更少的层或附加层。
46.中心导体606可包含导电材料，诸如铜或铝。在一些示例中，中心导体606包括单个实心导体或多个绞合导体。中心导体606的直径(例如，横截面积)可基于电缆602被设计成传输的电流。例如，中心导体606的直径可被选择为传输至少约15安培(a)，诸如至少约120a，诸如至少约1,000a的电流。
47.导体屏蔽件608可包含半导电聚合物，诸如负载炭黑的聚合物。半导电聚合物可具有在约5ω
‑
cm至约100ω
‑
cm范围内的体电阻率。在一些示例中，导体屏蔽件608物理联接和电联接到中心导体606。例如，导体屏蔽件608可设置在中心导体606和绝缘件610之间。导体屏蔽件608可提供围绕中心导体606外部的连续导电表面，这可减少否则可能由中心导体606形成的局部放电。
48.绝缘件610包含聚乙烯，诸如交联聚乙烯(其可缩写为pex、xpe或xlpe)或乙烯丙烯橡胶(epr)。绝缘件610的直径或厚度可基于电缆602被设计成传输的电压。
49.绝缘屏蔽件612可包含类似于导体屏蔽件608的半导电聚合物。绝缘屏蔽件612设置在绝缘件610和防护件614之间。绝缘屏蔽件612可联接到绝缘件610。在一些示例中，绝缘屏蔽件612电联接到防护件614。
50.防护件614可包含导电材料，诸如金属箔、膜或导线。在一些示例中，防护件614可被称为“接地导体”。
51.护套616是电缆602的外层，其包含塑料或橡胶聚合物，诸如聚氯乙烯(pvc)、聚乙烯(pe)或乙烯丙烯二烯单体(epdm)。在一些示例中，护套616可包括被构造成支撑和保护电缆602的其他层的外护套。
52.在一些示例中，电缆602可包括附加层，诸如放置在导体股线(例如，股线填充物)内或电缆602内的各个层之间的可溶胀或阻水材料。
53.接头604被构造成将电缆602a电联接和物理联接到电缆602b。在一些示例中，绝缘电力电缆600可包括接线端而不是接头604，该接线端被构造成将电缆(例如，电缆602a)电联接和物理联接到电气设备，诸如变压器、开关柜、电力变电站、企业、家庭或其他结构。在一些示例中，绝缘电力电缆600可以包括其他电缆附件。
54.如图6所示，接头604可包括接头主体619和连接器620。连接器620包括圆柱形主体，该圆柱形主体具有从第一末端边缘延伸到与第一末端边缘相对的第二末端边缘的外表面。圆柱形主体的每个端部可被构造成接收电缆602中的相应电缆。例如，连接器620的第一末端边缘和第二末端边缘可各自包括孔，该孔被构造成接收电缆602的中心导体606。孔可延伸连接器620的整个长度，使得连接器620包括从连接器620的第一末端边缘横穿到连接器620的第二末端边缘的表面的单个孔或中空区域。连接器620包含导电材料，诸如钢、铜或铝。连接器620的直径或厚度可基于绝缘电力电缆600被设计成传输或传导的电流和/或接头604被构造成连接的电缆602的规格。在一些示例中，连接器620可联接多于两根电缆602。将两根电缆联接在一起的安装者可以将第一电缆(例如，电缆602a)的中心导体插入连接器620的第一末端边缘处的孔中，并且将第二电缆(例如，电缆602b)的中心导体插入连接器620的第二末端边缘处的孔中，并且压接连接器620以电联接电缆602。
55.接头主体619包括共挤出多层制品650。共挤出多层制品650沿着纵向轴线601延伸，并且包括连续层652和不连续层654。连续层652沿着接头主体619的整个长度延伸，例如从第一末端边缘657a延伸到第二末端边缘657b。接头主体619的长度可被选择为使连续层652能够与绝缘屏蔽件612的至少一部分重叠。
56.不连续层654从第一末端边缘655a延伸到第二末端边缘655b。在一些示例中，不连续层654可机械地和/或化学地粘结到连续层652的内表面653。例如，在共挤出多层制品650的共挤出期间，不连续层654的聚合物材料可机械地和/或化学地粘结到连续层652的聚合物材料的至少一部分。另外，在一些实施方案中，层652和654的暴露表面在挤出时可为基本上平面的或共面的，例如，其中层564形成在层652上、嵌入层652中或部分地嵌入层652中。此外，在其他实施方案中，当被视为成型制品(例如，管或膜)的横截面时，不连续层654的前缘和/或后缘可具有基本上圆形、椭圆形或波型形状或图案。
57.不连续层654的长度可被选择为与电缆602的选定层重叠。例如，如图6所示，不连续层654可与导体620和导体屏蔽件608的一部分重叠。重叠层和重叠量可被构造成向接头604提供选定机械特性和/或电气特性。例如，如上文参考图1所讨论的，不连续层654可包含导电材料或半导电材料，该导电材料或半导电材料在与连接器620、中心导体606和/或导体屏蔽件608接触时可改善电流从第一电缆602a到第二电缆602b的传输。
58.不连续层的末端边缘655a和655b横向于接头604的纵向轴线。在一些示例中，末端边缘655a和655b在纵向方向上包括离散、平滑的边缘轮廓。在一些示例中，末端边缘655a和655b在轴线方向上包括基本上均匀的厚度。在一些示例中，末端边缘655a和655b的纵向轮廓和/或轴向轮廓可包括成形轮廓。例如，如图6所示，末端边缘655a和655b包括锥形和圆化轮廓。在操作中，纵向轮廓和/或轴向轮廓可减少电应力的集中、减少局部放电事件或两者皆可。例如，末端边缘655a和655b可基本上没有拖尾、尾随、飞边或其他畸变，否则可能产生不需要的电场，这可导致电应力集中，该电应力集中可导致局部放电事件或其他故障模式。这样，共挤出多层制品650可以减少局部放电事件或其他故障模式，并增加接头604的使用寿命。
59.在一些示例中，不连续层654可包含高k材料，该高k材料被构造成使接头604的其他层(例如，连续层652)与连接器620、中心导体606和/或导体屏蔽件608至少部分地电绝缘。这样，不连续层654可被构造成将电缆602的相应层彼此电联接或电联接到接头604的部
分，使电缆602的相应层彼此电绝缘或与接头604的部分电绝缘，或两者皆可。
60.在一些示例中，接头604可包括连续层652外部的附加层，诸如被构造成电联接电缆602的防护件614的接地导体以及/或者被构造成与电缆602的护套616重叠以支撑和保护接头主体619免受机械或环境劣化影响的保护护套。
61.尽管示出为包括一个连续层和一个不连续层，但接头604可包括多个连续层和多个不连续层。多个不连续层可以是相邻的或由一个或多个连续层隔开。多个连续层可以是相邻的或至少部分地由一个或多个不连续层隔开。每个层可被构造成提供选定的机械特性和/或电气特性。
62.图7是示出绝缘电力电缆700的示例性部分的概念图，该绝缘电力电缆包括电缆702a和702b(统称为“电缆702”)以及包括共挤出多层接头主体719的电缆接头704(“接头704”)。绝缘电力电缆700可与上文参考图6所讨论的绝缘电力电缆600相同或基本上类似，不同的是本文所述的差异。例如，电缆702可包括中心导体706、导体屏蔽件708、绝缘件710、绝缘屏蔽件712、防护件714和护套716。
63.共挤出多层接头主体719包括多个不连续层和多个连续层。多个不连续层包括第一不连续层722和第二不连续层724，并且多个连续层包括第一连续层726和第二连续层728。接头704或接头704的至少两层或更多层可通过共挤出形成。使用共挤出形成接头704的两层或更多层可以减少缺陷，诸如层的未对准或者层中或层之间的空隙，并且/或者改善对层的纵向轮廓和/或轴向轮廓的控制。例如，不连续层的末端边缘可基本上没有拖尾、尾随、飞边或其他畸变。减少缺陷和改善对层的末端边缘轮廓的控制可通过例如减少电应力集中、减少局部放电事件或这两者来改善接头704的功能。
64.第一不连续层722可包含半导电材料，例如碳填充聚合物。第二不连续层724可包括导电层。
65.第一连续层726可包含高k材料、绝缘材料或不是完美绝缘体的相对高电阻材料。在一些示例中，第一连续层726被构造成将第一不连续层722和/或第二不连续层724与接头704的一个或多个其他层电隔离。
66.第二连续层728可包含绝缘材料，诸如弹性体橡胶(例如，乙烯丙烯二烯单体(epdm))。通过包括第二不连续层724，与没有第二不连续层724的接头主体相比，接头主体719可更好地控制电场。例如，当电流流过绝缘电力电缆700时，与没有第二不连续层的绝缘电力电缆相比，第二不连续层724可致使电场更平行于纵向轴线701发展，这可以产生基本上垂直于纵向轴线701的电场。
67.在一些示例中，接头704可包括接地导体730，该接地导体被构造成电联接电缆702的防护件714。接地导体730可包含导电材料，诸如金属丝网、铜或铝。在一些示例中，接头主体719可以包括在连接器720和第一不连续层722之间的第三连续层(未示出)，使得第一不连续层722可相对于连接器720或接地导体730电浮动。换句话讲，在一些示例中，第一不连续层722可与连接器720和接地导体730电隔离并且具有与连接器720和接地导体730不同的电势。例如，当连接器720传导ac电流时，连接器720中的振荡ac电压可产生磁场，这继而可以在第一不连续层722中感应ac电流和电压。
68.在一些示例中，接头704可以包括护套732，该护套被构造成与电缆702的护套716重叠以支撑和保护接头主体719免受机械或环境劣化影响。例如，护套732可包括一种或多
种热固性塑料、热塑性塑料、负载微粒的尼龙、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯二烯单体橡胶、乙烯丙烯橡胶、聚氯乙烯，或被构造成支撑、容纳和保护接头704和/或电缆702的其他材料。在一些示例中，护套732可包括内表面，诸如弹性体，该内表面被构造成在护套732和电缆702的一个或多个层之间产生摩擦配合，例如过盈配合。通过支撑电缆702，护套730可减少由电缆702的相对运动引起的磨损，诸如连接器720上的磨损。
69.上述电缆附件可使用任何合适的技术来制造。图8是示出用于制造共挤出多层制品的示例性技术的流程图。虽然参考共挤出系统100和共挤出多层管150描述了图8所示的技术，但是该技术可使用其他系统和/或用于制造其他共挤出多层制品，诸如接头704。
70.在一些示例中，尽管图8中未示出，但该技术可包括确定电缆702、接头704或这两者的周长和/或直径。确定电缆702、接头704或这两者的周长和/或直径可使得能够选择用于挤出共挤出多层管150的挤出模头104的直径。
71.图8所示的技术包括使第一材料从外部模体114的第一流动通道106流动到第一孔口120，该外部模体包括限定横向于纵向轴线122的第一孔口120的第一远侧表面118(802)。图8所示的技术还包括从第一孔口120挤出第一材料的一部分以形成连续层152，该连续层沿着纵向轴线122延伸并且限定与纵向轴线122同心的内表面153(804)。在一些示例中，挤出第一材料可包括控制第一材料的温度或第一材料的压力。例如，第一材料的温度和/或压力可在第一挤出机102、第一流动通道106或模头104内测量。测量第一材料的温度、体积速率(例如，螺杆rpm)和/或压力可使得能够控制第一材料的挤出速度。例如，挤出速度可例如经由第一材料的粘度与第一材料的温度成比例，和/或与第一材料的压力成比例。在一些示例中，挤出第一材料可包括通过例如光学或红外相机测量第一材料的挤出速率。这样，该技术可包括通过控制第一材料的温度、第一材料的压力或这两者来控制第一材料的挤出速度。
72.图8所示的技术包括使第二材料从第二流动通道110流动到内部模体(806)。如上文参考图1所讨论的，第二远侧表面124限定同心地定位在第一孔口120内并流体联接到第二流动通道110的第二孔口126。第二流动通道110流体联接到第二挤出机108。内部销128同心地定位在第二孔口126内并且沿着纵向轴线122从近侧端部130延伸到远侧端部132，该内部销具有近侧唇缘134，该近侧唇缘横向于纵向轴线122从小于第二孔口126的直径的内径延伸到大于第二孔口126的直径的外径，并且模口成型面136从近侧唇缘134朝远侧延伸到末端边缘。如上文参考挤出第一材料所讨论的，该技术可包括测量和/或控制第二材料的温度和/或压力以控制第二材料的挤出速率。
73.图8所示的技术包括将内部销128从第一位置控制到第二位置(808)。在第一位置，第二孔口126与第一孔口120流体脱离。在第一位置，第二材料可不从模头104挤出。在第二位置，第二孔口126流体联接到第一孔口120。在第二位置，可允许第二材料从模头104中挤出。在一些示例中，该技术包括控制内部销128从第一位置到第二位置的移动速度。通过控制内部销128的移动速度，共挤出机系统100可被构造成控制不连续层154的末端边缘轮廓。例如，可相对于第一材料(例如，连续层152)的挤出速率来控制内部销128的移动速度，以产生选定边缘轮廓，诸如直线或圆化锥形或离散边缘。在一些示例中，可控制内部销128的移动速度和第一材料的挤出速率两者，以产生选定末端边缘轮廓。例如，当内部销128从第一位置移动到第二位置时，可减小或增加第一材料的挤出速率。
74.图8所示的技术包括挤出第二材料的沿着连续层152的内表面153的一部分延伸的一部分(810)。在一些示例中，该技术可包括测量和/或控制第二材料的温度和/或第二材料的压力以控制第二材料的挤出速率，类似于如上所讨论的对第一材料的挤出速率的控制。相对于第一材料的挤出速率来控制第二材料的挤出速率可使得能够控制不连续层154的轴向轮廓。例如，第一材料和第二材料的基本上类似的挤出速率可导致不连续层的基本上均匀的厚度(在轴向方向上)。在一些示例中，第一材料和第二材料的不同挤出速率可导致不连续层的不均匀厚度。例如，可控制第一材料的挤出速率和第二材料的挤出速率以产生不连续层的凸形或凹形横截面轮廓(例如，相对于纵向轴线122)。通过控制不连续层154的轴向轮廓，共挤出系统100可被构造成产生具有选定电应力集中或分布的电缆接头(例如，接头704)
75.图8所示的技术包括将内部销128从第二位置控制到第一位置，以形成从第一末端边缘155a到第二末端边缘155b的不连续层154(812)。类似于上述讨论，将内部销128从第二位置控制到第一位置可包括控制内部销128的移动速度、第一材料的挤出速率和/或第二材料的挤出速率，它们各自独立或相对于彼此中的一者或多者以控制不连续层154的第二末端边缘155b的轮廓。
76.在一些示例中，该技术可包括挤出后加工。例如，该技术可包括通过管状加热器(诸如辐射加热器)来加热共挤出多层管150。加热共挤出多层管150可有助于在固化时在连续层152和不连续层154之间形成强效粘结。在一些示例中，在挤出共挤出多层管150之后或在加热共挤出多层管150之后，该技术可包括通过浸入冷却浴中来冷却共挤出多层管150。在一些示例中，在共挤出多层管150的挤出、加热或冷却之后，该技术可包括将共挤出多层管150切割成选定长度。在一些示例中，在切割共挤出多层管150之后，该技术可包括通过例如高压釜、盐浴或其他常规固化技术在压力下加热各个块以固化可固化聚合物。在一些示例中，在切割共挤出多层管150或加热各个块之后，该技术可包括材料移除(例如，磨削或切割材料的部分)或材料添加(例如，涂层的施加、注塑等)。
77.图9
‑
图11是示出包括共挤出多层的示例性电缆接头主体的照片，该共挤出多层包括连续层和不连续层。在这些照片中，挤出管被切开以更好地显示内表面结构和组成。
78.如图9a所示，电缆接头主体900被纵向切割并折叠打开，以露出连续层952和不连续层954。如上所讨论的，不连续层954可包含导电材料，诸如浸渍有炭黑的聚合物。不连续层的末端边缘955a和955b是基本上平滑的，并且没有在使用时可导致电应力集中和/或局部放电事件的缺陷。如图9b所示，以类似于本文所述的方式制备共挤出样品960，该共挤出样品具有形成于其上的平面(透明)连续层962和不连续(深色)层964，其中层964的暴露表面与层962的暴露表面大致为平面的。在另外的方面，暴露表面可彼此共面，其中例如层964可部分或完全嵌入连续层962内。在另外的方面，如图9c所示，以类似于本文所述的方式制备具有管结构的共挤出样品980，该共挤出样品具有透明连续外层982和形成于连续层的内表面上的不连续深色内层984。
79.如这些示例所示，并且在如本文所述的制品和技术中，根据本发明的另一方面，共挤出制品的过渡区域可非常尖锐。例如，对于内径为至少2.5cm或至少5cm的管状制品，其中内表面层从第一层(例如，连续层962)变为第二层(例如，层964)的过渡区域的长度可为约1cm或更小，优选地为约0.7cm或更小，使得长度与直径(l/d)比率可为约0.3或更小，优选地
为约0.25或更小。
80.如图10所示，电缆接头主体1000被纵向切割并折叠打开，以露出连续层1052和不连续层1054。第一末端边缘1055a是基本上平滑的，并且没有在使用时可导致电应力集中和/或局部放电事件的缺陷。然而，第二末端边缘1055b包括在使用时可导致电应力集中和/或局部放电事件的拖尾。为了减少拖尾，如上所讨论的，可以控制第一材料的挤出速率、第二材料的挤出速率、内部销的移动速率或它们的组合。例如，图11示出了电缆接头主体1100被纵向切割并折叠打开，以露出连续层1152和不连续层1154。在调节第一材料的挤出速率、第二材料的挤出速率、内部销的移动速率或它们的组合以减少第一末端边缘1155a和第二末端边缘1155b两者的拖尾之后，该第一末端边缘和第二末端边缘是基本上平滑的并且没有在使用时可导致电应力集中和/或局部放电事件的缺陷。
81.已描述了各种示例。这些示例以及其他示例均在以下权利要求书的范围内。