DE1765376A1 - Mittelspannungskabel und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Mittelspannungskabel und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Description
DR. E. WIEGAND DIPL-iNG. W. NIEMANN 1765376
DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT
MÖNCHEN HAMBURG
telefon: 395314 2000 HAMBURG 50, 8. Mai I968
TELEGRAMME= KARPATENT KDN.GSTRASSE 28
w.2312V68 Vh
Pirelli Societd per Azioni, Mailand (Italien)
Mittelspannungskabel und Verfahren zu seiner
Herstellung.
Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Kabel für Mittelspannungen, welche mit elastomerem Material, insbesondere
mit vulkanisierten Mischungen, isoliert sind, welche auf gesättigten oder ungesättigten amorphen Olefin-Mischpolymerisaten
basieren, und welche eine Abschirmlage haben, die durch Halbleitermaterial gebildet ist.
Es ist bekannt, daß elektrische Kabel für Mittelspannungen, die durch elastomeres oder thermoplastisches Material
isoliert sind, im allgemeinen eine Schicht aufweisen, welche durch ein Halbleitermaterial gebildet ist, das sowohl
oberhalb als auch unterhalb des Isoliermaterial^ angeordnet ist, um für eine äquipotentiale FLache zu sorgen,
welche das elektrische Feld des Isoliermaterials gleich-
BAD ORIGINAL
109830/0627
BANKi DEUTSCHE BANK AO, HAMBURG, KTO. NR. M/18823 ■ POSTSCHECK: HAMBURG 142844
förmig macht. Die Halbleiterschicht, welche die äußere
Abdeckung bildet, kann sowohl durch Extrudieren einer Halbleitermischung auf das Isoliermaterial als auch durch
schraubenförmiges Aufwickeln auf letzteres eines Bandes aus Halbleitermaterial gebildet sein. Im zweiten Fall wird
das allgemein verwendete Halbleitermaterial durch ein Band aus einem Textilstoff gebildet, das mit leitendem Ruß und
einem Bindemittel imprägniert ist.
Das Aufbringen des halbleitenden Überzugsmaterials enthält in jedem Fall den Nachteil, daß die Abdeckung,
nachdem sie einmal auf dem Isoliermaterial angebracht ist, nur eine Schicht bildet, die auf dem Material liegt, so
daß die Ionisations-Phänomene möglicherweise in den hohlen Räumen auftreten, die zwischen der Halbleiterschicht
und der Isolation vorhanden sein können.
Auf der anderen Seite wird eine enge Anhaftung der Halbleiterschicht auf das Isoliermaterial es nachfolgend
schwierig machen, diese Schicht für die Herstellung von
Kabelverbindungen abzulösen.
Die Erfindung hat zum Zweck, für elektrische Kabel mittlerer Spannung eine Abdeckung oder einen überzug aus
Halbleitermaterial zu schaffen, der an dem Isoliermaterial
vollkommen fest angeordnet sein kann, der Jedoch nicht so fest ein ihm anhaftet, daß die oben genannten
Nachteile auftreten.
Es wurde gefunden, daß beL einem elektrischen Kabel
109830/0627 BAD
für mittlere Spannungen, das mit einem elastomeren Material isoliert ist, das durch vulkanisierte Mischungen gebildet
ist, die auf gesättigten oder ungesättigten amorphen Olefin-Mischpolymerisaten basieren, es möglich ist, eine
Überzugsschicht aus Halbleitermaterial zu erhalten, die an dem Isoliermaterial vollkommen festsitzt, ohne jedoch eng
an ihm anzuhaften, wenn eine nicht vulkanisierbare Mischung basierend auf chlorsulfoniertem Polyäthylen als Überzugs- i
material verwendet wird.
Es wurde weiterhin gefunden, daß das perfekte Anhaften
zwischen dem oben erläuterten Isoliermaterial und der Halbleiterschicht, die auf chlorsulfoniertem Polyäthylen
basiert, dadurch erhalten wird, daß das Ganze einer Wärmebehandlung unterworfen wird, die durch die den Leiter bedeckende
Schicht aus Isoliermaterial und durch die Halblei terschiciit gebildet ist.
Das Wesen der Erfindung liegt daher in einem elektrischen Kabel mittlerer Spannungen derjenigen Art, welches
mit einem elastomeren Material isoliert ist, das durch vulkanisierte Mischungen gebildet ist, die auf gesättigten
oder ungesättigten amorphen Olefin-Mischpolymerisaten basieren, und das eine Abschirmlage enthält,
die auf dem isolierenden elastomeren Material angeordnet und perfekt an ihm befestigt ist, wobei die Schicht durch
eine Halbleitermischung gebildet ist, die auf chlorsulfoniertem Polyäthylen basiert.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung liegt
in einem elektrischen Kabel der vorgenannten Art, bei welchem die Abschirmschicht in einer Wicklung aus Bändern besteht,
die durch eine kalandrierte Lage der halbleitenden Mischung gebildet ist, die auf chlorsulfoniertem Polyäthylen
basiert.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung liegt in einem Verfahren zur Herstellung der oben beschriebenen Abschirmschicht,
die mit dem isolierenden elastomeren Material perfekt fest verbunden sein kann.
Das isolierende elastomere Material wird durch vulkanisierte Mischungen gebildet, die auf gesättigten oder ungesättigten
amorphen Olefin-Mischpolymerisaten basieren. Diese Mischpolymerisate sind wesentlich linear, amorph,
haben ein hohes Molekulargewicht und können gesättigt werden, d.h. aus der Mischpolymerisation von Äthylen mit einem
Alpha-Olefin erhalten werden oder ungesättigt sein und aus
der Mischpolymerisation von Äthylen, einem Alpha-Olefin und wenigstens einem Dien erhalten werden, das konjungierte
Doppelbindungen hat oder nicht, und zwar in Übereinstimmung mit einem der üblichen bereits bekannten, in der Technik
verwendeten Methoden. Im allgemeinen besteht das Alpha-Olefin ausle Propylen. Die dritte Art von Monomeren,
die zur Erhaltung von ungesättigten amorphen Olefin-Mischpolymerisaten verwendet werden, kann unter den folgenden
Mischungen ausgewählt werden: Butadien, Isopren, 2,5-Di-
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methylbutadien, in der Klasse der Diene, die konjugierte
Doppelbindungen haben, und weiterhin 1,4-Pentadien, 2-Methyl-l,4-pentadien,
1,5-Hexadien, 2-Methyl-l,5-hexadien, 1,4-Hexadien, 1,4-Heptadien, 1,5-Heptadien, 1,5-Octadien,
Dicyclopentadien, 2-Methylen-2,5-norbornen, 4,7,8,9-Tetrahydromethylinden
in der Klasse der Diene, die nicht konjugierte Doppelbindungen haben.
Um das isolierende elastomere Material für Kabel mit mittleren Spannungen zu erhalten, das bei der Erfindung
verwendet wird, werden vulkanisierfähige Mischungen basierend auf den oben erläuterten Mischpolymerisaten vorbereitet,
und diese Mischungen haben an sich bekannte zweckentsprechende Bestandteile, wie Vulkanisiermittel oder Vernetzungsmittel,
Vulkanisationsbeschleuniger, Weichmacher, Antioxydantien und Verstärkungsfüllmittel. Diese Mischung
wird dann auf den Leiter extrudiert und wird einer Vulkanlsationsl-jbehandlung
unterworfen, um so einen Leiter zu erhalten, der mit dem Isoliermaterial überzogen ist.
Das chlorsulfonierte Polyäthylen, das bei der Erfindung als Hauptbestandteil der halbleitenden Mischung verwendet
wird, 1st ein Produkt, das aus der Reaktion von Polyäthylen mit Chlor und Sehwefeldioxyd abgeleitet wird.
Das für die Herstellung des chlorsulfonierten Polyäthylens verwendete Polyäthylen hat normal ein mittleres Molekular-
gewioht von etwa 2o.ooo. Der Schwefelbestandteil des chlor-
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sulfonierten Polyäthylens liegt im allgemeinen im Bereich von 1,2 % bis 1,7 ^, während sein Chlorgehalt von etwa
26 % bis 4o # beträgt. Die Verwendung von chlorsulfoniertem
Polyäthylen als Hauptbestandteil der halbleitenden Zusammensetzung oder Mischung ist außerordentlich vorteilhaft,
da es zufolge seiner hohen mechanischen Eigenschaften möglich ist, eine kalandrierte Schicht von sehr verringerter
Dicke zu erhalten, die insbesondere als Band verwendet werden soll, das auf den Leiter aufgewickelt
wird, der mit Isolationsmaterial bedeckt ist.
Um das Band aus halbleitendem Material für elektrische Kabel mit mittleren Spannungen aufzubauen, die mit
elastomerem Material isoliert sind, das auf Olefin-Mischpolymerisaten
gemäß vorstehender Erläuterung basiert, wird das chlorsulfonierte Polyäthylen mit zweckentsprechenden
Bestandteilen vermischt, und die sich daraus ergebende Mischung wird kalandriert, um eine Lage oder eine Schicht
zu erhalten, die eine Dicke hat, die sich von o,l mm bis o,5 mm verändert.
Die verwendeten Bestandteile zur Herstellung der halbleitenden Mischung sind insbesondere basisches Bleiphthalat,
leitender Ruß und Polyäthylenglykol.
Die durch die Halbleitermischung gebildete Schicht wird dann auf den Leiter schraubenförmig aufgewickelt, der
mit dem oben genannten Isoliermaterial überzogen ist, und
das Ganze wird dann einer Wärmebehandlung bei einer Tempe-
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ratur zwischen loo° und 2oo während einer Zeit unterworfen, die ausreicht, daß die aufgeweichte Schicht sich mit
dem Isoliermaterial fest verbindet, und sie sich gleichzeitig an den überlappenden Stellen mit sich selbst versiegelt.
Gemäß einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung
wird das halbleitende Band auf der Basis von chlorsulfoniertem
Polyäthylen an dem elastomeren Material auf λ der Basis von gesättigten oder ungesättigten amorphen Ölefin-Mischpolymerisaten
während der Vulkanisationsbehandlung |-ö4«r-täer-4*edbyifteii&9«rk4eßs^ einer elastomeren
Mischung befestigt, die auf das halbleitende Band als Schutzmantel extrudiert wird und auf einem geeigneten
Elastomer, beispielsweise Polychloropren, basiert.
Gemäß einer weiteren abgeänderten Ausführungsform
der Erfindung kann die Wärmebehandlung, die das halbleitende Band an das elastomere Material feethaften soll,
durch Aufbringen auf das Band selbst eines Überzuges in der Form eines Streifens aus Webstoff oder Metall.oder
einer Metallumhüllung oder einem Mantel, insbesondere aus Blei, erfolgen, und die auf diese Weise erhaltene
Einheit wird dann in einen Ofen bei der oben genannten Temperatur eingeführt,und die Umhüllung wird am Ende der
Wärmebehandlung entfernt.
Die halbleitende Mischung, die auf chlorsulfoniertem
Polyäthylen basiert, kann in einem gewissen Fall weiter-
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hin die innere Abschirmabdeckung des Kabels bilden, die vor dem Extrudieren des Isoliermaterials unmittelbar auf
den Leiter aufgebracht wird, um so das elektrische Feld auf der Oberfläche des Leiters gleichförmig zu gestalten.
In diesem Fall kann die halbleitend« Mischung die Form
eines Bandes annehmen, das auf den Leiter aufgewickelt wird, oder sie kann direkt auf den Leiter selbst extrü-
^ d iert werden. Wenn die vulkanisierbare isolierende elastomere Mischung auf die Halbleiterschicht extrudiert worden
ist, wird das Ganze der Vulkanisationsbehandlung funterworfen, während welcher
die Halbleiterschicht oder -lage an der isolierenden Mischung vollkommen anhaftet, die ebenfalls an dem Leiter
befestigt ist.
Die vorstehende Beschreibung erläutert einige Ausführungsformen der Erfindung, jedoch ist zu bemerken, daß
die Erfindung weitere Ausführungsformen umfaßt, die sich
aus den oben angedeuteten Erfindungsprinzip!en ableiten
lassen und welche beispielsweise das Aufbringen durch Extrudieren der Halbleitermischung auf den Leiter umfaßt,
der mit dem oben erläuterten Isoliermaterial Überzogen ist. In diesem Fall kann die nachfolgende Wärmebehandlung
der auf diese Weise erhaltenen Gesamtheit in Wegfall gelangen, da der gleiche Extrudiervorgang, der bei Temperaturen
höher als loo° ausgeführt wird, ausreichend ist, um das Anhaften der halbleitenden Mischung an dem Isoliermaterial
zu gewährleisten.
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Claims (7)
1. Elektrisches Kabel für Mittelspannungen, welches mit einem elastomeren Material isoliert ist, das durch
vulkanisierte Mischungen gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischungen auf gesättigten oder ungesättigten
amorphen Olefin-Mischpolymerisaten basieren, und eine Schutz- oder Abschirmlage auf dem isolierenden
elastomeren Material angeordnet und fest mit ihm verbunden ist, und diese Lage durch eine Halbleitermischung gebildet
ist, die auf chlorsulfoniertem Polyäthylen basiert.
2. Elektrisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmschicht aus einer Wicklung
von Bändern besteht, die durch eine kalandrierte Schicht der halbleitenden Mischung auf der Basis von chlorsulfoniertem
Polyäthylen gebildet ist.
3. Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Kabels
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Leiter mit einer vulkanisierbaren elastomeren Mischung isoliert
wird, die auf gesättigten oder ungesättigten amorphen Olefin-Mischpolymerisaten beruht, die elastomere Mischung in
üblicher und an sich bekannter Weise vulkanisiert wird, über der vulkanisierten isolierenden Lage eine Abschirmlage
angeordnet wird, die durch eine Halbleitermischung gebildet wird, welche auf chlorsulfoniertem Polyäthylen
basiert, und das Ganze einer Wärmebehandlung bei einer
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- Io -
Temperatur von etwa loo° bis 2oo° während einer Zeit unterworfen wird, welche ausreicht, um die aufgeweichte Lage
an dem Isoliermaterial anhaften zu lassen.
4. Verfahren nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet,
daß die Abschirmschicht oder -lage aus einem Band besteht, das durch eine kalandrierte Schicht einer halbleitenden
Mischung gebildet ist, die auf chlorsulfoniertem Polyäthy-
* len basiert, und das auf das vulkanisierte Isoliermaterial
aufgewickelt wird.
5· Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wärmebehandlung mit der Vulkanisationski ta« 4(km£
eines Mantels aus einer elastomeren
Mischung einher geht, die auf das Band extrudiert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die wärmebehandlung dadurch ausgeführt wird, daß auf das Band eine Deckschicht in Form
eines Streifens aus Webstoff oder Metall oder einer Metallhülle aufgebracht wird, und das so erhaltene Ganze
in einen Ofen auf der oben genannten Temperatur eingeführt und die Deckschicht am Ende der Wärmebehandlung entfernt
wird.
7. Verfahren nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet,
daß als abschirmende Abdeckung ein Mantel aus einer halbleitenden Mischung verwendet wird, die auf chlorsulfoniertem
Polyäthylen basiert, das auf das vulkanisierte Isoliermaterial extrudiert wird.
10983*0/0627
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