DE2428122A1

DE2428122A1 - Verfahren zur herstellung von elektrischen kabeln

Info

Publication number: DE2428122A1
Application number: DE19742428122
Authority: DE
Inventors: Takeo Fukuda; Masatake Matsui; Isozi Motegi; Masaaki Ohtsuji; Kiyoshi Takahashi
Original assignee: Dainichi Nippon Cables Ltd; Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
Current assignee: Dainichi Nippon Cables Ltd; Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1973-06-12
Filing date: 1974-06-11
Publication date: 1975-01-09
Also published as: GB1421109A; JPS5013894A; FR2233172A1; FR2233172B1

Description

242812J2

T 4.9 4-79

Anmelder: BÄINICHI-MIPPON CABLES, LTD., 8, Nishino-cho, ■ Hlgashinrafeogimar Amagasaki-shi, Hyogo-ken, Japan

wad.

MITSUBISHI EETROCHEHICAL CO.,LTD., 5-2, 2-chome, Marunouclii, Chiyoda-ku, Tokyo-to, Japan

Verfahren zur Hex-stelluag von elektrischen Kabeln

Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von. elektrischen Kabeln.

Bei dem erfineüingsgeaiäßen neuen Verfahren handelt es sich um ela epochemachendes Verfahren zur Herstellung von großen bzw. dicken elektrischen Kabeln, wie z. B. 140 Kv-Kabeln, die mit einem gehärtetem polymeren Material isoliert sind, unter Verwendung einer horizontalen Form- und Eärtungsvorrichtur.g mit einer höheren Geschwindigkeit als bei dem konventionellen V.G.¥.-Verfahren, wobei die gehärtete polymere isolierende Schicht frei von Hohlräumen (bzw. Lücken und Poren) Ist.

Bei dem erf-indungsgemaisen Verfahren wird ein härtbares polymeres Material, das mittels eines Extruders oder dergleichen auf einen elektrischen Leiter aufgebracht wird, mittels einer, langgestreckten Düse einer Länge von 1 bis 50 m oder mehr,, auf deren innere Oberfläche ein spezifisches Formeoagens kontinuierlich aufgebracht wird, geformt und wärmegehärtet, anschließend v/ira die auf dem elektrischen Leiter gebildete wärmegehärtete isolierende Schicht mit einem Hochdruck-Kiihlfluid in einer direkt an die Austrittsöffnung der langgestreckten Düse angeschlossenen

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Kühlvorrichtung gekühlt. Als Formcoagens sind in dem erfindungsgeniäßen Verfahren solche verwendbar, wie sie in der deutschen. Patentanmeldung P 21 64- 560.$ beschrieben sind. Ba durch den hohen Druck des Kühlfluids eine Kraft auf den elektrischen Leiter ausgeübt wird, welche den elektrischen Leiter nach vornebewegt, wird auf einen. Teil des elektrischen Leiters eine Brems kraft einer bestimmten Größenordnung ausgeübt, bevor er in den Kreuzkopf eintritt, wie in der deutschen Patentanmeldung P 22 61 207·3 beschrieben.

Entsprechende Versuche haben nun gezeigt, daü die elektrische Durchschlagsfestigkeit des nach dem erfindungsgemä^en Verfahren hergestellten elektrischen Kabels beträchtlich verbessert werden kann, wenn die gehärtete isolierende Schicht aus einem härtbaren Material hergestellt wird, das hauptsächlich aus einem kristallinen Polymerisat besteht, und wenn die Kühlstufe in einer speziellen Art und Weise unter Verwendung eines warmen Fluids als Kühlmedium durchgeführt wird. Durch diese spezielle Kühlung wachsen die kristallinen Phasen in der gehärteten Polymerisatschicht auf dem elektrischen Leiter, wodurch die elektrische Durchschlagsfestigkeit der Schicht verbessert wird.

Ziel der Erfindung ist es, das vorstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung von elektrischen Kabeln mittels einer langgestreckten Düse weiter zu verbessern. Ziel der Erfindung ist es ferner, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe es möglich ist, elektrische Kabel mit einer außergewöhnlich hohen elektrischen Durchschlagsfestigkeit herzustellen, bei dem man für die Isolation ein härtbares Material verwendet, das hauptsächlich aus einem kristallinen Polymerisat besteht.

Diese und weitere Ziele der Erfindung werden erreicht mit

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einem verbesserten Verfahren zur Herstellung eines elektrischen ,Kabels, das mit einem gehärteten polymeren Material isoliert ist, das die folgenden Stufen umfaßt: Extrudieren eines härtbaren Materials auf einen elektrischen Leiter, der kontinuierlich durch eine langgestreckte Düse geführt wird, auf deren innere Oberfläche ein Formcoagens kontinuierlich aufgebracht wird, und der anschließend durch eine direkt mit der Aüstrittsöffnung der langgestreckten Düse verbundene Kühlvorrichtung geführt wird, Formen und Härten des härtbaren Materials mittels der langgestreckten Düse (long-land die) und Kühlen des gehärteten Materials auf dem elektrischen Leiter mittels eines unter Druck stehenden Kühlfluids in der Kühlvorrichtung, das dadurch gekennzeichnet ist., daß man als härtbares polymeres Material ein solches verwendet, das ein kristallines Polymerisat und einen Härter enthält bzw. daraus besteht, und daß in der Kühlvorrichtung mindestens eine milde Kühlzone vorgesehen wird, die mit dem Fluid gefüllt ist, dessen Temperatur zwischen 40°C und der dem Schmelzpunkt des kristallinen Polymerisats vor seiner Härtung entsprechenden Temperatur liegt.

Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung hervor. Diese zeigt einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur erfindungsgemäßen Herstellung eines elektrischen Kabels mit einer gehärteten isolierenden Schicht.

Das erfindungsgemäß verwendete härtbare polymere Material besteht hauptsächlich aus einem kristallinen Polymerisat und enthält außerdem einen damit gemischten Härter, üls kristallines Polymerisat sind solche verwendbar, bei denen ein Volumenbruchteil von mindestens etwa 55 ^J/o im festen Zustand aus einer kristallinen Phase besteht (nachfolgend

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abgekürzt als VTGP), bevorzugt sind darunter diejenigen Polymerisate mit einem VPCP von etwa 40 bis etwa 95 ^, bestimmt nach der Infrarotabsorptionsmethode, wie sie in "Encyclopedia of Polymer Science and Technology", John Wiley & Sons, Band 4, Seiten 484-487» beschrieben sind, und einem Schmelzpunkt von etwa 70 bis etwa 200, vorzugsweise von etwa 80 bis etwa 150°C, bestimmt gemäß ASTM D-2117· Bevorzugte Beispiele für solche kristallinen Polymerisate sind Polyäthylen, Polypropylen, Polybuten-1 und ähnliche Foly-oL-olefine, Äthylenvinylacetat, Äthylenäthylacrylat und ähnliche Mischpolymerisate von Poly- -)L -olefinen.

Beispiele für den dem erfindungsgemäBen kristallinen Polymerisat zuzusetzenden Härter sind solche, wie sie üblicherweise als solche verwendet werden und dazu gehören Di-tert,-butylperoxyd, tert.-Butylcumylperoxyd, Dicumylperoxyd, 1,3-Bis-(tert.-butylperoxyisopropyl)benzol, 2,5-Dimethyl-2,5-di-(tert.-butylperoxy)hexan, 2,5-Dimethyl~2,5-<li-(tert. butylperoxy) hexin-3, 1,1-Di-tert.-butylperoxy-3,3,5-trimethylcyclohexan und ähnliche Dialkylperoxyde.

Der Härter wird in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 10 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile des kristallinen Polymerisats verwendet. Gewünsehtenfalls kann das härtbare polymere Material außerdem einen üblichen Hartungsbeschleuniger, ein Härtungscoagens, ein Antialterungsmittel, ein Schmiermittel, Pigment, einen Spannungsstabilisator, einen Füllstoff und dergleichen enthalten. Diese Zusätze werden im allgemeinen in den üblichen Mengen verwendet.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung, in der eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt ist, näher erläutert. Eine das kristalline Polymerisat und den

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Härter enthaltende Zubereitung (Masse) E wird aus einem Extruder (nicht dargestellt) in einen Kreuzkopf 2 eingeführt und durch einen Durchgang 23 zwischen dem Hauptkörper 21 des Kreuzkopfes 2 und einem Nippel 22 und dann durch einen Durchgang 24- zwischen dem konischen Abschnitt 311 einer langgestreckten Düse 3 und dem Nippel 22 hindurchgeleitet, um. einen elektrischen Leiter 1 zu überziehen, der mit einer-vorgegebenen Geschwindigkeit kontinuierlich in den Kreuzkopf 2 eingeführt wird. Der elektrische Leiter 1 wird durch den Nippel 22, die langgestreckte Düse 3 und dann durch eine Kühlvorrichtung 5> 4ie direkt an die Düse angeschlossen ist und ein Hochdruckkühlfluid enthält, geführt. Sofern das Kühlfluid auf den elektrischen Leiter 1 eine Zugkraft ausübt, welche den elektrischen Leiter nach vorne zieht, ist es wesentlich, daß eine Bremskraft T einer bestimmten Größenordnung, die der Zugkraft entgegenwix-kt, auf den elektrischen Leiter 1 ausgeübt wird, bevor er in den Kreuzkopf 2 gelangt, wobei diese Bremskraft T entspre-. chend der folgenden Beziehung bestimmt wird, die in der deutschen Patentanmeldung P 22 61 207.3 angegeben ist:

ir (Do² - d²) -p _{T T} ^ Tr (Do² - d²) _v ,ρ

worin Do (cm) den Innendurchmesser des Austrage endes der langgestreckten Düse 3» d (cm) den Außendurchmesser des elektrischen Leitersi,P (kg/cm ) den Druck des Kühlfluids, T . (kg) die Bremskraft für den Fall, daß P=O und D = 0,95 Do + 0,05 öl, und T (kg) die Bremskraft für den Fall bedeuten, daß P = O und D = 1,2 Do - 0,2 α, wobei unter D (cm) der maximale Außendurchmesser des den elektrischen Leiter bedeckenden gehärteten isolierenden Materials, das aus der langgestreckten Düse austritt, zu verstehen ist.

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Die langgestreckte Düse 3 umf aiit die Segmente 31, 32 und 33, die in.Reihe miteinander verbunden sind. Der konische Abschnitt 311 des Düsensegments 31 ist an dem Kreuzkopf-Hauptkörper 21 mittels einer Düsenhalterung 25 befestigt. Der Flansch 312 des Düsensegments 31 weist eine -^führungseinrichtung 4- auf, die aus einem Rohr 4-1, einem ringförmigen Coagens-Vorratsbehälter -4-2 und einem Schlitz 4-3 zur Einführung eines Formeoagens, wie in der deutschen Patentanmeldung P 21 64- 560.3 beschrieben, besteht« Durch die Zuführungseinrichtung 4- wird das Forme ο a ge ns kontinuierlich auf die innere Oberfläche 35 cLer langgestreckten Düse 3 aufgebracht. Das Formcoagens muli die folgenden vier Bedingungen erfüllen:

(1) es muß eine Viskosität von 0,5 bis 3000 cSt bei 235°C aufweisen,

(2) sein Absorptionsverhältnis an dem härtbaren polymeren

Material bei 150⁰C für einen Zeitraumvon 4-5 Stunden

ο
darf nicht mehr als 100 mg/cm betragen,

(3) es muß frei von einer Gelierung sein, wenn es mit dem organischen Peroxyd in dem härtbaren polymeren Material in Kontakt kommt,. und

(4-) es darf während der Härtung des härtbaren polymeren Materials nicht sieden.

Das. vorstehend erwähnte Absorptions verhältnis wird auf die· folgende Weise bestimmt: eine gehärtete Folie baw. Platte (30 mm χ 30 mm χ 1 mm) aus dem zu verwendenden härtbaren Material wird 4-5 Stunden lang bei 150°C in das zu verwendende Formcoagens eingetaucht. Die Folie wird vor und nach dem Eintauchen gewogen Und die Differenz zwischen beiden Gewichten dividiert durch die gesamte Oberflächengröße der Folie vor dem Eintauchen ergibt das Absorptionsverhältnis.

Die Gelierung des Coagens unter normalen Betriebsbedingungen

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wird wie folgt bestimmt: eine Mischung aus 10 Gewichtsteilen eines IPormcoagens und 1 Gewichtsteil eines organischen Peroxyds in einem mit einem Mischer versehenen verschlossenen Behälter wird mit einer Geschwindigkeit von etwa 10⁰G pro Minute bis auf 235°C erhitzt und 5 Minuten lang bei dieser Temperatur gehalten, dann wird die Viskosität (--n ^) der dabei erhaltenen Flüssigkeit bei 235°C gemessen. Die ursprüngliche Viskosität (y _o) des Formcoagens selbst bei 235°G wird ebenfalls bestimmt. Das Formcoagens mit einem Verhältnis τ\λ/ύ) von weniger als 30 geliert unter den erfindungsgejnäß angewendeten Bedingungen nicht und bildet keinen gelierten Film auf der inneren Oberfläche der langgestreckten Düse bei einem mindestens einige Stunden lang dauernden kontinuierlichen -Betrieb. Wenn das organische Peroxyd nicht flüchtig ist, kann die Wärmebehandlung in einem offenen Behälter durchgeführt werden. In dem vorstehend beschriebenen Test ist es nicht immer notwendig, das tatsächlich dem vulkanisierbaren Material zugemischte organische Peroxyd zu verwenden. Es können auch andere typische Peroxyde, wie z. B. Dicumylperoxyd, verwendet werden, ohne daß dabei ein Bestimmungsfehler auftritt. Das auf die innere Oberfläche der Düse aufgebrachte Formcoagens ermöglicht es, daß die Zubereitung R, die den elektrischen Leiter 1 bedeckt, sich'durch die langgestreckte Düse ,3 im.Kontakt mrt ihrer inneren Oberfläche 35 zusammen mit dem sich vorwärts bewegenden elektrischen Leiter glatt nach vorne bewegt. Um die langgestreckte Düse 3 herum ist eine Heizeinrichtung 36 vorgesehen, welche die Düse 3 bei· einer Temperatur hält, die ausreicht, um die Zubereitung R zu härten, beispielsweise bei 200 bis 300⁰C. Infolgedessen wird die den elektrischen Leiter bedeckende Schicht aus der Zubereitung R während des Durchgangs durch die langgestreckte Düse 3 vollständig erwärmt und gehärtet. Die Länge der langgestreckten Düse 3 variiert stark in Abhängigkeit von der

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Dicke der Schicht aus der Zubereitung R auf dem elektrischen Leiter, der Reaktionstemperatur des Härters in der Zubereitung, der jeweiligen Temperatur der langgestreckten Düse und der Transportgeschwindigkeit des elektrischen Leiters 1. Im allgemeinen beträgt ihre Länse 1 bis 50 m, sie liegt vorzugsweise innerhalb des Bereichs/⁷5 bis 30 m. Die Länge der langgestreckten Düse kann leicht eingestellt werden durch zusätzliche Verwendung oder Weglassen der gewünschten Anzahl von Düsensegmenten 32.

Die vorstehend erwähnte Kühlvorrichtung 51 cLie eine milde Kühlzone 51 und eine übliche Kühlzone 52 aufweist, steht mittels Flanschen mit dem Austragsende der langgestreckten Düse 3 in Verbindung. Die den elektrischen Leiter 1 bedeckende gehärtete Schicht R wird unter einem erhöhten Druck gekühlt, während sie die milde Kühlzone 51 und dann die übliche Kühlzone 52 passiert und anschließend in die Atmosphäre eintritt. Die Zone 51 ist mit einem Kühlfluid 511, z. B. Wasser gefüllt, das bei einer Temperatur von mindestens 40°C, jedoch unterhalb des Schmelzpunktes des nicht-gehärteten kristallinen Polymerisats, wie es als Hauptbestandteil der Zubereitung R verwendet ^ird, gehalten «wird. Wenn das Kühlfluid 511 eine Temperatur unterhalb 40⁰G aufweist, ist es für die Verwendung in der milden Kühlzone 51 zu kalt und es wird nicht die gewünschte Verbesserung in bezug auf die Spannungsbeständigkeitseigenschaften des isolierten Kabels erzielt. Wenn dagegen die Temperatur höher ist als der Schmelzpunkt des nicht-gehärteten kristallinen Polymerisats, ist das Kühlfluid für die Erzielung eines Kühleffekts zu heiß, wodurch es unmöglich wird, die Eigenschaften wesentlich zu verbessern. Das Kühlfluid der milden Kühlzone 51 hat daher vorzugsweise eine Temperatur von etwa 40 bis etwa 100, insbesondere von etwa 60 bis etwa 100⁰C.

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Mit einer milden Kühlzone einer zu kurzen Länge wird die gewünschte Verbesserung in bezug auf die elektrische Durchschlagsfestigkeit der. gehärteten isolierenden Schicht offensichtlich nicht erzielt. Die Ziele der Erfindung können in der Regel nur dann erreicht werden, wenn die milde Kühlzone 51 eine Länge aufweist, die mindestens 1/10 der Länge L der langgestreckten Düse entspricht. Die gewünschte Länge der Zone 51 beträgt etwa 1/3 L bis etwa 2 L. ·

Das Kühlfluid in der milden Kühlzone muß einen Druck aufweisen, der höher ist als der AtmoSphärendruck, um die Bildung von Hohlräumen oder Blasen in der gehärteten isolierenden Schicht auszuschließen. Das Kühlfluid weist vorzugsweise einen Druck von mindestens 3 atm auf, dieser liegt insbesondere innerhalb des" Bereichs von etwa 5 bis etwa 20 atm.

Der Druck des Kühlfluids 522 der üblichen Kühlzone 52 kann innerhalb des gleichen Bereichs wie derjenige des Kühlfluids 511 in der milden Kühlzone 51 liegen, die Kühlfluids 511 und 522 müssen jedoch nicht notwendigerweise unter gleichem Druck stehen. Aufgrund der Kühlwirkung der üblichen Kühlzone 52 braucht die Überzugsschicht R nur bis zu einem solchen Grad abgekühlt und verfestigt zu werden, daß die Schicht R nach dem Passieren der Zone 52 nicht mehr verformt wird, wenn sie auf die gleiche Weise gehandhabt wird wie das bei üblichen Kabeln der Fall ist, die mit einem gehärteten polymeren Material überzogen sind, beispielsweise wenn sie auf eine Trommel aufgewickelt werden. Zufriedenstellende Ergebnisse werden erreicht durch Abkühlen der Überzugsschicht R auf eine Temperatur von nicht mehr als 80⁰C. Dies kann dadurch erzielt werden, daß man die Schicht R beispielsweise mittels eines Kühlfluids von Raumtemperatur einige Minuten bis einige 10 Minuten lang auf 80°C abkühlt.

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Dementsprechend können dann, wenn die Temperatur des Kühlfluids in der milden Kahlzone 51 auf einen Wert festgesetzt wird, bei dem eine Kühlung und Verfestigung bis zu dem oben erwähnten Grad erzielt wird, beispielsweise bei 40 bis 80⁰C, die milde Kühlzone und die übliche Kühlzone zu einer Zone miteinander vereinigt werden.

Erfindungsgemäß ist es auch' möglich, die milde Kühlzone in jeder gewünschten Position innerhalb der Kühlvorrichtung anzuordnen, sofern durch diü Kühlvorrichtung sichergestellt ist, daß die Überzugsschicht auf dem elektrischen Leiter bis zu dem obengenannten Grad abgekühlt und verfestigt worden ist, wenn er aus der Vorrichtung austritt. Darüber hinaus kann erfindungsgemäJi eine andere Zone, die mit einem Kühlfluid einer höheren Temperatur, die nicht unterhalb des Schmelzpunktes des nicht-gehärteten kristallinen Polymerisats liegt, die sogar bis zu der Temperatur der langgestreckten Düse gehen kann, gefüllt ist, vor der milden Kühlzone, nämlich in Richtung der-langgestreckten Düse, vorgesehen sein.

Die vorliegende Erfindung kann gemäß einer anderen bevorzugten Durchführungsform praktisch angewendet werden, bei der die milde Kühlzone zwischen zwei üblichen Kühlzonen angeordnet ist, die mit einem Kühlfluid einer Temperatur unterhalb 40°C gefüllt sind. Wenn das Kabel aus der langge- ' streckten Düse in die Kühlvorrichtung eintritt, wird es zuerst mit dem Fluid mit einer Temperatur unterhalb 4-0⁰C in einer der üblichen Kühlzonen gekühlt, dann wird es durch ein Fluid einer höheren Temperatur in der milden Kühlzone geführt und anschließend gelangt es in die andere übliche Kühlzone, in der es mit dem Fluid mit einer Temperatur unterhalb 4-0⁰C abgekühlt wird. Der so durchgeführte Kühlvorgang ist besonders wirksam in bezug auf die Verbesserung

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der elektrischen Durchschlagsfestigkeit des Kabels.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Vergleichsbeispiele und Beispiele näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Die darin angegebenen Teile und Prozente beziehen sich alle auf das Gewicht.

Vergleichsbeispiel 1

Ein litzen förmiger elektrischer Leiter mit einer Querschnitts-

2
fläche von 100 mm (19/2,6 mm) wurde unter Einwirkung einer Bremskraft von 70 kg auf denselben mit einer Geschwindigkeit von 3,38 m/min kontinuierlich durch eine elektrische Kabelherstellungsvorrichtung "vom horizontalen Typ geführt, die bestand aus einem üblichen Kreuzkopf für die gleichzeitige Extrusion von drei Schichten, einer langgestreckten Düse, von der ein Ende mit dem Kreuzkopf verbunden war und die einen Durchmesser von 24,0 mm und eine Länge von 12 m aufwies, und einer Kühlvorrichtung, die mit dem anderen Ende der Düse verbunden war und eine Länge von 20 m aufwies. Die langgestreckte Düse wurde mittels einer um die Düse herum vorgesehenen Heizeinrichtung bei 250⁰C gehalten, während ein Formcoagens (Unilube 75DS-2620, ein Produkt der Firma Nippon Oils & Pats Co., Ltd., Japan) mit einer Viskosität bei 235⁰C von 452 cSt, einem Absorptionsverhältnis an dem gehärteten Polyäthylen bei 150⁰C für einen Zeitraum von 45 Stunden von 0,15 mg/cm und einem Siedepunkt oberhalb 260°C, das frei von einer Gelierung (bestimmt nach dem oben beschriebenen Verfahren) war, kontinuierlich der inneren Oberfläche der Düse mit einer Geschwindigkeit von 28 ccm/min zugeführt wurde. Unter Verwendung von drei Extrudern wurden eine halbleitende Zubereitung zum Abschirmen des elektrischen Leiters, eine isolierende Zubereitung und eine halbleitende

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Zubereitung zum Überziehen der isolierenden Schicht, wie nachfolgend angegeben, gleichzeitig aus dem Kreuzkopf in drei Schichten einer Dicke von jeweils 0,5min, 4-»0 mm bzw. 0,15 mm auf den elektrischen Leiter extrudiert. Die Überzugsschichten wurden zusammen mit dem sich vorwärts-bewegenden elektrischen Leiter durch die langgestreckte Düse und dann durch die Kühlvorrichtung geführt. Die halbleitende Zubereitung zur Abschirmung des elektrischen Leiters bestand aus 100 Teilen eines Äthylen/Vinylacetat-Mischpolymerisats (mit 20 % Vinylacetat), 50 Teilen Ruß una. 20 Teilen Dicumylperoxyd. Die isolierende Zubereitung bestand aus Teilen Polyäthylen (Dichte 0,920, Schmelzindex 1,0, Schmelzpunkt 113°C, bestimmt genial ASTM D-123S-65T, VPGP: 65 %, bestimmt nach der oben beschriebenen Infrarotabsorptionsmethode) , 20 Teilen Dicumylperoxyd und 0,2 Teilen 4-,V-Thiobis-(6-t-butyl-m-cresol). Die isolierende Überzugsmasse bestand aus 100 Teilen eines Äthylen/Vinylacetat-Mischpolymerisats (mit 20 % Vinylacetat) und 50 Teilen Ruß. Die Kühlvorrichtung war auf ihrer gesamten Länge mit Kühlwasser von 20°C und einem Druck von 18 kg/cm gefüllt und die Temperatur des Wassers wurde danach durch kontinuierliches Durchleiten von Wasser durch die Vorrichtung bei 20⁰C gehalten. Innerhalb von 5 Stunden wurden etwa 1000 m eines elektrischen Kabels mit einem gehärteten Überzug erhalten. Die durchschnittliche Wechselstrom-Langzeitdurchschlagsfestigkeit und die durchschnittliche Impuls-Durchschlagsfestigkeit von fünf Proben des so hergestellten elektrischen Kabels betrug 32 KV/mm bzw. 79 KV/mm (alle nachfolgend angegebenen Durchschlagsfestigkeitswerte stellen jeweils einen Durchschnittswert von fünf Proben dar).

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Beispiel 1

Auf die ,gleiche Weise wie in dem Vergleichsbeispiel 1 beschrieben wurde ein elektrisches Kabel hergestellt, wobei diesmal jedoch eine Unterteilung, wie sie aus der Pig. 1 zu ersehen ist, in der Kühlvorrichtung in einer Position 8 m von ihrem Einladende entfernt angeordnet wurde, um eine milde Kühlzone zu schaffen, die sich von dem Sinlaßende bis zu der Unterteilung erstreckte und mit Wasser von 90⁰C un-

2
ter einem Druck von 18 kg/cm gefüllt, war, wobei der 12 m lange übrige Abschnitt der Vorrichtung als übliche Kühlzone diente, die mit Wasser von 20⁰C unter einem Druck von 18 kg/cm gefüllt war. Das erhaltene elektrische Kabel wies eine Wechselstrom-Langzeitdurchschlagsfestigkeit und eine Impuls-Durchschlagsfestigkeit von 54- KV/mm bzw. 89 KV/mm auf.

Beispiele 2' bis 5 und Vergleichsbeispiele 2 bis.4-

Auf die gleiche Weise wie in dem Vergleichsbeispiel 1 oder in dem Beispiel 1 wurden unter den in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Herstellungsbedingungen elektrische Kabel hergestellt; die Durchschlagsfestigkeiten der jeweils erhaltenen Kabel sind ebenfalls in der folgenden Tabelle angegeben. In dem Vergleichsbeispiel 3 und in dem Beispiel 3 wurde anstatt der Extrusion der Leiterabschirmungszubereitung ein Leiter verwendet, der mit einem Kylongewebe umhüllt ^war, das mit einer Butylkautschuk als Grundpolymerisat enthaltenden halbleitenden Masse bedeckt war. Außerdem wurde in Beispiel, 5 eine übliche Kühlzone einer Länge von 20 m, die Wasser von 20⁰C enthielt, vor der milden Kühlzone, d. h. auf der Düsenseite derselben_tangeordnet.

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Struktur des elektrischen Kabels

Vergleichsbeispiel ,2

Beispiel 2

ilektrischer Leiter

200 mm (37/2,6)

litzenförmiger Leiter

Do

Leiterabschirmungs- schicht

Material

wie in Vergleichsbeispiel 1

Dicke (mm)

0,5

Do

Isolierende Schicht

100 Teile Polyäthylen (Dichte 0,92, MI 1,0, F". 113 C, VFCP 65 #), Material 2,5 Teile t-Butylcurayl-

peroxyd, 0,5 Teile 4,4·-
Butyliden-bis-(3-methyl-6-t-butylpiienol)

Dicke (mm)

7,0

Do

Isolierende Abschirmungsschicht

Material

wie in Vergleichsbeispiel 1

Dicke (mm)

0,15

Do

Herstellungsbedingungen

Transportgeschwindig	-	1,82	Do
keit des elektrischen
Leiters (m/min)
Langgestreckte Düse	35,0	Do
Durchmesser (mm)	12	Do
Länge (m)	255	Do
Temperatur ( C)	oberflächenaktives Mittel
	(Unilube 75DE 2620, ein
	Produkt der Firma Nippon	JJO
bormcoagens	Oils & Fats Co., Ltd.)

ECühlvor r ic ht unsc	20	Do
Gesamtlänge (m)
Länge der milden	—	10
Kühlzone (m)
Temperatur des Kühl-	-	90
fluids derselben (⁰C)
Länge der üblichen	20	10
Kühlzone (m)
Temperatur des Kühl-	20	2p
fluids derselben ( C)

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Vergleichsbeispiel 2

Beispiel 2

remskraft (kg)

150

Eigenschaften des elektrischen Kabels	36 ■ ' .	46
Wechselstrom-Langze it - durchschlagsfestigkeit (KV/mm) _:	83	97
Impuls-Durchschlags festigkeit (KV/mm)

Struktur cies elektrischen	"Kabels	1	Material	(mm)	(mm)	Vergleichsbeispiel 3 Beispiel 3	Do	Do
elektrischer	Leiter	Dicke	Material	LaI	22 mm (7/2,0) itzenförniiger Leiter	Bo
Leitersfa se hirmungs- schicht		Dicke	(mm)	wie in Vergleichs beispiel 1	Do	Do
Isolierende Schicht		saterj	0,5	100 Teile Polyäthylen (Dichte 0,960, MI 0,4, I¹. 131 C, VFGP 85 %Ί, 2,0 Teile 2,5-Dimethyl- Do 2,5-di-(butyl-peroxy)- hexan-3, 0,5 Teile 4,4- Thio-bis-(6-t-butyl-m-cresol)
		Dicke	5,5
Isolierende Abschir-		be?sjLl^ei^sleichs;
nungsschicht -		0,15

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Herstellungs bedingungen	Vergleichsbeispiel 3	Beispiel 3	0*1)	Do
Transportge schwindig-
ceit des elektrischen	0,58	Do	2
Leiters (m/min)
Langgestreckte Düse			90
Durchmesser (mm)	15,2	Do
Länge (m)	2,6	Do	2
Temperatur (^ÜC)	250	Do
	"Pl ο no η-204", ein Pro		20
Formeoagens	dukt der Firma Nippon	Do	Do
	Oils & Pats Co., Ltd.
Kühlvorrichtung
Gesamtlänge (m)	4
Länge der milden
Kühlzone (m)	—
Temperatur des Kühl-
fluids derselben ( C)	—
Länge der üblichen
Kühlzone (m)	4
Temperatur des Kühl-
fluids derselben (⁰C)	20
Bremskraft (kg)	30

Eigenschaften des elektrischen Kabels	37	55
iVechse Istrom-Langzeit- iurchschlagsfestigkeit (KV/mm)	83	88
Impuls-Durc hs chlags- festigkeit (KV/mm)

(*1): Viskosität bei 235°C: 8,96 cSt, Absorptionsverhältnis an gehärtetem Polyäthylen bei 150⁰C für 45 Stunden: 0,1 mg/cm , Kp: 300⁰C, frei von Gelierung.

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Struktur des elektrischen	Kabels	Vergleichsbeispiel 4	Beispiele 4 5	Do
elektrischer	Leiter	100 mm² (19/2,6)	Do	Do
Leiterab- schirmungs-		wie in Vergleichs beispiel 1	Do	Do
schicht		0,5	Do	Do
Isolierende Schicht		100 Teile üthylenvinyl- acetat-Mischpolymerisat (Dichte Ό,93, MI 3,5, F. 97 C, VFCP 58 %, ent haltend 14 % Vinylacetat) 2,5 Teile t-Butylcumyl- peroxyd, 0,3 Teile 4,4'- Thio-bis-(3-methyl-6-t- butylphenol)	,Do	Do
		4,0	Do	Do
Isolierende Abschir		wie in Vergleichs beispiel 1	Do
mungsschicht		0,15
Material.
Dicke . (mm)
Material
Dicke (mm)
Material
Dicke (mm)

Herstellungs- bedingungen	3,45	Do	Do
Transportgeschwindig keit des elektrischen Leiters (m/min)
Langgestreckte Düse	24,0 12 250	Do Do Do	Do Do Do
Durchmesser (mm) Länge (m) Temperatur ( C)	"Unilube 50MB-168X", ein Produkt der Firma Nippon Oils & Fats Co., Ltd. (*2)	Do	Do
Formeoagens

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Vergleichsbeispiel U-

Beispiele 4- 5

Sxihlvorr ic nt ung	20	Do	Do
Gesamtlänge Cm)
• Länge der milden	—	12	Do
Küiilzone (m)
Temperatur des" Küiil-	—	60	90
fluids derselben (⁰C)
Länge der üblichen	20	8	90
Kühlzone (m)
Temperatur des Kühl-	.20	30	20
fluids derselben ( C)	70	Do	Do
Bremskraft (kg)

Eigenschaften des elektrischen Kabels	31	52	54-
tfechselstrom-Langzelt- iurchschlagsfestigkeit (KV/mm)	77	91	97
Impuls-Durchschlags festigkeit (KV/mm)

(*2): Viskosität bei 235°C: 28 cSt, Absorptionsverhältnis an einem gehärteten Sthylen/Vinylacetat-Mischpolymerisat bei 15O⁰C für 45 Stunden: 0,1 mg/cm², Kp. 30O⁰C, frei von Gelierung.

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Claims

Pate at a ns p r iic tie

Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kabels, das mit einem gehärteten polymeren Material isoliert ist und die folgenden Stufen umfaßt: Extrudieren eines härtbaren Materials auf einen elektrischen Leiter, der kontinuierlich durch .eine langgestreckte Düse geführt wird, auf deren innere Oberfläche ein Formcoagens kontinuierlich aufgöbracht wird, und der anschließend durch eir.e Kühlvorrichtung geführt wird, die direkt mit der Austrittsöffnung; der langgestreckten Düse in Verbindung steht, Formen und Härten des härtbaren Materials mittels der langgestreckten Düse und Kühlen des gehärteten Materials auf dem elektrischen Leiter mittels eines unter Druck stehenden Kühlfluids in der Kühlvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß man als härtbares polymeres Material ein solches verwendet, das ein kristallines Polymerisat und einen Härter enthält bzw. daraus besteht, und daß man in der Kühlvorrichtung mindestens eine milde Kühlzone vorsieht, axe mit einem Fluid gefüllt ist, dessen Temperatur zwischen 40⁰G und einer dem Schmelzpunkt des kristallinen Polymerisats vor der Härtung desselben entsprechenden Temperatur liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Formcoagens verwendet, das die folgenden Bedingungen erfüllt:

(1) das eine Viskosität bei 235°C von 0,5 bis 3000 cSt aufweist,

(2) dessen Absorptionsverhältnis an dem härtbaren polymeren Material bei 150⁰C für einen Zeitraum von 4-5

Stunden nicht mehr als 100 mg/cm beträgt,

(3) das frei von einer Gelierung ist, wenn es mit. dem

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organischen Peroxyd in der härtbaren polymeren Masse in Kontakt kommt, und

(4-) das während der Härtung des härtbaren polymeren Materials nicht siedet.

Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man auf einen Teil des elektrischen Leiters in entgegengesetzter Richtung zu der Bewegungsrichtung des elektrischen Leiters eine Bremskraft T (in kg) einwirken läßt, bevor dieser Teil des elektrischen Leiters in den Extruder-Kreuzkopf eintritt, wobei die Bremskraft T entsprechend der folgenden Beziehung bestimmt wird: 7T(Do² - d²) _{r T} ^_T .^ 7T(Do² - d²)

max

worin Do (cm) der Innendurchmesser des Austragsendes der langgestreckten Düse, d (cm) der .Außendurchmesser des

elektrischen Leiters, P (kg/cm ) der Druck des Kühlfluids, T_min (kg) die Bremskraft für den Fall, daß P=O und D = 0,95Do + 0,05d, und T _v (kg)-die Bremskraft für

max

den Fall, daß P=O und D = 1,2Do - 0,2d sind, wobei D(cm) den maximalen äußeren Durchmesser des den elektrischen Leiter bedeckenden und aus der langgestreckten Düse austretenden gehärteten isolierenden Materials darstellt.

4-. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der milden Kühlzone mindestens 1/10 der Länge der langgestreckten Düse beträgt.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis Ψ, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Kiihlfluids in der milden Kühlzone zwischen etwa 60 und etwa 10O⁰C liegt.

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6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als kristallines Polymerisat Polyäthylen verwendet wird.

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