DE1765376A1 - Medium voltage cable and process for its manufacture - Google Patents
Medium voltage cable and process for its manufactureInfo
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Description
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DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDTDR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT
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Pirelli Societd per Azioni, Mailand (Italien)Pirelli Societd per Azioni, Milan (Italy)
Mittelspannungskabel und Verfahren zu seinerMedium voltage cable and method of its
Herstellung.Manufacturing.
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.The invention relates to electrical cables for medium voltages, which are made with elastomeric material, in particular with vulcanized mixtures, which are based on saturated or unsaturated amorphous olefin copolymers based, and which have a shielding layer which is formed by semiconductor material.
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-It is known that electrical cables for medium voltages, which are made by elastomeric or thermoplastic material are insulated, generally have a layer which is formed by a semiconductor material which has both above and below the insulating material ^ is arranged in order to ensure an equipotential surface, which equal the electrical field of the insulating material
BAD ORIGINAL BATH ORIGINAL
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BANKi DEUTSCHE BANK AO, HAMBURG, KTO. NR. M/18823 ■ POSTSCHECK: HAMBURG 142844BANKi DEUTSCHE BANK AO, HAMBURG, KTO. NO. M / 18823 ■ POST CHECK: 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.makes shape. The semiconductor layer, which is the outer Forming cover, can both by extruding a semiconductor mixture onto the insulating material and by helical winding be formed on the latter of a tape of semiconductor material. In the second case will the commonly used semiconductor material is formed by a tape made of a fabric covered with conductive carbon black and is impregnated with a binder.
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.The application of the semiconducting coating material always has the disadvantage that the cover, once applied to the insulating material, it only forms a layer lying on top of the material, so that the ionization phenomena may occur in the hollow spaces between the semiconductor layer and the isolation may be present.
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.On the other hand, tight adhesion of the semiconductor layer to the insulating material will follow it make this layer difficult for making Detach cable connections.
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.The purpose of the invention is to provide a cover or coating for medium-voltage electrical cables To create semiconductor material attached to the insulating material can be perfectly fixed, but not so firmly attached to it that the above Disadvantages occur.
Es wurde gefunden, daß beL einem elektrischen KabelIt has been found that beL an electrical cable
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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.for medium stresses, which is insulated with an elastomeric material formed by vulcanized mixtures based on saturated or unsaturated amorphous olefin copolymers, it is possible to obtain a coating layer of semiconductor material which is completely adhered to the insulating material, but without closely adhering to him, if a non-curable mixture is used based on chlorosulfonated polyethylene as coating material i.
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.It was further found that perfect clinging between the insulating material described above and the semiconductor layer, which is based on chlorosulfonated polyethylene is obtained by subjecting the whole to a heat treatment carried out by the one covering the conductor Layer of insulating material and terschiciit is formed by the semiconductor.
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.The essence of the invention therefore lies in an electrical cable of medium voltages of the type which is insulated with an elastomeric material formed by vulcanized compounds based on saturated or unsaturated amorphous olefin copolymers, and which contains a shielding layer, which is placed on the insulating elastomeric material and perfectly attached to it, the layer through a semiconductor mixture is formed, which is based on chlorosulfonated polyethylene.
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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.A preferred embodiment of the invention lies in an electrical cable of the aforementioned type, in which the shielding layer consists of tapes in a winding, which is formed by a calendered layer of the semiconducting mixture, which is based on chlorosulfonated polyethylene based.
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.Another feature of the invention resides in a method for producing the shielding layer described above, which can be perfectly fixed to the insulating elastomeric material.
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-The insulating elastomeric material is formed by vulcanized mixtures based on saturated or unsaturated amorphous olefin copolymers. These copolymers are essentially linear, amorphous, have a high molecular weight and can be saturated, ie obtained from the copolymerization of ethylene with an alpha-olefin or be unsaturated and obtained from the copolymerization of ethylene, an alpha-olefin and at least one diene having conjugated double bonds or not, in accordance with any of the conventional methods already known in the art. In general, the alpha olefin consists of all Propylene. The third type of monomers, which are used to obtain unsaturated amorphous olefin copolymers, can be selected from the following mixtures: butadiene, isoprene, 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.methylbutadiene, in the class of dienes that are conjugated Have double bonds, and furthermore 1,4-pentadiene, 2-methyl-1,4-pentadiene, 1,5-hexadiene, 2-methyl-1,5-hexadiene, 1,4-hexadiene, 1,4-heptadiene, 1,5-heptadiene, 1,5-octadiene, Dicyclopentadiene, 2-methylene-2,5-norbornene, 4,7,8,9-tetrahydromethylindene in the class of dienes that have non-conjugated double bonds.
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.In order to obtain the insulating elastomeric material for medium tension cables used in the invention is used, vulcanizable mixtures are prepared based on the copolymers explained above, and these mixtures have appropriate ingredients known per se, such as vulcanizing agents or crosslinking agents, Vulcanization accelerators, plasticizers, antioxidants and reinforcing fillers. This mixture is then extruded onto the conductor and undergoes a vulcanization treatment so as to obtain a conductor covered with the insulating material.
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-The chlorosulfonated polyethylene used as the main component of the semiconducting blend in the invention is a product derived from the reaction of polyethylene with chlorine and sulfur dioxide. The polyethylene used for the production of the chlorosulfonated polyethylene normally has an average molecular weight of about 20,000. The sulfur component of the chlorine
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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.sulfonated polyethylene is generally in the range from 1.2 % to 1.7%, while its chlorine content is from about 26 % to 40%. The use of chlorosulfonated polyethylene as the main constituent of the semiconducting composition or mixture is extremely advantageous since, due to its high mechanical properties, it is possible to obtain a calendered layer of very reduced thickness, which is particularly intended to be used as a tape to be wound onto the conductor covered with insulation material.
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.To build the tape of semiconducting material for electrical cables with medium voltages, which with elastomeric material that is based on olefin copolymers As explained above, the chlorosulfonated polyethylene is used with appropriate Ingredients are mixed and the resulting mixture is calendered to form a sheet or sheet to obtain that has a thickness that varies from 0.1 mm to 0.5 mm.
Die verwendeten Bestandteile zur Herstellung der halbleitenden Mischung sind insbesondere basisches Bleiphthalat, leitender Ruß und Polyäthylenglykol.The components used to produce the semiconducting mixture are, in particular, basic lead phthalate, conductive carbon black and polyethylene glycol.
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- The layer formed by the semiconductor mixture is then helically wound onto the conductor, which is coated with the above-mentioned insulating material , and the whole is then subjected to a heat treatment at a temperature.
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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. rature between loo ° and 200 for a time which is sufficient that the softened layer with firmly connects to the insulating material, and at the same time seals itself to itself at the overlapping points.
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.According to a modified embodiment of the invention, the semi-conductive tape on the basis of chlorosulfonated polyethylene to the elastomeric material is applied to λ based on saturated or unsaturated amorphous Ölefin copolymers during vulcanization | -OE 4 "r-täer-4 * edbyiftei i &9" rk4eßs ^ attached to an elastomeric mixture, which is extruded onto the semiconducting tape as a protective jacket and is based on a suitable elastomer, for example polychloroprene.
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.According to a further modified embodiment of the invention, the heat treatment that is to adhere the semiconducting tape to the elastomeric material, by applying to the tape itself a coating in the form of a strip of woven fabric or metal. or a metal sheath or a jacket, in particular made of lead, and the obtained in this way The unit is then placed in an oven at the above temperature, and the casing is finished off Heat treatment removed.
Die halbleitende Mischung, die auf chlorsulfoniertem Polyäthylen basiert, kann in einem gewissen Fall weiter-The semiconducting mixture based on chlorosulfonated Based on polyethylene, in certain cases it can be
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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.to form the inner shielding cover of the cable, which is applied immediately prior to the extrusion of the insulating material is applied to the conductor so as to make the electric field on the surface of the conductor uniform. In this case, the semiconducting mixture can change the shape a tape that is wound on the conductor, or it can be extruded directly onto the conductor itself. ^ d ated. When the vulcanizable insulating elastomeric mixture has been extruded onto the semiconductor layer is, the whole of the vulcanization treatment is subjected to during which the semiconductor layer or layer adheres completely to the insulating mixture, which also adheres to the conductor is attached.
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.The foregoing description illustrates some embodiments of the invention, but it should be noted that the invention includes further embodiments that stand derive from the principle of the invention indicated above let and which includes, for example, the application by extruding the semiconductor mixture onto the conductor, which is covered with the insulating material explained above. In this case, the subsequent heat treatment the assembly obtained in this way can be omitted, since the same extrusion process that takes place at temperatures higher than 100 ° is sufficient to prevent the semiconducting mixture from adhering to the insulating material to ensure.
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