AT397315B - Verfahren zur herstellung einer kunststoffisolierten kabelader - Google Patents

Description

AT397 315B

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kabelader mit einer Aderisolierung aus einem durch Feuchtigkeitseinwirkung vernetzten Polymer auf Äthylen-Basis, bei dem ein mit einem Füllstoff angereichertes Polymermaterial auf einen elektrischen Leiter extrudiert und die Oberfläche der extrudierten Isolierschicht unmittelbar im Anschluß an den Extrusionsprozeß einer Oxydationsbehandlung unterzogen und nachfolgend die extrudierte Isolierschicht durch Feuchtigkeitseinwirkung vernetzt wird.

Bei der Montage von Starkstromkabeln, deren Kabeladern eine Isolierung aus vernetztem Kunststoff, insbesondere aus vernetztem Polyäthylen aufweisen, bereitet es Schwierigkeiten, eine feuchtigkeitsdichte Verbindung bei der Verwendung von Gießharzgamituren sicherzustellen. Dies beruht insbesondere auf dem apolaren Charakter des vernetzten Polyäthylens. Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten ist bereits vorgesehen worden, die Oberfläche der Aderisolierung zu aktivieren und hiezu die Kabelader unmittelbar nach erfolgter Ausformung der Isolierhülle kurzzeitig einer Temperaturerhöhung zu unterwerfen, beispielsweise mittels Einwirkung einer Flamme oder Einwirkung eines Infrarotstrahlers, oder bei gleichzeitiger Temperaturerhöhung eine Koronaentladung einwirken zu lassen. Bei den so hergestellten Kabeladern handelt es sich vorzugsweise um solche, die nach Aufpfropfen von Vemetzungsmitteln wie Silanen oder deren Verbindungen unter Feuchtigkeitseinwirkung vemetzbar sind.

Aus der DE-OS 29 34 057 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Oberfläche der vernetzbaren Kabelisolierung durch eine Wärmebehandlung aktiviert wird, wobei unter anderem vorgesehen ist, als Kabelisolierung beispielsweise ein Copolymer des Polyäthylens zu verwenden, welches gegebenenfalls mit Füllstoffen verstreckt sein kann. Füllstoffe für Kunststoffisolierungen elektrischer Kabel werden üblicherweise in Mengen von etwa 20 bis 50 % oder mehr verwendet In diesem Zusammenhang ist auch der Einsatz von Calciumcarbonaten als Füllstoff für vernetztes Polyäthylen bekannt Die Verwendung dieses Füllstoffes führt u. a. zu einer wesentlich besseren Haftung der Kabelvergußmassen bei der Montage von Gießharzgamituren ("Kunststoffe", 1980, Heft 6, Seite 335). Dies gilt insbesondere für Kabel mit einer peroxydisch vernetzten Polyäthylenisolierung. Es bereitet nämlich Schwierigkeiten bzw. ist mit einem erhöhten fertigungstechnischen Aufwand verbunden, Calciumcarbonate in ein Polymermaterial einzuarbeiten, dessen Vernetzung mit Hilfe von Vemetzungsmitteln wie Silanen oder deren Verbindungen unter Feuchtigkeitseinwirkung stattfindet (DE-OS 25 54 942, Seite 4). Dadurch, daß anorganische Füllstoffe unvermeidliche Mengen von Wasser in das Basismaterial einschleppen, wird nämlich eine Vernetzung durch Feuchtigkeitseinwirkung durch vorzeitiges Anspringen der Vemetzungsmittel erschwert bzw. völlig unmöglich gemacht. Zwar kann durch Vortrocknen der Füllstoffe oder durch wasserbindende Zusatzstoffe eine störungsfreie Fertigung erreicht werden, jedoch sind diese Maßnahmen so aufwendig, daß sie eine kostengünstige Fertigung ohne weiteres nicht zulassen.

Um die Herstellung von Kabeln und Leitungen, deren Isolierung unter Feuchtigkeitseinwirkung vernetzt wird, zu vereinfachen, ohne dabei Qualitätseinbußen befürchten zu müssen, ist es bekannt, als besonders ausgewähltes Isoliermaterial ein lineares Polyäthylen mit einer Dichte von 0,88 bis 0,95 g/cm^ oder eines seiner Copolymere allein oder als Verschnitt mit anderen Polymeren zu verwenden. Diesem Isoliermaterial können wenig hygroskopische Füllstoffe wie Kreide in einer Menge von 5 bis 40, vorzugsweise von 10 bis 20 % beigegeben sein. Die Zugabe der Füllstoffe zum Isoliermaterial kann dabei gemäß DE-OS 35 33 510 durch Zuführen einer hochkonzentrierten Vormischung erfolgen. Solche Vormischungen bestehen aus 70 bis 80 % Füllstoff und 20 bis 30 % Trägerpolymer ("Kunststoffe", 1981, Heft 11, Seite 820). Die Verarbeitung dieser Vormischungen gemäß dieser Veröffentlichung erfolgt immer in Abstimmung mit der Behandlung des Isoliermaterials mit einem flüssigen Silan. Sie ist auch nur für Kabelisolierungen aus einem speziellen Polymer, nämlich aus einem Polyäthylen niedriger Dichte (LDPE und LLDPE) vorgesehen.

Die Verwendung eines Copolymers aus Äthylen und Vinylsilan als feuchtigkeitsvemetzbares Isoliermaterial für Kabeladern ist aus der US-PS 4 297 310 bekannt. Die Veröffentlichung enthält keinerlei Hinweise auf die Verwendung von Füllstoffen, schon gar nicht auf die Möglichkeit, zum Einarbeiten solcher Füllstoffe extrem hoch gefüllte Vormischungen einzusetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine rationelle Weiterentwicklung des bisher bekannten Verfahrens verbesserte Haftungseigenschaften der Aderoberfläche zu erzielen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß vorliegender Erfindung vorgesehen, daß als Polymermaterial ein Copolymer aus Äthylen und Vinylsilan (EVS) verwendet wird, daß der Füllstoff während der Ausformung des vemetzbaren Polymers zur Isolierschicht als granulatförmige Vormischung dem Polymer beigegeben wird, wobei eine Vormischung mit einem Füllstoffanteil von mehr als 85 % verwendet und die Vormischung in einer solchen Menge beigegeben wird, daß der Füllstoffanteil in der extrudierten Polymerschicht wenigstens 10 % und höchstens 20 % beträgt

Bei einer derartigen Ausgestaltung des Verfahrens wird einerseits von einem Polymermaterial ausgegangen, das auch ohne Füllstoffzusatz bessere Haftungseigenschaften als Polyäthylen aufweist, anderseits wird von der Möglichkeit der Direktdosierung eines als extrem hochgefüllte Vormischung vorliegenden Füllstoffes, mit dem die Haftungseigenschaften der Oberfläche verbessert werden, Gebrauch gemacht. Dabei wird ein Arbeitsgang eingespart, der in aller Regel zur Einarbeitung eines trockenen -2-

Claims (3)

1. AT397 315B Füllstoffes erforderlich ist. Bei Anwendung des neuen Verfahrens, bei dem die Einarbeitung eines flüssigen Silanes bei der Ausformung des Isoliermaterials nicht erforderlich ist, ergibt sich eine wesentliche Verbesserung der oberflächlichen Haftungseigenschaften der hergestellten Isolierung dadurch, daß unter dem Einfluß der Oxydationsbehandlung - insbesondere einer Beflammung · außer der Oxydation der Oberfläche des Polymermaterials in oberflächennahen Bereichen auch Füllstoffpartikel freigelegt werden. Dabei erweist es sich bezüglich der mechanischen Eigenschaften der hergestellten Kabelisolierung als vorteilhaft, daß der Füllstoff nur in einer Menge von 10 bis 20 % in der extrudierten Isolierschicht vorhanden ist. Durch die gemäß der Erfindung vorgegebene Kombination von Füllstoffverwendung und Oxydationsbehandlung wird außerdem erreicht, daß die Extrusion der Isolierschicht bei einer hohen, also ausreichend wirtschaftlichen Abzugsgeschwindigkeit erfolgen kann. Vorteilhaft wird gemäß vorliegender Erfindung als Füllstoffvormischung ein mehrfach beschichtetes und agglomeriertes Calciumcarbonat (Kreide) verwendet, wie es beispielsweise von der Firma Omya, Bundesrepublik Deutschland, unter der Bezeichnung OMYALENE G 200” vertrieben wird. Als polymeres Bindemittel kommen dabei vor allem Terpolymere auf der Basis von Äthylen-Propylen in Betracht. - Für den Einsatz dieser bekannten Füllstoffvormischung in Kabeln, d. h. in Kabelisolierungen oder Kabelmänteln, wird vom Hersteller an sich ein Füllstoffanteil von 20 bis 50 % empfohlen. - Bei Verwendung dieses Füllstoffgranulates konnte für eine Kabelader mit einem sektorförmigen Aluminium-Leiter, Leiterquerschnitt 150 mm^, und einer Isolierschicht für lkV-Beanspruchung eine Abzugsgeschwindigkeit von SO m/min realisiert werden, wobei die Gießharzhaftung der Aderoberfläche wenigstens 15 N/10 mm (Schälwiderstand, gemessen nach der Angußmethode) betrug. Die Verwendung von unter Feuchtigkeitseinwirkung vemetzbaren Copolymeren aus Äthylen und Vinylsilan zur Herstellung von Formkörpem wie Filmen und Folien ist an sich bekannt Im Basispolymer können dabei auch Füllstoffe wie beispielsweise Calciumcarbonat zugesetzt sein. Die aus einer solchen Kunststoffmasse hergestellten Formköiper zeichnen sich durch gute mechanische Festigkeit und Wärmebeständigkeit sowie - in Film- oder Folienform - durch gute Warmschweißbarkeit aus (DE-OS 29 26 830). Ein für den vorliegenden Anwendungsfall geeignetes Copolymer wird beispielsweise von der Rima Neste-Oy, Finnland, unter der Bezeichnung "Visico" vertrieben (US-PS 4 297 310). PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung einer Kabelader mit einer Aderisolierung aus einem durch Feuchtigkeitseinwirkung vernetzten Polymer auf Äthylen-Basis, bei dem ein mit einem Füllstoff angereichertes Polymermaterial auf einen elektrischen Leiter extrudiert und die Oberfläche der extrudierten Isolierschicht unmittelbar im Anschluß an den Extrusionsprozeß oder Oxydationsbehandlung unterzogen und nachfolgend die extrudierte Isolierschicht durch Feuchtigkeitseinwirkung vernetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Polymermaterial ein Copolymer aus Äthylen und Vinylsilan (EVS) verwendet wird, daß der Füllstoff während der Ausformung des vemetzbaren Polymers zur Isolierschicht als granulatförmige Vormischung dem Polymer beigegeben wird, wobei eine Vormischung mit einem Füllstoffanteil von mehr als 85 % verwendet und die Vormischung in einer solchen Menge beigegeben wird, daß der Füllstoffanteil in der extrudierten Polymerschicht wenigstens 10 und höchstens 20 % beträgt
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoffvormischung ein mehrfach beschichtetes und agglomeriertes Calciumcarbonat (Kreide) verwendet wird.
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