DD153267A1

DD153267A1 - INSULATION FOR LOW VOLTAGE CABLE

Info

Publication number: DD153267A1
Application number: DD22424180A
Authority: DD
Inventors: Fred Schimke; Christa Berendt; Juergen Boehm; Ingrid Hoffmann
Original assignee: Fred Schimke; Christa Berendt; Juergen Boehm; Ingrid Hoffmann
Priority date: 1980-10-01
Filing date: 1980-10-01
Publication date: 1981-12-30

Abstract

Isolierung fuer Niederspannungskabel, bestehend aus einer Mischung aus Polymeren und Fuellstoff, die leicht vernetzbar ist. Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer leicht vernetzbaren Mischung aus Fuellstoff und einem Polymeren, die einfach herstellbar und leicht verarbeitbar ist. Aufgabengemaess ist eine Isolierung zu entwickeln, die aus einer Mischung aus Aethylen-Vinylacetat mit Vinylacetat-Gehalten ueber 10 % und Kreide besteht und so zu stabilisieren ist, dass sie nach der Vernetzung eine ebenso gute elektrische Durchschlagfestigkeit ausweist wie vernetzte Mischungen aus Polyaethylen und Kreide. Erfindungsgemaesz sind einer vernetzbaren Mischung des Copolymeren Aethylen-Vinylacetat mit Vinylacetat-Anteilen ueber 10 % mit einem Fuellstoff-Anteil bis zu 50 % Kreide, mit einem Antioxidzusatz von 0,2 - 1 Teilen und einem Peroxidzusatz bei vorgesehener chemischer Vernetzung 0,2 - 5 Teile, vorwiegend 2 Teile Zinkoxid zugesetzt. Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Kabeltechnik.Insulation for low-voltage cables, consisting of a mixture of polymers and filler, which is easily cross-linked. The aim of the invention is to provide a readily crosslinkable mixture of filler and a polymer which is easy to prepare and easy to process. Taskgemaess is to develop an insulation consisting of a mixture of ethylene-vinyl acetate with vinyl acetate contents above 10% and chalk and is stabilized so that it has the same good electrical breakdown resistance after crosslinking as crosslinked mixtures of polyethylene and chalk. According to the invention, a crosslinkable mixture of the copolymer is ethylene-vinyl acetate with vinyl acetate contents of more than 10% with a filler content of up to 50% chalk, with an antioxidant addition of 0.2-1 parts and a peroxide addition with intended chemical crosslinking 0.2-5 Parts, mainly 2 parts of zinc oxide added. Field of application of the invention is the cable technology.

Description

^rIsolierung für Niederspannungskabel "^Ί ^r Insulation for low voltage ^cable " ^Ί

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Isolierung für Niederspannungskabel, bestehend aus einer Mischung aus Polymeren und Füllstoff, die leicht vernetzbar ist*The invention relates to an insulation for low-voltage cables, consisting of a mixture of polymers and filler, which is easily cross-linkable *

Charakteristik der bekannten technischen lösungenCharacteristic of the known technical solutions

Auch für die Isolierung von Niederspannungskabeln werden Polyolefine oder deren Copolymerisate in vernatztem oder unvernetztem Zustand verwendet. Um preislich günstige Isoliermisehungen zu erhalten, werden gewöhnlich dein Polymeren anorganische füllstoffe zugesetzt, lach dem Extrudieren wird mit Hilfe von Peroxiden und Y»"ärmeeinwirkung oder durch Strahleneinwirkung vernetzt. Die Produktionsgeschwindigkeiten bei der Isolierung.der Kabel werden im wesentlichen durch die Geschwindigkeit des Vernetzungsprozesses bestimmt. Ss ist bekannt, für die Isolierung von Niederspannungs-ein nicht nur Hochpolymere, sondern auch Copolymere einzusetzen. A'thylenvinylacetat (EYA) bietet sich hier an, da es leicht Füllstoffe aufnimmt, gut extrudierbar ist und mit steigendem Vinylacetat (VA)-Anteil immer besser vernetzbar ist. !Das heißt z.B., daß bei hohem VA-Anteil bei der peroxidischen Vernetzung kürzere Zeiten der Vfärmeeinwirkung für die Erreichung des gleichen Vernetzungsgrades notwendig sind als bei Verwendung von Copolymeren mit geringem VA-Anteil. Oder aber es wird in der gleichen Zeiteinheit beim Copolymeren mit hohem VA-Gehalt ein höherer Vernetzungsgrad als beim Copolymeren mit niedrigem VA-Gehalt erreicht,Also for the isolation of low voltage cables polyolefins or their copolymers are used in the wetted or uncrosslinked state. In order to obtain reasonably priced insulation coatings, inorganic fillers are usually added to the polymers, and after extrusion they are crosslinked by means of peroxide and radiation, or by irradiation.The production rates of insulation of the cables are determined essentially by the speed of the crosslinking process It is known to use not only high polymers but also copolymers for the isolation of low-voltage A'thylenevinylacetate (EYA), since it readily absorbs fillers, is well extrudable and with increasing vinyl acetate (VA) content This means, for example, that at high VA content in the peroxidic crosslinking shorter periods of Vfärmeeinwirkung to achieve the same degree of crosslinking are necessary than when using copolymers with a low VA content, or it is in the same Time unit for high VA copolymer a higher degree of crosslinking than with the low VA content copolymer,

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Ficht eingesetzt v/erden bisher vernetzte Mischungen aus Füllstoff und EVA mit höherem VA-Gehalt, also über 10 #, weil die elektrische Durchschlagfestigkeit mit steigendem VA-Gehalt sich verschlechterte Die Feuchtigkeitsaufnahme derartiger Mischungen steigt ebenfalls mit wachsendem VA-Gehalt an. Es ist bereits bekannt, zur Stabilisierung der Langzeiteinwirkung von elektrischen Spannungen PE bzw. seine Copolymeren für den Einsatz in Hoch- und Höchstspannungskabeln durch Zusatz von Schwermetallsalzen zu stabilisieren. So wird eine Sulfid-Auffangschicht zwischen die Isolierung aus Polyolefin und die Ieiterglättungsschicht bzw. unterhalb des Schirmes aufgebracht, die aus einem Polyolefin oder dessen Copolymeren und einem,z.B. ZnO bei 5-60 Metallgewichtsanteilen in der Mischung,besteht. Hierbei fängt das ZnO das von außen eintretende wasserlösliche Sulfid auf und verwandelt es zu einem wasserunlöslichen Metallsulfid (DE-OS 2 049 105). In die Isolierung smischung ist ZnO nicht eingearbeitet, so daß auch keine Materialeigenschaften verändert v/erden können. Des weiteren wird als Alterungsschutzmittel für gefüllte PE-Mischungen eine Mischung aus 2,2,4-Trimethyl-1,2-dihydrochinolen, Mercaptobenzimidazol und Zinkoxid verwendet mit dem Hinweis, daß ZnO für sich allein keine Alterungsschutzwirkung zeigt (DE-OS 2 242 455).The previously used cross-linked mixtures of filler and EVA with a higher VA content, ie more than 10 #, because the electrical breakdown strength worsened with increasing VA content. The moisture absorption of such mixtures likewise increases with increasing VA content. It is already known to stabilize the stabilization of the long-term action of electrical voltages PE or its copolymers for use in high voltage and extra high voltage cables by the addition of heavy metal salts. Thus, a sulfide trap layer is sandwiched between the polyolefin insulation and the side slip film or under the screen formed from a polyolefin or its copolymers and a, e.g. ZnO at 5-60 metal weight fractions in the mixture. Here, the ZnO captures the water-soluble sulfide entering from the outside and turns it into a water-insoluble metal sulfide (DE-OS 2,049,105). ZnO is not incorporated into the insulation mixture so that no material properties can be changed. Furthermore, a mixture of 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinolines, mercaptobenzimidazole and zinc oxide is used as an anti-aging agent for filled PE mixtures, with the statement that ZnO alone does not show an aging protection effect (German Offenlegungsschrift 2 242 455 ).

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer leicht vernetzbaren Mischung aus Füllstoff und einem Polymeren, die einfach herstellbar und leicht verarbeitbar ist.The object of the invention is to provide a readily crosslinkable mixture of filler and a polymer that is easy to prepare and easy to process.

Darlegung des Y/esens der ErfindungExplanation of the invention of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Isolierung für Mederspannungskabel zu entwickeln, die aus einer Mischung aus EVA mit -VA-Gehalten über 10 % und Kreide oder anderen anorganischen Füllstoffen besteht und so zu stabilisieren ist, daß sie nach der Vernetzung eine ebenso gute elektrische Durchschlagfestigkeit aufweist wie vernetzte Mischungen aus PE und Kreide oder anderen anorganischen Füllstoffen. Die Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß einer vernetz-The invention has for its object to develop an insulation for Mederspannungskabel, which consists of a mixture of EVA with -VA contents above 10 % and chalk or other inorganic fillers and is to stabilize so that they after crosslinking as good electrical Dielectric strength such as cross-linked mixtures of PE and chalk or other inorganic fillers. The features of the invention are that a networked

baren Mischung des Copolymere» Äthylen-Vinylacetat mit Vinylacetat-Anteilen über 10 # mit einem Füllstoffanteil bis zu 50 $ Kreide, mit einem Antioxidanszusatζ von O₅2 -ble mixture of the copolymer »ethylene-vinyl acetate with vinyl acetate contents of more than 10 # with a filler content of up to 50 $ chalk, with an antioxidant additive of O ₅ 2 -

1 Teilen und einem Peroxidzusatz bei vorgesehener chemischer Vernetzung 0,2-5 Teile, vorwiegend 2 Teile Zinkoxid zugesetzt sinde Es wurde überraschend gefunden, daß bei dieser Mischung ein Zusatz von 0,2 -5 Teilen Zinkoxid, vorwiegend von 2 Teilen, eine elektrische Sofortdurchschlagfestigkeit ergibt, die der einer gleichen Mischung aus PE und Kreide entspricht.It was surprisingly found that in this mixture, an addition of 0.2 -5 parts of zinc oxide, mainly of 2 parts, an electrical instantaneous dielectric strength which corresponds to that of a same mixture of PE and chalk.

Ausführungsbeispielembodiment

In der zugehörigen Zeichnung zeigensIn the accompanying drawing show

i'ig. 12 Den Vernetzungsgrad von füllstoffhaltigen, peroxidisch vernetzten Ithylenvinylacetat-Copolymeren in Abhängigkeit vom VA-Gehalti'ig. 12 The degree of crosslinking of filler-containing, peroxide-crosslinked Ithylenvinylacetat copolymers depending on the VA content

Pig* 2s Die Durchschlagfestigkeit von füllstoffhaltigen, peroxidisch vernetzten Äthylenvinylacetat-Gopolymeren in Abhängigkeit vom VA-GehaltPig * 2s The dielectric strength of filler-containing, peroxide-crosslinked ethylene-vinyl acetate copolymers as a function of the VA content

Pig.'"3: Die Durchschlagfestigkeit von füllstoffhaltigen,Pig. '"3: The dielectric strength of filler-containing,

strahlenvernetzten Ithylenvinylacetat-Oopolymeren ,, in Abhängigkeit vorn VA-Gehalt radiation-crosslinked Ithylenvinylacetat-Oopolymeren, depending on the VA content

In EVA-Mischungen wird zwar mit steigendem Vinylacetat-Gehalt der Vernetzungsgrad höher, jedoch die Durchschlagfestigkeit verschlechtert sich entscheidend (Pig. 1 und 2).In EVA blends, as the vinyl acetate content increases, the degree of crosslinking increases, but the dielectric strength deteriorates significantly (Pig. 1 and 2).

Bin Kabel mit einer Isolierung aus einer Mischung von SVA, Kreide und Zinkoxid wird wie folgt hergestellt?Is cable made of a mixture of SVA, chalk and zinc oxide prepared as follows?

100 Tie EVA mit einem VA-Anteil von 13 #, 35 TIe Kreide,100 Tie EVA with a VA content of 13 #, 35 TIe chalk,

2 Tie Zinkoxid und 0,5 Tie Antioxidans werden im Schnellmischer ca. 10' gemischt, bis eine Temperatur von 12O⁰C erreicht ist. Anschließend wird in üblicher V/eise granuliert. Das Granulat wird in einem 20D-Bxtruder mit folgender Temperatureinstellung auf einen Al-leiter als Isolierung aufgebracht ί2 Tie zinc oxide and 0.5 Tie antioxidant are mixed in a high-speed mixer for about 10 'until a temperature of 12O ⁰ C is reached. It is then granulated in the usual way. The granules are applied to an Al conductor as insulation in a 20D extruder with the following temperature setting ί

Zone 1ίZone 1ί 15O⁰C15O ⁰ C Zone 2:Zone 2: 15O⁰C15O ⁰ C Zone 3 5Zone 3 5 15O⁰C15O ⁰ C Spritzkopft Spray head t 16O⁰C16O ⁰ C Matrize sMatrix s 175⁰C175 ⁰ C

Anschließend v/ird eine Elektronenstralildosis von 16 Mrad aufgebracht. Die ϊ/ärmedehnung der Isolierung beträgt nach IEC-Dokument 2OA (Central Office)30 90#. Um denselben V<'ert bei gleichen Bedingungen zu erreichen, muß gefülltes LD-PE mit ca. 22 Mrad bestrahlt werden.Subsequently, an electron stripping dose of 16 Mrad is applied. The insulation of the insulation according to IEC document 2OA (Central Office) is 30 90 #. In order to achieve the same value under the same conditions, filled LD-PE must be irradiated with approx. 22 Mrad.

Die elektrische Sofortdurchschlagfestigkeit wird in Pig.3 dargestellt, sie ist für beide Isolierungsarten gleich.The electrical instantaneous breakdown strength is shown in Pig.3, it is the same for both types of insulation.

Claims

_ 5 -

Erfindungsanspruchί

Insulation for low-voltage cables, consisting of a cross-linkable blend of ethylene-vinyl acetate copolymer with VA contents of more than $ 10 with a filler content of up to 50% chalk, an antioxidant additive of 0.2-1 TIe and a peroxide additive with chemical crosslinking provided by it characterized in that the mixture 0.2 5 TIe, predominantly

2 TIe zinc oxide are added.

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