DE1943132C3

DE1943132C3 - Eindickmittel und Füllmassen für Kabel

Info

Publication number: DE1943132C3
Application number: DE1943132A
Authority: DE
Inventors: Herni Gourlaouen; Marcel Ostyn
Original assignee: Exxon Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 1968-08-28
Filing date: 1969-08-25
Publication date: 1980-02-28
Also published as: FR1586452A; US3657132A; DE1943132B2; DE1943132A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Eindickmittel für Kabelfüllmassen auf Ölbasis bzw. ein Zusatzmittel zur Verwendung als Eindickmittel von ölbasen für gefüllte bzw. vergossene Kabel und solche Kabelfüllmassen.

Es sind zwei Arten von Isolierölen oder Füllmassen für Kabel bekannt, nämlich:

a) Flüssige öle für Hohlkabel, die für sehr hohe Spannungen bestimmt sind (d. h. Spannungen über 100 kV). Solche öle können öle auf Mineralölgrundlage sein und weisen sehr geringe dielektrische Verluste auf (wobei tan δ bei 100° C im Bereich von 0,0005 liegt);

b) feste Zubereitungen oder Vergußmassen, die bei Spannungen unter 100 kV verwendet werden. Diese Massen wurden bislang in der Weise hergestellt, daß man zu einer flüssigen Grundlage bis zu etwa 30 Gew.-% feste Materialien, wie Wachs, Colophonium und Harze zugab. Diese bekannten Massen besitzen relativ schlechte elektrische Eigenschaften, wobei der typische dielektrische Verlust, wenn als flüssige Grundlage ein raffiniertes Mineralöl vorhanden ist, in der Größenordnung von tan ό = 0,0030 liegt, welcher dielektrische Verlust sich mit der Zeit beträchtlich erhöht, so daß dann, wenn eine solche bekannte Masse 3 Stunden bei 125° C in einer oxidierenden Umgebung gehalten wird, der tan δ auf etwa 0,0200 ansteigt.
Aus der FR-PS 1 391704 sind als Imprägniermittel für elektrische Kabel Mischungen aus einem Mineralöl und polymerisierten Mischungen von Olefinen, vorzugsweise Homopolymerisaten, bekannt. Diese Produkte lassen jedoch bezüglich ihrer elektrischen Eigenschaften zu wünschen übrig.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, Eindickmittel für Kabelfüllmassen auf ölbasis zu schaffen, die die dielektrischen Eigenschaften der damit verdickten ölgrundlagen nicht beeinträchtigen, und verdickte Kabelfüllmassen auf Ölbasis anzugeben, die hervorragende dielektrische Eigenschaften besitzen, die durch die Alterung nur geringfügig verändert werden.

Diese Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung gelöst, die durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 definiert ist.

Das das erfindungsgemäße Eindickmittel darstellende feste Produkt wird nach irgendeinem geeigneten Verfahren von den Reaktionspartnern abgetrennt, beispielsweise durch Abfiltrieren oder Zentrifugieren, vorzugsweise nachdem der Katalysator zerstört worden ist.

Der für die Herstellung des erfindungsgemäßen Eindickmittels verwendete Orgarometallkatalysator kann enthalten:

(1) eine Verbindung wenigstens eines Schwermetalls der Nebengruppe (a) der Gruppen IV bis VIII des periodischen Systems der Elemente (Mendelejew) und

(2) eines der folgenden Materialien:

a) eine organische Verbindung eines Metalls der Gruppen I bis IV des Periodensystems,

b) ein Metall- oder Organometallhydrid oder

c) eine halogenierte Organometallverbindung. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Metall nach

2(a) um ein Metall der Gruppe II oder III des Periodensystems.

Der Organometallkatalysator kann in situ in dem Lösungsmittel gebildet sein und kann ein Gemisch aus Titantetrachlorid und einem Aluminiumtrialkyl sein, wobei jede der Alkylgruppen 1 bis 10 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 2 oder 3 Kohlenstoffatome aufweist, wobei das Titantetrachlorid/Aluminiumtrial kyl-Molverhältnis im Bereich von 1:1 bis 10:1 liegt.

Das erfindungsgemäße Eindickmittel kann zum Verdicken von Basisölen mineralischer als auch synthetischer Herkunft dienen, ohne daß deren elektrische Eigenschaften wesentlich beeinträchtigt werden.

So kann, wenn das Basisöl ein Mineralöl darstellt, das zur Bildung guter dielektrischer Eigenschaften raffiniert wurde, eine geeignete Kabelfüllmasse hergestellt werden, indem man aus dem Mineralöl und 1 bis 35 Gew.-% oder mehr, vorzugsweise 4 bis 15 Gcw.-% des in den Ansprüchen 1 und 2 definier-

ten Eindickmittels eine Mischung bildet.

Ein als Basisöl für Kabelfüllmassen geeignetes synthetisches öl mit guten dielektrischen Eigenschaften und guten Alterungseigenschaften kann bei der Mischpolymerisation von Äthylen und Propylen gebildet werden, die zur Herstellung des erfindungsgemäßen Eindickmittels dient, wobei man den Organometallkatalysator (z. B. durch Zugabe von Wasser oder Äthanol) zersetzt und die Mischpolymerisat/Lösungsmittel-Ölschicht von der wäßrigen Schicht, die den zersetzten Katalysator enthält, abdekantiert und dann das Lösungsmittel für den Katalysator, bei dem es sich normalerweise um einen aromatischen Kohlenwasserstoff, wie Xylol, und/oder einem gesättigten paraffinischen Kohlenwasserstoff, wie Heptan, handelt, durch Destillation entfernt. Vorzugsweise wird das verbleibende Mischpolymerisat '.veiter destilliert, um Produkte zu entfernen, die unterhalb 300° C und vorzugsweise unterhalb 450° C sieden.

Das oberhalb 450° C siedende Mischpolymerisat, das als Basisöl der Kabelfüllmasse verwendet werden soll, kann bereits ewa 3 Gew.-% des das erfindungsgemäße Eindickmittel darstellenden festen Produkts in suspendierter Form enthalten, bevor das erfindungsgemäße Eindickmittel zur Bildung der Kabelfüllmasse zugesetzt wird. Man kann das als Basisöl eingesetzte Mischpolymerisat auch über einem geeigneten Hydrierkatalysator, wie Nickel und den nachstehenden Bedingungen hydrieren:

Druck 30 bis 150 bar

(vorzugsweise 40 bis 70 bar)
Temperatur 200 bis 380 ⁰C .

(vorzugsweise ungefähr 260^c
Durchsatzge- 0,5 bis 3,0
schwindigkeit (vorzugsweise ungefähr 1,0)
(Vol. d. flüssigen
Polymerisats/Vol.
Katalysator/h)
Vol. Verhält- 100 bis 500

C)

nis H₂ (bei

(vorzugsweise 150 bis 300)

Normalbedingungen) zu flüssigem Polymerisat

Vorzugsweise enthält die aus dem Mischpolymerisat-Basisöl und dem zugegebenen festen Produkt bzw. Eindickmittel gebildete Kabelfüllmasse 1 bis 70Gew.-% des Eindickmittels, dessen Menge gewöhnlich 3 bis 50 Gew.-% der Kabelfüllmasse ausmacht.

Die erfindungsgemäßen Eindickmittel und Kabelfüilmassen besitzen ausgezeichnete dielektrische Eigenschaften und Alterungseigenschaften und eine für die Verwendung in gefüllten Kabeln geeignete Konsistenz.

Das folgende Beispiel dient der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel

Man bereitet einen Polymerisationskatalysator wie folgt:

Man trocknet 2 Liter Heptan indem man es durch ein Molekularsieb führt und dann in einen Kolben einbringt, der zuvor mit trockenem Stickstoff gespült worden ist. Dann kühlt man den Kolben auf 0° C und rührt 3,42 g Aluminiumtriäthyl in das Heptan ein, worauf man 17,1 g Titantetrachlorid zusetzt.

Man rührt die Lösung heftig und leitet während etwa 15 Minuten Stickstoff durch die Lösung, worauf man die Stickstoffzufuhr einstellt und ein Gemisch aus 50 Vol.% Äthylen und 50 Vol.% Propylen im Verlaufe von 320 Minuten mit einer Geschwindigkeit von 120 Litern pro Stunde in den Koiben einführt, wobei zu diesem Zeitpunkt das Gewichtsverhältnis von Lösungsmittel zu Polymerisat 10:7 beträgt. Während der Zugabezeit von 320 Minuten wird die Temperatur des Kolbens im wesentlichen bei 0° C gehalten.

Der Kolben wird dann mit Stickstoff gespült, wonach der Katalysator durch Zugabe von etwa 10 ml Äthanol und dann von mehr als 2 Liter Wasser unter heftigem Rühren zu dem Kolbeninhalt zerstört wird.

Nach einer kurzen Absitzzeit wird die überstehende ölige Schicht abdekantiert, mit Wasser gewaschen, bis sie im wesentlichen farblos ist, und dann von den wäßrigen Waschflüssigkeiten abgetrennt. Die sich ergebende ölige Zubereitung enthält ein festes Material suspendiert, das durch Filtration der öligen Zubereitung isolisrt wird.

Das feste Material wird zwei Basisölen, die als Basisöl A bzw. Basisöl B bezeichnet werden, zugesetzt, um KabelfülLnassen zu bilden.

Das Basisöl A ist ein schweres, raffiniertes, paraffinisches Basisraffinatgemisch, das eine Viskosität bei 98,9° C von 27,5 mm²/s und einen Flammpunkt (offenes Gefäß) von 315° C aufweist.

Das Basisöl B ist ein synthetisches öl, das durch Mischpolymerisation etwa äquimolarer Mengen Äthylen und Propylen in der oben bezüglich des erfindungsgemäßen Eindickmittels beschriebenen Weise hergestellt worden ist, wobei jedoch das in Suspension gebildete feste Material nicht abfiltriert worden ist.

Das Heptanlösungsmittel wurde durch Erhöhen der Temperatur der Mischung aus dem Mischpolymerisat und dem Lösungsmittel auf 180° C entfernt, worauf das gebildete Basisöl durch Abdestillieren sämtlicher unterhalb 4dO° C siedender Materialien hergestellt wurde.

Die Eigenschaften der Basisöle A und B in bezug auf die Bildung der Kabelfüllmassen sind die folgenden:

Easisöl

Ubbelohde Tropfpunkt ⁰C	68,5	20
Stockpunkt ⁰C	57	-9
tan δ bei 100 ⁰C vor der
Alterung (a)	0,0035	0,0010
tan ö bei 100 ⁰C nach der
Alterung (a)	0,0062	0,0015

Bemerkung (a): Der Alterunp,stest besteht darin, 300 g Basisöl in einem 500 ecm Becherglas in Gegenwart von Luft während 3 Stunden zu erhitzen.

Das erfindungsgemäße Eindickmittel wird in einer Menge von 5 Gew.-% in das Basisöl A und in einer Menge von 50 Gew.-% in das Basisöl B eingearbeitet, wodurch man die entsprechenden Kabelfüllmassen A' und ß¹ erhält. »

Die in dieser Weise gebildeten Kabelf üllmassen besitzen die folgenden Eigenschaften:

5 6

Kabelfüllmasse A^x B¹ findungsgemäße Eindickmittel die entsprechenden

TTuu ι u τ t ι * ο,-. O^ ™ Basisöle zufriedenstellend und ohne wesentliche An-

Ubbelohde Tropfpunkt C 82 70 derungen ihrer ausgezeichneten elektrischen Eigen-

Mockpunkt L. UU »υ schäften eindickt.

ff! nnn-3/t η win ' Das erfindungsgemäße Eindickmittel ist in glei-

^Α1Τ^⁸·ιηποΓ> UH ' ' eher Weise für dls Eindicken anderer elektrischer

λ Γ „f¹ η nnfin η ηηι 7 Basisöle geeignet, um ausgezeichnete Kabelfüllmas-

^AIterun8 °'⁰⁰⁶⁰ °'⁰⁰¹⁷ sen bzw. Kabelvergußmassen bzw. gefüllte Kabel zu

Aus der obigen Tabelle ist zu ersehen, daß das er- bilden.

Claims

Patentansprüche:

1. Eindickmittel für Kabelfüllmassen auf Ölbasis, gekennzeichnet durch ein festes Produkt, das durch Mischpolymerisation von Äthylen und Propylen in einem Molverhältnis von Äthylen zu Propylen von 6:4 bis 3:7 bei Temperaturen von -40° C bis +80° C in Gegenwart einer Lösung eines Organometallkatalysators bis zum Erreichen eines Gewichtsverhältnisses von Lösungsmittel zu gelöstem Mischpolymerisat 10:7 bis 1:3 erhalten worden ist.

2. Eindickmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es unter Verwendung einer Mischung aus Titantetrachlorid und Aluminiumalkyl, dessen Alkylgruppen jeweils 1 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisen, in einem Molverhältnis von 1:1 bis 10:1 als Organometallkatalysator hergestellt worden ist.

3. Kabelfüllmasse auf ölbasis, enthaltend ein Eindickmittel gemäß den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein raffiniertes Mineralöl enthält.

4. Kabelfüllmasse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie das Eindickmittel in einer Menge von 1 bis 35 Gew.-% enthält.

5 Kabelfüllmasse auf ölbasis, enthaltend ein Eindickmittel gemäß den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Basisöl ein Produkt enthält, das durch Mischpolymerisation von Äthylen und Propylen in einem Molverhältnis von Äthylen zu Propylen von 6:4 bis 3:7 bei Temperaturen von -40° C bis +80° C in Gegenwart einer Lösung eines Organometallkatalysators bis zum Erreichen eines Gewichtsverhältnisses von Lösungsmittel zu gelöstem Mischpolymerisat von 10:7 bis 1:3 und anschließendes Entfernen des Katalysators, des Lösungsmittels und der unterhalb 300° C siedenden Reaktionsprodukte erhalten worden ist.

6. Kabelfüllmasse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das enthaltene Basisöl hydriert worden ist.

7. Kabelfüllmasse nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie das Eindickmittel in einer Menge von 1 bis 70 Gew.-% enthält.