DE2049105C - Elektrisches Kabel - Google Patents
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Description
2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekenn- "
zeichnet, daß das Material der Isolationsschicht 15
(103) aus Polyolefinreihen-Karz aus der Gruppe
ausgewählt ist, f ie aus Polyäthylen hoher, mittlerer
und geringer Dichte und aus vernetzten! Poly- Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kabel, das
äthylen besteht. mit einer Isolierschicht aus einem Polyolefinreihen-
3. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 20 Harz isoliert ist.
zeichnet, daß die Anzahl der isolierten Kabelkerne Polyolefinreihen-Harze (einschließlich Polymere aus
(101) zumindest drei beträgt. einem Olefin, Mischpolymerisate aus zwei oder mehr
4. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Olefinen und vernetzte Polyolefine, die durch Verzeichnet,
daß die weitere Schicht den isolierten wendung eines organischen Peroxyds als Vernetzungs-Kabelkern
(101) umgibt. 25 mittel hergestellt werden) besitzen ausgezeichnete
5. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Eigenschaften in bezug auf elektrische Isolierung und
zeichnet, daß die weitere Schicht (102) auf zu- chemische Widerstandsfähigkeit. Folglich sind sie in
mindest einer Se.-e an die Isolierschicht (103) aus weitem Umfang als elektrische Isolationsmaterialie·-;
Polyolefinreihen-Harz de~, isoli /ten Kabelkerns für elektrische Kabel verwendet worden. Es hat sich
(107) angrenzt. 3° jedoch in jüngster Zeit gezeigt, daß die mit Polyolefin
6. Kabel nach Anspruch 1, ά durch gekenn- reihen-Harz isolierten elektrischen Kabel, die in
zeichnet, daß das Material der weiteren Schicht chemischen Anlagen und in Wasser verlegt worden
(102) durch eine Zusammensetzung gebildet wird, sind, oft unerwartete elektrische Durchschläge verdie
zu 100 Gewichtsteilen aus zumindest einem Ursachen. Eine eingehende Untersuchung der so be-Basisharz
besteht, das aus der Gruppe ausgewählt 35 schädigten Kabel hat gezeigt, daß Kupfersulfid und
wird, die von dem Polyäthylen hoher, mittlerer und Kupferoxyd innerhalb der lcr>1ierung aus Polyolefingeringer
Dichte, dem Äthylen-Vinylacetat-Copoly- reihen-Harz baumförmig anwachsen und Durchmer,
dem Äthylen-Äthylacrylat-Copolymer, Iono- schlagwege bilden. Diese baumförmigen Durchmer,
isotaktischem Polypropylen und isotaktischem schlagwege werden im folgenden als Sulfid-Baum-Polybuten-1
gebildet wird, die zu 5 bis 60 Metall- 40 kristallbildungen zur Unterscheidung von den sogegewichtsanteilen
von zumindest einer Substanz nannten Bäumen, die in der Isolierung in einem aus der Gruppe besteht, die aus den pulver- elektrischen Hochspannungsfeld elektrisch geschaffen
förmigen Metallsalzen der Metalle und deren werden, bezeichnet.
Mischung gebildet wird, die mit dem wasser- Im Zusammenhang mit der Erfindung durchgeführte
löslichen Sulfid zur Herstellung eines wasser- 45 Untersuchungen über die Bildung der Sulfid-Baun-
unlöslichen Sulfids reagieren können. kristalle haben bewiesen, daß die Sulfid-Baumkristall-
7. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekenn- bildung dann auftritt, wenn das durch Polyoiefinzeichnet,
daß das Material der weiteren Schicht reihen-Harz isolierte elektrische Kabel an Stellen
(108) zumindest eine Substanz aus der Gruppe angebracht wird, an denen das wasserlösliche Sulfid
der Oxyde, Hydroxyde, Sulfate, Chloride, Nitrate, 50 hergestellt wird. An den tiefer gelegenen Stellen
Carbonate und Salzen der aliphatischen und aro- chemischer Anlagen geschieht es häufig, daß das
matischen organischen Säuren von Blei, Zink, Kabel unbeabsichtigt wasserlöslichem Sulfid in gas-Wismut,
Cadmium, Kupfer, Eisen und Zinn förmiger oder wäßriger Lösung ausgesetzt wird,
enthält. Schwefelwasserstoff wird durch im Übermaß vorhan-
8. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 55 dene Zoostera auf dem Meeresboden hergestellt. Er
zeichnet, daß die weitere Schicht (108) ein Bleisalz wird ebenfalls in Gegenwart von sulfatreduzierenden
aus der Gruppe enthält, die aus Bleioxyd, Blei- Bakterien produziert. In diesen Umgebungen dringen
hydroxyd, Bleicarbonat, B.'jinitrat, Bleichlorid, Schwefelwasserstoff oder Schwefelionen nach und
Bleiacetat, Bleisulfat, Bleichromat, Bleiperoxyd, nach mit Hilfe von oder zusammen mit Wasser durch
Bleirot, Bleisequioxyd, Bleiweiß, Bleistearat, ein- 60 die Kabelhülle und den Isolator des Kabelkerns ein
basischem Bleiacetat, basischem Bleisilikat, drei- und erreichen die Oberfläche des Kupferleiters, wo der
basischem Bleisulfat, zweibasischem Bleiphosphit, Schwefelwasserstoff oder Schwefelionen mit dem
zweibasischem Bleiphthalat, dreibasischem Blei- Kupferleiter reagieren und wasserunlösliches Kupfermaleat,
Bleisalicylat und zweibasischem Bleistearat sulfid bilden. Das so hergestellte Kupfersulfid wird
besteht. 65 manchmal zu Kupferoxyd oxydiert. Dadas Kupfersulfid
9. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Kristalle bildet, wächst es bei bestimmten Temperatuzfiichnct,
daß das Material der weiteren Schicht ren innerhalb der Polyolefinreihen-Harz-Isolierung zu
(IiJ) ein Zinksalz enthält, das aus der Gruppe baumförmigen Kristallen an. Die Geschwindigkeit des
Anwachsens ist im allgemeinen gering, kann jedoch Stellen, an denen das Kabel Chemikalien ausgesetzt
entsprechend dem elektrischen Feld und. der Kristall- ist oder am Seeboden verlegt wird, das Wachstum
struktur des Polymeren erhöht werden. Die so ange- von Kupfersulfidkristallen, den sogenannten baum-
wachsenen Kupfersulfidbäume durchdringen unter förmigen oder tannenbaumförmigen Sulfiden, die
Umständen die gesamte Dicke der Isolation und ver- 5 Durchschlagwege in der Isolierschicht aus Polyolefin-
ursachtn einen elektrischen Kurzschluß des Kabels. reihen-Harz bilden, vollkommen verhindert wird und
Zur Verhinderung der Bildung der Sulfidbäume sind die Erzielung einer stabilen Isoliercharakteristik des
verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen worden. Ent- Kabels über eine lange Gebrauchszeit sichergestellt
sprechend einem Vorschlag kann die Kabelhülle wird. Hierbei fangen die Metalle oder Metallsalze der
zusätzlich mit einem Metall bedeckt werden, das sehr io zum Auffangen von Sulfiden geeigneten Schicht bzw.
widerstandsfähig gegebenüber wasserlöslichen SuI- deren Mischungen das wasserlösliche Sulfid, das in das
fiden ist, wie z. B. Blei, so daß das Eindringen des Kabel von außen eintritt, vollständig auf und verwan-
Sulfids in das elektrische Kabel verhindert wird. Eine dein es zu einem wasserunlöslichen Metallsulfid,
zweite Maßnahme besteht darin, ein schichtförmiges Die zuvor genannte zum Auffangen von Sulfiden
Band aus einem Polyolefinfilm und einer Aluminium- 15 geeignete Schicht bzw. Sulfid-Aaffangschicht aus einer
folie entlang dem Umfang des isolierten Kabelkerns Zusammensetzung aus Polyolefinreihen-Harzen, die
anzubringen oder um diesen herumzuwinden, so daß Metalls oder Metallsalze enthält, die mit den wasser-
das Eindringen des wasserlöslichen Sulfids, wie löslichen Sulfiden, wie etwa S wefelwasserstoff oder
Schwefelwasserstoff durch die Metallschicht zwischen Ammoniumsulfid unter Bildung eines wasserunlös-
dem isolierten Kabelkern und der Kabelhülle beendet 20 liehen Metallsulfids reagieren können, können zugleich
'■v>rd. als helbleitende Schichten dienen, die im allgemeinen
Diese Maßnahmen sind tatsächlich außerordentlich auf der äußeren oder inneien oder auf beiden Seiten
virksam. Die Anwendung der ersten Maßnahme ist der isolierschicht aus Polyolefinreihen-Harzen vorgejedoch
nur gerechtfertigt, wenn es bekannt ist, daß sich sehen sind, oder sie können getrennt von der halbdort,
wo das Kabel verlegt wird, wasserlösliche as leitenden Schicht angeordnet sein. Wenn die Sulfid-Sulfide
befinden. Wenn das Kabel an Stellen verlegt Auffangschicht auf der äußerer: Seite der Isolierschicht
wird an denen die Anwesenheit vor. wasserlöslichen aus Polyolefinreihen-Harzen vorgesehen ist, kann sie
Sulfiden nicht vorgesehen werden kann, ist diese zugleich als Schutzhülle dienen. Zum Beispiel kann bei
Maßnahme unvorteilhaft, da die Metallhülle die dreiadrigen Kabeln die Jutefüllung unterhalb der
Kosten und das Gewicht des Kabels erhöhen. Die 30 Schutzhülle durch eine Polyolefinreihen-Harz-Zuzwcite
Maßnahme ist auf Grund der Anbringung sammensetzung ersetzt werden, die die erfindungsdes
geschichteten Bandes ebenfalls nicht wirtschaftlich. gemäßen Metalle oder Metallsalze enthält. So kann
Außerdem ist es möglich, daß das wasserlösliche das Wachstum von Sulfidbäumen dadurch verhindert
Sulfid während langer Gebrauchszeiten an den Naht- werden, daß die Sulfid-Auffangschicht um den
stellen zwischen aneinander angrenzenden Bänder- 35 Kupferleiter des durch Polyolefinreihen-H-irz isolierten
kanten eindringt und das Wachsen von Sulfidbäumcn elektrischen Kabels herum vorgesehen wird,
auslöst. So ist die zweite Maßnahme trotz zusätzlicher Zu diesem Zwecke wird es in einer vorteilhaften Arbeitsschritte und Herstellungskosten des Kabels Weiterbildung bevorzugt, daß Metalle oder Metallnicht recht wirksam. salze, die in die Sulfid-Auffangschicht der Poiyolefin-
auslöst. So ist die zweite Maßnahme trotz zusätzlicher Zu diesem Zwecke wird es in einer vorteilhaften Arbeitsschritte und Herstellungskosten des Kabels Weiterbildung bevorzugt, daß Metalle oder Metallnicht recht wirksam. salze, die in die Sulfid-Auffangschicht der Poiyolefin-
Der vorliegenden Erfindung Hegt nun die Aufgabe 40 reihen-Harzschicht eingebettet sind, wasserunlöslich
zugrunde, ein durch Polyolefinreihen-Harz isoliertes sind und daß das M^tallsulfid, das durch Reaktion
elektrisches Kabel zu schaffen, dzs einfach aufgebaut des Metalls oder des Mctallsalzes mit dem wasser-
und so beschaffen ist, daß die Bildung von Sulfid- löslichen Sulfid, wie etwa Schwefelwasserstoff, gebildet
bäumen und der hiermit verbundene dielektrische wird, ebenfalls wasserunlöslich ist. Die obigen Metalle
Zusammenbruch während einer langen Gebrauchs- 45 können Zink, Cadmium, Silber, Kobalt, Strontium,
zeit verhindert werden kann. Diese Aufgabe wird Wismut, Gold, Zinn, Eisen, Kupfer, Blei, Nickel,
erfindunqsgemäß dadurch gelöst, daß innerhalb des Antimon, Mangan, Vanadin, Tellur und die oben-
Kabels an gewünschter Stelle eine weitere Schicht genannten Metallsalze können Oxyde, Hydroxyde,
vorgesehen ist, die aus einer Zusammensetzung aus i/uifate, Chloride, Nitrate, Carbonate und Salze der
Polyolefinreiher.-Harz mit solchen pulverförmigen 5° aliphatischen und aromatischen organischen Säuren,
Metallen, Metallsalzen oder deren Mischungen besteht, der zuvor erwähnten Metalle sein. Die Korngröße
die durch Reaktion mit wasserlöslichen Sulfiden dieser Metalle oder Metallsalze sollte nicht zu groß
wasserunlösliche Metallsulfide bilden. sein und vorzugsweise unter einer Maschenweite von
Es hat sich nämlich gezeigt, daß bei durch Poly- 0,149 mm liegen. Im Rahmen der zuvor erwähnten
olefinreihen-Harze isolierten elektrischen Kabeln, die 55 Metallsalze sind insbesondere die folgenden Salze
außerhalb des isolierten Kabelkerns mit einer Kunst- vorteilhaft, da sie leicht mit Polyolefinreiheii-Harzen
stoff hülle versehen sind und eine Isolierschicht aus mischbar, billig und jederzeit verfügbar sind: die
Polyolefinreihen-Harzen aufweisen, die direkt oder Bleisalze, wie Bleioxyd PbO, Bleihydroxyd Pb(OH)2,
mit Hilfe anderer Isolationsschichten auf den Kupfer- Bleicarbonat PbCO3, Bleinitrat Pb(NO?)2, Bleichlorid
leiter oder — wenn notwendig — urr eine gewünschte 60 PbCl2, Bleiai-etat Pb(CH3CO2)2, Bleisulfat PbSO4,
Anzahl von verseilten, isolierten Kernen herum Bleichromat PbCrO1, Bleiperoxyd PbO2, Bleirot
aufgebracht worden sind, Schwefelwasserstoff, Am- Pb3O4, Bleisesquioxyd Pb2O3, Bleiweiß 2 PbCO3 —
moniumsulnd usw., die in das Kabel von außen Pb(OH)2, Bieistcaut Pb(Ci8H35O2)2, einbasisches Blci-
eindringen, in der wrl^ren zum Auffangen von SuI- acetai Pb2O(C2H3Oj)2, basisches Bleisilikat PbO · H2O ·
fiden geeigneten Schicht in Form von wasserunlöslichen 65 2 PbSiO3, dreibasisches Bleisulfat PbO · PbSO4 · H2O,
Metallsulfiden aufgefangen werden können. zweibasisches Bleiphosphit 2PbO-PbHPO3-VaM2O,
Die mit der vorliegenden Erfindung verbundenen zweibasisches lileiphthalat 2 PbO · Pb(C8H4O4), drei-
Vnrteile sind darin zu sehen, daß insbesondere an basisches Bleimaleat 3 PbO · Pb(C4H2O4)H2O, Blei-
■S
salicylat Pb(C0H4[OH]CO2)2 und zweibasisches Blei- Entsprechend der in F i g. 3 dargestellten Aus-
stcarat 2 PbO · Pb(C17II35COO)2. führungsforni sind drei isolierte Kabelkcrne, die je einen
Die Zinksalzc, wie Zinkoxyd (ZnO), Zinkhydroxyd Kupferlcitcr 101 und eine Isolationsschicht 103 aus
Zn(OH)2, Zinksulfat (ZnSO1,), Zinkchlorid ZnCI2), Polyolefinrcihen-Harz auf dem Leiter aufweisen,
Zinkcarbonal (ZnCO3), Zinkstcarat Zn(C|7H;)!iCO2)2, 5 zusammen mil einem Füllmaterial 104 verseilt. Diese
Zinklaurat Zn(C11H23COj)2 und Zinkricinoleat verseilten Kabelkcrne werden von einer Sulfid-Zn(C17H32[OH]CO2).,.
Auffangschicht 102 bedeckt, die ihrerseits von der
Die Cadmiumsalzc, wie Cadmiumoxyd (CdO), äußeren Kabelschutzhüllc 105 aus Kunststoff übcr-Cadmiumhydroxyd
Cd(OH)2, Cadmiumsulfat (CdSO4), zogen werden.
Cadmiumchlorid (CdCl2), Cadmiumcarbonat (CdCO3), io Zusätzlich zu den obigen Ausführungsformen ist es
Cadmiumstearat Cd(C17H35COj)2, Cadmiumlaurat möglich, die zuvor erwähnten Metalle oder Metall-Cd(C11H23COa)2
und Cadmiumricinolcat salze in der äußeren Kabelschutzhülle 105 aus Kunst
stoff oder in der üblicherweise vorgesehenen HaIb-
Cd(C17H3a[OH]CO2)2. leiterschicht auf der äußeren oder inneren Seite der
15 üblichen Isolierschicht 103 vorzusehen, so daß die
In einer vorteilhaften Weiterbildung kann das Schicht, die die Sulfid-Auffangsubstanz aufnimmt,
Polyolefinreihen-Harz, in das die zuvor erwähnten, zugleich als Sulfid-Auffangschicht 102 dienen kann,
pulerförmigen Metalle oder Metallsalze eingelagert Vom Standpunkt der Herstellung und der Wirtschaftwerden,
durch Polyäthylen hoher, mittlerer oder lichkeit aus ist es besonders vorteilhaft, die Metalle
niedriger Dichte, durch ein Mischpolymerisat aus ao oder Metallsalze, die mit dem wasserlöslichen Sulfid,
Äthylen und Vinylacetat oder aus Äthylen und wie Schwefelwasserstoff, reagieren und Metallsulfide
Äthylacrylat, durch Ionomere, isotaktisches Poly- bilden können, in der Halbleiterschicht auf der inneren
propylen und isotaktisches Polybuten-1 gebildet oder Außenseite der üblichen Isolationsschicht des
werden. Diese Polyolefinreihen-Harze sind deshalb elektrischen Kabels vorzusehen. Auf jeden Fall kann
geeignet, weil sie ausgezeichnet wasserdicht sind und as ein ausgezeichneter Sulfid-Auffangeffekt von der
ihre physikalischen Eigenschaften sich auch dann Zugabe der zuvor erwähnten Metalle oder Metallnicht
verschlechtern, wenn die pulverförmigen Metalle salze zu irgendeiner anderen Schicht als der Isola-
oder Metallsalze hinzugefügt werden. tionsschicht 103 aus Polyolefin!eihen-Harz erwartet
!rn folgender! werden beispielsweise, bevorzugte werden.
Ausführungsformen an Hand der Zeichnungen näher 3° Die untere Grenze der Menge der Metalle oder
erläutert. Metallsalze, die der Polyolefinreihen-Harz-Zusammen-
F i g. 1 zeigt einen Querschnitt eines polyäthylen- Setzung, die die Sulfid-Auffangschicht bilden, hinzuisolierten
elektrischen Kabels entsprechend der Erfin- gefügt werden, hängt von dem Wasserpermeabilitätsdung,
das mit einer Sulfid-Auffangschicht versehen ist, koeffizienten der Polyolefinreihen-Harz-Zusammendie
ein Metall oder Metallsnlz enthält, das mit dem 35 Setzung ab. Bei einer Polyolefinreihen-Harz-Zuwasserlöslichen
Sulfid reagieren und ein wasserun- sammensetzung, deren Wasserpermeabilitätskoeffizient
lösliches Metallsulfid zwischen einem Kupferleiter bei einer Temperatur von 400C unterhalb von 20 · 1O12
und einer Polyäthylen-Fsolationsschicht bilden kann; (gcm/cma see · cm Hg) liegt, z.B. Polyäthylen und
F i g. 2 zeigt einen Querschnitt eines vernetzten, Polypropylen hoher, mittlerer und niederer Dichte,
polyäthylenisolierten, elektrischen Kabels entsprechend 40 sollte zumindest 1 Gewichtsanteil Metall der obigen
der Erfindung, das mit einer Sulfid-Auffangschicht Metalle oder Metallsalze zu 100 Gewichtsteilen des
versehen ist, die ein Metall oder Metallsalz enthält, Harzes hinzugefügt werden. Bei einem Harz mit einem
das mit dem wasserlöslichen Sulfid reagieren und ein Permeabilitätskoeffizienten oberhalb dieses Wertes
wasserunlösliches Metallsulfid bilden kann, wobei die ist die Zugabe von wenigstens 10 Gewichtsteilen des
Sulfid-Auffangschicht eine vernetzte Polyäthylen- 45 Metalls oder Metallsalzes zu 100 Gewichtsteilen des
Isolationsschicht bedeckt; Harzes erforderlich. Die Abhängigkeit des Mengen-
F i g. 3 ist ein Querschnitt eines polyäthylen- bereiches der Metalle oder Metallsalze, die zu der
isolierten, dreiadrigen, elektrischen Kabels entspre- Polyolefinreihen-Harz-Zusammensetzung, die die SuI-chend
der vorliegenden Erfindung, das mit einer fid-Auffangschicht bildet, hinzugefügt werden, von
Sulfid-Auffangschicht versehen ist, die die drei 50 der Wasserpermeabilität des verwendeten Harzes
polyäthylenisolierten Kabelkerne umgibt; beruht darauf, daß der wesentliche Teil der Vorfälle
F i g. 4 und 5 veranschaulichen den Sulfid-Auffang- auf Grund des Eindringens des wasserlöslichen Sulfids
effekt, der durch die vorliegende Erfindung erzielt dort stattgefunden hat, wo das Kabel sich im
werden kann. Wasser befand, wobei das Wasser als Träger für das
Entsprechend F i g. 1 ist ein Kupferleiler 101 mit 55 Sulfid wirkt. Geht man ausschließlich von dem zuvor
einem gewünschten Durchmesser mit einem Sulfid- erwähnten Gesichtspunkt aus, so gibt es keine obere
Auffangüberzug 102 überzogen, der aus einer Poly- Grenze für die Menge der zugegebenen Metalle odei
olefinreihen-Harz-Zusammensetzung besteht, die die Metallsalze. Wenn jedoch mehr als 100 Gewichtsteile
zuvor erwähnten Metalle oder Metallsalze enthält. Die der obigen Metalle oder Metallsalze zu 100 Gewichts-Sulfid-Auffangschicht
102 ist mit einer Isolierschicht 60 teilen des verwendeten Polyolefinreihen-Harzes hinzu-
103 aus Polyolefinreihen-Harz von gewünschter Dicke gefügt werden, wird der Abbau der physikalischen
bedeckt. Diese Schicht ihrerseits ist von einer äußeren und chemischen Eigenschaften des Harzes außer-Kunststoffkabelhülle
105 überzogen. ordentlich abhängig von der Art des Harzes. Aus diesem
Gemäß F i g. 2 ist die Sulfid-Auffangschicht 102 Grund liegt der bevorzugte Bereich der Menge dei
aus einer Zusammensetzung aus Polyolefinreihen-Harz 65 obigen Metalle oder Metallsalze praktisch unterhalb
mit den zuvor erwähnten Metallen oder Metallsalzen von 150 Gewichtsteilen und insbesondere zwischen
auf der Außenseite der Polyolefinreihen-Harz-Isolier- 5 und 60 Metallgewichtsteilen, bezogen auf 100 Geschieht
103 vorgesehen. wichtsteile Harz.
Die erfindungsgcmäßcn Wirkungen sollen im folgenden
an Hand von Versuchen verdeutlicht werden.
Versuch 1
Probenstäbe von 10 mm Durchmesser und 100 mm Länge wurden aus den in Tabelle I zusammengestellten
Zusammensetzungen hergestellt. Diese Probestäbe wurden einige Zeit entweder in eine wäßrige Lösung
aus Ammoniumsulfid oder in eine gesättigte, wäßrige Lösung aus Schwefelwasserstoff eingetaucht. Nach
jedem der nacheinanderfolgenden Zeiträume wurden sie aus den Lösungen gezogen und radial zur Bestimmung
der Sulfid-Eindringgeschwindigkeit durch Messung
der Dicke des auf Grund der Bildung von Bleisulfid geschwärzten Bereiches aufgeschnitten. Je geringer
die Dicke des geschwärzten Bereiches war, als desto größer wurde der Sulfid-Abfangeffekt angesehen.
Die Ergebnisse der Versuche, für die die wäßrige Lösung von Ammoniumsulfid verwendet wurde, sind
in F i g. 4 und diejenigen der Versuche, für die gesättigte, wäßrige Lösung von Schwefelwasserstoff verwendet
wurde, in F i g. 5 gezeigt.
Tabt'lc I
| Probe- 5 slab |
Hasishar/. | Sulfid- Auffangzusat/. |
Zusatzgchalt (in Gcwichts- untcilcn) |
| I 2 3 |
Polyäthylen Polyäthylen Polyäthylen |
Bleiweiß Bleiweiß Bleiweiß |
10 20 40 |
Wie aus F i g. 4 und 5 hervorgeht, wird der Effek
des Auffangens der wasserlöslichen Sulfide durch einet
höheren Gehalt an Zusätzen von Metall oder Metall salz, das mit dem wasserlöslichen Sulfid reagieren unc
is ein Metallsulfid bilden kann, erhöht.
Versuch 2
Die Ergebnisse von Versuchen zur Feststellung dei Wirkung der Zugabe von Metallen oder Metallsalzen
ao die die Sulfide auffangen können, zu dem Basishan in bezug auf Verarbeitbarkeit und die mechanischer
Eigenschaften der entstehender Zusammensetzung werden in der folgenden Tabene II wiedergegeben
|
Sulfid-
Auffangzusatz |
Tabelle | II |
Zugfestigkeit
(kg/mm«) |
Dehnung
(7o) |
Spröd-Bruch-
Temperatur |
|
| Basisharz | Bleiweiß Bleiweiß Bleiweiß |
Zusatzgehalt
(Gewichisteile) |
Walz-Knet-
Bcarbcitbarkcit |
1,67 1,60 1,62 1,15 |
698 636 650 310 |
unter —700C unter -65° C unter -60°C unter -20°C |
| Polyäthylen Polyäthylen Polyäthylen Polyäthylen |
0 30 50 150 |
gut gut gut recht gut |
||||
Versuch 3
Aus einer in Tabelle III angegebenen Polyolennreihen-Harz-Zusammensetzung wurden Probeblätter hergestellt.
|
Probe-
blatt |
Polyolefinreihcn-Harz |
Gewichts
anteile |
Sulfid-Auffangzusatz |
Gewichts
anteil |
| 1 | Polyäthylen geringer Dichte (Dichte 0,95, | 100 | 2 PbCO3Pb(OH)2 | 4 |
| Schmelzindex 1,2) | ||||
| 2 | desgl. | 100 | desgl. | 8 |
| 3 | desgl. | 100 | desgl. | 16 |
| 4 | desgl. | 100 | desgl. | 32 |
| 5 | desgl. | 100 | desgl. | 64 |
| 6 | desgl. | 100 | desgl. | 128 |
| 7 | desgl. | 100 | Pb (feines Pulver) | 20 |
| 8 | desgl. | 100 | PbCO3 | 40 |
| 9 | desgl. | 100 | Pb(CH3CO2), | 40 |
| 10 | desgl. | 100 | Pb(C18H35O2), | 20 |
| 11 | desgl. | 100 | PbOH2O — 2 PbSiO3 | 40 |
| 12 | desgl. | 100 | 3PbO-PbSO4H2O | 40 |
| 13 | desgl. | 100 | ZnO | 40 |
| 14 | desgl. | 100 | ZnCO3 | 40 |
| 15 | desgl. | 100 | Zn(C, ,H35CO2), | 20 |
| 16 | desgl. | 100 | Zn(CnH23CO2), | 20 |
| 17 | desgl. | 100 | Zn(C17H32[OH]CO,), | 20 |
| 18 | desgl. | 100 | CdO | 40 |
| 19 | desgl. | 100 | Cd(OH)2 | 40 |
| 20 | desgl. | 100 | CdCO3 | 40 |
| 21 | desgl. | 100 | CdCO3 | 20 |
| 22 | desgl. | 100 | Cd(C17H35CO2), | 20 |
| 23 | desgl. · | 100 | Cd(C17H32[OH]CO,), | 20 |
| 24 | desgl. | 100 | — |
| Probe blatt |
Polyolefinreihen-Harz | Gewichts anteile |
Sulfid-Auf fangzusatz | ZnO | PbO | — | PbO | Gewichts anteil |
| 25 | Polyäthylen hoher Dichte (Dichte 0,96, | 100 | PbO | 30 | ||||
| Schmelzindex 0,3) | CdO | ZnO | ZnO | |||||
| 26 | desgl. | 100 | 2 PbCO1 — Pb(OH)2 | — | CdO | CdO | 30 | |
| 27 | desgl. | 100 | 3 PbO — PbSO4H8O | — | 30 | |||
| 28 | desgl. | 100 | 2PbO-PbHPO3ViH1O | 30 | ||||
| 29 | desgl. | 100 | 3 PbO — Pb(C4H1O4)H1O | 30 | ||||
| 30 | desgl. | 100 | 2PbO-Pb(C17H1SCOO)1 | 30 | ||||
| 31 | desgl. | 100 | Zn(OH)1 | 30 | ||||
| 32 | desgl. | 100 | Cd(OH)1 | 30 | ||||
| 33 | desgl. | 100 | — | — | ||||
| 34 | Ä thylen-Viny lacttat-Copolymer | 100 | 2 PbCO3 — Pb(OH)1 | 60 | ||||
| (Vinylacetat-Anteil 3%) | ||||||||
| 35 | desgl. | 100 | ZnO | 60 | ||||
| 36 | desgl. | 100 | Zn(OH)1 | 60 | ||||
| 37 | desgl. | 100 | Zn (feines Pulver) | 60 | ||||
| 38 | desgl. | 100 | CdO | 60 | ||||
| 39 | desgl. | 100 | Cd(OH)1 | 60 | ||||
| 40 | desgl. | 100 | Cd (feines Pulver) | 60 | ||||
| 41 | desgl. | 100 | — | — | ||||
| 42 | Äthylen-Äthylacrylat-Copolymer | 100 | 60 | |||||
| (Athylacrylat-Anteil 3%) | ||||||||
| 43 | desgl. | 100 | 60 | |||||
| 44 | desgl. | 100 | — | |||||
| 45 | lonomer (Sarlyn A 1650, hergestellt von | 100 | 60 | |||||
| Du Pont Co., USA.) | ||||||||
| 46 | desgl. | 100 | 60 | |||||
| 47 | desgl. | 100 | 60 | |||||
| 48 | desgl. | 100 | — | |||||
| 49 | Polypropylen (Dichte 0,90, | 100 | 60 | |||||
| Schmelzindex 1,0) | ||||||||
| 50 | desgl. | 100 | 60 | |||||
| 51 | desgl. | 100 | 60 | |||||
| 52 | desgl. | 100 | — |
Es wurden 52 Probestücke hergestellt, die je 1 mm dick, 40 mm breit und 200 mm lang waren und aus einer
Kupferplatte bestanden, die 0,5 mm dick, 20 mm breit und 160 mm lang war, die mit verchiedenen Arten von
Pofyolefinreihen- Harz-Zusammensetzungen durch Warmpressen vollständig überzogen waren. Diese
Probestücke wurden sodann in eine gesättigte, wäßrige Lösung aus Schwefelwasserstoff eingetaucht.
Nach 35 Tagen Eintauchzeit wurde von jeder Kupferplatte die Harzdeckschicht abgestreift und die Schwärzung auf Grund von Kupfersulfidbildung überprüft.
Bei den Proben Nr. 24, 33, 41, 44, 48 und 52, deren Bedeckung kein Pulvermaterial aus Metall oder
Metallsalz enthielt, war eine bemerkenswerte Schwärzung der Kupferplatte zu beobachten.
Wie aus den drei verschiedenen obigen Versuchen hervorgeht, ist es zur Bildung der Sulfid-Auffangschicht zweckmäßig, den Gehalt an Sulfid-Auffangzusätzen, d. h. an Metallen oder Metallsalzen, entsprechend ihrer Art und der Art des Basisharzes, in
dem sie verwendet werden, zu bestimmen.
Im folgenden sollen einige Beispiele für die Herstellung der mit Polyolefinreihen-Harzen isolierten,
elektrischen Kabel entsprechend der vorliegenden Erfindung wiedergegeben werden.
B e i s ρ i e 1 1
Auf einen Kupferleiter von 22 mm* Querschnitts
fläche wurde eine 5 mm dicke Isolationsschicht aus Polyäthylen (mit einer Dichte von 0,92 und einen-Schmelzindex von 2,0) ausgebildet, die sodann mil
einer Dicke vcn 2,0 mm mit einer halbleitender Polyäthylen-Zusammensetzung, bestehend aus 100 Gewichtsteilen eines Copolymers aus Äthylen unc
Vinylacetat (Anteil des Vinylacetats 3 %). 20 Gewichts
teilen Ruß und 20 Gewichtsteilen Bleiweiß, extrusions
überzogen und sodann mit einer PolyäthylenhUlle vor
1,5 mm Dicke zur Vervollständigung eines poly äthylenisolierten, elektrischen Kabels bedeckt wurde
Als Vergleichsprobe wurde ein elektrisches Kabe hergestellt, das dem obigen Kabel ähnelt, jedoch fre
von Bleiweiß ist.
Diese elektrischen Kabel· wurden sodann 245 Tag« lang in eine wäßrige Lösung aus Ammoniumsulfk
getaucht und bei Raumtemperatur gehalten. Sodanr wurden sie aus der Lösung genommen, und die Deck
schichten wurden von dem Leiter entfernt. Bei den erfindungsgemäßen Kabel zeigte es sich, daß dei
Kupferleiter nur in geringem Ausmaß geschwärzt·war und die Bildung von Bldsulfid wurde in der gleitendet
π 12
Polyäthytenschicht beobachtet, jedoch waren keine kabel baumförmige Kupfersulfidkristalle von etwa
Sulfidbäume in der Polyäthylen-Isolationsschicht fest- 0,4 mm Länge in der Polyäthylen-Isolation zu beobzustellen.
Bei dem Vergleichskabel andererseits war achten,
der Kupferleiter geschwärzt, und in der Polyäthylen-Isolationsschicht wuchsen baumförmige Kupferkri- 5 B e i s ρ i e I 4
stalle von etwa 0,6 mm Länge.
der Kupferleiter geschwärzt, und in der Polyäthylen-Isolationsschicht wuchsen baumförmige Kupferkri- 5 B e i s ρ i e I 4
stalle von etwa 0,6 mm Länge.
Ein Leiter aus sieben Kupferdrähten (0,8 mm Ourch-
Beispiel 2 messer), die miteinander .verseilt waren, wurde mit
einer Isolierschicht von 1 mm Dicke aus Polypropylen
Ein Kupferleiter von 22 mm* Querschnitt wurde mit io (mit einer Dichte von 0,9 und einem Schmelzindex
einer Dicke von 1,2 mm mit einer halbleitenden von 1,0) bedeckt und sodann mit einer Dicke von
Polyäthylen-Zusammensetzung, die aus 100 Gewichte- 1,5 mm mit einer Polyäthylenzusammensetzung aus
teilen eines Äthylen-Vinylacetat-Copolymeren (Vinyl- 100 Gewichtsteilen Polyäthylen (mit einer Dichte von
acetatanteil 3%), zu 20 Gewichtsteilen aus Ruß und 0,92 und einem Schmelzindex von 0,3) und 35 Gezu
20 Gewichtsteilen aus Bleioxyd bestand, extrusions- 15 wichtsteilen Ziukoxyd (ZnO) zur Herstellung einer
überzogen. Auf dieser Schicht wurde sodann eine Sulfid-Auffangschicht extrusionsüberzogen. Sodann
Isolationsschicht aus vernetztem Polyäthylen von wurde das Kabelmit einer Dicke von 1,5 mm mit einer
3 mm Dicke ausgebildet, die ihrerseits mit einer Polyäthylen-Zusammensetzung(deren Rußanteil2,5%,
Dicke von 1,2 mm mit der halbleitenden Polyäthylen- deren Dichte 0,93 und deren Schmelzindex 0,3 betrug)
Zusammensetzung, bestehend aus 100 Gewichtsteilen ao zur Herstellung der Kabelhülle extrusionsüberzogen.
Äthylen-Vinylacetat-Copolymer (Vinylacetatanteil Dadurch entstand ein Probekabel. Ein Vergleichskabel,
3%), 20 Gewichtsteilen Ruß und 20 Gewichtsteilen das mit dem obigen Kabel übereinstimmte, jedoch
Bleioxyd, extrusionsüberzogen wurde. Der ent- kein Zinkoxyd in der Polyäthylenzusammensetzung
stehende Kabelkern wurde schließlich mit einer der Isolierschicht enthielt, wurde ebenfalls hergestellt.
Polyäthylenhülle von 1,5 mm Dicke zur Vervoll- 35 Diese Kabel wurden 6 Monate lang in eine gesättigte
ständigung eines polyät'iylenisolierten elektrischen Gefrierlösung aus Wasserstoffsulfid bei einer Tem-Kabels
umgeben. Zusätzlich v/urde ein Vergleichskabel, peratur von 50° C eingetaucht, während eine Wechseldas
dem obigen ähnlich war, jedoch kein Bleioxyd spannung von 400 V an sie angelegt wurde, so daß eine
aufwies, hergestellt. verstärkte Zerstörung der Kabel bewirkt wurde.
Diese elektrischen Kabel wurden 490 Tage lang in 30 Vor der verstärkten Zerstörung beirug der isölationseine
gesättigte, wäßrige Lösung von Wasserstoffsulfid widerstand der Kabel 7,17 · 106 (ΜΩ-km). Nach der
mit einer Temperatur von 50°C eingetaucht. Sodann ömonatigen, verstärkten Zerstörung sank der Isolawurden
sie aus der Lösung herausgenommen, und die tionswiderstand des Vergleichskabels auf 3,9 · 103
Deckschichten wurden von dem Kupferleiter entfernt. (ΜΩ-km), während der Isolationswiderstand des
Bei dem erfindungsgemäßen Kabel wurden keine 35 erfindungsgemäßen Kabels nur auf 2,45 · 10s (ΜΩ-km)
Kupfersulfidkristalle in der vernetzten Polyäthylen- sank. Eine genau; Untersuchung dieser zerstörten
Isolationsschicht beobachtet. Andererseits zeigte sich Kabel durch Aufbrechen zeigte, daß in dem erfindungsbei
dem Vergleichskabel eine extreme Schwärzung des gemäßen Kabel der Kupferleiter nur wenig geschwärzt
Kupferleiters, und in der vernetzten Polyäthylen- war und daß in der Polypropylen-Isolierschicht, die
isolierschicht wurden baumförmige Kupfersulfid- 40 an den Leiter angrenzte, keine Veränderungen auf-K
ristalle von etwa 1 mm Länge gefunden getreten waren. Andererseits hatte sich bei dem
Vergleichskabel ein großer Anteil von schwarzen
Beispiel 3 Kupfersulfidkristallen von etwa 10 μ Länge in der
Polypropylen-Isolierschicht gebildet.
Drei isolierte Kabelkerne, die je einen Leiter, der 45
aus sieben Kupferdrähten von 0,8 mm Durchmesser Beispiel 5
bestand, die miteinander verseilt waren, und eine
Isolierschicht aus Polyäthylen mit einer Dichte von Drei isolierte Kabelkerne, die je einen Leiter, der
0,92 und einem Schmelzindex von 2,0 sowie einer. aus sieben Kupferdrähten von 0,8 mm Durchmesset
Dicke von 0,8 mm aufwiesen, wurden mit Jute 5° bestand, die miteinander verseilt waren, und ein«
miteinander verseilt. Auf den entstehenden Strang 0,8 mm dicke, vernetzte Polyäthylen-Isolierschichl
wurde ein Baumwollband gewickelt, das sodann mit (mit einer Gelfraktion von 78% und einer Dicht«
einer Dicke von 2 mm mit einer Polyäthylen-Zusam- von 0,92) auf dem Leiter aufwiesen, wurden mitein
mensetzung extrusionsüberzogen wurde, die zu ander mit Jute verseilt. Auf den entstehenden Stranj
100 Gewichtsanteilen aus Polyäthylen, zu 2,5 Ge- 55 wurde ein Baumwollband aufgewickelt, das sodanr
wichtsanteilen aus Ruß und zu 40 Gewichtsanteilen in einer Dicke von 1,5 mm mit einer Polyäthylen
aus Bleisalz bestand. Dadurch wurde ein dreiadriges, zusammensetzung überzogen wurde, die zu 100 Ge
polyäthylenisoliertes Steuerkabel fertiggestellt. Ein wichtsteilen aus Polyäthylen hoher Dichte (Dichte 0,96
Vergleichskabel, das mit dem obigen Kabel überein- Schmelzindex 0,2) und 45 Gewichtsteilen Cadmium
stimmte, jedoch'kein Bleisalz in der Kabelhülle enthielt, 60 sulfat (CdSO4) bestand. Das Kabel wurde sodani
wurde ebenfalls hergestellt. in einer Dicke von 1,5 mm mit einer Polyäthylen
Diese Steuerkabel wurden 147 Tage lang in eine Zusammensetzung überzogen, deren Rußanteil 2,5%
Ammoniumsulfidlösung eingetaucht, während sie bei deren Dichte 0,93 und deren Schmelzindex 0,3 betrug
Raumtemperatur mit 200 V belastet wurden. Danach Dadurch wurde die Kabelhülle gebildet. So entstan«
wurden sie zur Überprüfung aufgebrochen. Bei dem 65 ein Probekabel. Ein entsprechendes Vergleichskabel
erfindungsgemäßen Kabel zeigte sich keine Bildung das jedoch kein Cadmiumsulfat in der hochdichtei
von Kupfersulfidkristallen in der Polyäthylen-Iso- Polyäthylenzusammensetzung enthielt, wurde eben
lationsschicht. Andererseits wa^n bei dem Vergleichs- falls hergestellt.
27 0 5 #
Diese Kabel wurden sodann 6 Monate lang in eine gesättigte, wäßrige Lösung aus Schwefelwasserstoff
getaucht, die bei einer Temperatur von 500C gehalten wurde, während eine Wechselspannung von 400 V
an die Kabel angelegt und somit eine' verstärkte Zerstörung der Kabel verursacht wurde. Eine genaue
Untersuchung der zerstörten Kabel durch Aufbrechen zeigte, daß bei dem erfindungsgemäßen Kabel der
Kupferleiter nicht korrodiert war. Andererseits hatten sich bei dem Vergleichskabel eine große Menge von
schwarzen Kupfersulfidkristallen von etwa 70 μ Länge
gebildet, die gleichförmig in die Isolierschicht aus vernetzten! Polyäthylen gewachsen waren.
Wie aus den obigen Beispielen hervorgeht, kann die Sulfid-Auffangschicht zwischen dem Kupferleiter und
der Isolierschicht auf dem Leiter vorgesehen sein. Alternativ können die Sulfid-Au'iangzusätze, die durch
pulverförmige Metalle oder Metallsalze gebildet werden, die mit Schwefelwasserstoff und zur Bildung
von Metallsulfiden reagieren können, zu einer Deckschicht, wie einer äußeren, halbleitenden Schicht oder
Kunststoff-Schutzhülle, hinzugefügt werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1 2
ausgewählt ist, die aus Zinkoxyd, Zinkhydroxyd,
Patentansprüche · Zinksulfat, Zinkchlorid, Zinkcarbonat, Zinkstearat,
Zinklaurat und Zinkricinoleat besteht.
!.Elektrisches Kabel, das mit einer Isoherschicht 10. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekenn-
aus einem Polyolefinreihen-Harz isoliert ist, d a- 5 zeichnet, daß das Material der weiteren Schicht
durch gekennzeichnet, daß innerhalb (108) ein Cadmiumsalz enthalt, das aus der
des Kabels an gewünschter Stelle eine weitere Gruppe ausgewählt ist, die aus Cadmiumoxyd,
Schicht (102) vorgesehen ist, die aus einer Zu- Cadmiumhydroxyd, Cadmmmsulfat, Cadmnim-
sammensetzung aus Polyolefinreihen-Harz mit Chlorid, Cadmiumcarbonat, Cadmiumstearat, Cad-
solchen pulverförmigen Metallen, Metallsalzen io miumlaurat und Cadmiumncmoleat besteht.
oder deren Mischungen besteht, die durch Reaktion
mit wasserlöslichen Sulfiden wasserunlösliche Metallsulfide bilden.
oder deren Mischungen besteht, die durch Reaktion
mit wasserlöslichen Sulfiden wasserunlösliche Metallsulfide bilden.
Family
ID=
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