DE2856175A1

DE2856175A1 - Elektrisches freileitungskabel, insbesondere fassadenkabel

Info

Publication number: DE2856175A1
Application number: DE19782856175
Authority: DE
Inventors: Franz Daenekas; Ferdinand Dr Rer Nat Hanisch; Richard Winter
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1978-12-27
Filing date: 1978-12-27
Publication date: 1980-07-10
Also published as: AR223201A1

Description

Elektrisches Freileitungskabel, insbesondere Fassadenkabel
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Freileitungslcabel, insbesondern Fassadenkabel, mit einer den Leiter oder das Leiterseil überdeckenden, gleichzeitig als elektrische Isolierung und gegen äußere Einflüsse widerstandsfähige Umhüllung dienenden Schicht aus einem vernetzten Werkstoff, dem Füllstoffe, wie Ruß und/oder Graphit in geringen Mengen zugesetzt sind.
Zur Stromversorgung etwa von freistehenden Gehöften auf dem Lande oder vereinzelten Kleinverbrauchern sind sog. Freileitungs- oder Fassadenkabel im Einsatz, die lediglich aus dem stromführenden Leiter oder einem Leiterseil sowie einer isolierenden Hülle bestehen. Diese Hülle übernimmt hierbei neben der elektrischen Isolierung auch die mechanische Funktion eines Mantels. Das bedingt besondere Anforderungen, vor allem an die Licht- bzw. Witterungsbeständigkeit, insbesoridere gegen Wärmeverdrückung, Abri eb- und Kältebeständigkeit.
Bisher übliche Freileitungskabel bestehen daher aus einem peroxidisch vernetzten Polyäthylen, dem zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen Ruß in Mengen bis zu 40 %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Isolieruny, zugegeben wird. Neben einer Verbesserung der mechanischen Eigenschaften soll der Ruß gleichzeitig die Witterungsbeständigkeit, vor allem gegen UV-Einstrahlung, verbessern.
Will man dagegen wärmestandsfestere als die üblichen auf Basis 1.ieich-Polyäthylen zusammengesetzte Mischungen verarbeiten, so treten Extrusionsschwierigkeiten auf. Mischungen auf Basis Hart-Polyäthylen können bei Füllstoffgehalten von bis zu 40 % nicht mit den üblichen Peroxiden vernetzt werden, da die zur Extrusion notwendigen höheren Verarbeitungstemperaturen zum Anspringen des íaterials im Extruder führen. Noch wärmestandfestere Mischungen, beispielsweise unter Zusatz von Polypropylen, sind damit bei dieser Vernetzungstechnik ebenfalls nicht verarbeitbar.
Der Einsatz von solchen Werkstoffen, die im Bereich der Notdiensttemperatur (1300 C) eine wesentlich höhere Wärmestandsfestigkeit aufweisen, hat aber fw gende Vorteile: höhere nutzbare Leitertemperatur und weniger Verdrückung an den Klemmhalterungen der frei aufgehängten Aderbündel. Für die Montage bei Normaltemperaturen ist zusätzlich eine verbesserte Abmantelbarkeit der Isolierung vom Leiter wünschenswert. Für kurzfristige Überlastung mit Kurzschlußtemperaturen am Leiter von bis zu 2500 C ist es, wie bisher auch, notwendig, daß der Werkstoff vernetzt ist.
Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, ein Freileitungskabel zu schaffen, dessen Isolierung den gestelIten Anforderungen genügt bei gleichzeitig rationellem Fertigungsverfahren.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß als Werkstoff ein Verschnitt aus einem Polymer bzw. Polymergemisch mit einem Schmelzbereich oberhalb 1200 C und einer elastifizierenden kautschukartigen Komponente auf Polymerbasis dient; dieses Polymergemisch ist durch Aufpfropfen von Silanverbindungen auf die Polymermoleküle durch Feuchtigkeitseinwirkung vernetzbar. Durch den hohen Schmelzbereich der teilkristallinen Komponente ist eine standfeste Isolierung auch bei erhöhten Betriebstemperaturen geschaffen, wie sie beim vernetzten Polyäthylen nur bis unterhalb 900 C beobachtet werden kann. Der erkstoff selbst ist auf einfachem Wege vernetzt, das teilkristalline Polymer und/ oder -gemisch führt zur Verminderung der Haftung zwischen Leiter/Leiterseil und Isolierung, die Montierbarkeit, d. h. die Herstellung von Anschluß- und Verbindungsstellen wird damit wesentlich erleichtert.
Als hochschmelzende Polymere sind z. B. geeignet höher schmelzende teilkristalline Polyolefine, isotaktische Polybutene oder auch amorphe Polyolefine mit hoher Einfriertemperatur, z. B. Polystyrol. Für die Zwecke der Erfindung besonders geeignet ist jedoch das Polypropylen, das überwiegend isotaktisch ist, aber auch syndiotaktische und ataktische Anteile enthalten kann.
In Weiterführung der Erfindung kann es mitunter auc zweckmäßig sein, Polymergemische aus teilkristallinen Komponenten einzusetzen. Vorteilhaft ist hierbei insbesondere eine Mischung aus isotaktischem Polypropylen (PP) und sog. Hart-Polyäthylen (HD-PE) mit einer Dichte von 5 0,94 g/cm3. Je nach dem Polyäthylen-Anteil kann die Härte der Isolierung zusätzlich beeinflußt werden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist, daß der Polyäthylen-Anteil in, Gegensatz zum Polypropylen zusätzlich an der Feuchtigkeitsvernetzung (Siloxanvernetzung)teilnimmt, so daß bei sonst gleicher Rezeptur ein engmaschigeres Netzwerk entsteht. Solche Gemische können daher auch als vernetztes Polyäthylen aufgefaßt werden, bei dem durch Modifizierung z. B. mit dem Polypropylen sowie den elastifizierenden Komponenten die genannten Vorteile erreicht werden.
Dieser Gedanke läßt sich weiter variieren, wenn in Durchführung der Erfindung die Polymerkomponente mit dem hohen Schmelzbereich im Gemisch mit einem Polyäthylen geringerer Dichte, z. B. #0,94 g/cm3 verwendet wird. Bei gleichzeitiger Mitvernetzung läßt die Zugabe eines solchen Weichpolyäthylens so eine w@@ tere Härtebeeinflussung zu.
Ein nach der Erfindung ausgebildetes Freileitungskabel kann z. 3. eine Isolierung/Umhüllung aufweisen, die aus einem Verschnitt aus 20 - 60 Teilen hochschmelzenden Polymers und 20 - 40 Teilen aus der elastifizierenden Komponente besteht. Die hochschmelzende Komponente kann dabei ein Gemisch aus isotaktischem Polypropylen und Hart-Polyäthylen beliebiger Zusammensetzung sein.
In Durchführung der Erfindung können als elastifizierende, kautschukartige Komponenten z. B. Kautschuk auf der Basis Butylkautschuk, Äthylen-Propylen-Kautschuk (EPM), wthylen-pro?ylen-Terpolymere (EPOM), Äthylen-Acrylsäureester-Copolymere oder auch kautschukartige Äthylen-Acrylsäureester-Copolymere verwendet werden.
Besonders günstig verhalten sich Gemische aus hthylen-Propylen-Kautschuk, Polypropylen und ilart-Polyäthylen, wobei der erstgenannte Mischungsbestandteil die notwendige Elastizität der Umhüllung und das PPtHart-PE-Gemisch die für die Zwecke der Erfindung ausreichende Festigkeit und Standfestigkeit in der Wärme mit sich bringt, was dem Kabel u. a. bei l'otdiensttemperatur (1>30) und in Kurzschlußfällen (2530 C) zugute kommt.
Zur Sicherstellung der geforderten Licht- und Witterungsbeständigkeit wird der Mischung für ein Fassadenkabel nach der Erfindung Ruß zugesetzt, vorzugsweise 2,0 bis 3,5 Gew. h. In Weiterführung des Erfindungsgedankens wird hierfür vorteilhaft ein nichthygroskopischer Ruß verwendet, z.B. ein Acetylenruß. Solche Ruße sind z. B. unter den Handelsnamen Shawinigan-Ruß, Akzo-Ruß Ketjen Black EC und Acetylenschwarz Y bekannt. Der Einsatz solcher Ruße in Materialien, die durch Aufpfropfen von Silanverbindungen auf ihre Moleküle feuchtigkeitsvernetzbar sind, führt zu einer hoher Oberflächengüte des Endproduktes.
Zur Herstellung eines Kabels nach der Erfindung kann man vorteilhaft so vorgehen, daß die hochschmelzende Komponente und die elastifizierende zusammen mit dem 'uß oder Rußbatch sowie den Silanreagenzien und ggf. modifizierenden Zusätzen gemiscrìt und in einem Extruder bei Temperaturen zwischen lG-'00 C und 2400 C gepfropft und granuliert wird. Im Anschluß daran wird das so vorbereitete Material, ggf. nach einer Zwischenlagerung, auf den Leiter aufextrudiert.
Die Vernetzung erfolgt dann in einer nachgeschalteten Sauna oder in eine, temperierbaren Wasserbad. Während bei der üblichen Verfahrenstechnik zum Einmischen der Peroxide und Ruße zwei Mischvorgänge oberhalb des Schmelzbereiches der Mischung notwendig sind, erfordert das erfindungsgemäße Verfahren nur einen Kaltmischprozeß, wo keine zusätzliche Temperaturbeanspruchung auftritt und nur einen Mischvorgang oberhalb des Schmelzbereiches. Es ist auch möglich, daß die hochschmelzende und die elastifizierende Komponente sowie alle weiteren Zusätze gemisc;it und in einem arbeitsgang im Extruder bei Temperaturen zwischen 160°C und 240°C gepfropft und anschließend auf den Leiter aufextrudiert werden D. h. die Mischung wird hierbei in einem einzigen Extrusionsvorgang homogenisiert, gepfropft und auf den Leiter aufgebracht.
Da das Freileitungskabel im Gegensatz zur herkömmlichen Technik ins Freie extrudiert wird, können eingestellte Abmessungen, Längsrillen oder -noppen sofort beurteilt werden. ine Verletzung von längslaufenden noppen - als Sennzeichnung von Fassadenkabeln - ist nicht zu befürchten, da die Isolierung nach dem ersten Eintauchen in die Kühlzone unterhalb 165° C abkühlt und damit wegen des hohen Schmelzbereiches der teilkristallinen Komponente bereits standfest wird. Für die Vernetzung selbst sind dann nur Temperaturen unterhalb des Schmelzbereiches der teilkristallinen Komponente notwendig.
Die Erfindung sei an Hand des in der Fig. als Ausführungsbeispiel dargestellten Fassadenkabels näher erläutert.
Ein solches Kabel besteht z. B. aus dem aus einzelnen miteinander verseilten Drähten bestehenden Leiterseil 1, das von der Isolierhülle 2 umgeben ist.
Zur Herstellung dieser Isolierhülle können beispielsweise die folgenden islischungen eingesetzt werden.
Mischung I Polypropylen G0 Teile EPK 100 Teile Ruß (Acetylenschwarz Y) 4 Teile Sila 2,0 Teile Peroxid 0,25 Teile Vernetzungskatalysator 0,05 Teile Mischung II Polypropylen 100 Teile Hart-PE (Dichte#0,95 g/cm³) 100 Teile EPK 100 Teile Ruß 8 Teile Silan 4 Teile Peroxid 0,3 Teile Vernetzungskatalysator 0,1 Teile Mischung III Polypropylen 60 Teile Polyäthylen (Dichte#0,94 g/cm3) 40 Teile EPK 100 Teile Ruß 6 Teile Silan 2,5 Teile Peroxid 0,25 Teile Vernetzungskatalysator 0,075 Teile Leerseite

Claims

Patentansprüche 1. Elektrisches Freileitungskabel, insbesondere Fassadenkabel, mit einer den Leiter oder das Leiterseil überdeckenden, gleichzeitig als elektrische Isolierung und gegen äußere Einflüsse widerstandfähige Umhüllung dienenden Schicht aus einem vernetzten Werkstoff, dem Füllstoffe, wie Ruß und/oder Graphit in geringen Mengen zugesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstoff ein Verschnitt aus einem Polymer bzw. Polymergemisch mit einem Schmelzbereich oberhalb 123 ° C und einer elastifizierenden kautschukarlipe@ Komponente auf Polymerbasis dient, die durch Aufpfropfen von Silanverbindungen auf die Polymermoleküle durch Feuchtigkeitseinwirkung vernetzbar ist.
2. Freileitungskabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als hochschmelzendes Polymer ein isotaktisches Polypropylen (PP) verwendet wird.
3. Freileitungskabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als hochschmelzendes Polymergemisch eine Mischung aus isotaktischem Polypropylen (PP) und Hart-Polyäthylen (HD-PE) dient.
4. Freileitungskabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschnitt neben der hochschmelzenden Polymerkomponente Polyäthylen geringerer Dichte (#0,94 g/cm³) als Modifikator enthält.
5. Freileitungskabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das hochschmelzende Polymergemisch aus isotaktischem Polypropylen und Hart-Polyäthylen beliebiger Zusammensetzung besteht.
6. Freileitungskabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschnitt aus 2@ - @@ Teilen hochschmelzenden Polymeres und 20 - 4@ Teilen aus der elastifizierenden Komponente besteht.
7. Freileitungskabel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als elastifizierende Komponente ein Äthylen-Propylen-Kautschuk (EPK) dient.
8. Freileitungskabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff ein nichthygroskopischer Ruß verwendet ist.
9. Verfahren zur Herstellung eines Freileitungskabels nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die hochschmelzende Komponente und die elastifizierende Komponente zusammen mit dem Ruß und den Siloxanreagenzien sowie ggf. modifizierenden Zusätzen gemischt und in einem Extruder bei Temperaturen zwischen 180° C und 240° C gepfropft und granuliert wird und daß anschließend. ggf. nach einer Zwischenlagerung, das gepfropfte Material auf den Leiter aufextrudiert wird.
10. Verfahren zur Herstellung eines Freileitungskabels nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die hochschmelzende und die elastifizierende Komponente zusammen mit allen weiteren Zusätzen gemischt und in einem Extruder bei temperaturen zwischen 189° C und 248° C gepfropft und ausgeformt wird.