DE2934057C2 - Process for the production of electrical plastic-insulated cables - Google Patents
Process for the production of electrical plastic-insulated cablesInfo
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Description
Die vorllegei. Je Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung elektrischer Kabel mit einer aus vernetzten thermoplastischen oder elastomere: Werkstoffen bestehenden Isolierung, insbesondere so'chen, die nach Aufpfropfen von Vernetzungsmittel!!, wie Milanen oder deren Verbindungen, unter Feuchtigkeitseinwirkung vernetzbar sind, bei dem während eines kontinuierlichen Durchlaufs des Leiters die Isolierung auf diesen als konzentrische Hülle aufextrudlert wird.The submission. Each invention relates to a method for Manufacture of electrical cables with one off networked thermoplastic or elastomeric: existing materials Isolation, in particular those which, after grafting on crosslinking agents, such as kites or their Compounds that can be crosslinked under the action of moisture, in which during a continuous run of the conductor, the insulation is extruded onto it as a concentric sheath.
Bekannt ist seit langem das Problem, daß thermoplastische Kunststoffe zum Teil nur nach besonderer Oberflächenbehandlung mit einer Beschichtung versehen wurden können (DE-AS 11 55 835). Zur Erzeugung leitfähiger Schichten hat man aus diesem Grunde kleine Metallteilchen auf elektrischem Wege auf die Isolferstoffoberfläche aufgesprüht. Eine andere Möglichkeit, einen leitfähigen Belag auf der lsolierstoffoberfläche eines elektrischen Kabels anzubringen Ist die, die Oberfläche der Isolierung mit einer Flamme zu erwärmen, die Kohlenwasserstoffgas verbrennt. Hierbei werden die aus dem Verbrennungsvorgang herrührenden Kohletellchen zumindest oberflächlich In die Isolierung eingebettet, so daß eine leitfähige Schicht gebildet wird.The problem has long been known that thermoplastic Some plastics were only given a coating after a special surface treatment can (DE-AS 11 55 835). For this reason, small metal particles are used to produce conductive layers sprayed electrically onto the insulating material surface. Another option, a conductive one Applying a coating to the insulating surface of an electrical cable is the surface of the insulation with a flame to heat the hydrocarbon gas burns. In this case, the coal particles resulting from the combustion process are at least Superficially embedded in the insulation so that a conductive layer is formed.
Diese bekannten Maßnahmen sind jedoch dann nicht mehr geeignet, wenn es sich bei den beiden Verbundpartnern um Isolierende Werkstoffe handelt, die mechanisch fest und auch feuchtigkeitsdicht miteinander verbunden werden müssen. So zeigt beispielsweise das als Isolierstoff für elektrische Kabel in vernelzter oder unvernetzter Form eingesetzte Polyäthylen Im Vergleich zu den sonst üblichen Isollerwerkstoffen, etwa dem Polyvinylchlorid, geringere Adhäsionskräfte zu den In der Verbindungstechnik verwendeten, In der Regel selbsthärtenden Kunststoffen. Die verhältnismäßig geringen Adhäsionskräfte zwischen den heute z. B. Üblicherwelse In der Verbindungstechnik eingesetzten polaren Gießharzen auf Basis Polyurethan und der Oberfläche eines ml! einem Polyäthylen isolierten Kabels sind eine Frage der hohen Grenzflächenspannung zwischen den beiden Verbundpartnern. However, these known measures are no longer suitable if the two partners are involved It is about insulating materials that are mechanically solid and also moisture-proof connected to one another Need to become. This shows, for example, that it is used as an insulating material for electrical cables in meshed or non-crosslinked versions Form of the polyethylene used Compared to the otherwise common insulating materials, such as polyvinyl chloride, lower adhesion forces to those used in connection technology, usually self-curing Plastics. The relatively low adhesive forces between today's z. B. Usual catfish In connection technology used polar casting resins based on polyurethane and the surface of a ml! one Polyethylene insulated cables are a question of the high interfacial tension between the two composite partners.
Der Erfindung Hegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, auch bei aus isolierenden Werkstoffen bestehenden Verbundpartnern dauerhafte oberflächliche Verbindungen zu erreichen, die mechanisch fest und feuchtigkeitsdicht sind, wie es insbesondere bei der für Energieverteilungskabel häufigenThe invention is therefore based on the object of finding a way, even with from insulating Materials existing composite partners to achieve permanent superficial connections that mechanically are solid and moisture-proof, as is often the case with power distribution cables in particular
ίο Anschluß- und Verbindungstechnik gefordert wird.ίο connection and connection technology is required.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Kabel zur Aktivierung der Oberfläche der Isolierung unmittelbar nach erfolgter Ausformung und Auflegung der Isolierhülle auf den Leiter durch eineThis object is achieved according to the invention in that the cable for activating the surface of the Insulation immediately after the shaping and laying of the insulating sleeve on the conductor by a
'.-·, Zone verschärften Sauerstoffangriffs bei gleichzeitiger Temperaturanhebung auf Werte wesentlich über der Schmelz- und Extrusionstemperatur hindurchgeführt wird. Diese unmittelbare Beeinflussung der noch unberührten Oberfläche der Isolierung führt zu einer Aktivierung im Sinne einer völligen Änderung der Obetriachenaffinität des Polymermaterials zum Verbundpartner. Die nach der Behandlung erhöhte Affinität, z. B. des Polyäthylens, der. Kabelisolierung zu der bei der Muffenmontage verwendeten Füllmasse, beispielsweise auf Gießharzbasis, läßt auch dann nicht nach, wenn die Verbindung über lange Zeit dem Betrieb unterworfen bleibt. Wesentlich ist, daß die Beeinflussung der isoiieroberfläche unter stark oxidierenden Bedingungen erfolgt, so daß sauerstoffhaltige Gruppierungen entstehen können, die zu einer bleibenden Polarisierung der Isolierstoffoberfläche führen. Dieser Effekt läßt sich nicht erreichen, wenn das Kabel z. B. im Fs'.Ie einer dampfvernetzten Isolierung die Vulkanisierstrecke bereits verlassen oder, wie ebenfalls bereits bekannt (DE-OS 22 04 658), das Kabel zum Zwecke der drucklosen Vernetzung der Isolierung ein Salzbad, ein Flüssigbad oder eine Heißluftstrecke bereits durchlaufen hat. Im Gegensatz zu den Vuikanisierstrekken Im geschlossenen Dampfrohr iCV-Anlage) 1st jedoch bei den letztgenannten Vernetzungsstrecken die Erflndung auch anwendbar, wenn vcr izm Flüssigkeitsbad oder vor der Heißluftstrecke elite Behandlung der Isolleroberfläche im Sinne der Erfindung unmittelbar nach der Extrusion vorgenommen wird. '.- ·, zone of intensified oxygen attack with simultaneous temperature increase to values substantially above the melting and extrusion temperature. This direct influence on the still untouched surface of the insulation leads to activation in the sense of a complete change in the surface affinity of the polymer material for the composite partner. The increased affinity after treatment, e.g. B. of polyethylene, the. Cable insulation to the filling compound used in the sleeve assembly, for example based on cast resin, does not decrease even if the connection remains subject to operation over a long period of time. It is essential that the insulating surface is influenced under strongly oxidizing conditions so that oxygen-containing groups can arise which lead to permanent polarization of the insulating surface. This effect cannot be achieved if the cable z. B. in Fs'.Ie a vapor-crosslinked insulation the vulcanization line or, as also already known (DE-OS 22 04 658), the cable has already passed through a salt bath, a liquid bath or a hot air line for the purpose of pressureless crosslinking of the insulation. In contrast to the Vuikanisierstrekken In the closed steam pipe (iCV system), however, the invention can also be used for the last-mentioned crosslinking sections if the Isoller surface is treated immediately after the extrusion in the liquid bath or before the hot air section in the sense of the invention.
Nach der Erfindung erfolgt die Aktivierung der Oberfläche durch eine solche Temperaturanhebung, daß Temperaturen weit über der Schmelz- bzw txtruslonstemperatur des jeweiligen Isolierstoffes erreicht werden. BeJ der kontinuierlichen Kabelfertigung bedeutet dies In der Regel, daß der aus dem Spritzkopf eines Extruders austretende Isollerwerks'off sofort in der Temperatur angehoben werden muß. Dies kann In Weiterführung des Erfindungsgedankens beispielsweise dadurch geschehen, Jaß die Oberfläche der Isolierung durch die mit Sauerstoffüberschuß eingestellte Flamme eines Brenners modifiziert wird. Mit Hilfe einer solchen auf die Isolierung gerichtete Flamme ist es möglich, im Durchlauf für eine kurzfristige wesentliche Temperaturerhöhung der entscheidenden oberflächennahen Bereiche zu sorgen. In diesem Zusammenhang wird man die von der Flamme erzeugte Temperatur In oberflächennahen Bereichen der Isolierung so einstellen, daß die lsolierstoffoberfläche nach dem Verlassen der Behandlungszone mindestens noch eine Temperatur von 250° bis 350°'aufweist.According to the invention, the surface is activated by such a temperature increase that temperatures far above the melting or extrusion temperature of the respective insulating material. BeJ the Continuous cable production, this usually means that the cable emerging from the injection head of an extruder Isollerwerk'off immediately raised the temperature must become. In a continuation of the inventive concept, this can be done, for example, by Yass the surface of the insulation through those with excess oxygen the set flame of a burner is modified. With the help of such on the insulation Directional flame it is possible for a short-term substantial increase in temperature in the run to ensure critical near-surface areas. In this context one becomes that of the flame Set the generated temperature in areas of the insulation close to the surface so that the surface of the insulation after leaving the treatment zone, it still has a temperature of at least 250 ° to 350 ° '.
Eine andere Möglichkeit, die Aktivierung der Oberfläehe der Kabelisolierung zu erreichen, Ist die, für eine Corona-Entladung bei gleichzeitiger Temperaturanhebung der Oberfläche während des kontinuierlichen Durchlaufes der gerade extrudieren Isolierung zu sorgen.Another possibility, the activation of the surface To achieve the cable insulation is the one for one Corona discharge with simultaneous temperature increase of the surface during the continuous Ensure pass of the straight extrusion insulation.
Das kann beispielsweise dadurch geschehen, daß die Ader bei an Erde gelegtem Leiter ein unter Hochspannung stehendes metallisches Rohr bestimmter Länge durchläuft. Falls gewünscht, kann dieses Rohr zusätzlich Zuführungsmöglichkeiten für Sauerstoff aufweisen.This can happen, for example, that the wire is under high voltage when the conductor is connected to earth standing metallic pipe of a certain length passes through. If desired, this pipe can also be used Have supply options for oxygen.
Neben der Möglichkeit, die Oberflächenaktivierung durch Corona-Entladungen bei gleichzeitiger Temperaturerhöhung der Isolierung oder durch eine auf die Isolierung gerichtete mit Sauers'offüberschuß eingestellte Flamme zu erzeugen, kann man auch in Weiterführung des Erfindungsgedankens die extrudierte Isolierung unmittelbar nach der Formgebung einem Wärmestrahler, beispielsweise einem Infrarot-Strahler, zuführer,, in dessen Innerem durch ständige Zufuhr ve. Sauerstoff für eine stärker oxidierende Atmosphäre gesorgt ν J. isIn addition to the possibility of surface activation by corona discharges with a simultaneous increase in temperature of the insulation or by an impact on the insulation One can also continue to produce a directed flame set with excess oxygen of the inventive concept, the extruded insulation immediately after shaping a heat radiator, for example an infrared emitter, feeder ,, in its Inside through constant supply. Oxygen created a more oxidizing atmosphere ν J. is
Der Werkstoff, der so oberfiächenbehandelt wj, kann ein beliebiges Polymer-Material sein, d a"r:> durch Füllstoffe verstreckt sein kann. Au^h C«o...-mere, beispielsweise des Polyäthylens, sind g: '.st.The material that has been surface-treated in this way can be any polymer material, d a "r:> can be stretched by fillers. Au ^ h C «o ...- mere, for example of polyethylene, are g: '.st.
Bei der üblichen Dampfverrp»z.,,ig /on Isolierungen auf der Basis thermoplastische:. Kunststoffe mittels sog. CV-Anlagen wird die extrudierte Umhüllung praktisch in das nach außen luftdicht verschlossene Vulkanislerrohr hineip.extrudiert. Beim Verlassen des Rohren nach 150 oder 200 m Länge ist eine dauerhafte Aktivierung der Oberfläche des Gutes, wie bereits ausgeführt, nicht mehr möglich. Aus diesem Grunde kann die Erfindung mit Vorteil überall dGrt eingesetzt werden, wo eine freie Extrusion möglich ist. Dies ist z. B. bei der Verwendung solcher Werkstoffe gegeben, bei denen vor der Ausformung im gleichen Arbeitsgang oder auch während einer besonderen vorgelagerten Verarbeitungsstufe. Vernetzungshilfsmittel auf die Basismoleküle aufgepropft werden. Diese gepfropften Verbindungen, beispielsweise auf der Basis von Sllanen, bilden dann später unter Anwesenheil von Wasser die Vernetzungsbrücken. Werden bei der Herstellung solcher Isolierungen die nach der Erfindung vorgeschlagenen Maßnahmen angewendet, dann ergeben sich aufgrund der vernetzten Eigenschaft der Isolierung, insbesondere thermisch, sehr widerstandsfähige Kabel, d 2 zudem noch an den Abzweig- oder Verbindungsstellen mit den üblichen Muffenfüllmassen mechanisch fest und feuchtigkeitsdicht verbunden werden können.With the usual steam insulation on the basis of thermoplastic :. Plastics by means of so-called. CV systems, the extruded casing is practically inserted into the Vulkanisler tube, which is hermetically sealed to the outside extruded in. When leaving the pipe after 150 or 200 m length is a permanent activation the surface of the goods, as already stated, is no longer possible. For this reason, the invention dGrt can be used with advantage wherever free extrusion is possible. This is e.g. B. in use such materials are given where before the molding in the same operation or during a special upstream processing stage. Crosslinking aids are grafted onto the base molecules. These grafted connections, for example on the basis of Sllanen, then later form with presence of water the cross-linking bridges. Are in the production of such insulation according to the invention Proposed measures applied, then result due to the networked property of the Insulation, especially thermal, very resistant Cable, d 2 also at the branch or connection points be connected mechanically and moisture-tight with the usual joint filling compounds can.
Die Erfindung sei anhand des in der Figur beschriebe- 4> nen Verfahren näher erläutert.The invention is described with reference to the figure 4> NEN procedure explained in more detail.
Zur Herstellung z. B. eines Niederspannungskabels mit vernetzte·· Isolierung wird das Isoliermaterial, beispielsweise ein Copolymer des Äthylens, zusammen mit den Vernetzungshilfsmitteln in den Trichter 1 des Extruders > <> 2 eingegeben. In diesem Extruder wird das Material gemischt, die vernetzungst.'lfsmittel werden homogen verteilt und das Silan oder die Silanverbindungen auf das Basismaterial iufgepfropft. In diesem so vorbereiteten Zustand wird das Polymer-Material über das Verbindungsstück 3 in den Extruder 4 eingegeben, der, wenn ΓΠαΓι von Ci"" !TTÖgUch^n Ent°3flIn2 'm I Ihprpahphprplrh absieht, der Ausformung zur Isolierung auf den Leiter dient. In den Spritzkopf 5 des Extruders 4 wird der Leiter 6 eingeführt und Im Spritzkopf selbst die isolierhülle auf 60 VorgeschichteTo manufacture z. B. a low-voltage cable with cross-linked insulation, the insulating material, for example a copolymer of ethylene, together with the cross-linking aids, is fed into the hopper 1 of the extruder><> 2. The material is mixed in this extruder, the crosslinking agents are distributed homogeneously and the silane or the silane compounds are grafted onto the base material. In this so-prepared state, the polymeric material is introduced into the extruder 4 through the connecting piece 3, which, when ΓΠαΓι apart from Ci ""! TTÖgUch ^ n Ent ° 3fl in 2 'm I Ihprpahphprplrh, the shaping of the insulation on the conductor serves. In the extruder head 5 of the extruder 4, the conductor 6 is inserted and in the extruder head itself the insulating sleeve on 60 history
den Leiter aufgebracht. des Kabelsapplied to the conductor. of the cable
Um nun ein Kabel zu schaffen, das den gestellten Anforderungen bei der Herstellung von Abzweig- oder Verbindungsstellen Im Muffenbereich genügt, schließt sich unmittelbar an den Ausgang des Spritzkopfes eine Zone an. In der mittels schernätlsch angedeuteter Flamme 7 die im wesentlichen auf Spritztemperatur befindliche Oberfläche der Isolierung auf ein Mehrfaches der Schmelztemperatur des jeweiligen Isoliermaterials erhöht wird. Die Temperaturerhöhung muß dabei mit einer Vergrößerung des Sauerstoffgehaltes in der angegebenen Zone einhergehen, so daß die umgebende Atmosphäre stärker oxidierend wirkt. Liegt beispielsweise die Spritztemperatur des Polymeren bei 120 bis 180c C so hat sich eine Oberflächentemperatur der Isolierung unter den angegebenen Bedingungen von 250 bis 350c C als vorteilhaft erwiesen. Die Aktivierung der Oberfläche des gespritzten Gutes kann dabei durch höhere Temperaturen und niedrigere Sauerstoffgehalte oder durch niedrigere Temperaturen und höhere Sauerstoffgehalte erreicht werden.In order to create a cable that meets the requirements for the production of branch or connection points in the sleeve area, a zone is immediately adjacent to the exit of the spray head. In the flame 7, indicated by means of shearling, the surface of the insulation, which is essentially at the spraying temperature, is increased to a multiple of the melting temperature of the respective insulation material. The increase in temperature must be accompanied by an increase in the oxygen content in the specified zone, so that the surrounding atmosphere has a stronger oxidizing effect. If, for example, the injection temperature of the polymer is from 120 to 180 ° C., a surface temperature of the insulation of 250 to 350 ° C. under the specified conditions has proven to be advantageous. The activation of the surface of the sprayed product can be achieved by higher temperatures and lower oxygen contents or by lower temperatures and higher oxygen contents.
Führt man die Aktivierung der Adereberfläche in erfindungsgemäßer Weise durch, so kann man die Verbesserung der Haftfestigkeit gegenüber bei der Muffentechnik von 1-kV-Kabeln verwendeten Gießharzen beispielsweise dadurch prüfen, daß man einen Gießharzkörper vun ca. 15 mm Breite und etwa 100 nim Länge η der Oberfläche aushärten läßt. In Anlehnung an ASTM D 90J-49 wird nach dem Aushärten oie notwendige Kraft für das Abziehen der Isoiierhülle vom ■ -eßharz gemessen und auf beispielsweise 1 mm Breite g;zogen. Die Tabelle 1 zeigt typische Werte, gemessen an Adern aus fertigen Kabeln. Die verschiedenen angegebenen thermischen Belastungen beziehen sich auf die Alterung am Kabel. Die Janach angefertigten Prüflinge sind stets nach dem gleichen, oben angegebenen Verfahren angefertigt. Unter »Vorgeschichte des Kabels« ist hierbei die entsprechende Vorbehandlung zu verstehen.If the core surface is activated in the manner according to the invention, the improvement in the adhesive strength compared to the casting resins used in the socket technology of 1 kV cables can be tested, for example, by using a casting resin body approx. 15 mm wide and approx. 100 mm long η the surface can harden. On the basis of ASTM D 90J-49, after curing, the force required to pull the insulating cover off the measuring resin is measured and pulled to a width of, for example, 1 mm. Table 1 shows typical values measured on cores from finished cables. The various specified thermal loads relate to the aging of the cable. The test specimens produced in each case are always produced using the same method as specified above. The “previous history of the cable” is understood to mean the corresponding pretreatment.
erfindungs-
gemäße AderPeel strength
inventive
proper vein
normale
VPE-Ader(N ■ ram " 1 )
normal
XLPE wire
des Kabelsprehistory
of the cable
Man kann an Adern auch noch höhere Haftfestigkeiten erzielen, wenn mit Sauerstoffüberschuß und besonders hoher Oberflächentemperatur gearbeitet wird. Vorteilhaft ist es dabei, daß die Ader nach der Behandlung schnell abgekühlt wird (Wasserbad), wodurch ein nachteiliger Einfluß auf die Isolierung als Dielektrikum vermieden wird.You can achieve even higher adhesive strengths on veins, if and especially with an excess of oxygen high surface temperature is used. It is advantageous that the vein quickly after the treatment is cooled (water bath), which avoids an adverse effect on the insulation as a dielectric will.
Tabelle 2 zeigt erreichbar Werte von Adern und den EinP.uß üev Kurzaiterung bei 70 bzw. 135" C:Table 2 shows the attainable values of cores and the influence of the short stringing at 70 or 135 "C:
Schälfestigkeit (N · mm"1) erfindungs- normale gemäße Ader VPE-Ader Peel strength (N · mm "1 ) cores according to the invention according to the invention, VPE cores
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (3)
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Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE2934057A DE2934057C2 (en) | 1979-08-23 | 1979-08-23 | Process for the production of electrical plastic-insulated cables |
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DE2934057A1 DE2934057A1 (en) | 1981-03-12 |
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-
1979
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: KABELMETAL ELECTRO GMBH, 3000 HANNOVER, DE |
|
D2 | Grant after examination | ||
8331 | Complete revocation |