DE3509168A1

DE3509168A1 - Kabel

Info

Publication number: DE3509168A1
Application number: DE19853509168
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dipl.-Ing. Böhme (TH) Dr.; Josef Dipl.-Chem. Dr. 6948 Waldmichelbach Flatz; Fritz Dipl.-Chem. Dr. 6940 Weinheim Grieser; Robert Dipl.-Phys. Dr. 6834 Ketsch Huber; Hans Dipl.-Chem. Dr. 6500 Mainz Nienburg; Gert Dipl.-Chem. Dr. 6900 Heidelberg Weddigen
Original assignee: Brown Boveri und Cie AG Germany; BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1985-03-14
Filing date: 1985-03-14
Publication date: 1986-09-18
Also published as: US4691082A; EP0195257A3; EP0195257A2

Description

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nelle Gruppe aufweist, welche in der aromatischen Herstellung einer kleineren Folienmenge werden 100 g Ringverbindung die Elektronendichte erhöht und damit des Ethylvinylacetat-Polyethylen-Copolymers in Form den elcktrophilcn Angriff begünstigt. Dieses Polymer von Granulaten bei Raumtemperatur mit 20 Gew.% kann z. B. durch die Polykondensation von Bisphenol-A eines Triaromatmethanpolymers vermischt. Die ange- und 4-Dimetyhlaminobenzaldehyd gebildet werden. 5 gebene Gewichtsmenge bezieht sich auf das Gesamtge-Das synthetische Polymer mit Triaromatmethaneinhei- wicht der Polymerlegierung. Das Triaromatmehtanpoten als Grundbausteine läßt sich auch durch eine Poly- lymer ist zur Erzielung einer definierten elektrischen kondensation von Bisphenol-A und Paraanisaldehyd Leitfähigkeit entsprechend dotiert. Die so gebildete Miherstellen. Das Polymer kann auch bei einer katalyti- schung wird bei 13O⁰C 10 Minuten lang zu einer Folie sehen Reaktion gewonnen werden, bei der zwei- und/ io gepreßt. Die Leitfähigkeit des Triaromatmethanpoly- oder dreifache mit Aromaten substituierte Methane zur mers ist so bemessen, daß die spezifische elektrische Reaktion gebracht werden. Die elektrische Leitfähig- Leitfähigkeit der Folie bei Raumtemperatur 10^-6 (Ohm keit dieses Polymers wird durch die Bildung von Char- χ cm)-' und bei 70⁰C 10-⁵(Ohm χ cm)-' beträgt. Die ge-Transfer-Komplexen bewirkt. Hierfür werden dem erfindungsgemäße leitfähige Polymerlegierung bzw. das Polymer bei der Herstellung oder später im gelösten 15 leitfähige Polymer, das zur Herstellung der leitfähigen oder geschmolzenen Zustand Elektronenakzeptoren Schichten 3 und 5 verwendet wird, ist ein leicht verar- und/oder -do natoren beigemischt. Als Elektronenak- beitbarer Werkstoff, der mit den eingesetzten Isolierzeptoren eignen sich insbesondere Jod, Schwefeltrioxid, materialien die Bildung eines dauerhaften und hohl-Schwefelsäure und Eisenchlorid. Als Elektronendonator raumfreien Verbunds ermöglicht Die aus dem Polymer ist Natrium geeignet. Die elektrische Leitfähigkeit die- 20 bzw. der Polymerlegierung gefertigten elektrisch leitenses Polymers kann auch durch die Zugabe einer Mine- den Schichten 3 und 5 weisen mechanische und thermiralsäure oder einer Lewissäure erreicht werden. Das sehe Eigenschaften auf, die einen bestimmungsgemäßen Polymer kann in Aceton oder Methylethylketon gelöst Einsatz bei der Fertigung der Kabel erlauben, werden. Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die in der

Die leitfähigen Schichten 3 und 5 des Kabels 1 können 25 Beschreibung dargestellte Ausführungsform. Vielmehr erfindungsgemäß auch aus einer leitfähigen Polymerle- können hiermit auch Kabel mit mehr als einem Leiter gierung hergestellt werden. Die Polymerlegierung wird und den entsprechenden Kabelummantelungen IM heraus einem polaren oder nichtpolaren isolierenden Poly- gestellt werden, mer und einem polaren oder nichtpolaren leitenden Polymer gebildet. Insbesondere können als polare isolierende Polymere zur Bildung der Polymerlegierung Polyvinylchlorid, Polyester vorzugsweise Polybutylenterephtalat, eine Epoxidharzmasse, Polycarbonat, eine Polyurethanharzmasse oder Polyamid verwendet werden. Als nichtpolare isolierende Polymere sind zur Bildung der Polymerlegierung Polyethylen, Polybutadien, Polystyrol, Butadienstyrolcopolymere oder Acrylnitryl-Butadien-Styrol-Copolymere geeignet. Die leitfähige Komponente der Polymerlegierung wird durch polare Polymere auf der Basis von Triaromatmethan gebildet, die mit Elektronendonatoren und/oder Elektronenakzeptoren dotiert sind. Hierfür eignen sich die Elektronendonatoren und -akzeptoren, die oben für die Bildung des leitfähigen Polymers angegeben sind. Als nichtpolare leitfähige Komponente können Copolymere aus Acetylen und/oder Acetylenderivaten, die mit Elektronendonatoren und/oder Elektronenakzeptoren zur Bildung von Charge-Transfer-Komplexen dotiert sind, verwendet werden. Für Folien aus einer leitfähigen Polymerlegierung, die als isolierendes Polymer Polyvinylchlorid enthalten, wird nachfolgend die Herstellung einer kleinen Menge dieses Materials beschrieben. Hierfür werden 100 g Polyvinylchlorid in Granulatform mit 30 g eines Weichmachers, beispielsweise eines Diisodecylphthalats (DIDP), mit 10 g Triaromatmethanpolymer in Pulverform vermischt. Dieses Triaromatmethanpolymer bildet die leitfähige Komponente und ist entsprechend dotiert. Die so gebildete Mischung wird anschließend 20 Minuten lang bei 150⁰C zu einer Folie verpreßt. Die Dotierung des Triaromatmethanpolymers ist so bemessen, daß die spezifische elektrische Leitfähigkeit der fertiggestellten Folie bei Raumtemperatur 10~° (Ohm χ cm)-¹ und bei 70⁰C 10~⁵(Ohm χ cm)-' beträgt Die zur Ausbildung der elektrisch leitenden Schichten 3 und

5 verwendeten Folien können auch aus einer Polymerle- 65 GOPY

gierung gefertigt werden, die unter Verwendung eines Ethylvinylacetat-Polyetylen-Copolymers und eines dotierten Triaromatmethanpolymers gefertigt sind. Zur

Claims

1 2 Patentansprüche Solche Kabel kommen vorzugsweise bei Starkstrom- anlagen mit Nennspannungen von 10 bis mehr als 100

1. Kabel mit wenigstens einem elektrischen Leiter kV zur Anwendung.

(2), der von einem Kabelmantel (\M) umgeben ist, Der mehrschichtig aufgebaute Mantel dieser Kabel

der in seinem Aufbau mehrere elektrisch leitende 5 weist neben reinen isolierenden Schichten auch leitfähi-

Schichten (3 und 5) aus einem Polymer aufweist, ge Schichten, Umhüllungen und Bänder auf. Sie sind zur

dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leiten- Glättung der Konturen der im Kabel eingesetzten me-

den Schichten (3 und 5) aus einem Polymer und/ tallischen Leiter vorgesehen und erzeugen in der Isolie-

oder einer Polymerlegierung gefertigt sind, die rung ein radial-homogenes elektrisches Feld,

schmelzbar und löslich sind, und deren spezifische io Bei den heute bekannten Kabeln werden die leitfähi-

elektrische Leitfähigkeit durch die Bildung von gen Schichten, Umhüllungen und Bänder aus gefüllten

Charge-Transfer-Komplexen auf einen definierten Polyolefinen gefertigt, welche im gleichen Arbeitsgang

Wert einstellbar ist. mit der Isolierung extrudiert werden. Die Leitfähigkeit

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dieser Polyolefine wird durch Füllstoffe wie Ruß und daß die leitfähigen elektrischen Schichten (3 und 5) 15 Graphit bewirkt. Kunstharze mit diesen Zusätzen weiaus einem Polymer auf der Basis von überlappen- sen den Nachteil auf, daß bei geringem Anteil dieser den und nichtüberlappenden Triaromatmethanein- Füllstoffe keine Erhöhung der Leitfähigkeit erfolgt, bei heiten gefertigt sind. einer Vergrößerung des Zusatzes jedoch die Leitfähig-

3. Kabel nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da- keit derart sprunghaft ansteigt, so daß sie über das gedurch gekennzeichnet, daß dem Polymer Jod, 20 wünschte Maß hinauswächst und eine definierte Leitfä-Schwefeltrioxid, Schwefelsäure oder Eisenchlorid higkeit der Kunststoffe nicht einstellbar ist.

als Elektronenakzeptor zur Bildung von Charge- Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde

Transfer-Komplexen beigemischt ist. ein Kabel zu schaffen, bei dem die elektrisch leitenden

4. Kabel nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da- Schichten innerhalb des Kabelmantels auf eine definierdurch gekennzeichnet, daß dem Polymer Natrium 25 te spezifisch elektrische Leitfähigkeit eingestellt werden als Elektronendonator zur Bildung von Charge- können.

Transfer-Komplexen beigemischt ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die

5. Kabel nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da- kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gedurch gekennzeichnet, daß dem Polymer zur Ein- löst.

stellung einer definierten elektrischen Leitfähigkeit 30 Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind in den eine Mineralsäure oder eine Lewissäure beige- Unteransprüchen gekennzeichnet.

mischt ist. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Aus-

6. Polymer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- führungsbeispiels näher erläutert:

net, daß die für die Bildung der leitfähigen Schich- Das in der Figur dargestellte Kabel 1 weist einen

ten (3 und 5), verwendete Polymerlegierung wenig- 35 Kupfer- oder Aluminiumleiter 2 auf, der von einer inne-

stens aus einem isolierenden Polymer und einem ren leitfähigen Schicht 3 umgeben ist. An diese schließt

leitfähigen Polymer gebildet ist, und die Polymerle- sich nach außen eine Schicht 4 aus einem thermoplasti-

gierung eine homogene Verteilung der beiden Po- schem Polymer an. Dieses kann aus Polyethylen oder

lymerkomponenten aufweist. einem vernetzten Polyethylen bestehen. Auf diese folgt

7. Kabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, 40 die äußere leitfähige Schicht 5, die durch eine innere daß die Polymerlegierung aus einem polaren oder leitfähige Umhüllung 5/ gebildet wird, welche von einichtpolaren isolierenden Polymer und einem pola- nem leitfähigen Band 5/4 umgeben ist. An die äußere ren oder nichtpolaren leitfähigen Polymer gebildet leitfähige Schicht 5 schließt sich ein Metallschirm 6 aus ist. Kupferdrähten oder Bändern an. Eine Trennschicht 7 ist

8. Kabel nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn- 45 zwischen diesem Metallschirm 6 und dem äußeren aus zeichnet, daß die Polymerlegierung ein Polyvinyl- PVC gefertigten Außenmantel 8 angeordnet. Erfinchlorid, ein Polyester einen Nitrilkautschuk, eine dungsgemäß sind die innere leitfähige Schicht 3 und die Epoxidharzmasse, Polycarbonat, eine Polyurethan- zweiteilige äußere leitfähige Schicht 5, aus einem PoIyharzmasse oder ein Polyamid als polares isolieren- mer oder einer Polymerlegierung gefertigt, deren elekdes Polymer enthält. 50 trische Leitfähigkeit durch Charge-Transfer-Komplexe

9. Kabel nach einem der Ansprüche 5, 6 und 7, gebildet wird. Die elektrische Leitfähigkeit des verwendadurch gekennzeichnet, daß die Polymerlegierung deten Polymers bzw. der Polymerlegierung kann auf als nichtpolares, isolierendes Polymer Polyethylen, einen definierten Wert eingestellt werden. Die Bildung Polybutadien, Polystyrol, Buthadienstyrolcopoly- der Charge-Transfer-Komplexe wird durch die Zugabe mere, ein Ethylvinylacetat-Polyethylen-Copolymer 55 von Elektronenakzeptoren und/oder -donatoren be- oder ein Acrylnitrilbuthadien-Styrol-Copolymer wirkt. Als Polymer wird vorzugsweise ein Triaromatmeenthält. thanpolymer verwendet. Anstelle dieses Polymers kann

10. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da- auch eine leitfähige Polymerlegierung verwendet werdurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der leitfähi- den, die aus mindestens einem isolierenden Polymer und gen Polymerlegierung polare leitfähige Triaromat- 60 mindestens einem leitfähigen Polymer gebildet wird, methanpolymere oder leitfähige nichtpolare Copo- Die verwendeten Polymere bzw. Polymerlegierungen lymere aus Acetylen und/oder Acetylenderivaten weisen die Eigenschaft auf, daß sie schmelzbar und/oder vorgesehen sind. löslich sind.

Das Polymer, aus dem erfindungsgemäß die elek-

Beschreibung 65 trisch leitenden Schichten 3 und 5 des Kabels 1 gefertigt

werden, wird beispielsweise bei der Polykondensation

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kabel gemäß dem eines aromatischen Aldehyds und einer aromatischen Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ringverbindung gebildet, die wenigstens eine funktio-