DE3511299A1 - CREECH-RESISTANT SHRINK TUBE FOR END TERMINALS - Google Patents
CREECH-RESISTANT SHRINK TUBE FOR END TERMINALSInfo
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Description
kabelmetal electroKabelmetal electro
Gesellschaft mit beschränkter HaftungCompany with limited liability
85-11/EH/NG 26. März 198585-11 / EH / NG March 26, 1985
Kriechstromfester Schrumpfschlauch für Endenabschlüsse Leakage current- resistant shrink sleeves, also for ends
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem kriechetromfeaten Schrumpfschlauch, wie er z. B. als Isolierschlauch an Endenabschlüssen für elektrische Hochspannungskabel verwendet wir rl.The present invention is concerned with a crawling tromfeature Shrink tubing, as it is for. B. as an insulating tube at the ends we use rl for electrical high-voltage cables.
Bekannt ist bereits ein Endenabschluß für Hochspannungskabel (DE-GM 66 09 658), bei dem auf das abgesetzte Kabel.sende zur Steuerung des elektrischen Feldes ein Schrumpfschlauch aus einem leitfähigen Material aufgebracht ist. Dieser sog. Steuerschlauch wird in der Regel von einem isolierenden Schrumpfschlauch überdeckt (US-PS 32 10 460 , EP-A 0 121 986), von dem in neuerer Zeit immer mehr eine Kriechstromfestigkeit gefordert wird.Already known is an end termination for high voltage cables (DE-GM 66 09 658), in which on the remote Kabel.sende for Control of the electrical field from a shrink tube a conductive material is applied. This so-called control hose is usually made of an insulating shrink hose covered (US-PS 32 10 460, EP-A 0 121 986), of which more and more a tracking resistance has recently been demanded will.
Kriechstromfeste Artikel werden bisher dadurch hergestellt, daß entsprechende Mischungszusammensetzungen in einem oder mehreren Compoundierungsschritten aufbereitet und anschließend in Extrusions- oder Spritzgießverfahren zum Produkt geformt werden.Leakage current-resistant articles are so far produced that corresponding mixture compositions prepared in one or more compounding steps and then in Extrusion or injection molding processes are molded into the product.
- 2 BAD ORIGINAL- 2 ORIGINAL BATHROOMS
Zur Erhöhung des anwendbaren Temperaturbereiches ist eine Vernetzung der Mischung erforderlich, die nach der heutigen Praxis als peroxidische Vernetzung oder auch als Strahlenvernetzung durchgeführt wird. Die Vernetzung ist darüberhinaus technische Voraussetzung für wärmeschrumpfende Artikel.Crosslinking is required to increase the applicable temperature range the mixture required, which according to today's practice as peroxidic crosslinking or also as radiation crosslinking is carried out. Networking is also a technical requirement for heat-shrinkable articles.
Bei der peroxidischen Vernetzung erfolgt unmittelbar eine Kettenverknüpfung des Polymers infolge radikalischer Initiierung durch das zugesetzte Peroxid. Für den hier betrachteten Anwendungsfall ergeben sich dabei folgende Nachteile. Die Startreaktion ist auf höhere Temperatiaren von deutlich oberhalb 160 C angewiesen. Dabei können aber bereits die zur Verbesserung der Kriechstromfestigkeit notwendigen Zusatzstoffe teilweise zersetzt oder umgewandelt werden. Häufig werden zudem neben anderen Additiven kristallwasserhaltige Metalloxide verwendet, die bei den erwähnten Temperaturen ihr Wasser zumindest schon teilweise verlieren können.In the case of peroxidic crosslinking, a chain linkage takes place immediately of the polymer as a result of radical initiation by the added peroxide. For the application considered here the following disadvantages result. The start reaction is dependent on higher temperatures of well above 160 C. Included however, the additives necessary to improve the tracking resistance can already be partially decomposed or being transformed. In addition, in addition to other additives, metal oxides containing water of crystallization are often used, as are the case with the mentioned Temperatures can at least partially lose their water.
Schrumpfartikel, die in sog. offenen Verfahrenstechniken hergestellt werden sollen, etwa das Extrudieren von Schläuchen, lassen sich praktisch überhaupt nicht peroxidisch vernetzen. Durch den fehlenden Druck von außen entstehen in der heißen Schmelze Kohlräume sowie Aufrisse durch expandierende Spaltprodukte des Peroxids. Zusätzlich ist allein die formerhaltende Handhabung der noch unvernetzten Schmelze bei den notwendigen Temperaturen ungelöst.Shrink articles manufactured using so-called open process technologies are to be, for example the extrusion of hoses, can practically not be crosslinked peroxidically at all. Through the If there is no pressure from outside, the hot melt creates cabbage spaces as well as cracks due to expanding fission products of the peroxide. In addition, there is only the shape-preserving handling the still uncrosslinked melt at the necessary temperatures unsolved.
Bei der Strahlenvernetzung werden die genannten Nachteile der periodischen Vernetzung weitgehend vermieden, bisher bekannte kriechstromfeste Schrumpfartikel werden deshalb auch auf diesem Wege hergestellt. Dennoch treten aber Nachteile auf, die mitunter zu einer wesentlichen Verminderung der Qualität führen können. Das im Extrusions- oder Spritzgießverfahren geformte Teil wird nämlich zur Vernetzung von den äußeren zugänglichen Seiten her bestrahlt. Die vom sog. Scanner abgegebene Energie, die zur Minderung von Verlusten im allgemeinen streng gebündelt wird, bewirkt eine tiefenabhängige Vernetzungsdichte, die Vernetzungsdichte nimmt von außen nach innen ab. Aus bestimmten technischen Gründen ist die Eindringtiefe von Elektronenstrahlen zudem begrenzt.In the case of radiation crosslinking, the disadvantages mentioned are the Periodic crosslinking largely avoided, so previously known creep-current-resistant shrink articles are therefore also used on this Paths made. Nevertheless, there are disadvantages that sometimes lead to a significant reduction in quality can. The one formed by extrusion or injection molding This is because part is irradiated from the externally accessible sides for the purpose of networking. The energy given off by the so-called scanner, which is generally strictly bundled to reduce losses, causes a depth-dependent crosslinking density, the crosslinking density decreases from the outside in. For certain technical reasons, the depth of penetration of electron beams also limited.
• S- • S-
Durch die notwendige Bündelung tritt ein weiterer Nachteil bei kompliziert geformten Artikeln dadurch auf, daß regelrechte Schattengebiete durch davor liegende Erhebungen, Ausbuchtungen, Rippen und dergl. entstehen. Versucht man einen Ausgleich durch mehrmaliges Drehen und Wenden des Artikels vor dem Scanner, ergibt sich das Problem, daß andere Teilvolumina zu häufig bestrahlt und damit übervernetzt werden. In jedem Fall ist eine völlig homogene Vernetzungsdichte im gesamten bestrahlten Bereich eines Formkörpers nicht erreichbar.As a result of the necessary bundling, a further disadvantage arises in the case of articles with a complex shape that regular Shadow areas are created by elevations, bulges, ribs and the like lying in front of it. If you try to compensate If the article is rotated and turned several times in front of the scanner, the problem arises that other partial volumes are irradiated too often and thus over-crosslinked. In any case there is one completely homogeneous crosslinking density in the entire irradiated area of a shaped body cannot be achieved.
Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, ohne Rücksicht auf die äußere Form des Schrumpfartikels die im Hochspannungsbereich geforderte Kriechstromfestigkeit bei homogener Vernetzungsdichte sicherzustellen.The invention is therefore based on the object of one possibility to find the creepage resistance required in the high-voltage range, regardless of the external shape of the shrink-fit article ensure a homogeneous crosslinking density.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Verwendung eines Schrumpf-Schlauches aus einem Basismaterial, das nach Aufpfropfen von Silanverbindungen unter Feuchtigkeitseinvzirkung vernetzbar ist, mit der Maßgabe, daß die Kriechstromfestigkeit des Schrumpfschlauchmaterials bewirkenden Zusätze, wie z. B. Metalloxide, Karbide und dergl., einzeln oder in Kombination, in einer über die Schlauchlänge und den Schlauchquerschnitt gleichmäßig vernetzten Polymematrix eingebunden sind. Die gleichmäßige Vernetzung führt zu einem gleichmäßigen Rückschrumpf des Sc":>rur.pfartikels bei Wärmezufuhr, wobei die feste Einbindung de" Metalloxide, Karbide und dergl. zu einer gleichmäßigen Verteiiurg dieser für die Kriechstromfestigkeit maßgeblichen Teilchen gerade auch im geschrumpften, d. h. betriebsfertigen Zustand des SchrumpfSchlauches führt. Somit ist durch den Einsatz der sog. Feuchtigkeitsvernetzung für die angesprochenen Zwecke eine Verbesserung der elektrischen Eigenschaften zu erwarten, der.n die bei der Ausformung der Schrumpfartikel eingestellte Mengenverteilung der Zusätze pro Volumeneinheit ändert sich während der Aufweitung nach der Vernetzung und Rückschrumpfung für den Betriebszustand nicht mehr.This task is solved by using a shrink tube made of a base material which, after grafting on silane compounds, can be crosslinked with the circulation of moisture, with the proviso that the tracking resistance of the shrink tubing material causing additives, such as. B. metal oxides, carbides and the like., Individually or in combination, in one over network the hose length and the hose cross-section evenly Polymematrix are involved. The even networking leads to an even shrinkback of the Sc ":> rur.pfartikels when heat is supplied, whereby the firm integration of the "metal oxides, Carbides and the like. To a uniform distribution these particles, which are decisive for the tracking resistance, especially in the shrunk, i.e. H. operational state of the Shrink tubing leads. Thus, through the use of the so-called. Moisture crosslinking can be expected to improve the electrical properties for the purposes mentioned, der.n die Quantity distribution set when the shrink article is formed the additions per unit volume changes during the expansion after crosslinking and shrinkage for the Operating condition no longer.
Als vorteilhaft hat es sich in Durchführung der Erfindung erwiesen, wenn die Zusätze eine Kombination aus AluminiumoxidhydratIt has proven to be advantageous in carrying out the invention, if the additives are a combination of alumina hydrate
und Eisenoxid sind,zweckmäßig in einer Menge von 30 bis 80 Teilen Aluminxuiaoxidhydr at und 3 bis 7 Teile Eisenoxid auf 100 Teile Polymeres. Die betriebsfertigen Schrumpfschläuche weisen die geforderte Kriechstromfestigkeit auf, bei einem elektrischenand iron oxide, suitably in an amount of from 30 to 80 parts Aluminxuiaoxidhydr at and 3 to 7 parts of iron oxide per 100 parts of polymer. The ready-to-use shrink tubing show the required creepage resistance, in the case of an electrical
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Widerstand von mindestens 10 Ohm«cm, die Herstellung der Schrumpfschläuche, ihre Extrusion sowie Vernetzung und Aufweitung
unter Wärmezufuhr verläuft problemlos.12th
Resistance of at least 10 Ohm «cm, the production of the shrink tubing, their extrusion as well as cross-linking and expansion with the supply of heat run smoothly.
Zur Herstellung von kriechstromfesten Schrumpfschläuchen nach der Erfindung geht man vorteilhaft so vor, daß das Basismaterial zunächst mit der Silankomponente gemischt und anschließend das Silan auf das Basispolymer aufgepfropft wird, daß in das so vorbereitete Basismaterial die Zusätze eingearbeitet und homogen verteilt werden, und daß schließlich der Schlauch ausgeformt und der Feuchtigkeit zum Zwecke der Vernetzung ausgesetzt wird. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß das Basispolymere zunächst vernetzungsfähig gemacht werden muP., um die spatere gleichmäßige Vernetzung auch unterschiedlicher Querschnitte sowie Querschnittsformen sicherzustellen, bevor in dieses für den Vernetzungsablauf bereits vorprogrammierte Material die für die Verbesserung der Kriechstromfestigkeit wesentlichen Zusätze eingemischt werden. Was die eingangs erwäh.-.-e, durch Peroxidspaltung hervorgerufene Blasen-, Lunker- oder Rißbildung betrifft, treten bei dem erfindungsgemäßen Verfahr- :" diese Probleme aus Mangel an der entsprechenden Peroxid:ner:ge 5 nicht auf.For the production of creep-resistant shrink tubing according to According to the invention, it is advantageous to proceed in such a way that the base material is first mixed with the silane component and then mixed the silane is grafted onto the base polymer so that the additives are incorporated into the base material prepared in this way and are distributed homogeneously, and that finally the tube is formed and exposed to moisture for the purpose of crosslinking will. The invention is based on the knowledge that the base polymer must first be made crosslinkable in order to the later uniform networking, even of different cross-sections as well as to ensure cross-sectional shapes before entering this preprogrammed material for the networking process those essential for improving the tracking resistance Additives are mixed in. As for the formation of bubbles, cavities or cracks caused by peroxide cleavage mentioned at the beginning concerns, occur in the process according to the invention: " these problems due to lack of the corresponding peroxide: ner: ge 5 do not arise.
Weitere Qualitätsverbesserungen des Endproduktes lassen sich während des Fertigungsablaufes noch dadurch erreichen, daß die Einmischung der Zusätze in das mit Silanen gepfropfte Basismaterial bei Temperaturen zwischen 100° und 140 C erfolgt.Further quality improvements of the end product can be achieved during the production process by the fact that the Mixing the additives into the base material grafted with silanes takes place at temperatures between 100 ° and 140 ° C.
Auch ist es zweckmäßig, wenn der Vernetzungskatalysator für die Vernetzung unter der Einwirkung von Feuchtigkeit erst unmittelbar vor der Formgebung des vernetzbaren Schlauches eingemischt wird. Vorvernetzungen nach Zugabe der Metalloxide, Hydrate und dergl. sind auf diese Weise vermieden.It is also useful if the crosslinking catalyst for the Crosslinking under the action of moisture is only mixed in immediately before the crosslinkable hose is shaped will. Pre-crosslinking after the addition of the metal oxides, hydrates and the like are avoided in this way.
Die Erfindung sei an Hand des nachfolgenden Mischungsbeispiels sowie des in der Fig. dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention is based on the following mixture example as well as the embodiment shown in the figure.
Mi schungsbej. spielMix adj. game
Polyethylen-Copolymer (Copolymeranteil ca. 20 %) Polyethylene copolymer (copolymer content approx. 20 %)
VinyltrimethoxisilanVinyl trimethoxy silane
Peroxidperoxide
(z. B. Dicumylperoxid)(e.g. dicumyl peroxide)
100 Teile 1,7 Teile100 parts 1.7 parts
0.006 Teile0.006 parts
Polyethylen-Copolymer (Copolymeranteil ca. 30 %) Polyethylene copolymer (copolymer content approx. 30 %)
Aluminiumoxidhyc>rat (Martina! OL 104 C der Fa. Martinswerke)Alumina hydrate (Martina! OL 104 C from Martinswerke)
Eisenoxid (Fe3 O4) Stabilisator (Anox HB)Iron oxide (Fe 3 O 4 ) stabilizer (Anox HB)
TeileParts
42 Teile ,>£?42 pieces,> £?
5 Teile 0.5 Teile5 parts 0.5 parts
Polyethylen-Copolymer (Copolymeranteil ca. 15 %) Polyethylene copolymer (copolymer content approx. 15 %)
Katalysator (Naftovin S)Catalyst (Naftovin S)
100 Teile 0,85 Teile!100 parts 0.85 parts!
20 Zur Herstellung eines kriechstromfesten SchrumpfSchlauches geht man nun so vor, daß zunächst entsprechend A in einem sog. Pfropfextruder in dessen Einführungstrichter das Polymermaterial zusammen mit dem Silan und darin gelöstem Peroxid eingegeben wird, auf das PE-Copolymere das Silan aufgepfropft, also vernetzbar20 To produce a creepage-resistant shrink tubing, go one now so that first according to A in a so-called. Graft extruder in its introduction funnel together the polymer material with the silane and peroxide dissolved in it, the silane is grafted onto the PE copolymer, i.e. crosslinkable
2 5 gemacht wird. Das so behandelte PE-Basismaterial wird extrudiert und granuliert.2 5 is made. The PE base material treated in this way is extruded and granulated.
Parallel dazu wird nach B eine hochkonzentrierte Mischung (Batch) hergestellt, die an Zusätzen zur Verbesserung der Kriechstrornfestigkoit Alumina umoxi.dhydrat und Eisenoxid enthalt. Zur MischungAt the same time, according to B, a highly concentrated mixture (batch) containing additives to improve the tracking resistance is produced Contains alumina umoxi.dhydrate and iron oxide. To the mix
dor einzelnen Bestandteile dient zweckmäßig ein geeigneter Kneter.A suitable one is expediently used for the individual components Kneader.
Vorteilhaft auf einem Kneter hergestellt wird auch ein Batch entsprechend C, der den Vernetzungslcatalysator enthält.A batch corresponding to C, which contains the crosslinking catalyst, is also advantageously produced on a kneader.
Nach Granulierung der vernetzbaren Basismischung (A) wird diese zusammen mit der hochkonzentrierten Mischung (B) z. B. in einem geeigneten Kneter oder einem entsprechenden Mischaggregat gemischt und das Gemisch anschließend dem Einführungstrichter eines Extruders zur kontinuierlichen Herstellung von Schläuchen zugeführt. Frühestens in den Ausformextruder wird auch die Mischung entsprechend C eingegeben, während der Misch- und Homogenisierungsphase im Extruder wird der Vernetzungstalysator ausreichend homogen verteilt.After the crosslinkable base mixture (A) has been granulated, it is mixed with the highly concentrated mixture (B), for. B. mixed in a suitable kneader or a corresponding mixer and the mixture is then fed to the feed hopper of an extruder for the continuous production of hoses. At the earliest, the mixture according to C is also introduced into the extruder, while the crosslinking analyzer is distributed sufficiently homogeneously during the mixing and homogenization phase in the extruder.
So hergestellte kriechstromfeste Schläuche können dann auf üblichem Wege nach der Vernetzung durch Feuchtigkeitseinwirkung unter Anwendung von Wärme aufgeweitet und durch Abkühlen im aufgeweiteten Zustand in diesem Zustand eingefroren und bis zum Aufschrumpfen in den betriebsbereiten Zustand gelagert werden.The creepage-resistant hoses produced in this way can then be fitted to the usual Paths widened after crosslinking by the action of moisture with the application of heat and by cooling in the expanded state frozen in this state and stored until it is ready for use until it is shrunk on will.
Einen solchen betriebsbereiten Zustand zeigt die Fig. an einem Endfcnabschluß für elektrische Hochspannungskabel-.-The figure shows such an operational state at an end connector for electrical high-voltage cables -.-
Der Leiter 1 des Hochspannungskabels ist von der Isolierung z. B. aus einem vernetzten Polyethylen umgeben, zwischen Leiteroberfläche und Isolierung 2 befindet sich die innere Leitschicht 3. Als Abschirmung 4 dient beispielsweise ein wendelförmig mit Überlappung aufgewickeltes, leitfähiges Gewebeband mit darüber liegendem Kupferband oder auch eine extrudierte Leitschicht.The conductor 1 of the high voltage cable is from the insulation z. B. surrounded by a cross-linked polyethylene, between the conductor surface and insulation 2 is the inner conductive layer 3. A conductive fabric tape wound in a helical shape with an overlap is used as the shield 4, for example with overlying copper tape or an extruded conductive layer.
Zur Erzeugung eines Spannungsabfalls in Längsrichtung durch die während des Betriebes radial in das Kabel eintretenden kapazitiven Ströme und damit zur Herabsetzung der Feldstärke in diesem Bereich dient der auf das abgesetzte Kabelende aufgeschrumpfte,To generate a voltage drop in the longitudinal direction through the capacitive currents entering the cable radially during operation and thus reducing the field strength in this Area is used for the shrunk onto the detached cable end,
— 7 —- 7 -
leitfähige Schrumpfschlauch 5 (Steuerschlauch). Dieser Steuerschlauch wird überdenkt von dem nach der Erfindung ausgebildeten kriechstromfesten Schrumpfschlauch 6, der den Steuerschlauch 5 überragt und bis über den abgesetzten Kabelmantel 7 hinüber greift. conductive shrink tube 5 (control tube). This control hose is reconsidered by the creep-current-resistant shrink tube 6 designed according to the invention, which connects the control tube 5 protrudes and reaches over to the remote cable jacket 7 over.
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