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Die
vorliegende Erfindung betrifft elektrische Kabel, die hauptsächlich für mittlere
Netze und Hochspannung geeignet sind und die während ihrer relevanten Lebensdauer
dicht bleiben müssen.
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Der übliche Aufbau
von Kabeln durch einen Leiter dieses Typs ist in der Figur schematisch
dargestellt. Der zentrale Leiter 10 wird durch ein Bündel von
Drähten
gebildet, die oftmals zur Helix aufgerollt sind und im Allgemeinen
aus Kupfer oder Aluminium bestehen; dieser ist von einem Überzug 12 aus
einem halbleitenden Material ummantelt, der insbesondere dazu bestimmt
ist, die äußere Oberfläche des
Bündels
glatt zu machen und somit die Spitzen des elektrischen Feldes zu
reduzieren. Eine Schicht 14 aus Isoliermaterial, im Allgemeinen
aus durch Peroxid vernetztem Polyethylen oder EPR, überzieht
die Gesamtheit Leiter-Überzug.
Sie wird im Allgemeinen von einem zweiten Überzug aus halbleitendem Material 16,
welcher als äußerer Halbleiter
bezeichnet wird, überzogen.
Die derart aufgebauten drei Schichten werden im Allgemeinen durch
Peroxidzerfall wärmevernetzt;
dies kann ebenso durch ein Silanverfahren erfolgen.
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Dieser
Aufbau, der häufig
als elektrisches Herz bezeichnet wird, wird gegen Feuchtigkeit geschützt, die
zu unerwünschten
elektrischen Entladungen führen
könnte.
Dazu wird eine Leitungsröhre 18 verwendet, die
gewöhnlich
aus Aluminium oder Kupfer besteht und im Allgemeinen eine Dicke
von einem bis zu mehreren hundert Mikrometern aufweist; diese bildet
gleichzeitig eine elektrische Abschirmung. Diese Röhre wird
häufig durch
ein Band oder einen Streifen gebildet, der um das Isoliermaterial
gebogen oder gewickelt ist, wobei die Kanten überlappen und, beispielsweise
durch Wärme
mit Hilfe eines als "Hot
Melt" bezeichneten
Produkts, verklebt werden. Die metallische Röhre kann ebenso aus einem extrudierten
Metall, beispielsweise aus Blei oder Aluminium, bestehen. Schließlich wird
eine mechanische Schutzhülle 20 aus
Material vom Polyethylen- oder Polyvinylchloridtyp, welches die
vorteilhaften mechanischen Eigenschaften und die Widerstandsfähigkeit gegen
Risse und ein gutes Verhalten bezüglich thermischer Alterung
vereinigt, auf die Abschirmung geklebt. Oftmals wird ein Dichtigkeitspulver
auf dem Überzug 16,
der außen
gerillt ist, plat ziert, bevor die Röhre angeordnet wird. Eine andere
Lösung
besteht darin, einen glatten Überzug 16 zu
verwenden, auf dem ein anschwellender Streifen bzw. ein anschwellendes
Band, der leitend sein kann, aufgebracht wird, bevor die Metallröhre platziert
wird. Es können
ebenso Drähte
hinzugefügt
werden, wenn der Bereich der metallischen Abschirmung ungenügend ist,
um Kurzschlussströme
abfließen
zu lassen. Es können
ebenso Kombinationen dieser verschiedenen Elemente verwendet werden.
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Derartige
Kabel werden insbesondere für
die Verteilung mittlerer Spannung zwischen 12 und 20 kV verwendet.
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Für eine Anzahl
von Anwendungen ist es wünschenswert,
den äußeren halbleitenden Überzug abziehbar
zu machen, d. h. von dem Isoliermaterial, auf dem er sich befindet,
mit begrenzter Kraft, im Allgemeinen unter 25 N/cm, bei einer Temperatur
von 20°C
abtrennbar zu machen. Die Verwendung eines derartigen äußeren Halbleiters
vereinfacht die Herstellung der Kabelenden hinsichtlich ihrer Zusammenführung (Verbindung)
oder ihres Abschlusses. Im Folgenden wird die Bezeichnung "halbleitend" gelegentlich der
Einfachheit halber mit "leitend" abgekürzt.
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Es
werden bereits verschiedene Zusammensetzungen verwendet, welche
die Herstellung derartiger äußerer Halbleiter
ermöglichen.
Insbesondere enthält
eine Zusammensetzung:
- – ein Vinylacetat-Ethylen-Copolymer
(EVA) mit einem Gehalt an Vinylacetat von 40 bis 45%, wobei ein
derartiges Polymer die Absorption von (Kohlen)Ruß durch seine Acetatgruppen
ermöglicht
und die Adhäsion auf
der Schicht 14 aus Isoliermaterial begrenzt,
- – einen
synthetischen Acrylonitril-Butadien-Kautschuk, genannt NBR, dessen
Funktion es ist, die Adhäsionskraft,
die auf die Schicht aus Isoliermaterial wirkt, herabzusetzen und
an den gewünschten
Wert, im Allgemeinen zwischen 5 und 25 N/cm bei 20°C, heranzuführen,
- – leitenden
(Kohlen)Ruß,
dessen Gehalt im Allgemeinen zwischen etwa 40 und 60% des Elastomeren-Gehalts
beträgt.
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Die
Zusammensetzung enthält
oftmals außerdem
Gleitmittel, Antioxidationsmittel und Vernetzungsmittel der Copolymere,
welches aus Peroxiden besteht.
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Die
obige Zusammensetzung ergibt gute technische Ergebnisse. Jedoch
sind die Kosten erhöht,
da EVA mit 40 bis 45% Vinylacetat verwendet wird, welches we nig
verfügbar
und teuer ist. Tatsächlich
kann dieser EVA-Copolymertyp ausschließlich durch ein komplexes Herstellungsverfahren
unter Verwendung von Lösungspolymerisation
erhalten bzw. in einem solchen durchgeführt werden.
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Die
vorliegende Erfindung stellt somit eine vulkanisierbare, halbleitende
Zusammensetzung zur Verfügung,
die elektrische und mechanische Eigenschaften, Alterungsbeständigkeits-
und Haftfestigkeitseigenschaften aufweist, die mit denen der bisher
bekannten besseren Zusammensetzungen vergleichbar sind, welche jedoch
ein Copolymer mit einem Monomergehalt unter 40 (Gew.-)% verwendet,
welches somit durch ein Hochdruckverfahren, ähnlich dem, welches für Polyethylen
verwendet wird, hergestellt werden kann und somit leichter verfügbar und
deutlich weniger kostspielig ist.
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Die
leitfähigen
Zusammensetzungen, die beispielsweise Ethylen-Vinylacetatcopolymere
mit einem EVA-Gehalt unter 40% verwenden, wurden bereits, beispielsweise
in dem Dokument
EP
0 420 271 B1 , beschrieben; diese Zusammensetzungen sind
jedoch eher restriktiv, insbesondere mit einem EVA-Copolymer-Gehalt über 40%,
wegen der Beschränkungen
der spezifischen Oberfläche
des (Kohlen)Rußes,
welche von 30 bis 60 m
2/g liegen sollte,
einem Gehalt an Zusatzstoffen (Weichmachern, Gleitmitteln, neutralen
Füllstoffen,
Antioxidationsmitteln, Anti-UV-Mitteln),
welcher unter 3% liegen sollte.
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Die
vorgeschlagenen Zusammensetzungen erlauben nicht die Anwendung von
Enthüllungskräften (Abziehkräften) unter
40 N/cm, wobei es wünschenswert
ist, Kräfte
unter 40 N/cm, bevorzugt von 5 bis 25 N/cm, zu erreichen, um eine
leichtere Herstellung der Verbindungen und Abschlüsse der
Kabel zu ermöglichen.
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Zu
diesem Zweck stellt die Erfindung insbesondere eine vernetzbare
Zusammensetzung gemäß Anspruch
1 zur Verfügung,
enthaltend:
- – eine Polymerphase, welche
besteht aus:
- – einem
Copolymer aus Ethylen und dem Salz einer organischen Säure eines
Alkyl-, Alkenyl oder Alkynylradikalen, enthaltend 26 bis 40 Gew.-%
des Monomers, entsprechend 50 bis 90 Gew.-% der Polymerphase,
- – einem
Acrylonitril-Butadien-Copolymeren, sog. NBR, mit 25 bis 50 Gew.-%
Acrylonitril, entsprechend 10 bis 50 Gew.-% der Polymerphase,
- – (Kohlen)Ruß mit einer
spezifischen Oberfläche
unter 170 m2/g, entsprechend 40 bis 75 Gew.-%
der Polymerphase,
- – Zusatzstoffe,
wie Antioxidationsmittel, Anti-Kupfer-Mittel, Peroxide, Silane,
deren Mengen im Allgemeinen weniger als 5% der Polymerphase betragen,
wobei der Ethylen-Copolymer-Gehalt von 30 bis 35% der gesamten Zusammensetzung
ausmacht, gegebenenfalls:
- – wenigstens
einen aliphatischen, aromatischen oder naphthenischen Weichmacher,
dessen Gehalt vorteilhafterweise unter 20% der Polymerphase beträgt,
- – Gleitmittel,
die zu den Familien der Stearate, Oleate, Amide, Polyethylen-Wachse und/oder Silikone
gehören
können,
und deren Gehalt im Allgemeinen unter 10% der Polymerphase beträgt,
- – neutrale
mineralische Füllstoffe
(Kreide, Kaolin, Aluminiumoxid bzw. Tonerde, Talk, Quarz bzw. Kieselsäure) mit
einem Gehalt im Allgemeinen unter 50% der Polymerphase.
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Bei
dem Copolymer kann es sich insbesondere um eines der folgenden handeln,
die sich als besonders vorteilhaft erwiesen:
- EVA:
- Ethylen-Vinylacetat,
welches sich als besonders vorteilhaft erwies,
- EBA:
- Ehtylen-Butylacrylat
- EMA:
- Ethylen-Methylacrylat
- EEA:
- Ethylen-Ethylacrylat
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In
der Praxis handelt es sich bei den verwendeten Alkylen im Allgemeinen
um niedere Alkyle (mit bis zu 5 Kohlenstoffatomen).
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In
direkten Gewichtsangaben weisen die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
im Allgemeinen folgende Zusammensetzung auf:
- – 25 bis
40% EVA-(Ethylen-Vinylacetat)-Copolymere, wie oben beschrieben,
- – 7
bis 25% NBR-(Butadien-Acrylonitril)-Copolymere, wie oben beschrieben,
- – 19
bis 40% (Kohlen)Ruß mit
einer spezifischen Oberfläche
unter 170 m2/g, welche gemäß der Norm ASTM
D 4820 bestimmt wird,
- – 0,4
bis 3% Zusatzstoffe, wie Peroxid und Antioxidationsmittel.
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Dazu
können
hinzukommen:
- – 0 bis 25% neutrale Füllstoffe
(Kreide, Kaolin, Talk, Quarz (Kieselsäure), Aluminiumoxid bzw. Tonerde usw.),
- – 0
bis 20% aliphatische, aromatische oder naphthenische Weichmacher,
- – 0
bis 10% Gleitmittel.
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Einer
der entscheidenden Vorteile der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen ist die
Verwendung von Copolymeren, die leichter verfügbar und weniger teuer sind.
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Die
ausgewählte
halbleitende Zusammensetzung bildet auf technischer Ebene einen
Kompromiss von Eigenschaften, was ihre industrielle Verwendung bzw.
Verwertung ermöglicht.
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Bei
diesem Kompromiss spielen insbesondere eine Rolle:
- – die
einfache Handhabung des Materials, ausgedrückt gleichzeitig durch die
Viskosität,
die ausreichend niedrig sein muss, um eine Selbsterwärmung des
Materials im Verlauf der Extrusion zu verhindern, und durch die
Vulkanisationszeit (bzw. Vernetzungszeit), die ausreichend hoch
sein muss, um den Start der Vernetzungsreaktion in der Extrusionsvorrichtung
zu verhindern,
- – die
Reaktivität,
welche die Reaktionsgeschwindigkeit des Materials in dem Vernetzungsvorgang
ausdrückt,
- – die
Resistivität
(spezifischer elektrischer Widerstand), die ausreichend gering sein
muss, damit die extrudierte Schicht ihre Rolle als leitende Abschirmung
effizient ausüben
kann,
- – die
mechanischen Eigenschaften, die ausreichend hoch sein müssen, um
die Abziehbarkeit des Materials zu ermöglichen, ohne dass es aufreißt oder
abbricht,
- – die
Abziehbarkeit, die zwischen einer oberen und einer unteren Grenze
liegen muss, so dass die leitende Schicht leicht von dem Isoliermaterial
getrennt werden kann, ohne dass währenddessen das Risiko einer unerwarteten
Ablösung
zwischen dem Isoliermaterial und der leitenden Schicht besteht,
welche der elektrischen Funktion des Kabels schaden würde. Ein
Ablösbarkeitsbereich
von 5 bis 25 N/cm bei 20°C,
gemessen durch Abziehen bei 180 Grad zwischen dem Isoliermaterial
und der leitenden Schicht gemäß der Norm NFC
33223, ermöglicht
insbesondere eine vereinfachte Herstellung der Kabel, ohne dass
Nachteile oder Schäden
hinsichtlich ihrer elektrischen Eigenschaften auftreten,
- – das
Aussehen der Oberfläche
des Isoliermaterials nach Abziehen der leitenden Schicht, welche
ausreichend glatt sein und keine Spuren der leitenden Zusammensetzung
aufweisen sollte, welche die elektrische Qualität der Verbindung oder Enden
beeinträchtigen
könnten.
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Oftmals
ergeben ein (Kohlen)Rußgehalt
zwischen 27 und 35% und/oder eine spezifische Oberfläche von
30 bis 80 m2/g die besten Ergebnisse. Der
Gehalt des Ethylen-Copolymers beträgt gewöhnlich zwischen 30 und 35%
der Gesamtzusammensetzung.
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Die
Erfindung stellt ebenso ein Verfahren zur Herstellung eines isolierten
Kabels zur Verfügung,
wobei unter Verwendung eines Dreifach-Extrusionskopfes ein massiver
oder verdrillter elektrischer Leiter gleichzeitig mit einem inneren
Halbleiter, einem Isoliermaterial und einer äußeren leitenden Schicht, in
einer Zusammensetzung des oben definierten Typs, ummantelt und die
drei Schichten unmittelbar nach der Extrusion durch Passage des
ummantelten Leiters in einer Heizröhre unter Gasdruck vernetzt
werden.
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Das
Peroxid und das Antioxidationsmittel, die zur Vernetzung des Isoliermaterials 14,
beispielsweise auf Polyethylenbasis, notwendig sind, können in
flüssiger
Form zum Zeitpunkt der Extrusion eingespritzt werden. Bei dem Peroxid
kann es sich insbesondere um Dicumylperoxid, Butylcumylperoxid oder
Ditertbutylperoxid handeln. Das Peroxid zur Vernetzung der leitenden
Schicht kann während
der Herstellung des Kabels in den Extruder eingespritzt werden.
Dadurch wird ein elektrisches Kabel erhalten, welches einen zentralen
Leiter, ummantelt mit einem Überzug
aus Halbleitermaterial, einer Schicht aus Isoliermaterial, einer äußeren Schicht 16 aus
dem erfindungsgemäßen Halbleitermaterial,
einer metallischen Abschirmung 18 aus Drähten oder
Bändern
und einer äußeren Schutzhülle, umfasst.
Das Kabel eignet sich für
den Zusammenbau in Form eines Dreierbündels, ggfs. mit einem Träger.
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Die
folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele ermöglichen ein besseres Verständnis der
Eigenschaften und Vorteile der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen. Die
Beschreibung bezieht sich auf die einzige angefügte Figur, die, wie bereits
erwähnt,
schematisch ein Kabel dieses Aufbaus zeigt.
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Die
folgenden Beispiele verdeutlichen die Vorteile der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen.
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Beispiel 1: Referenz
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Die
folgende Zusammensetzung ist repräsentativ für abziehbare Halbleiter, die
bisher gewöhnlich
auf Kabeln mit 12/20 kV des Typs NFC 33223 verwendet wurden:
| Kautschuk
EVA (40% VA) | 77 |
| Kautschuk
NBR (33% ACN) | 23 |
| Kreide | 10 |
| Leiter-Ruß vom Typ
P (140 m2/g) | 60 |
| Weichmacher | 5 |
| Zinkstearat | 3 |
| Antioxidationsmittel | 2 |
| Peroxid
von 40% | 2 |
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Derartige
Zusammensetzungen werden gemäß der bekannten
Verfahren, beispielsweise auf Innenmischern des Banbury-Typs oder
Durchlaufmischern des BUSS-Typs, hergestellt.
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Die
Bedingungen und Parameter der Herstellung werden derart angepasst,
dass eine gute Dispersion der Füllstoffe,
insbesondere des (Kohlen)Rußes,
gewährleistet
ist.
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Nachdem
eine homogene Mischung erhalten wurde, wird die Zusammensetzung
durch Hitze oder Kälte
granuliert und anschließend
in Behältern
gelagert.
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Anschließend werden
die Granulate entnommen, um sie einer (Produktions)linie zur Herstellung
von Kabeln zuzuführen,
die mit einer Gruppe bzw. Kombination von drei Extrudern ausgestattet
ist, die dazu bestimmt sind, gleichzeitig drei Schichten (innerer
Halbleiter, Isoliermaterial und abziehbarer äußerer Halbleiter) auf einen
Leiter eines 12/20-kV-Kabels aufzubringen.
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Diese
Fabrikationslinie ist ebenso mit einer kontinuierlichen Vulkanisationsröhre ausgestattet,
die durch die bestimmten Druck- und Temperaturbedingungen die gleichzeitige
Vernetzung der drei Materialschichten ermöglicht.
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Mit
der oben beschriebenen Zusammensetzung und anhand des beschriebenen
Verfahrens wird eine leitende Schicht mit folgenden Eigenschaften
erhalten:
| Zugfestigkeit
(in Mpa) | 13,4 |
| Bruchdehnung
(in %) | 350 |
| Resistivität bei 20°C (Ohm-cm) | 890 |
| Resistivität bei 90°C (Ohm-cm) | 430 |
| Abziehbarkeit
auf XLPE bei 20°C
(N/cm) | 11,1 |
| Abziehbarkeit
auf XLPE bei 40°C
(N/cm) | 9,9 |
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Die
Testbedingungen für
die verschiedenen Eigenschaften entsprechen NFC 33223. Es können gute mechanische
und elektrische Eigenschaften sowie gute Abziehbarkeit der derzeit
verwendeten Zusammensetzungen festgestellt werden.
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Beispiel 2
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Dieses
Beispiel ermöglicht
den Vergleich der Eigenschaften der dem Fachmann auf dem Gebiet
bekannten Zusammensetzung mit den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen.
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Die
für die
verschiedenen Tests notwendigen Proben wurden durch Coextrusion
auf einer Gruppe bzw. Kombination von zwei Laborextrudern erhalten:
- – einerseits
ein vernetzbares Isoliermaterial auf PE-Basis, enthaltend ein radikalisches
Polyethylen mit einem MFR (Schmelzfluss) von 2 g/10 Minuten, gemessen
gemäß der Norm
ISO 1133 (190°C,
21,6 N), ein flüssiges
Peroxid, welches zum Zeitpunkt der Extrusion eingespritzt wird (Ditertbutylperoxid),
und ein Antioxidationsmittel vom Phenoltyp, und
- – andererseits
jede der Versuchszusammensetzungen.
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Die
Proben liegen in Form von massiven Leitern aus Aluminium mit einem
Durchmesser von etwa 10 mm, ummantelt mit 3 mm Isoliermaterial und
etwa 1 mm einer leitenden Schicht vor; nach der Herstellung wurden
die Proben in einer auf 200°C überhitzten
Dampfröhre
platziert und dort anschließend
24 bis 48 Stunden vor Durchführung
der Tests ruhen gelassen.
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Dieser
Vergleich verdeutlicht, dass im Vergleich zu der Referenzformulierung
bei der Zusammensetzung 1, welche EVA mit 25% Vinylacetat verwendet,
keine leichte Trennung zwischen der leitenden Schicht und dem Isoliermaterial
möglich
ist.
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Im
Gegensatz dazu nähern
sich die Formulierungen 2 und 3, die gemäß der Erfindung hergestellt
wurden, sehr stark einem industriell verwendbaren Material, insbesondere
die Zusammensetzung Nr. 3.
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Im
Vergleich zur Referenzformulierung sind diese Zusammensetzungen
2 und 3 insbesondere gekennzeichnet durch:
- – die Verwendung
eines EVA-Copolymers mit 33% VA,
- – das
Absenken des EVA-Copolymer-Gehalts in der Zusammensetzung,
- – die
Verwendung eines aromatischen Weichmachers; Dieser Weichmacher
kann unter den bekannten Weichmachern ausgewählt werden, beispielsweise
Exarol 25 von Total oder Shellflex 729C von Shell oder einem oligomeren
alkyl-naphthenischen Weichmacher,
- – das
Antioxidationsmittel, ist bevorzugt vom TMQ-Typ; andere Stabilisatoren
mit Amin-Charakter bzw. aminierter Art (beispielsweise Vulkanox
DDA von Bayer) oder vom Phenoltyp, wie Irganox 1010, Irganox 1076 oder
Irganox 1035 von Ciby-Geigy, Stabilisatoren, wie Santonox R, können ebenso
verwendet werden.
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Ein
Vorteil der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
ist ebenso ein signifikantes Absinken der Resistivität (spezifischer
elektrischer Widerstand); dies stellt eine interessante Verbesserung
dar, die durch die Verwendung von EVA mit weniger als 40% VA hervorgerufen
wird.
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Beispiel 3
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Dieses
Beispiel veranschaulicht anhand einer Formulierung ähnlich der
Formulierung 3, wie es möglich
ist, die Abziehkraft weiter abzusenken, indem die Natur des (Kohlen)Rußes, insbesondere
seine spezifische Oberfläche,
variiert wird. Abgesehen vom Referenzbeispiel wurden die Proben
auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 hergestellt.
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Diese
Versuchsreihe führt
zu folgenden Feststellungen:
Im Vergleich zu den üblichen
Zusammensetzungen führen
die erfindungsgemäßen Präparationen
zu schwachen Viskositäten,
was ein sehr entscheidender Vorteil bei der Handhabung ist. Diese
herabgesetzte Viskosität ist
mit einer erhöhten
Sicherheit verbunden, da die Vernetzungszeit erhöht wird. Dennoch zeigen die
rheometrischen Eigenschaften und insbesondere die Zeit T 90, in
der 90% der Vulkanisierung erreicht wird, dass die Vernetzungsgeschwindigkeit
des Materials beibehalten wird.
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Wie
in dem vorherigen Beispiel ist die Resistivität (spezifischer elektrischer
Widerstand) des Materials stets sehr niedrig, auch wenn der (Kohlen)Ruß-Anteil
herabgesetzt wird.
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Die
Abziehbarkeit, insbesondere mit der Zusammensetzung 6, ist höchst akzeptabel
und in Übereinstimmung
mit dem anvisierten Ziel von 25 N/cm, auch bei 40°C, womit
eine leichtere Herstellung der Verbindungen und Enden der Kabel
gewährleistet
wird.
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Beispiel 4
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Dieses
Beispiel soll zeigen, wie es möglich
ist, ausgehend von einer Formulierung ähnlich der von Zusammensetzung
6, enthaltend EVA, Ruß und
einen Füllstoffanteil
an inerten Füllstoffen,
und in Übereinstimmung
mit der Erfindung, durch Variieren des Verhältnisses EVA/NBR, die Abziehkraft
zu modulieren.
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Die
Proben wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 hergestellt.
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Aus
dieser Reihe von Zusammensetzungen wird deutlich, dass es durch
die Modulation des Ruß-Anteils
(Vergleich der Formulierungen 6 und 7) sowie durch Variieren des
Verhältnisses
EVA/NBR (Vergleich der Formulierungen 7 und 8) möglich ist, eine Abziehbarkeit
der leitenden Schichten herbeizuführen, deren Werte mit denen
des Standes der Technik vergleichbar sind, wodurch eine gute Bewahrung
der Eigenschaften nach dem Altern gewährleistet wird.
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Wie
zuvor beschrieben, weisen diese Formulierungen außerdem eine
große
Sicherheit bei der Handhabung und eine gute Reaktivität auf.
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Ebenso
wurde festgestellt, dass diese Zusammensetzungen ihre mechanischen
Eigenschaften und die Abziehbarkeit sogar nach Altern über 42 Tage
bei 100°C
bewahren.
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Die
Formulierung 9, welche (Kohlen)Ruß CSX 606 von Cabot enthält, welcher
eine leicht erhöhte
spezifische Oberfläche
aufweist (60 m2/g), weist ebenso einen insgesamt
akzeptablen Kompromiss der Eigenschaften auf.
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Beispiel 5
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Dieses
Beispiel soll zeigen, wie es auf der Grundlage der gleichen halbleitenden
Zusammensetzung gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich
ist, die Haftfestigkeit zwischen der leitenden Schicht und dem Isoliermaterial
zu modulieren, indem das für
die Vernetzung verwendete Peroxid angemessen ausgewählt wird. In
den folgenden Versuchen wird das Isoliermaterial nacheinander aus
einem Polyethylen mit einem MFR von 2 g/10 Minuten, gemessen gemäß der Norm
ISO 1133 bei 190°C
und 21,6 N, einem Antioxidationsmittel vom Phenoltyp und einem Peroxid
gebildet, welches in flüssiger
Form gleichzeitig wie die Granulate der Elastomer(Kohlen)Ruß-Mischung
eingespritzt wird, aus den folgenden Bestandteilen ausgewählt:
- DTBP
- Ditertbutylperoxid
- TBCP
- Terbutylcumylperoxid
- DCP
- Dicumylperoxid.
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Die
Mengen an Peroxid entsprechen denen, die gewöhnlich in diesen Isoliermaterialtypen
verwendet werden, d. h., 1,5 bis 2% der Menge an Polyethylen.
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Die
Ergebnisse dieser Tabelle zeigen, wie es mit den erfindungsgemäßen leitfähigen Zusammensetzungen
möglich
ist, durch Erniedrigen der Zersetzungstempe ratur des Peroxids des
Isoliermaterials die Abziehkraft zwischen dem Isoliermaterial und
der leitenden Schicht zu modulieren und somit Trennungskräfte zu erreichen,
die eine einfache Herstellung der Verbindungen und Enden der Kabel
ermöglichen.
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Beispiel 6
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Es
wird industriell ein Kabel von 150 mm2 12/20
kV, entsprechend der Beschreibung der Norm NFC 33223, hergestellt.
Das Isoliermaterial besteht aus einem Polyethylen mit einem MFR
von 2,1 bei 190°C
und unter 21,6 N (gemessen gemäß der Norm
ISO 1133), in das zum Zeitpunkt der Extrusion eine Lösung, enthaltend
ein flüssiges
Peroxid vom DTBP-Typ, eingespritzt wird.
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Der äußere Halbleiter
entspricht der Zusammensetzung 8 von Beispiel 4. Das Kabel wird
auf einer Produktionslinie vom Kettentyp zur Isolation, welcher
eine Gruppe aus drei Extrudern mit Dreifachkopf aufweist, gefertigt.
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Die
Eigenschaften der abziehbaren leitenden Schicht sind die folgenden:
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Die
erhaltenen Eigenschaften sind zufriedenstellend; des Weiteren wurde
durch Vergleich mit den Kabeln des Standes der Technik eine leichte
Verbesserung des Zustands der Grenzfläche Isoliermaterial/Halbleiter
festgestellt; insbesondere fanden sich weniger Mikrospuren von der
Ablösung
des abziehbaren Halbleiters an der Oberfläche des Isoliermaterials.
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Allgemein
kann gemäß einem
Herstellungsverfahren eines isolierten Kabels ein Leiter nacheinander durchgeführt werden
durch:
- – einen
Mehrfach-Extrusionskopf, der mit drei Extrudern verbunden ist, welche
die gleichzeitige Injektion einer halbleitenden Zusammensetzung
zur Bildung eines inneren Überzugs,
einer isolierenden Zusammensetzung und einer Zusammensetzung der
oben aufgeführten
Art zur Bildung eines abziehbaren äußeren halbleitenden Überzugs
ermöglichen,
und
- – eine
Röhre,
um das Ganze unter Gasdruck zu setzen und zu erhitzen.
