DK142186B - Fremgangsmåde til fremstilling af et elektrisk kabel med let separerbare halvledende og isolerende lag. - Google Patents

Description

(11) FREMLÆGGELSESSKRIFT 142186 DANMARK (51) mt. Cl.3 H 01 B 9/02 // H 01 B 3/18 §(21) Ansøgning nr. 5004/7^· (22) Indleveret den 2k. S ep. 1974 (24) Løbedeg 2b. ββρ. 197^ (44) Ansøgningen fremlagt og fremlæggelsesskrrftet offentliggjort den 15· S ©P · 1 980

Dl REKTORATET FOR . . , . .

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET (30) Prioritet begæret fra den

25. sep. 1975, 733^298, FR

(71)TH0MS0N-BRANDT, 173, Bl. Haussraann, 75008 Paris, FR.

(72)Opfinder: Bernard Grison, 11, rue Henri Barbusse, 02200 Bohaln, FR.

(74) Fuldmægtig under sagens behandling:

Ingeniørfirmaet Hofman-Bang & Boutard.

(54) Fremgangsmåde til fremstilling af et elektrisk kabel med let separer= bare halvledende og Isolerende lag.

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af isolerede elektriske kabler af den i kravets indledning anførte art.

Isolerede elektriske kabler til brug ved middelhøje spændinger er oftest indefra og udefter opbygget af en sjæl af kobber eller aluminium, et første lag af halvledende materiale, et elektrisk isolerende materiale, et andet lag af halvledende materiale, en metalskærm, der sikrer en afledning af eventuelle kortslutningsstrømme og en beskyttelseskappe af plastmateriale.

Under behandlingen af sådanne kabler for at opnå en samling eller en forgrening er det nødvendigt at adskille det andet lag af halvleden- 2 142186 de materiale fra det isolerende lag efter at have fjernet beskyttelseskappen og metalskærmen. Denne adskillelse er vanskelig, med mindre de to lag kun har en svag indbyrdes vedhængning.

Når man som isolationsmateriale i et elektrisk kabel anvender et materiale med tværbindinger, såsom kemisk tværbundet polyethylen, tværbundne ethylen-copolymer e eller ethylen-propylen-kaut s juk, kan man forestille sig i det samme kabel som halvledende lag at anvende et materiale på basis af de nævnte materialer, der er gjort halvledende ved tilsætning af ledende kønrøg, som det er sædvanligt indenfor kabelindustrien.

Dette medfører imidlertid en vis ulempe ved fremstillingen af kablet. Por at undgå en for stærk vedhængning mellem det isolerende lag og det halvledende lag er man således tvunget til først at anbringe og tværbinde det isolerende lag, og derpå at anbringe og tværbinde det halvledende lag, eftersom en simultanextrudering af det isolerende og halvledende lag efterfulgt af en tværbinding af samlingen af lag medfører en så stærk vedhængning mellem de to lag, at det praktisk talt er umuligt at separere dem.

I USA patentskrift nr. 3 541 228 beskrives et elektrisk kabel, hvori de tilstødende isolerende og halvledende lag er let separerbare. Formålet med den i nævnte USA patentskrift beskrevne opfindelse er, i lighed med den foreliggende opfindelse, at tilvejebringe en let separering af isolationslag og tilstødende halvledende lag, men problemets løsning tilvejebringes på en anden måde. Således er isolationslaget fremstillet ud fra en tværbundet olefin-copolymer, og det halvledende lag er fremstillet ud fra et ikke-vulkaniseret materiale, der er opnået ved dispersion af kønrøg i chlorsulfoneret polyethylen.

Det nævnte halvledende lag kan først være extruderet eller påført ved vikling af et bånd direkte på kabelsjælen, hvorefter det dækkes med et extruderet isolationslag. Samlingen af lag underkastes en termisk behandling til samtidig gennemførelse af to operationer, nemlig en tværbinding af isolationslaget og en tilpasning under tryk af de halvledende lag mod isolationslaget og kabelsjælen. Alternativt kan det halvledende lag extruderes på en allerede isoleret leder.

Den gode kontakt mellem de tilstødende overflader af isolationslaget og det halvledende lag opnås ved en termisk behandling, der enten foretages på det tidspunkt, hvor lagene anbringes, eller efter at 3 142186 disse er anbragt.

USA patentskrift nr. 3 646 248 beskriver ligeledes et elektrisk kabel med et isolationslag og et halvledende lag, der let kan separeres.

Her består såvel isolationslaget som det halvledende lag imidlertid af olefiniske terpolymere, og disse tværbindes med forskellige midler, idet isolationslaget tværbindes med et organisk peroxid, mens det halvledende lag tværbindes med svovl.

Et elektrisk kabel med let separerbare lag er endvidere beskrevet i USA patentskrift nr.3 719 769· Her består isolationslaget af tværbundet polyethylen eller polyethylen-copolymer, mens det halvledende lag består af en copolymer ethylen og vinylacetat indeholdende 25-55 vægt-% vinylacetat og 0,2-6 vægtdele af et specifikt tværbindingsmiddel.

Formålet med den foreliggende opfindelser er ved et specifikt materialevalg at tilvejebringe en fremgangsmåde til fremstilling af et elektrisk kabel, hvori det isolerende lag og det tilstødende halvledende lag er let separerbare, og hvor det halvledende lag ligesom det isolerende lag kan modstå den opvarmning, som skyldes den elektriske strøm, der sendes igennem kablet under normal drift, samt de uønskede opvarmninger, der sker på grund af kortslutninger.

Dette opnås ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, der er ejendommelig ved det i kravets kendetegnende del anførte. Anvendelsen af denne materialekombination er ikke tidligere beskrevet og fører, som påvist nedenfor, til kabler, hvor lagene særdeles let separeres.

Opfindelsen illustreres nærmere ved nedenstående eksempler på fremstilling af elektriske kabler, hvor eksempel 1, 2 og 6 angår kendte elektriske kabler, hvis væsentligste ulempe viser sig ved en manglende separerbarhed mellem det isolerende og det tilstødende halvledende lag, mens de tre øvrige eksempler angår elektriske kabler fremstillet ifølge opfindelsen, hvor det isolerende og halvledende lag let kan adskilles fra hinanden, selv om de er anbragt og tværbundet samtidigt.

4 142186 EKSEMPEL 1

Ved fremstilling af et kendt elektrisk kabel anvender man et halvledende materiale med følgende sammensætning (i vægtdele): EDFM-kautsjuk (ethylen-propylen-dien-monomer) 100

Ledende kønrøg 60

Naphthenolie 20

Kridt 90

Zinkoxid 5

Organisk peroxid 5

Forbindelserne blandes i et blandingsorgan på en måde, der er sædvanlig indenfor kautsjukindustrien. Dette halvledende materiale ex-truderes på en metalsjæl sammen med et isolerende materiale på basis af polyethylen, der som tværbindingsmiddel indholder peroxid, for henholdsvis at udgøre et halvledende og et isolerende lag. Efter en varmebehandling ved ca. 180° C i ca. 20 minutter er de to lag stærkt sammensvejsede indbyrdes. Det er praktisk talt umuligt at adskille dem.

Man kunne forestille sig, at denne vedhængning skyldes, at tværbindingssystemet er det samme, og at man, hvis man vulkaniserede det halvledende lag ved en anden fremgangsmåde end ved hjælp af peroxid, ville opnå en stærkt nedsat vedhængning.

EKSEMPEL 2

Ved en anden fremstilling af et elektrisk kabel anvendtes følgende halv-ledende materiale: EPDM-kautsjuk 100

Ledende kønrøg 60

Naphthenolie . 20

Zinkoxid 5

Svovl 1,5

Mercapto-benzothiazol 0,5

Te trame thylthiuramdi sulfi d 1,5

Man foretager som i eksempel 1 en simultanextrudering af dette halvledende materiale og et isolerende materiale på basis af polyethylen 5 142186 indeholdende et tværbindingsmiddel på en metalsjæl til dannelse af henholdsvis et halvledende og et isolerende lag, hvorpå man foretager en varmebehandling af lagene. De opnåede to lag kan praktisk talt ikke adskilles fra hinanden, selv om det halvledende lag består af et materiale på basis af EPDM-kautsjuk, der indeholder dobbeltbindinger og er vulkaniserbart ved hjælp af svovl.

EKSEMPEL 3

Ved fremstillingen af et elektrisk kabel ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstiller man et halvledende materiale med følgende sammensætning (i vægtdele):

Chlorsulfoneret polyethylen 100

Ledende kønrøg 60

Kridt 90

Naphthenolie 40

Blyoxid 15

Nikkel-dibutyl-dithiocarbamat 1

Tetramethylthiuramdisulfid 0,5

Mercaptobenzothiazildisulfid 0,5

Bis-maleimid 2,5

Man foretager som i eksempel 1 en simultanextrudering af denne blanding og et isolerende materiale på basis af polyethylen eller ethylen-copolymere indeholdende et tværbindingsmiddel på en metalsjæl til dannelse af henholdsvis et halvledende lag og et isolerende lag, samt en varmebehandling af lagene. Vedhængningen mellem de således opnåede to lag var så ringe, at de kunne separeres manuelt.

Den chlorsulfonerede polyethylen, der har en varmebestandighed i nærheden af varmebestandigheden for ethylen-copolymere, har en struktur, der minder om polyethylen, hvis man kun betragter carbon-hydridskelettet, men er ikke déeto mindre særdeles forskellig derfra. Specielt bevirker tilstedeværelsen af chlor i polymermolekylet, at dette får særlige egenskaber, som ikke genfindes hos copolymere eller homopolymere af ethylen. Disse chlorsulfonerede produkter har faktisk karakter af elastomere, mens polyethylenen har karakter af et formstof.

6 U2186

De ifølge opfindelsen anvendte halvledende materialer på basis af chlorsulfoneret polyethylen indeholder udover den polymere kønrøg, der gør den halvledende, plastificeringsmidler, inerte fyldstoffer, antioxidanter og vulkaniseringsmidler. Man kan i disse blandinger anvende en blanding af chlorsulfoneret polyethylen med andre polymere valgt blandt polyvinylchlorid (PVC), PVC-nitril-kautsjuk, ni-trilkautsjuk, polychloroprenkauts j uk og naturlig kautsjuk.

Det halvledende materiale anvendt ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen indeholder pr. 100 dele chlorsulfoneret polyethylen: 5 - 60 dele kønrøg 0-30 dele af en eller flere polymere, såsom PVC, nitrilkautsjuk, FVC-nitrilkautsjuk, naturlig kautsjuk eller polychloropren.

5-60 dele plastificeringsmiddel af jordolie- eller estertypen, 0-5 dele stabiliseringsmiddel og antioxidanter, og 0-5 dele vulkaniseringsmiddel.

EKSEMPEL 4

Man fremstiller et halvledende materiale, der består af (vægtdele):

Chlorsulfoneret polyethylen 100

Polyvinylchlorid 30

Ledende kønrøg 60

Ditridecyl-phthalat 60

Blyoxid 15

Bis-maleimid 2,5

Te trarne thylthiuramdisulfid 0,5

Mercaptobenzothiazildisulfid 0,5

Nikkel-dibutyl-dithiocarbamat 1

Man foretager som i eksempel 1 en simultanextrudering af denne blanding og et isolerende materiale på basis af polyethylen indeholdende et tværbindingsmiddel på en metalsjæl til dannelse af henholdsvis et halvledende lag og et isolerende lag, og en påfølgende varmebehandling af lagene. De således opnåede to lag kan let separeres fra hinanden.

7 142186 EKSEMPEL 5

Man fremstiller et halvledende materiale bestående af (vægtdele):

Chlorsulfoneret polyethylen 100

Nitrilkautsjuk 15

Polyvinylchlorid 15

Ledende kønrøg 60

Ditridecylphthalat 60

Blyoxid 15

Bis-maleimid 2,5

Tetramethylthiuram-disulfid 0,5

Mercaptobenzothiazildisulfid 0,5

Nikkel-dibutyl-dithiocarbamat 1

Denne blanding extruderes simultant med et isolerende materiale på basis af polyethylen indeholdende et tværbindingsmiddel på en metalsjæl til dannelse af henholdsvis et halvledende og et isolerende lag. Efter en varmebehandling som i de foregående eksempler kan de to lag let adskilles fra hinanden.

EKSEMPEL 6

Man fremstiller et halvledende lag som beskrevet i eksempel 3, hvortil man sætter 5 dele EPDM-kautsjuk. Man foretager en simultan-extrudering af denne blanding og af et materiale på basis af polyethylen indeholdende et tværbindingsmiddel på en metalsjæl til dannelse af henholdsvis et halvledende og et isolerende lag, samt en varmebehandling af disse. Man konstaterer, at de to opnåede lag er indbyrdes sammensvejsede, og at det praktisk talt er umuligt at adskille dem.

De særlige egenskaber ved de ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen opnåede halvledende materialer muliggør, at man til en lav fremstillingspris og på en reduceret fremstillingstid kan opnå et elektrisk kabel med metalskærm til brug ved middelhøje spændinger, hvilket kabel let tilfredsstiller de krav, der opstår ved samlinger og forgreninger .