SE501562C2 - En extruderbar ledande polymerkomposition - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 501 562 2 avlägsnas frän den inre isoleringen vid skarvnings- och monteringsarbete. Härigenom krävs att det yttre ledande skiktet à ena sidan skall ha en tillräcklig vidhaftning mot isoleringen för att säkerställa att erforderlig elektrisk skärmning erhàlles och att ingen glimning uppstår mellan det yttre ledande skiktet och isoleringen medan à andra sidan vidhäftningen ej far hindra en snabb och enkel avskalning vid montering.

Det yttre ledande skiktet appliceras genom strängsprutning runt isoleringen. Den ledande polymerkompositionen utgöres företrädesvis av blandningar innefattande en sampolymer av eten och en andra polär monomer säsom vinylacetat, etylacry- lat, butylacrylat, metylacrylat etc. och en polyolefin företrädesvis en kristallin polypropen. I blandningen kan även ingä en elastomer säsom en sampolymer eller terpolymer av etenpropen. Denna polymerkomposition innefattar även ett elektriskt ledande fyllmedel säsom kimrök, för att ge poly- merkompunden nödvändig elektrisk ledningsförmäga och även ett stabiliseringssystem innefattande bl.a. antioxidanter för att motverka nedbrytning till följd av yttre päverkan sasom oxidation, strålning och elektrisk belastning. Vid behov av att tvärbinda polymerkompositionen kan även till- satser av eventuella för tvärbindning av polymerkompositio- nen nödvändiga medel ingä.

Kompositionskiktets skalbarhet beror av dess vidhäftning till det underliggande isolermaterialet i kombination med dess mekaniska egenskaper. Framförallt i samband med kablar innefattande ett inre isolationsmaterial bestäende av en polyeten som tvärbundits med silanteknik försämras dock för kända ledande polymerkompositioner det yttre ledande skik- tets skalbarhet med ökande temperatur och redan vid tempera- turer kring 30°C uppstàr problem till följd av att polymer- kompositionens fysikaliska egenskaper ändras med temperatu- ren.

För en elektriskt ledande polymerkomposition avsedd för användning i en kabelisolering som yttre skalbart skikt 10 15 20 25 30 35 501 562 3 kring en isolering av en termoplastisk eller tvärbindbar polymer komposition, exempelvis polyeten, är det känt att använda sammansättningar - 20 till 70 viktsprocent av en etenvinylacetatsampolymer, EVA, bestáende av 20 till 80 viktsprocent eten och 80 till 20 viktsprocent vinylacetat, - 5 till 60 viktsprocent polypropen, PP, - upp till 30 viktsprocent av en etenpropen copolymer, EPM, eller en terpolymer av etenpropen, EPDM, - 5 till 60 viktsprocent av ett elektriskt ledande fyllmedel sásom kimrök samt - upp till 5 viktsprocent av stabiliserande tillsatser vilka ätminstone innefattar en antioxidant Det är känt att i en polymerkomposition av denna typ vilken innehåller en sampolymer i form av etenvinylacetat, EVA, de mekaniska egenskapernas temperaturberoende kan minskas genom att exempelvis höja etenhalten i blandningen, vilket kan uppnäs om halten vinylacetat i sampolymeren minskas. Den därigenom förhöjda etenhalten i säväl sampolymer som poly- merkomposition leder dock till en oönskad förhöjning av polymerkompositionens vidhäftning mot polyetenisoleringen.

Sa trots att de mekaniska egenskapernas temperaturberoende minskas erhälles ingen förbättring av skalbarheten vid temperaturer över rumstemperatur dä polymerkompositionens vidhäftning mot polyetenisoleringen ökar.

Ett ändamäl med uppfinningen är att anvisa en elektriskt ledande polymerkomposition vilken uppvisar en termiskt stabil vidhäftning och där vidhäftningen är optimerad för att vara tillräckligt god för att säkerställa att det yttre ledande skiktet ligger an mot isoleringen sä att ingen glim- ning uppstär mellan isolationsmaterialet och det ledande skiktet vid normal elektrisk belastning. Vidhäftningen mot isolationsmaterialet är inte högre än att det ledande skik- tet lätt kan avlägsnas, skalas av, frän det polymera isola- tionsmaterialet inom ett stort temperaturintervall motsva- rande de flesta tänkbara användnings- och montagesituatio- 10 15 20 25 30 35 501 562 4 ner, företrädesvis inom ett temperatur intervall av -20°C till +65°C.

UPPFINNINGEN En extruderbar elektriskt ledande polymerkomposition i form av en blandning innefattande àtminstone; - 20 till 70 viktsprocent av en en sampolymer vilken bestàr av 20 till 80 viktsprocent av eten och 80 till 20 vikts- procent av en polár monomer, sàsom vinylacetat, etylakrylat, metylakrylat eller butylakrylat, - 5 till 60 viktsprocent av en polypropen - 5 till 60 viktsprocent av ett elektriskt ledande fyllmedel sásom kimrök, för att ge önsakad elektrisk ledningsförmàga, och - upp till 5 viktsprocent av stabiliserande tillsatser sàsom antioxidanter, erhàller en större termisk stabilitet i de mekaniska egen- skaperna, speciellt vid temperaturer överstigande rumstempe- ratur genom att enligt uppfinningen polypropenets polaritet har modifierats.

Den enligt uppfinningen använda modifierade polypropenen är en ympsampolymer av en kristallin polypropen och en karbo- xylsyraanhydrid eller en blocksampolymer av en kristallin polypropen och en sam-eller terpolymer av etenpropen.

I en utföringsform av uppfinningen är nämnda polymerkomposi- tion tvarbindbar med silanteknik. Polymerkompositionen enligt denna utforingsform har reagerats med en silan inne- fattande hydrolyserbara grupper, varigenom polymerkomposi- tionen kan tvàrbindas genom att den formade produkten bringas i kontakt med fukt eller vatten sa att hydrolyser- bara grupper i silanföreningen hydrolyseras och genom kondensation ger upphov till siloxanbindningar mellan de ympade molekylerna i polymerkompositionen. Silanympning beskrivs mer ingàende i foljande patentskrifter US 3 075 948 och US 3 646 155. 10 15 20 25 30 35 501 562 5 Med en polymerkomposition enligt uppfinningen erhälles en extruderbar elektriskt ledande polymerkomposition vilken relativt kända polymerkompositioner för den beskrivna appli- kationen, som ett yttre ledande skikt i ett isolersystem för elektriska kablar, uppvisar en större termisk stabilitet i de mekaniska egenskaperna. Dessutom uppvisar ett yttre ledande skikt av en polymerkomposition enligt uppfinningen, vilket genom extrusion har pàlagts en i en elektrisk kabel ingàende polyetenisolering, god skalbarhet inom ett stort temperatur intervall, företrädesvist mellan -20°C och +65°C.

Det ledande skiktet kan lätt avskalas frän ett isolerande skikt da vidhäftningen hos ett polymerkompositionskikt enligt uppfinningen mot en polyetenisolation ej är högre än vad som krävs för att säkerställa att glimning ej uppkommer mellan skiktet och isolationen.

I en utföringsform av uppfinningen innefattar den extruder- bara elektriskt ledande polymerkompositionen utöver kimrök, eventuella fyllmedel och nödvändigt stabiliseringssystem ätminstone en sampolymer av eten och vinylacetat, EVA, blan- dat med polypropen, PP, där enligt uppfinningen polypropenet har modifierats med polära grupper och där halten vinylace- tat i etenvinylacetat sampolymeren har sänkts varigenom en polymerkomposition erhålles, vilken inom i det föregående angivna temperaturintervallet uppvisar en stabil adhesion mot polyetenisoleringen.

Utöver den eftersträvade större termiska stabiliteten hos de mekaniska egenskaperna hos en polymerkomposition enligt upp- finningen uppvisar den även, till följd av att den ingående polyolefinen är modifierad, ett flertal processtekniska fördelar relativt kända polymerkompositioner av denna typ.

Blandningssprocessen förenklas dä vid blandningen av en polymerkomposition enligt uppfinningen endast med varandra kompatibla komponenter tillföres blandaren dessutom förbätt- rar modifieringen av polyolefinen dess vätningsförmäga mot kimrök. 10 15 20 25 30 35 501 562 6 I det följande skall uppfinngen förklaras närmare genom beskrivning av ett antal utföringsexempel.

EXBMPBL l .

En extruderbar elektriskt ledande polymerkomposition A, XG 9607:70 fràn Neste Polymer Compounds AB. Materialet är en termoplastisk komposition vilket används som skalbart yttre skikt för mellanspànningskablar med silantvärbunden polyetenisolering.

Fran polymerkomposition A framställdes provstavar för drag- prov vid rumstemperatur, RT, och 50°C i en dragprovningsmas- kin. Dessutom stränsprutades polymerkompositionen som ett yttre hölje över en kabelisolering av silantvärbunden poly- eten. Skalbarheten bestämdes i en dragprovningsmaskin vid l80° dragvinkel, en draghastighet av 100 mm/min och följande temperaturer -l0°C, RT, +40°C, +45°C, +50°C och +60°C.

Resultaten fran dragprov och skalbarhetsprov redovisas i tabell l.

EXEMPEL 2 .

En extruderbar elektriskt ledande polymerkomposition B bereddes genom att följande komponenter kompounderades i en dubbelskruvextruder till en homogen massa: EVA , innehållande 72 viktsprocent eten och 28 100 viktsdelar av en etenvinylacetat sampolymer, viktsprocent vinylacetat 42 viktsdelar 25 viktsdelar 62 viktsdelar 5.6 viktsdelar av ett stabiliseringssystem innefattande polypropen, PP, av en terpolymer av etenpropen, EPDM, kimrök av ledande typ samt àtminstone en antioxidant.

Fran den erhàllna polymerkompositionen framställdes provsta- var för dragprov vid rumstemperatur, RT, och 50°C i en drag- provningsmaskin. Dessutom stränsprutades polymerkompositio- nen som ett yttre höje över en kabelisolering av silantvär- bunden polyeten. Resultaten redovisas i tabell l. 10 15 20 25 30 35 501 562 EXEMPEL 3 .

En extruderbar elektriskt ledande polymerkomposition C med en sammansättning enligt uppfinningen bereddes genom att följande komponenter kompounderades i en dubbelskruvextruder till en homogen massa: 100 viktsdelar av en etenvinylacetat sampolymer, EVA, innehällande 72 viktsprocent eten och 28 viktsprocent vinylacetat 40 viktsdelar modifierad polypropen,PP-karboxylsyraanhydrid, 46 viktsdelar 5.6 viktsdelar av ett stabiliseringssystem innefattande kimrök av ledande typ samt ätminstone en antioxidant.

Fràn den erhàllna polymerkompositionen framställdes prov- stavar för dragprov vid rumstemperatur, RT, och 50°C i en dragprovningsmaskin. Dessutom strängsprutades polymerkompo- sitionen som ett yttre höje över en kabelisolering av silan- tvärbunden polyeten. Skalbarheten bestämdes i en dragprov- ningsmaskin vid l80° dragvinkel, en draghastighet av 100 mm/min och följande temperaturer -lO°C, RT, +40°C, +45°C, +50°C och +60°C. Resultaten redovisas i tabell l.

EXEMPEL 4 .

En extruderbar elektriskt ledande polymerkomposition D med en sammansättning enligt uppfinningen bereddes genom att följande komponenter kompounderades i en dubbelskruvextruder till en homogen massa: 100 viktsdelar av en etenvinylacetat sampolymer, EVA, innehållande 72 viktsprocent eten och 28 viktsprocent vinylacetat 70 viktsdelar modifierad polypropen, i form av en sampoly- mer av polypropen och EPDM, 62 viktsdelar kimrök av ledande typ samt 5.6 viktsdelar av ett stabiliseringssystem innefattande ätminstone en antioxidant. 10 15 20 25 501 562 8 Fran den erhàllna polymerkompositionen framställdes provsta- var för dragprov vid rumstemperatur, RT, och 50°C i en drag- provningsmaskin. Dessutom strànsprutades polymerkompositio- nen som ett yttre höje över en kabelisolering av silantvär- bunden polyeten. Skalbarheten bestämdes i en dragprovnings- maskin vid l80° dragvinkel, en draghastighet av 100 mm/min och följande temperaturer -l0°C, RT, +40°C, +45°C, +50°C och +60°C. Resultaten redovisas i tabell 1.

Tabell 1. komposition Dragprov RT O'(MPa) a(%) 50°C o(MPa) e(%) Vidháftning (N/cm, bör uppga till mellan 10 och 20 N/cm) -l0°C RT +40°C +45°C +50°C +60°C * skalbar men vidhäftning ej uppmätt # ej skalbar A 10 420 3.0 150 i' 18 # # # # 15.2 265 6. 2 230 > 2 IV IV V V 35 35 35 35 30 30 13.4 260 5.8 220 >l5 14 14 14 13 13 12.8 290 5.2 280 > 15 16 10 10 10 10

Claims (6)

10 15 20 25 30 35 501 562 PAT ENTKRAV

1. En extruderbar elektriskt ledande polymerkomposition i form av en blandning innefattande àtminstone; - 20 till 70 viktsprocent av en en sampolymer vilken bestàr av 20 till 80 viktsprocent av eten och 80 till 20 viktspro- cent av en polär monomer, sasom vinylacetat, etylakrylat, metylakrylat,butylakrylat. - 5 till 60 viktsprocent av en polyolefin, - 5 till 60 viktsprocent av ett elektriskt ledande fyllmedel sàsom kimrök, för att ge önsakad elektrisk ledningsförmàga, och - upp till 5 viktsprocent av stabiliserande tillsatser sásom antioxidanter, k ä n n e t e c k n a d a v, att nämnda polyolefin är en polypropen med modifierad polaritet.

2. Polymerkomposition enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a d a v, att nämnda modifierade poly- olefin innefattar polära grupper vilka, i form av en karbo- xylsyra eller dess anhydrid, genom en ympreaktion har införts i polyolefinen.

3. Polymerkomposition enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a d a v, att nämnda modifierade poly- olefin är en blocksampolymer mellan polypropen och eten- propen gummi.

4. Polymerkomposition enligt nagot av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d a v, att nämnda komposition innefattar en silan med hydrolyserbara grupper avsedd att tvärbindas genom hydrolys vid vatten eller fuktupptagning.

5. Isolerad elektrisk kabel med ett isolersystem vilket atminstone innefattar ett kring en elektrisk ledare anordnat elektriskt isolerande skikt av polyeten och ett kring nämnda isolering anordnat skikt av en elektriskt ledande polymerkomposition, k ä n n e t e c k n a d a v, att nämnda yttre ledande skikt är en polymerkomposition enligt nagot av 501 562 w föregående patentkrav pàförd en termoplastisk eller tvàrbindbar polyetenisolering genom extrusion.

6. Isolerad elektrisk kabel enligt patentkrav 5, 5 k à n n e t e c k n a d a v, att nämnda yttre ledande skikt är skalbar frán polyetenisoleringen med en skalkraft mindre än 20 Ncm"1.