DE19641396B4

DE19641396B4 - Vernetzbare Isoliermischung für elektrische Kabel und Leitungen

Info

Publication number: DE19641396B4
Application number: DE19641396A
Authority: DE
Inventors: Dieter Alt
Original assignee: Pirelli Cavi e Sistemi SpA
Current assignee: Prysmian Cavi e Sistemi Energia SRL
Priority date: 1996-09-27
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2016-09-28
Also published as: DE19641396A1

Abstract

Vernetzbare, weichmacherfreie Isoliermischung für elektrische Kabel und Leitungen auf der Basis eines Ethylen-Propylen-Kautschuks (EPR) und mit einem kleineren Anteil eines Polyethylens,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mischung die folgenden Komponenten enthält:
1) 100 Gewichtsteile eines amorphen Ethylen-Propylen-Co- oder Terpolymerisats (EPM oder EPDM) mit einem Ethylengehalt von 55 bis 65 %, dessen Mooney-Viskosität < 25 ist,
2) 5 bis 20 Gewichtsteile eines Polyethylens mit einer Dichte < 0,92 g/cm³,
3) 50 bis 150 Gewichtsteile eines Füllstoffes in Form eines calcinierten Kaolins und
4) etwa 1 bis 3 Gewichtsteile eines Vinylsilans.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektrischen Kabel und Leitungen und ist bei der Herstellung einer vernetzbaren Isoliermischung auf EPR-Basis anzuwenden.

Als Werkstoff für die Isolierung elektrischer Kabel und Leitungen werden häufig Olefin-Polymere (wie z.B. Polyethylen, PE) oder Olefin-Copolymere (wie z.B. Ehylen-Propylen-Kautschuk, EPR) und Abmischungen aus diesen Kunststoffen verwendet. Beispielsweise ist für kunststoffisolierte Starkstromkabel des Mittelspannungsbereiches eine vernetzbare Isoliermischung bekannt, die aus PE und EPR in Anteilen zwischen etwa 80:20 und 20:80 besteht. Als EPR-Anteil wird ein kristallines Ethylen-Propylen-Copolymerisat mit 78 % Ethylengehalt verwendet. Der Anteil an PE erhöht die mechanische Festigkeit und Härte der Mischung. Diese Mischung enthält keine Weichmacher und im wesentlichen auch keinen Füllstoff ( DE 31 11 524 A1 ).

Als Umhüllung für elektrische Kabel und Leitungen ist weiterhin eine unvulkanisierte Mischung auf der Basis eines Ethylen-Propylen-Copolymerisates mit einem kleineren Anteil eines Polyethylen bekannt, die mit größeren Anteilen einer Gleitmitelkombination und eines Füllstoffes versehen ist ( DE 23 05 444 B1 ).

Im übrigen ist es auch üblich, vernetzbare Isoliermischungen auf EPR-Basis zu verwenden, die keine weitere Polymerkomponente, dafür aber gewisse Weichmacheranteile enthalten. Bei den verwendeten EPR-Sorten kann es sich sowohl um amorphe Typen (Ethylengehalt kleiner 65 %, Anwendungsbereich: elektri sche Isolierung im Niederspannungsbereich) als auch um kristalline Typen (Ethylengehalt größer 65 %, Anwendungsbereich: Hochspannungs-Elektrokabelisolierung) handeln. Die Mooney-Viskosität dieser EPR-Typen liegt zwischen 20 und 70. Bei einigen Anwendungen wird eine besonders flexible Isolation gewünscht. Diese hohe Flexibilität ist bisher nur durch den Zusatz von Weichmachern erreichbar (Produktinformation der Fa. DuPont). – Der Nachteil einer mit Weichmachern angereicherten Isoliermischung auf EPR-Basis liegt darin, daß die für beispielsweise Hochspannungsleitungen notwendige Gleich- bzw. Wechselspannungsfestigkeit nicht mit ausreichender Sicherheit erreichbar ist. Bei hohen elektrischen Anforderungen an die Isoliermischungen ist es daher üblich, die Anforderungen bezüglich der Flexibilität herabzusetzen.

Ausgehend von einer vernetzbaren, weichmacherfreien Isoliermischung für elektrische Kabel und Leitungen auf der Basis eines Ehtylen-Propylen-Kautschuks mit einem kleineren Anteil eines Polyethylens liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Mischung so zu modifizieren, daß ein flexibler Werkstoff entsteht, der auch hochspannungstechnischen Anforderungen genügt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Mischung die folgenden Komponenten enthält: Auf

1) 100 Gew. Teile eines amorphen Ehtylen-Propylen-Co- oder Terpolymerisats (EPM oder EPDM) mit einem Ehtylengehalt von 55 bis 65 %, dessen Mooney-Viskosität kleiner 25 ist,
2) 5 bis 20 Gew. Teile eines Polyethylens mit einer Dichte kleiner 0,92 g/cm³,
3) 50 bis 150 Gew. Teile eines Füllstoffes in Farm eines kalzinierten Kaolins und
4) etwa 1 bis 3 Gew. Teile eines Vinylsilans.

Durch die Verwendung eines EPR-Kautschucks mit einem im oberen Bereich des amorphen Zustandes liegenden Ethylengehalt und durch Zuatz einer gewissen Menge eines Polyethylens/PE geringer Dichte wird der Werkstoff auch ohne Zusatz von Weichmachern hinreichend flexibel. Der Anteil an PE kann dabei innerhalb des angegebenen Bereiches variiert und dadurch die gewünschte Härte (Shore A) eingestellt werden. – Die geringe Viskosität des verwendeten EPR-Kautschucks erleichtert das Verarbeiten im Extruder. Der Einsatz dieser speziellen EPR-Type, die im Handel beispielsweise unter dem Warenzeichen "Nordel 2522" der Fa. Du Pont erhältlich ist, ermöglicht auch die Verwendung von calciniertem Kaolin als Füllstoff, ohne daß dadurch die geforderten elektrischen Eigenschaften unterschritten werden. Zur Verbesserung der Feuchteresistenz und der Zugfestigkeit wird der Mischung weiterhin ein Vinylsilan zugegeben. Alternativ dazu kann auch ein silanisiertes Kaolin als Füllstoff verwendet werden.

Flexible elektrische Leitungen, wie sie beispielsweise als Hochspannungsleitungen für Röntgengeräte benötigt werden und deren Isolierung aus einer gemäß der Erfindung hergestellten Abmischung bestehen, weisen eine hohe Lehnigkeit von größer 65° auf (d.h. ein 60 cm langes Leitungsstück biegt sich durch das eigene Gewicht um einen Winkel größer 65° durch). Die nach VDE 0472 § 603 Prüfart L gemessene statische Flexibilität liegt innerhalb des für solche Leitungen vorgesehenen Bereiches. Bei der Prüfung dieser Eigenschaft wird ein Leitungsstück von 3 m Länge mit dem einen Ende an einer Schiene befestigt; das andere Ende wird – von einem Minimalabstand von 20 cm ausgehend – nach außen bewegt, bis sich eine an beiden Leitungsenden senkrecht verlaufende Schlaufe bildet. Der Abstand der beiden senkrecht verlaufenden Schlaufenenden auf der Schiene ist bei erfindungsgemäß isolierten Leitungen kleiner als 55 cm und liegt damit innerhalb des geforderten Bereiches.

Nachfolgend wird noch ein Ausführungsbeispiel einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Isoliermischung angegeben:
100 Gew. Teile EPR,
10 Gew. Teile PE,
100 Gew. Teile calciniertes Kaolin,
2 Gew. Teile Silan,
2–4 Gew. Teile Peroxid (100 %ig).
Eine derartige Mischung hat eine Shore A-Härte von 70 ± 5, weist die für Hochspannungsleitungen, insbesondere Röntgenleitungen, geforderten hohen Werte elektrischer Festigkeit auf und ist migrationsfest.

Claims

Vernetzbare, weichmacherfreie Isoliermischung für elektrische Kabel und Leitungen auf der Basis eines Ethylen-Propylen-Kautschuks (EPR) und mit einem kleineren Anteil eines Polyethylens, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung die folgenden Komponenten enthält: 1) 100 Gewichtsteile eines amorphen Ethylen-Propylen-Co- oder Terpolymerisats (EPM oder EPDM) mit einem Ethylengehalt von 55 bis 65 %, dessen Mooney-Viskosität < 25 ist, 2) 5 bis 20 Gewichtsteile eines Polyethylens mit einer Dichte < 0,92 g/cm³, 3) 50 bis 150 Gewichtsteile eines Füllstoffes in Form eines calcinierten Kaolins und 4) etwa 1 bis 3 Gewichtsteile eines Vinylsilans.
Isoliermischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten 3 und 4 der Mischung durch ein silanisiertes, calciniertes Kaolin ersetzt sind.