DE2732629A1

DE2732629A1 - Verfahren zum herstellen von hochspannungskabeln mit extrudieren und vernetzen von polymermaterialien

Info

Publication number: DE2732629A1
Application number: DE19772732629
Authority: DE
Inventors: Nils Per Olov Brick; Karl Arthur Oeberg
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1976-07-23
Filing date: 1977-07-19
Publication date: 1978-01-26
Also published as: BR7704764A; NO772630L; FI772229A; DK332377A; SE7608411L; AU2721077A; SE413822B; FR2359491A1

Description

HOFFMANN · ΕΙΤΙ,Κ & PARTNHH 2 7 3 2 b 2

PAT K N TAN WÄLT E DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) . Dl PL.-I N G. W. E ITLE · D R. R E R. NAT. K. H OFFMAN N · D I PL.-1 N G. W. IE H N

DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 (STERNHAUS) · D-8000 MO N C H EN 81 · TE LE FO N (089) 911087 · TE LE X 05-29619 (PATH E)

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TelefonaktiebolagetL M Ericsson, Stockholm / Schweden

Verfahren zum Herstellen von Hochspannungskabeln mit Extrudieren und Vernetzen von Polymermaterialien

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Hochspannungskabeln mit Extrudieren, Kühlen und Vernetzen von Polymermaterialien, bei welchem der Leiter von einer inneren halbleitenden Schicht, einer isolierenden Schicht und einer äußeren halbleitenden Schicht umgeben wird. Die Polymermaterialien werden dabei in einem gasförmigen Heizmedium vernetzt.

Durch die US-PS 3 645 656, 3 846 528 und 3 901 633 und später durch entsprechend modifizierte japanische Patentschriften ist es bekannt geworden, daß als Polymermaterialien Polyolefine wie Polyäthylen, Äthylen-Propylen-Elastomere und andere, welche Vernetzungsmaterialien in der Form von organischen Peroxiden enthalten, bei Temperaturen hoch bis etwa 300°C in

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beispielsweise Stickstoff bei einem Überdruck von 5-15 kp/cm vernetzt werden können. Das Problem bei diesem Vernetzungsverfahren besteht darin, daß für dickere Kabelisolationen vertikale Vernetzungslinien erforderlich sind, da diese Isolationsschichten infolge der Schwerkraft in normalen Horizontalen oder Kettenlinien nicht zentriert und die Kabel nicht rund gehalten werden können. Dies ist besonders der Fall bei kleinen Kabelquerschnitten und großen Wandstärken der Isolation.

Ziel der Erfindung ist es, die Extrusion und das Vernetzen in nicht-vertikalen Linien in gasförmigen Medien möglich zu machen, ohne daß eine Verformung und eine Dezentrierung auftritt.

Dieses Ziel wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Kühlen des Polymermaterials vor dem Vernetzen duchgeführt wird.

Weiterbildungen bzw. zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung gehen aus den Ansprüchen 2. bis 8 hervor.

Beim Extrudieren von Polymermaterialien muß die Temperatur den Schmelzpunkt oder genauer den Schmelzbereich übersteigen. Besonders für kristalline oder teilweise kristalline Materialien wie Polyäthylen ist der in Frage stehende Temperaturbereich sehr gering, was bedeutet, daß das Material schnell sehr flüssig und damit beim weiteren Erhitzen während des Vernetzungsvorgangs leicht verformbar wird.

Diese Neigung zum Verformen kann im Prinzip dadurch verhindert werden, daß verschiedene physikalische Grundgesetze, wie z.B. das Archimedes'sehe oder das Bernoulli'sehe Prinzip zur Anwendung kommen.

Bei der Anwendung des Archimedes'sehen Prinzips muß das gasförmige Heizmedium auf eine Kompaktheit oder Dichte vergleich-

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bar mit der des Isoliermaterials komprimiert werden, was einen Druck einer Größe von 700 Atmosphären erforderlich macht. Bei dem Bernoulli'sehen Prinzip kommt die Bedingung zur Anwendung, daß ein zirkulierendes Gas mit hoher Zirkuliergeschwindigkeit eine Druckverminderung erzeugt, welche dazu ausgenutzt werden kann, der Verformung entgegenzuwirken. Dies erfordert jedoch so hohe ZirkuliergeschwindigkeLten, daß das Verfahren praktisch nur schwer anwendbar ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die oben erwähnte große Viskositätsänderung beim Durchlaufen des Schmelzpunktes derart ausgenutzt, daß das viskose extrudierte Material auf eine solche Temperatur gekühlt wird, daß das Material bei einer neuen, jedoch schnellen Aufheizung während des Vernetzungsvorgangs formstabil wird, bis die Vernetzung das Material mechanisch stabilisiert hat. Wenn das Material nach der Extrusion und nach dem Kühlen in die warine Vernetzungszone kommt, hat es eine Temperatur unter dem Schmelzpunkt und ist daher mechanisch stabilisiert. Beim Vernetzen mit einem Gas als Wärnieübertragungsmedium ist die Temperatur sehr hoch, gewöhnlich etwa 300 C. Dann wird das extrudierte Material in einem von der Oberfläche zu dem Leiter verlaufenden Vorgang geschmolzen. Der Vernetzungsvorgang ist bei der vorhandenen Temperatur jedoch sehr schnell, oft Bruchteile von Sekunden. Dies bringt mit sich, daß der erhitzte Teil des Materials schnell mechanisch stabilisiert wird und das Verformungsproblem vermieden ist.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer üblichen Kettenlinie mit dazugehörigen Strangpressen,

Fig. 2 ein Hochspannungskabel entsprechend der obigen

Beschreibung im Querschnitt und Temperatur-

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kurven für das Kabel in dem Vernetzungsrohr
bei üblichen Vernetzungsverfahren, und

Fig. 3 bis 5 entsprechende Temperaturkurven für verschiedene

Alternativen nach der Erfindung.

Das Prinzip zur Erzeugung von Hochspannungskabeln entsprechend der obigen Beschreibung ist in Fig. 1 für eine übliche Kettenlinie mit zugehörigen Strangpressen 1, 2 und 3, Kühlzonen a
und b und einem Vernetzungsrohr 4 mit einer Vernetzungszone d
und Kühlzonen c und e dargestellt. Der Leiter wird in der
Strangpresse 1 mit einer inneren halbleitenden Schicht überzogen, in der Strangpresse 2 mit einer isolierenden Schicht und in der Strangpresse 3 mit einer äußeren halbleitenden Schicht
überzogen,und das so hergestellte Kabel wird in das Vernetzungsrohr 4 eingeführt. Das Kühlen erfolgt gemäß der Erfindung vor
dem Vernetzen. Es kann entsprechend den folgenden alternativen Möglichkeiten durchgeführt werden:

I.) Das Kühlen des Leiters wird in der Kühlzone a durchgeführt ,

2.) das Kühlen des Leiters mit einer aufgebrachten inneren halbleitenden Schicht wird in der Kühlzone b durchgeführt,

3.) das Kühlen wird in der Kühlzone c nach dem Extrudieren allen Materials durchgeführt,

4.) das Kühlen wird sowohl in der Kühlzone a als auch in der Kühlzone b durchgeführt,

5.) das Kühlen wird sowohl in der Kühlzone a als auch in der Kühlzone c durchgeführt,

6.) das Kühlen wird sowohl in der Kühlzone b als auch in der Kühlzone c durchgeführt, und

7.) das Kühlen wird in allen drei Kühlzonen durchgeführt.

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Wann die verschiedenen alternativen Möglichkeiten zur Verwendung kommen, hängt von dem Aufbau der Größe des Kabels ab. In dem Vernetzungsrohr 4 wird ein gewisser Überdruck auftreten. In der Vernetzungszone d werden die Polymermaterialien derart erhitzt, daß sich das Peroxid zersetzt und die Vernetzung auftritt,und hierauf erfolgt in der Kühlzone e auf übliche Weise ein Kühlen auf für die Weiterverarbeitung geeignete Temperaturen, ehe das Kabel aus dem Vernetzungsrohr austritt.

Fig. 2 zeigt einen, Querschnitt eines Hochspannungskabels gemäß der obigen Beschreibung mit einer inneren halbleitenden Schicht i, einer äußeren halbleitenden Schicht y und einer isolierenden Schicht zwischen beiden sowie Temperaturkurven für i und y entlang des Vernetzungsrohres in Verbindung mit üblichen Vernetzungsverfahren.

Die Fig. 3 bis 5 zeigen entsprechende Temperaturkurven in Verbindung mit dem Vernetzungsverfahren gemäß der Erfindung: Fig. 3 für das Kühlen der Schicht i, d.h. in der Kühlzone a bzw. in der Kühlzone b oder in beiden Kühlzonen a und b, Fig. 4 für das Kühlen der Schicht y, d.h. in der Kühlzone c, und Fig. 5 für das Kühlen sowohl der Schicht i als auch der Schicht

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Claims

HOFFMANN · EITLE & PAKTNER 2 7 3 2 6 PAT K N TAN WÄLT E DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) . Dl PL.-I N G. W. E ITLE · D R. R E R. NAT. K. H O F FM AN N · D I PL.-1 N G. W. LE H N DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 (STERNHAUS) ■ D-BOOD MÖNCHEN Bl · TELEFON (089) 911087 ■ TE LE X 05-2961» (PATH E) 29 487 TelefonaktiebolagetLM Ericsson, Stockholm / Schweden Verfahren zum Herstellen von Hochspannunqskabeln mit extrudieren und Vernetzen von Polymermaterialien Patentansprüche

1.j Verfahren zum Herstellen von Hochspannungs-

ibeln mit Extrudieren, Kühlen und Vernetzen von Polymermaterialien, bei welchem der Leiter von einer inneren halbleitenden Schicht, einer isolierenden Schicht und einer äußeren halbleitenden Schicht umgeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlen des Polymermaterials vor dem Vernetzen durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter vor der Extrusion des Polymermaterials gekühlt wird.

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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e kennze ichnet, daß das Kühlen des Leiters mit aufgebrachter innerer halbleitonder Schicht vor der Extrusion des übrigen Polymermaterials durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e kennze ichnet, daß das Kühlen allen Materials mit Polymereigenschaften nach der Extrusion durchgeführt wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch g e k ο η η ζ e ichnet, daß das Kühlen sowohl vor als auch nach der Extrusion der inneren halbleitenden Schicht durchgeführt wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlen sowohl vor der Extrusion des Polymermaterials als auch nach der Extrusion allen Materials mit Polymereigenschaften durchgeführt

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennze ichnet, daß das Kühlen sowohl vor der Extrusion der inneren halbleitenden Schicht als auch nach der Extrusion aller Materialien mit Polymereigenschaften durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlen vor der Extrusion der Polymerniaterialien wie auch nach der Extrusion der inneren halbleitenden Schicht und nach der Extrusion aller Materialien mit Polymereigenschaften durchgeführt wird.

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