CH673030A5

CH673030A5 -

Info

Publication number: CH673030A5
Application number: CH1082/86A
Authority: CH
Inventors: Ferdinand Dr Hanisch; Richard Winter
Original assignee: Kabelmetal Electro Gmbh
Priority date: 1985-03-28
Filing date: 1986-03-18
Publication date: 1990-01-31
Also published as: NL8600803A; ES8707033A1; GB2172895B; DE3511299C2; DK164344B; IT8647821A0; DK135786D0; SE8601424L; DK164344C; SE8601424D0; NL191915B; FR2579819B1; AT399620B; GB2172895A; DK135786A; GB8607237D0; ATA80886A; IT1191872B; BE904497A; NL191915C

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines kriechstromfesten Schrumpfschlauches zur Verwendung als Isolierschlauch an Endabschlüssen oder Verbindungsmuffen für elektrische Kabel. The present invention relates to a method for producing a shrinkable current-proof shrink tube for use as an insulating tube on end closures or connecting sleeves for electrical cables.

Weiter betrifft die Erfindung einen kriechstromfesten Schrumpfschlauch, der nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt wurde. The invention further relates to a leakage-proof shrink tube which was produced by the method according to the invention.

Bekannt ist ein Endabschluss für Hochspannungskabel (DE-GM 66 09 658), bei dem auf das abgesetzte Kabelende zur Steuerung des elektrischen Feldes ein Schrumpfschlauch aus einem leitfahigen Material aufgebracht ist. Dieser sogenannte Steuerschlauch wird in der Regel von einem isolierenden Schrumpfschlauch überdeckt (US-PS 32 10 460, EP-A 0 121 986), von dem in neuerer Zeit immer mehr eine Kriechstromfestigkeit gefordert wird. A final termination for high-voltage cables (DE-GM 66 09 658) is known, in which a shrink tube made of a conductive material is applied to the remote cable end to control the electrical field. This so-called control tube is usually covered by an insulating shrink tube (US Pat. No. 3,210,460, EP-A 0 121 986), of which a leakage current resistance is increasingly required in recent times.

Kriechstromfeste Artikel werden bisher dadurch hergestellt, dass entsprechende Mischungszusammensetzungen in einem oder mehreren Compoundierungsschritten aufbereitet und anschliessend in Extrusions- oder Spritzgiessverfahren zum Produkt geformt werden. Up to now, leakage-current-resistant articles have been produced by processing corresponding mixture compositions in one or more compounding steps and then shaping them into the product in extrusion or injection molding processes.

Zur Erhöhung des anwendbaren Temperaturbereiches ist eine Vernetzung der Mischung erforderlich, die nach der heutigen Praxis als peroxidische Vernetzung oder auch als Strahlenvernetzung durchgeführt wird. Die Vernetzung ist darüberhinaus technische Voraussetzung für wärmeschrumpfende Artikel. In order to increase the applicable temperature range, a crosslinking of the mixture is necessary, which is carried out according to current practice as peroxidic crosslinking or also as radiation crosslinking. Networking is also a technical requirement for heat-shrinking articles.

Bei der peroxidischen Vernetzung erfolgt unmittelbar eine Kettenverknüpfung des Polymers infolge radikalischer Initiierung durch das zugesetzte Peroxid. Für den hier betrachteten Anwendungsfall ergeben sich dabei folgende Nachteile. Die Startreaktion ist auf höhere Temperaturen von deutlich oberhalb 160 °C angewiesen. Dabei können aber bereits die zur Verbesserung der Kriechstromfestigkeit notwendigen Zusatzstoffe teilweise zersetzt 5 oder umgewandelt werden. Häufig werden zudem neben anderen Additiven kristallwasserhaltige Metalloxide verwendet, die bei den erwähnten Temperaturen ihr Wasser zumindest schon teilweise verlieren können. In the case of peroxidic crosslinking, the polymer is linked directly as a result of radical initiation by the added peroxide. The following disadvantages arise for the application considered here. The start reaction is dependent on higher temperatures of well above 160 ° C. However, the additives required to improve the tracking resistance can already be partially decomposed or converted. In addition to other additives, metal oxides containing water of crystallization are often used, which can at least partially lose their water at the temperatures mentioned.

Schrumpfartikel, die in sogenannten offenen Verfahrenstech-io niken hergestellt werden sollen, etwa das Extrudieren von Schläuchen, lassen sich praktisch überhaupt nicht peroxidisch vernetzen. Durch den fehlenden Druck von aussen entstehen in der heissen Schmelze Hohlräume sowie Aufrisse durch expandierende Spaltprodukte des Peroxids. Zusätzlich ist allein die formerhaltende 15 Handhabung der noch unvernetzten Schmelze bei den notwendigen Temperaturen ungelöst. Shrink articles that are to be produced in so-called open process technology, such as the extrusion of hoses, can practically not be crosslinked peroxidically at all. Due to the lack of external pressure, voids and tears are created in the hot melt due to expanding fission products of the peroxide. In addition, the shape-preserving handling of the still uncrosslinked melt at the necessary temperatures is unsolved.

Bei der Strahlenvernetzung werden die genannten Nachteile der peroxidischen Vernetzung weitgehend vermieden, bisher bekannte kriechstromfeste Schrumpfartikel werden deshalb auch 20 auf diesem Wege hergestellt. Dennoch treten aber Nachteile auf, die mitunter zu einer wesentlichen Verminderung der Qualität führen können. Das im Extrusions- oder Spritzgiessverfahren geformte Teil wird nämlich zur Vernetzung von den äusseren zugänglichen Seiten her bestrahlt. Die vom sogenannten Scanner 25 abgegebene Energie, die zur Minderung von Verlusten im allgemeinen streng gebündelt wird, bewirkt eine tiefenabhängige Vernetzungsdichte, die Vernetzungsdichte nimmt von aussen nach innen ab. Aus bestimmten technischen Gründen ist die Eindringtiefe von Elektronenstrahlen zudem begrenzt. In the case of radiation crosslinking, the disadvantages of peroxidic crosslinking are largely avoided, and previously known creep-current-resistant shrink articles are therefore also produced in this way. However, there are disadvantages that can sometimes lead to a significant reduction in quality. The part molded in the extrusion or injection molding process is irradiated for crosslinking from the outer accessible sides. The energy emitted by the so-called scanner 25, which is generally strictly bundled to reduce losses, brings about a depth-dependent crosslinking density, the crosslinking density decreases from the outside inwards. For certain technical reasons, the penetration depth of electron beams is also limited.

30 Durch die notwendige Bündelung tritt ein weiterer Nachteil bei kompliziert geformten Artikeln dadurch auf, dass regelrechte Schattengebiete durch davor liegende Erhebungen, Ausbuchtungen, Rippen und dergleichen entstehen. Versucht man einen Ausgleich durch mehrmaliges Drehen und Wenden des Artikels vor 35 dem Scanner, ergibt sich das Problem, dass andere Teilvolumina zu häufig bestrahlt und damit übervernetzt werden. In jedem Fall ist eine völlig homogene Vernetzungsdichte im gesamten bestrahlten Bereich eines Formkörpers nicht erreichbar. 30 Due to the necessary bundling, a further disadvantage arises in the case of articles of complicated shape in that real shadow areas are created by elevations, bulges, ribs and the like in front of them. If an attempt is made to compensate for this by repeatedly turning and turning the article in front of the scanner, the problem arises that other partial volumes are irradiated too often and thus over-crosslinked. In any case, a completely homogeneous crosslinking density cannot be achieved in the entire irradiated area of a shaped body.

Die Erfindung bezweckt einen kriechstromfesten Schrumpf-40 schlauch zu schaffen, der die im Hochspannungsbereich geforderte Kriechstromfestigkeit bei homogener Vernetzungsdichte sicherstellt. The invention aims to create a leakage-proof shrink tube which ensures the leakage resistance required in the high voltage range with a homogeneous crosslinking density.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines kriechstromfesten Schrumpfschlauches entspricht den kennzeich-45 nenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. The method according to the invention for producing a shrinkable tube resistant to leakage current corresponds to the characterizing features of patent claim 1.

Die gleichmässige Vernetzung führt zu einem gleichmässigen Rückschrumpf des Schrumpfschlauches bei Wärmezufuhr, wobei die feste Einbindung der Metalloxide zu einer gleichmässigen Verteilung dieser für die Kriechstromfestigkeit massgeblichen Teil-50 chen gerade auch im geschrumpften, das heisst betriebsfertigen Zustand des Schrumpfschlauches fuhrt. Somit ist durch den Einsatz der Feuchtigkeitsvernetzung für die angesprochenen Zwecke eine Verbesserung der elektrischen Eigenschaften zu erwarten, denn die bei der Ausformung der Schrumpfartikel eingestellte 55 Mengenverteilung der Zusätze pro Volumeneinheit ändert sich während der Aufweitung nach der Vernetzung und Rückschrump-fiing für den Betriebszustand nicht mehr. The uniform crosslinking leads to a uniform shrinkback of the heat shrinkable tube when heat is applied, whereby the firm integration of the metal oxides leads to an even distribution of these particles, which are decisive for the creeping current resistance, especially in the shrunk, that is to say ready-to-use state of the heat shrinkable tube. Thus, the use of moisture crosslinking for the purposes mentioned can be expected to improve the electrical properties, because the quantity distribution of the additives per unit volume set during the shaping of the shrink articles no longer changes during the expansion after the crosslinking and shrink-fiing for the operating state .

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn nach Anspruch 2 als Metalloxide eine Kombination aus Aluminiumoxidhydrat und 60 Eisenoxid verwendet werden. Zweckmässig sind nach Anspruch 3 auf 100 Gewichtsteile Polymères, 30 bis 80 Gewichtsteile Alumi-niumoxidhydrat und 3 bis 7 Gewichtsteile Eisenoxid verwendet. Die Herstellung des Schrumpfschlauches, seine Extrusion sowie Vernetzung und Aufweitung unter Wärmezufuhr verläuft pro-65 blemlos. It has proven to be advantageous if, according to claim 2, a combination of aluminum oxide hydrate and 60 iron oxide is used as metal oxides. Appropriately, according to claim 3 per 100 parts by weight of Polymères, 30 to 80 parts by weight of aluminum oxide hydrate and 3 to 7 parts by weight of iron oxide are used. The production of the heat shrink tubing, its extrusion, as well as cross-linking and expansion under the addition of heat, goes smoothly.

Zur Herstellung des kriechstromfesten Schrumpfschlauches nach Patentanspruch 1 geht man so vor, dass das Basismaterial zunächst mit der Silankomponente gemischt und anschliessend For the manufacture of the leakage-proof shrink tube according to claim 1, the procedure is such that the base material is first mixed with the silane component and then

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das Silan auf das Basispolymer aufgepfropft wird, dass in das so vorbereitete Basismaterial die Metalloxide eingearbeitet und homogen verteilt werden, und dass schliesslich der Schlauch ausgeformt und der Feuchtigkeit zum Zwecke der Vernetzung ausgesetzt wird. Dieses erfindungsgemässe Verfahren beruht auf der Erkenntnis, dass das Basispolymere zunächst vernetzungsfähig1 gemacht werden muss, um die spätere gleichmässige Vernetzung auch unterschiedlicher Querschnitte sowie Querschnittsformen sicherzustellen, bevor in dieses für den Vernetzungsablauf bereits vorprogrammierte Material die für die Verbesserung der Kriechstromfestigkeit wesentlichen Zusätze eingemischt werden. Was die eingangs erwähnte, durch Peroxidspaltung hervorgerufene Blasen-, Lunker- oder Rissbildung betrifft, treten bei dem erfin-dungsgemässen Verfahren diese Probleme aus Mangel an der entsprechenden Peroxidmenge nicht auf. the silane is grafted onto the base polymer, the metal oxides are incorporated and homogeneously distributed in the base material thus prepared, and finally the tube is shaped and exposed to moisture for the purpose of crosslinking. This method according to the invention is based on the knowledge that the base polymer must first be made cross-linkable1 in order to ensure later even cross-linking even of different cross-sections and cross-sectional shapes, before the additives essential for the improvement of the tracking resistance are mixed into this pre-programmed material for the cross-linking process. As far as the above-mentioned formation of bubbles, voids or cracks caused by peroxide cleavage occurs, these problems do not occur in the process according to the invention due to a lack of the corresponding amount of peroxide.

Weitere Qualitätsverbesserungen des Endproduktes lassen sich während des Fertigungsablaufes nach Anspruch 4 noch dadurch erreichen, dass die Einmischung der Metalloxide in das mit Silan gepfropfte Basismaterial bei Temperaturen zwischen 100 °C und 140 °C erfolgt. Further quality improvements of the end product can still be achieved during the manufacturing process according to claim 4 by mixing the metal oxides into the base material grafted with silane at temperatures between 100 ° C and 140 ° C.

Auch ist es zweckmässig, wenn der Vernetzungskatalysator für die Vernetzung nach Anspruch 5 unter der Einwirkung von Feuchtigkeit erst unmittelbar vor der Formgebung des Schlauches eingemischt wird. Vorvernetzungen sind auf diese Weise vermieden. It is also expedient if the crosslinking catalyst for the crosslinking according to claim 5 is mixed in under the action of moisture only immediately before the shaping of the tube. Pre-networking is avoided in this way.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand des nachfolgenden Mischungsbeispiels und der einzigen Zeichnungsfigur näher erläutert. The invention is explained in more detail below with the aid of the following mixture example and the single drawing figure.

Mischungsbeispiel Polyethylen-Copolymer Mixture example polyethylene copolymer

(Copolymeranteil etwa 20%) 100 Teile (Copolymer content about 20%) 100 parts

Vinyltrimethoxisilan 1,7 Teile Vinyl trimethoxysilane 1.7 parts

Peroxid (z.B. Dicumylperoxid) 0,006 Teile Polyethylen-Copolymer Peroxide (e.g. dicumyl peroxide) 0.006 parts of polyethylene copolymer

(Copolymeranteil etwa 30%) 20 Teile Aluminiumoxidhydrat (Martinal OL 104 C (Copolymer content about 30%) 20 parts of aluminum oxide hydrate (Martinal OL 104 C

der Fa. Martinswerke) 42 Teile by Martinswerke) 42 parts

Eisenoxid (Fe3 04) 5 Teile Iron oxide (Fe3 04) 5 parts

Stabilisator (Anox HB) 0,5 Teile Polyethylen-Copolymer (Copolymeranteil etwa 15%) 100 Teile Stabilizer (Anox HB) 0.5 parts polyethylene copolymer (copolymer content about 15%) 100 parts

Katalysator (Naftovin S) 0,85 Teile Catalyst (Naftovin S) 0.85 parts

B B

Zur Herstellung des kriechstromfesten Schrumpfschlauches geht man nun so vor, dass zunächst entsprechend A in einem sogenannten Pfropfextruder in dessen Einführungstrichter das Polymermaterial zusammen mit dem Silan und darin gelöstem Peroxid eingegeben wird, und dann auf das PE-Copolymere das 5 Silan aufgepfropft, also vernetzbar gemacht wird. Das so behandelte PE-Basismaterial wird extrudiert und granuliert. To produce the shrinkable tube that is resistant to leakage current, the procedure is to first insert the polymer material together with the silane and the peroxide dissolved in it into a so-called graft extruder in its introduction funnel, and then to graft the 5 silane onto the PE copolymer, i.e. to make it crosslinkable becomes. The PE base material treated in this way is extruded and granulated.

Parallel dazu wird nach B eine hochkonzentrierte Mischung (Batch) hergestellt, die an Zusätzen zur Verbesserung der Kriechstromfestigkeit Aluminiumoxidhydrat und Eisenoxid enthält. Zur io Mischung der einzelnen Bestandteile dient zweckmässig ein geeigneter Kneter. At the same time, a highly concentrated mixture (batch) is produced according to B, which contains aluminum oxide hydrate and iron oxide as additives to improve the tracking resistance. A suitable kneader is expediently used to mix the individual components.

Vorteilhaft auf einem Kneter hergestellt wird schliesslich ein . Batch entsprechend C, der den Vernetzungskatalysator enthält. Finally, one is advantageously produced on a kneader. Batch corresponding to C, which contains the crosslinking catalyst.

Nach Granulierung der vernetzbaren Basismischung (A) wird 15 diese zusammen mit der hochkonzentrierten Mischung (B) z.B. in einem geeigneten Kneter oder einem entsprechenden Mischaggregat gemischt und das Gemisch anschliessend dem Einführungstrichter eines Extruders zur kontinuierlichen Herstellung von Schläuchen zugeführt. Frühestens in den Ausformextruder 20 wird auch die Mischung entsprechend C eingegeben, während der Misch- und Homogenisierungsphase im Extruder wird der Vernetzungskatalysator ausreichend homogen verteilt. After the crosslinkable base mixture (A) has been granulated, it is mixed with the highly concentrated mixture (B) e.g. mixed in a suitable kneader or a corresponding mixing unit and the mixture is then fed to the feed hopper of an extruder for the continuous production of hoses. The mixture corresponding to C is also introduced into the molding extruder 20 at the earliest, during the mixing and homogenization phase in the extruder the crosslinking catalyst is distributed sufficiently homogeneously.

Ein so hergestellter kriechstromfester Schlauch kann dann auf üblichem Wege nach der Vernetzung durch Feuchtigkeitseinwir-25 kung unter Anwendung von Wärme aufgeweitet und durch Abkühlen im aufgeweiteten Zustand in diesem Zustand eingefroren und bis zum Aufschrumpfen in den betriebsbereiten Zustand gelagert werden. A creep current-proof hose thus produced can then be expanded in the usual way after crosslinking by the action of moisture using heat and frozen in this expanded state by cooling in the expanded state and stored in the ready-for-use state until shrink-fit.

Der kriechstromfeste Schrumpfschlauch kann zur Herstellung 30 eines Endabschlusses an einem elektrischen Hochspannungskabel verwendet werden. Dabei ist der Leiter 1 des Hochspannungskabels von der Isolierung 2, z.B. aus einem vernetzten Polyethylen, umgeben. Zwischen der Leiteroberfläche und der Isolierung 2 befindet sich die innere Leitschicht 3. Als Abschirmung 4 dient 35 beispielsweise ein wendelförmig mit Überlappung aufgewickeltes, leitfähiges Gewebeband mit darüber liegendem Kupferband oder auch eine extrudierte Leitschicht. The leakage-proof shrink tubing can be used to make a termination on an electrical high voltage cable. The conductor 1 of the high-voltage cable is isolated from the insulation 2, e.g. made of a cross-linked polyethylene. The inner conductive layer 3 is located between the conductor surface and the insulation 2. The shield 4 is, for example, a conductive fabric tape helically wound with an overlap with copper tape lying over it, or an extruded conductive layer.

Zur Erzeugung eines Spannungsabfalls in Längsrichtung durch die während des Betriebes radial in das Kabel eintretenden 40 kapazitiven Ströme und damit zur Herabsetzung der Feldstärke in diesem Bereich dient der auf das abgesetzte Kabelende aufgeschrumpfte, leitfähige Steuerschlauch 5. Dieser Steuerschlauch 5 wird überdeckt von dem erfindungsgemässen kriechstromfesten Schrumpfschlauch 6, der den Steuerschlauch 5 überragt und bis 45 über den abgesetzten Kabelmantel 7 hinübergreift. The conductive control hose 5, which is shrunk onto the stepped cable end, is used to generate a voltage drop in the longitudinal direction due to the 40 capacitive currents radially entering the cable during operation and thus to reduce the field strength in this area. This control hose 5 is covered by the leakage-proof shrink hose according to the invention 6, which projects above the control hose 5 and reaches over 45 over the stepped cable sheath 7.

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

673 030 PATENT CLAIMS

1. A method for producing a leakage-proof shrink tube for use as an insulating tube at end terminations or connecting sleeves for electrical cables, characterized in that a base polymer is first mixed with a silane component and then the silane is grafted onto the base polymer so that the leakage current resistance of the base material is prepared Metal oxides causing shrink tubing material are incorporated and homogeneously distributed, and that the tubing is finally shaped and exposed to moisture for the purpose of crosslinking.

2. The method according to claim 1, characterized in that a combination of aluminum oxide hydrate and iron oxide is used as metal oxides.

3. The method according to claim 2, characterized in that 30 to 80 parts by weight of aluminum oxide hydrate and 3 to 7 parts by weight of iron oxide are used per 100 parts by weight of base polymer.

4. The method according to claim 1, characterized in that the mixing of the metal oxides into the silane-grafted base polymer takes place at temperatures between 100 ° C and 140 ° C.

5. The method according to claim 1, characterized in that a crosslinking catalyst for crosslinking under the action of moisture is only mixed in immediately before the shaping of the tube.

6. creep-resistant shrink tube, produced by the method of claim 1.

7. Use of the leakage-proof shrink tube according to claim 6 for the manufacture of an end termination on an electrical high-voltage cable, characterized in that at least one conductive control tube (5) and then the leakage-resistant shrink tube (6) cross-linked by the action of moisture are shrunk over the stepped cable end becomes.