EP0020286A1

EP0020286A1 - Low tension cable with several cores, with a core insulation crosslinked by irradiation

Info

Publication number: EP0020286A1
Application number: EP80730034A
Authority: EP
Inventors: Detlef Dr. Pieper; Wolfgang Bauer; Norbert Mieschke; Norbert Kurda
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1979-05-25
Filing date: 1980-04-30
Publication date: 1980-12-10
Also published as: JPS55161307A; DE2921859A1

Abstract

Um bei der Montage von mehradrigen Niederspannungskabeln (8) mit strahlenvernetzter Aderisolierung (2) eine gute Haftfestigkeit zwischen der Aderisolierung und den an Verbindungsstellen oder an den Kabelenden anzubringenden Giessharzgarnituren sicherzustellen, wird für die Aderisolierung (2) des Niederspannungskabels (8) eine modifizierte Mischung auf der Basis eines Äthylenhomo- oder Copolymers verwendet, die mit einem Füllstoff angereichert ist.In order to ensure good adhesive strength between the core insulation and the cast resin fittings to be attached to the connection points or at the cable ends when installing multi-core low-voltage cables (8) with radiation-cross-linked core insulation (2), a modified mixture is used for the core insulation (2) of the low-voltage cable (8) the base of an ethylene homo- or copolymer used, which is enriched with a filler.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektrischen Kabel und Leitungen und behandelt die werkstofftechnische Weiterentwicklung von kunststoffisolierten Niederspannungskabeln.The invention is in the field of electrical cables and wires and deals with the further development of plastic-insulated low-voltage cables.

Im Niederspannungsbereich (bis 6 kV) wurden die altbewährten Massekabel sehr frühzeitig durch kunststoffisolierte Kabel abgelöst. Während in Deutschland zunächst Kabel mit einer extrudierten Aderisolierung aus Polyvinylchlorid Eingang fanden, wurden in anderen Ländern Kabel mit einer Isolierung aus vernetztem Polyäthylen oder aus Äthylen-Propylen-Kautschuk eingesetzt ("Elektrizitätswirtschaft", 1976, Heft 8, Seite 173 ff.). In neuerer Zeit werden auch in Deutschland Niederspannungskabel mit einer Isolierung aus vernetztem Polyäthylen eingesetzt (BBC-Nachrichten, 1975, Heft 7, Seite 431 ff.). Bei der Herstellung derartiger Kabel wird die Aderisolierung nach ihrer Extrusion in aller Regel chemisch vernetzt, wobei Druck und Wärme angewendet werden. Es ist aber auch bekannt, die Aderisolierung von Niederspannungskabeln mittels energiereicher Strahlen zu vernetzen ("Drahtwelt", 1976, Heft 9, Seite 353; "Elektrizitätswirtschaft", 1973, Heft 18, Seite 640 ff.).In the low-voltage range (up to 6 kV), the tried and tested ground cables were replaced very early by plastic-insulated cables. While in Germany cables with extruded wire insulation made of polyvinyl chloride were initially used, in other countries cables with insulation made of cross-linked polyethylene or ethylene-propylene rubber were used ("Elektrizitätswirtschaft", 1976, Issue 8, page 173 ff.). More recently, low-voltage cables with insulation made of cross-linked polyethylene have also been used in Germany (BBC-Nachrichten, 1975, No. 7, page 431 ff.). In the manufacture of such cables, the wire insulation becomes extrinsic after its extrusion Usually chemically cross-linked using pressure and heat. However, it is also known to network the core insulation of low-voltage cables by means of high-energy radiation ("Drahtwelt", 1976, number 9, page 353; "Elektrizitätswirtschaft", 1973, number 18, page 640 ff.).

Bei der Montage von kunststoffisolierten Niederspannungskabeln werden überwiegend Gießharzgarnituren verwendet. Im Hinblick auf die unpolare Molekülstruktur sowohl von thermoplastischem als auch von vernetztem Polyäthylen müssen bei Kabeln mit einer Aderisolierung aus Polyäthylen spezielle Gießharze eingesetzt werden, um eine gute Haftung des Gießharzkörpers auf der Aderisolierung zu gewährleisten ("Elektrizitätswirtschaft", 1976, Heft 8, Seite 176; "BBC-Nachrichten", 1975, Heft 7, Seite 432). Es hat sich gezeigt, daß das Haftungsproblem bei Aderisolierungen aus strahlenvernetztem Polyäthylen in verstärktem Maße auftritt.When installing plastic-insulated low-voltage cables, cast resin fittings are mainly used. With regard to the non-polar molecular structure of both thermoplastic and cross-linked polyethylene, special casting resins must be used for cables with a core insulation made of polyethylene in order to ensure good adhesion of the resin body to the core insulation ("Elektrizitätswirtschaft", 1976, Issue 8, page 176 ; "BBC-Nachrichten", 1975, No. 7, page 432). It has been shown that the adhesion problem with wire insulation made of radiation-cross-linked polyethylene occurs to an increasing extent.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für mehradrige Niederspannungskabel mit einer extrudierten Aderisolierung auf der Basis eines strahlenvernetzten Polymers eine Isoliermischung zu schaffen, die gute Haftungseigenschaften gegenüber Gießharzen aufweist, wie sie zur Herstellung von Gießharzgarnituren an 1-kV-Kabeln üblich sind.The invention has for its object to provide an insulating mixture for multi-core low-voltage cables with an extruded core insulation based on a radiation-crosslinked polymer, which has good adhesion properties to casting resins, as are common for the production of casting resin sets on 1 kV cables.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß als Isoliermischung ein Polymer verwendet wird, das

a) aus einem Copolymer aus Äthylen und einem polare Gruppen aufweisenden Comonomer mit einem Comonomeranteil von 2 bis 25 % oder
b) aus einer Mischung aus Polyäthylen und einem Copolymer aus Äthylen und einem polare Gruppen aufweisenden Comonomer mit einem auf die Mischung bezogenen Comonomeranteil von 2 bis 25 % oder
c) aus einer Mischung aus 75 bis 95 Gew.-% thermoplastischem Polyäthylen mit 2 bis 25 Gew.-% ataktischem Polypropylen oder Polyisobutylen oder Polybuten oder-. unvernetztem bzw. unvulkanisiertem Äthylen-Propylen- bzw. Äthylen-Propylen-Dien- oder Natur- oder Styrolbutadien- oder Butyl- oder Polybutadien-Kautschuk

besteht und das mit einem Füllstoff wie Kreide, Kaolin oder Talkum in einer Menge von 10 bis 100, vorzugsweise 30 bis 60 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile des Polymers angereichert ist.To achieve this object it is provided according to the invention that a polymer is used as the insulating mixture,

a) from a copolymer of ethylene and a polar group-containing comonomer with a comonomer content of 2 to 25% or
b) from a mixture of polyethylene and a copolymer of ethylene and a polar group-containing comonomer with a comonomer fraction based on the mixture of 2 to 25% or
c) from a mixture of 75 to 95 wt .-% thermoplastic polyethylene with 2 to 25 wt .-% atactic polypropylene or polyisobutylene or polybutene or. uncrosslinked or unvulcanized ethylene-propylene or ethylene-propylene-diene or natural or styrene-butadiene or butyl or polybutadiene rubber

and is enriched with a filler such as chalk, kaolin or talc in an amount of 10 to 100, preferably 30 to 60 parts by weight per 100 parts by weight of the polymer.

Bei einer derart ausgebildeten Isoliermischung wird durch die vom Äthylen oder Polyäthylen abweichenden Komponenten (Comonomer, Harz, Füllstoff) der apolare Charakter der Oberfläche einer strahlenvernetzten Poly- äthylenisolierung aufgehoben, so daß eine ausgezeichnete Haftung zu den für Kabelgarnituren üblichen Gießharzen vorliegt, insbesondere auch zu solchen Gießharzen, wie sie für Niederspannungskabel mit einer Aderisolierung aus Polyvinylchlorid eingesetzt werden.In the case of an insulating mixture formed in this way, the components (comonomer, resin, filler) deviating from ethylene or polyethylene eliminate the apolar character of the surface of radiation-crosslinked polyethylene insulation, so that there is excellent adhesion to the casting resins customary for cable fittings, in particular also to such Casting resins such as those used for low-voltage cables with core insulation made of polyvinyl chloride.

Bei dem im Rahmen der Erfindung verwendeten Comonomer handelt es sich vorzugsweise um ein Vinylacetat. Es kommen aber auch andere Comonomere wie beispielsweise Äthylacrylat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat, Acrylsäure, Acrylsäureester, Methacrylsäure und Methacrylsäureester in Betracht. Ebenso können auch Co- bzw. Terpolymerisate aus Äthylen mit zwei oder mehreren polaren Comonomeren eingesetzt werden.The comonomer used in the context of the invention is preferably a vinyl acetate. However, other comonomers such as, for example, ethyl acrylate, vinyl propionate, vinyl butyrate, acrylic acid, acrylic acid ester, methacrylic acid and methacrylic acid ester can also be used. Likewise, copolymers or terpolymers of ethylene with two or more polar comonomers can also be used.

Die gemäß der Erfindung vorgesehene Isoliermischung kann weitere Additive enthalten, wie sie für Isoliermischungen üblich sind, insbesondere Farbpigmente und Stabilisatoren wie Antioxidantien und Metalldesaktivatoren.The insulating mixture provided according to the invention can contain further additives as are customary for insulating mixtures, in particular color pigments and stabilizers such as antioxidants and metal deactivators.

Ein Ausführungsbeispiel des neuen Niederspannungskabels ist in der Figur dargestellt.An embodiment of the new low voltage cable is shown in the figure.

Die Figur zeigt ein vieradriges Niederspannungskabel, bei dem jede der Adern 1 bis 4 aus einem massiven Sektorleiter 5 und einer extrudierten Kunststoffisolierung 6 besteht. Die vier miteinnder verseilten Adern sind von dem Innenmantel 7 und dem Außenmantel 8 aus Polyvinylchlorid umgeben.The figure shows a four-wire low-voltage cable, in which each of the wires 1 to 4 consists of a solid sector conductor 5 and an extruded plastic insulation 6. The four strands stranded together are surrounded by the inner sheath 7 and the outer sheath 8 made of polyvinyl chloride.

Bei den Aderisolierungen 6 handelt es sich um eine strahlenvernetzte Isolierung, für die sich folgende Mischungen als geeignet erwiesen haben:

Mischung 1:
- 100,0 Teile Äthylenvinylacetat-Copolymer mit einem Vinylacetatgehalt von 8,7 %
- 40,0 Teile Kreide
- 0,5 Teile Polym. 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydrochinolin (Anox HB)
Mischung 2:
- 90,0 Teile Äthylen-Homopolymer (Polyäthylen)
- 10,0 Teile Äthylen-Propylen-Kautschuk, unvernetzt
- 40,0 Teile Kreide
- 0,5 Teile Polym. 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydrochinolin (Anox HB)
Mischung 3:
- 85,0 Teile Polyäthylen
- 15,0 Teile Äthylenvinylacetat-Copolymer mit einem Vinylacetatgehalt von 60 %
- 35,0 Teile Kreide
- 0,6 Teile Polym. 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydrochinolin (Anox HB)

The core insulation 6 is a radiation-crosslinked insulation, for which the following mixtures have proven to be suitable:

Mix 1:
- 100.0 parts of ethylene vinyl acetate copolymer with a vinyl acetate content of 8.7%
- 40.0 parts of chalk
- 0.5 parts polym. 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline (Anox HB)
Mix 2:
- 90.0 parts of ethylene homopolymer (polyethylene)
- 10.0 parts of ethylene-propylene rubber, uncrosslinked
- 40.0 parts of chalk
- 0.5 parts polym. 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline (Anox HB)
Mix 3:
- 85.0 parts of polyethylene
- 15.0 parts of ethylene vinyl acetate copolymer with a vinyl acetate content of 60%
- 35.0 parts of chalk
- 0.6 parts of polym. 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline (Anox HB)

Zur Überprüfung der Haftfestigkeit von Gießharzen auf der neuen Aderisolierung wurden zunächst Kabeladern mit extrudierter, strahlenvernetzter Isolierung hergestellt. Dann wurden vom Sektorrücken der Adern Längsstreifen entfernt und zur Beurteilung der Gießharzhafteigenschaften einer Schälfestigkeitsprüfung nach Aushärtung eines Gießharzangusses unterzogen. Hierbei ergab sich, daß die Haftfestigkeit in allen Fällen mehr als 25 N/15 mm betrug. Durch Konditionieren der Aderisolierung, d. h. durch Lagerung bei Raumtemperatur während 24 Std. und anschließende Lagerung bei 80 °C während 24 Std. konnte die Haftfestigkeit auf über 40 N/15 mm gesteigert werden.To check the adhesive strength of casting resins on the new core insulation, cable cores with extruded, radiation-crosslinked insulation were first produced. Longitudinal strips were then removed from the sector back of the veins and subjected to a peel strength test after hardening of a cast resin sprue in order to assess the cast resin adhesive properties. It was found that the adhesive strength was more than 25 N / 15 mm in all cases. By conditioning the core insulation, i.e. H. storage at room temperature for 24 hours and subsequent storage at 80 ° C. for 24 hours increased the adhesive strength to over 40 N / 15 mm.

Claims

1. Multi-core low-voltage cable with an extruded core insulation based on a radiation-crosslinked polymer, characterized in that as a polymer a) a copolymer of ethylene and a polar group-containing comonomer with a comonomer content of 2 to 25% or

b) a mixture of polyethylene and a copolymer of ethylene and a polar group-containing comonomer with a comonomer fraction based on the mixture of 2 to 25% or

c) a mixture of 75 to 95 wt .-% polyethylene with 2 to 25 wt .-% atactic polypropylene or polybutene or polyisobutylene or uncrosslinked or unvulcanized ethylene-propylene or ethylene-propylene terpolymer or natural or styrene butadiene or Polybutadiene or butyl rubber

is used, which is enriched with a filler such as chalk, kaolin or talc in an amount of 10 to 100, preferably 30 to 60 parts by weight to 100 parts by weight of the polymer.

2. Multi-core low-voltage cable according to claim 1, characterized in that the polymer contains conventional additives such as color pigments and stabilizers.