FI65339C - Saett vid tillverkning av en starkstroemskabel - Google Patents

Description

65339 ' 2 kaapelijohtimeen ensimmäisessä suulakepuristuskoneessa ja eristys suulakepuristetaan kaapelijohtimeen sisemmän johtavan kerroksen kanssa toisessa suulakepuristuskoneessa. Johtimelle sisempine johtavine kerroksineen ja eristyksineen suoritetaan sen jälkeen kuumennus paineen alaisena, usein vesihöyryllä, jotta eristyksen polymeeriaine verkkoutuisi samalla, kun muodostuu rakkulaton eristys. Johtimen aineen kuumennus tapahtuu tällöin ulkoapäin ja sisään, ts. johtimen suuntaan. Kuumennuksen on tapahduttava niin kauan, että polymeeriaine kuumenee riittävästi koko poikkileikkaukseltaan, jotta eristyksen polymeeriaine kokonaisuudessaan verkkoutuisi.

Tämä kuumennus määrää oleellisesti nopeuden, jolla kaapeli voidaan valmistaa. Se seikka, että johtimella on oleellisesti huoneen lämpötila sen joutuessa toiseen suulakepuristuskoneeseen, aiheuttaa sen, että sisempi johtava kerros useimpien tavanomaisten kaapelityyp-pien ollessa kysymyksessä suojataan riittävästi eristyksen polymee-riaineesta tulevaa kuumennusta vastaan, jotta se ei painu kaapeli-johtimen muodostavien lankojen välisiin tiloihin tai muulla tavoin muuta muotoaan tai vahingoitu. Eristyksen ulko-osien verkkouttami-nen varhaisessa vaiheessa vähentää myös sisempään johtavaan kerrokseen aiheutuvien vahinkojen vaaraa sen takia, että tällä tavoin muodostettu verkkoutetun aineen kuori vähentää sisempään johtavaan kerrokseen kohdistuvaa painetta.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti on osoittautunut mahdolliseksi nostaa huomattavasti sisemmällä johtavalla kerroksella ja verkkou-tetulla eristyksellä varustetun kaapelijohtimen tuotantonopeutta. Keksinnön mukaisesti tämä saadaan aikaan siten,että kaapelijohdin kuumennetaan ennen sen viemistä toiseen suulakepuristuskoneeseen eristyksen kiinnitystä varten ja siten,että sisempi johtava kerros valmistetaan kaapelijohtimen kuumennuksen mahdollistamiseksi aineesta, joka vastustaa hyvin sisäänpainumista, kun se saatetaan niiden lämpötilojen alaiseksi, jotka eristyksen muodostamalla polymeeri-aineella on, kun se suulakepuristetaan kaapeliin, johon on kiinnitetty sisempi johtava kerros.

Tarkemmin sanottuna esillä olevan keksinnön kohteena on vahvaviiita-kaapelin valmistusmenetelmä, jossa kaapelijohdin ympäröidään sisemmällä johtavalla kerroksella suulakepuristamalla johtimeen johtavia aineosia sisältävää polymeeriainetta ensimmäisessä suulakepuristuskoneessa ja eristyksellä suulakepuristamalla polymeeriainetta 3 65339' sisemmällä johtavalla kerroksella varustettuun johtimeen toisessa suulakepuristuskoneessa ja verkkoutumalla eristyksen polymeeri-aine kuumentamalla tätä paineen alaisena. Keksintö tunnetaan siitä, että sisemmän johtavan kerroksen muodostavan aineen polymeeriänne käsittää HD-polyeteenin, joka on oksastettu butyyli-kumilla oksaspolymeeriksi, jossa butyylikumin määrä on 20-60 % oksaspolymeerin painosta ja että johdin ennen toiseen suulake-puristuskoneeseen viemistä kuumennetaan kuumennuslaitteessa. Butyylikumin määrä on edullisesti 20-30 % oksaspolymeerin painosta. Ensimmäiseen suulakepuristuskoneeseen syötettävä johtava aine on sellaista, jolla on 175°C:ssa muotopuristetun koepalan muodossa, jonka paksuus on 1,50 mm ja halkaisija 15,0 mm, 5 minuutin kuormituksen jälkeen paineella 13 kp/cm^ 125°C:ssa sisäänpainuma, joka mitattuna sen jälkeen, kun koepala jäljellä olevalla kuormituksella on saanut jäähtyä 1 tunnin ajan huoneen lämpötilassa, on korkeintaan 10 % koepalan alkuperäisestä paksuudesta. Edellä mainitut lämpöpainekokeet voidaan suorittaa IEC 92-3 (1965)

Appendix G:n mukaisesti seuraavin poikkeamin: o

a) koelämpötila on korkeintaan 125 C

b) paino, joka saa aikaan paineen kuormituksessa, en korkeintaan 1 kg c) kuormitusaika koelämpötilassa on korkeintaan 5 minuuttia d) koestettu aine voi olla muuta ainetta kuin PVC:tä.

Yllä mainitunlaisen aineen käyttö, jolla on hyvä vastustus sisään-painumaa vastaan, vähentää myös johtavaan kerrokseen kohdistuvien mekaanisten vahinkojen vaaraa johtimen kulkiessa toisen suulake-puristuskoneen läpi. Varsinkin jos johdin ei ole pyöreä, esim. kun kyseessä ovat sektorinmuotoiset johtimet, voi vahinkoja helposti syntyä. Jos puolijohtavaan kerrokseen syntyy vahinkoja mainitun läpikulun aikana tai niiden lämpötilojen ja paineiden takia, joita kerrokseen kohdistuu eristyksen polymeeriaineen verkkou-tumisen aikana, ei saada sellaista tasaista pintaa, joka on edellytyksenä, jotta vältyttäisiin paikallisesti suurilta kenttä-voimakkuuksilta tai pahimmassa tapauksessa kerroksen läpilyönneiltä.

Sisemmän johtavan kerroksen polymeeriaineena suositaan erityisesti polymeeriainetta, jolla on ahdas sulatusväli, edullisesti korkeintaan 20°C:n sulatusväli, mikä saa aikaan sen, että polymeeriaineella 4 65339' on pääasiassa muuttumattomat ominaisuudet sulamispisteeseensä asti ja kyky imeä itseensä riittävän suuria määriä johtavaa täyteainetta. Johtavana aineena käytetään edullisesti noki-mustaa, joka on johtavaa tyyppiä. Nokimustan määrä on sopivasti 5-70 paino-osaa ja edullisesti 10-50 paino-osaa/100 paino-osaa polymeeriainetta.

Johdin kuumennetaan ennen sen viemistä toiseen suulakepuristus-koneeseen edullisesti lämpötilaan, joka on korkeintaan 75°C alhaisempi kuin lämpötila, johon eristyksen polymeeriaine kuumennetaan toisessa suulakepuristuskoneessa.

Esimerkkeinä kaapelin eristyksen sopivista polymeeriaineista voidaan mainita polyeteeni, eteenin ja propeenin kopolymeraatti, eteenin tai propeenin tai eteenin ja propeenin kopolymeraatti dieenimonomeerien, kuten 1,4-pentadieenin, 1,4-feksadieenin, 5-alkenyyli-2-norborneenin, 2,5-norbornadieenin, 1,5-syklo-oktadieenin ja disyklopentadieenin kanssa, joissa kopolymeraa-teissa on polymeroinnin jälkeen jäljellä olevia kaksoissidoksia sekä eteeni-propeeni-ter-polymeereja. Näiden polymeeriaineiden verkkouttamiseen sopivina peroksideina voidaan mainita mm. di-a-kumyyliperoksidi, di-tert-butyyliperoksidi ja di(tert-butyyliperok-si-isopropyyli)-bentseeni. Peroksidimäärä on sopivasti 0,1-5 paino-osaa/100 paino-osaa polymeeriainetta. Lämpötila ja verk-koutumisreaktioaika vaihtelevat polymeeriainetyypin mukaan sekä eristyksen tyypin ja peroksidimäärän ja paksuuden mukaan. Useissa sovellutuksissa lämpötila on 150-350°C ja aika 1-30 minuuttia. Polymeeriaine voi tavanomaiseen tapaan sisältää täyteainetta, esim. liitua, pehmennintä, esim. kivennäisöljyä, peroksidien aktivaattoreja, esim. triallyylisyanuraattia ja lyijyoksidia, vastahapettimia, esim. polymeroitua trimetyylihydrokinoliinia, liekinestoaineita, esim. antimonitrioksidia ja muita tavanomaisia lisäaineita tavanomaisina määrinä.

Tavallisesti ulompi johtava kerros kiinnitetään eristykseen. Tämä voi olla tavanomaista lajia, ja se kiinnitetään joko eristyksen kiinnityksen yhteydessä ja ennen sen \rerkkouttamista tai erillisenä vaiheena verkkoutettuun eristykseen. Ulomman johtavan kerroksen polymeeriaine koostuu usein polyeteenin kopolymeereista, esim.

65339' eteenin ja vinyyliasetaatin kopolymeerista. Johtava aineosa on tavallisesti johtavaa tyyppiä olevaa nokimustaa.

Keksintöä selitetään seuraavassa lähemmin suoritusesimerkin avulla viitaten oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää kaaviollises-ti keksinnön mukaisen kaapelin valmistukseen käytettävää laitetta ja kuvio 2 esittää valmiin kaapelin poikkileikkausta.

Pyöreää kaapelia 10, joka koostuu 61 yhteenkaapeloidusta alumiini-langasta, joiden halkaisija on 2,34 mm, kelataan rummulta 11, vetolaitteen 12 avulla, joka muodostuu kahdesta päättömästä kuljetus-hihnasta, ja viedään sen jälkeen ensimmäisen suulakepuristuskoneen 14 kulmapäähän 13. Tässä koneessa kaapeli ympäröidään 0,5 mm paksuisella johtavalla kerroksella 15 (kuvio 2). Kerroksen 15 muodostava aine muodostuu HD-polyeteenin ja butyylikumin oksaskopolymee-rista, jossa butyylikumin määrä on 25 % oksaskopolymeerin painosta (esim. ET-polymeeri H 3100, valmistaja Allied Chemical, USA), sekä johtavaa tyyppiä olevasta nokimustasta (esim. Ketchenbleck EC, valmistaja Ketjen Carbon NV, Hollanti). Nokimustan määrä on 15 paino-osaa/100 paino-osaa polymeeriainetta. Aine sulaa n. 133°C:n lämpötilassa. Sen ominaisuudet ovat pääasiassa muuttumattomat sulamispisteeseen asti. Johtavan aineen lämpötila suulakepuristus-koneessa on 200°C. Johdin sekä kerros 15 kulkevat sen jälkeen infra-punatyyppisen kuumennuslaitteen 16 läpi, jossa johdin kuumennetaan 115°C;seen.

Tähän lämpötilaan kuumennettuna johdin sisempine johtavine kerrok-sineen kulkee suulakepuristuskoneen 18 kulmapäähän 17, jossa siihen kiinnitetään 5,5 mm paksuinen eristys 19. Kulmapäähän 17 on myös liitetty esittämättä jätetty suulakepuristuskone, jolla eristyksen 19 päälle voidaan kiinnittää 0,5-1 mm paksuinen ulompi johtava kerros 20. Eristyksen polymeeriaine on LD-polyeteeniä, jonka sulamisindeksi on 2,2 ja joka sisältää 2 paino-osaa di-a-kumyyli-peroksidia ja 0,2 paino-osaa 4,4'-tiobis(6-tert-butyyli-m-kresolia) vastahapettimena/100 paino-osaa polyeteeniä. Sen lämpötila suulake-puristuskoneessa on 125°C. Ulomman johtavan kerroksen muodostava aine koostuu 70 paino-osasta eteeni-vinyyli-asetaatti-kopolymeeriä, joka sisältää n. 85 paino-% eteeniä ja n. 15 paino-% vinyyliasetaat-tia (kuten Lupolen V 3510 K, valmistaja BASF, Saksa), 35 paino-osaa johtavaa tyyppiä olevaa nokimustaa (kuten Vulcan XC-72, valmistaja 65339' 6

Cabon Carbon Ltd. Englanti) sekä 2,5 paino-osaa di-t-butyyliperok-sidia. Aineen lämpötila suulakepuristuskoneessa on 120°C. Eristys 19 sekä ulompi johtava kerros 20 verkkoutetaan kuumentamalla johdinta kerroksineen 15, 19 ja 20 vesihöyryllä, jonka lämpötila on 220°C, ja vastaavalla paineella, joka on n. 24 atm, putkessa 21. Johtimen pitoaika sen kulkiessa putken 21 läpi on n. 5-10 minuuttia. Höyryputkesta johdin kulkee eristyksineen ja johtavine kerroksineen kääntöpyörän 22 kautta jäähdytysputkeen 23, jossa se painejäähdyte·^· tään huoneen lämpöisellä vedellä. Se kulkee sen jälkeen vuoron perään vesilukon 24 ja kahden päättömän kuljetushihnan muodostaman vetolaitteen 25 kautta, ennen kuin se kelataan rummulle 26. Veto-laitteet 12 ja 25 toimivat yhdessä siten, että johdin pidetään pingotettuna prosessin aikana. Näin valmistettu kaapeliosa varustetaan sen jälkeen tavanomaisella tavalla, mahdollisesti yhteenkaapeloin-nin jälkeen muiden kaapeliosien kanssa, ainakin yhdellä metallisuo-juksella ja polymeerlainevaipalla.

Kuumennuslaite 16 voidaan myös sijoittaa suulakepuristuskoneen 14 eteen tai kuvion 1 mukainen kuumennuslaite ja lisäkuumennuslaite voidaan sijoittaa suulakepuristuskoneen 14 eteen. Ulompaa johtavaa kerrosta ei tarvitse kiinnittää suulakepuristuskoneen 18 samassa kulmapäässä kuin eristys. Se voidaan niin ollen kiinnittää tätä tarkoitusta varten erillisessä laitteessa eristykseen, joka on verk-koutettu ja joka voi koostua muista kuin suulakepuristetuista kerroksista.

Claims (3)

65339 7

1. Vahvavirtakaapelin valmistustapa, jossa kaapelijohdin ympäröidään sisemmällä johtavalla kerroksella suulakepuris-tamalla polymeeriainetta, joka sisältää johtavia aineosia, johtimeen ensimmäisessä suulakepuristuskoneessa ja eristyksellä suulakepuristamalla polymeeriainetta sisemmällä johtavalla kerroksella varustettuun johtimeen toisessa suulakepuristuskoneessa ja verkkouttamalla eristyksen polymeeri-aine kuumentamalla sitä paineen alaisena, tunnettu siitä, että sisemmän johtavan kerroksen muodostavan aineen polymeeriaine käsittää HD-polyeteenin, joka on oksastettu butyylikumilla oksaspolymeeriksi, jossa butyylikumin määrä on 20-60 % oksaspolymeerin painosta, ja että johdin ennen toiseen suulakepuristuskoneeseen viemistä kuumennetaan kuumennuslaitteessa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että butyylikumin määrä on 20-30 % oksaspolymeerin painosta.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tapa, tunnet-t u siitä, että johdin ennen toiseen suulakepuristuskoneeseen viemistä kuumennetaan lämpötilaan, joka on korkeintaan 75°C alempi kuin se lämpötila, johon eristyksen polymeeri-aine kuumennetaan toisessa suulakepuristuskoneessa.