RU2399105C1 - Power cable - Google Patents
Power cable Download PDFInfo
- Publication number
- RU2399105C1 RU2399105C1 RU2009122519/09A RU2009122519A RU2399105C1 RU 2399105 C1 RU2399105 C1 RU 2399105C1 RU 2009122519/09 A RU2009122519/09 A RU 2009122519/09A RU 2009122519 A RU2009122519 A RU 2009122519A RU 2399105 C1 RU2399105 C1 RU 2399105C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power cable
- copolymer
- fragment
- cable according
- liquid dielectric
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Organic Insulating Materials (AREA)
Abstract
Description
Данное изобретение относится к силовому кабелю. В частности, данное изобретение относится к кабелю для передачи или распределения электрической энергии среднего или высокого напряжения, в котором имеется экструдированный покровный слой на основе термопластичного полимерного материала с добавкой жидкого диэлектрика, что обеспечивает возможность, в частности, использования при высоких рабочих температурах наряду с обеспечением требуемых термомеханических свойств кабеля.This invention relates to a power cable. In particular, this invention relates to a cable for the transmission or distribution of medium or high voltage electrical energy, in which there is an extruded coating layer based on a thermoplastic polymer material with the addition of a liquid dielectric, which makes it possible, in particular, to be used at high operating temperatures, along with providing required thermomechanical properties of the cable.
Указанный кабель может быть использован для передачи или распределения как постоянного тока (DC), так и переменного тока (AC).The specified cable can be used for transmission or distribution of both direct current (DC) and alternating current (AC).
Использование материалов, совместимых с окружающей средой при их изготовлении или использовании, которые могут быть повторно использованы по окончании их срока службы, обусловливается потребностью в снижении затрат наряду с предоставлением для наиболее широко используемых видов применения таких же или улучшенных эксплуатационных параметров по сравнению с подобными обычными материалами.The use of materials compatible with the environment in their manufacture or use, which can be reused at the end of their service life, is necessitated by a reduction in costs along with the provision for the most widely used applications of the same or improved operational parameters compared to similar conventional materials .
В случае кабелей для передачи электрической энергии среднего и высокого напряжения различные покрытия, окружающие проводник, обычно основаны на сшитом полимере на основе полиолефина, в частности на сшитом полиэтилене (XLPE), или на эластомерных сополимерах этилен/пропилен (EPR) или этилен/пропилен/диен (EPDM), также сшитых. Сшивание, выполняемое после стадии экструзии полимерного материала поверх проводника, обеспечивает удовлетворительные механические и электрические свойства материалу даже при высоких температурах как во время непрерывного использования, так и при перегрузке по току.In the case of cables for the transmission of medium and high voltage electrical energy, the various coatings surrounding the conductor are usually based on a crosslinked polymer based on a polyolefin, in particular crosslinked polyethylene (XLPE), or on elastomeric copolymers ethylene / propylene (EPR) or ethylene / propylene / diene (EPDM) also crosslinked. Crosslinking performed after the extrusion step of the polymer material over the conductor provides satisfactory mechanical and electrical properties to the material even at high temperatures both during continuous use and over current.
Однако сшитые материалы, как правило, не могут быть использованы повторно, так что производственные отходы и материал покрытия кабелей в конце срока их службы могут быть ликвидированы лишь посредством сжигания.However, crosslinked materials, as a rule, cannot be reused, so that industrial waste and cable coating material at the end of their service life can be eliminated only by incineration.
Для использования в кабелях среднего и высокого напряжения рассматривался термопластичный полиэтилен (LDPE или HDPE), однако такой полимерный материал обладает слишком низкой рабочей температурой (обычно примерно 70°C).For use in medium and high voltage cables, thermoplastic polyethylene (LDPE or HDPE) has been considered, but such a polymer material has too low an operating temperature (usually about 70 ° C).
Рассматривались термопластичные материалы на основе полипропилена. В частности, чтобы достигнуть желаемых эксплуатационных качеств, особенно в отношении диэлектрической прочности и технологичности, рассматривались полипропиленовые материалы с добавкой жидкого диэлектрика.Thermoplastic materials based on polypropylene were considered. In particular, in order to achieve the desired performance, especially with regard to dielectric strength and processability, polypropylene materials with the addition of a liquid dielectric were considered.
В соответствии, например, с WO 02/03398, добавление жидкого диэлектрика к изолирующему материалу должно обусловить значительное улучшение его электрических свойств (в частности, диэлектрической прочности) без изменения характеристик материала (термомеханических свойств, гибкости) и без проступания жидкого диэлектрика. В частности, результирующий кабель должен обеспечивать в основном постоянные эксплуатационные параметры с течением времени и, соответственно, высокую надежность даже при высоких рабочих температурах (по меньшей мере 90°C и выше).According to, for example, WO 02/03398, the addition of a liquid dielectric to an insulating material should result in a significant improvement in its electrical properties (in particular, dielectric strength) without changing the characteristics of the material (thermomechanical properties, flexibility) and without penetration of the liquid dielectric. In particular, the resulting cable should provide mainly constant operating parameters over time and, accordingly, high reliability even at high operating temperatures (at least 90 ° C and above).
WO 02/03398 того же самого заявителя относится к кабелю, содержащему по меньшей мере один электрический проводник и по меньшей мере один покровный слой, сформованный экструзией, на основе термопластичного полимерного материала с добавкой жидкого диэлектрика, при этом жидкий диэлектрик содержит по меньшей мере один алкиларильный углеводород, имеющий по меньшей мере два неконденсированных ароматических кольца и отношение числа атомов углерода арильной группы к общему числу атомов углерода, равное 0,6 или более, предпочтительно равное 0,7 или более. Примеры таких соединений имеют молекулярную массу более 200 г/моль.WO 02/03398 of the same applicant relates to a cable comprising at least one electrical conductor and at least one coating layer formed by extrusion based on a thermoplastic polymer material with the addition of a liquid dielectric, the liquid dielectric containing at least one alkylaryl a hydrocarbon having at least two non-condensed aromatic rings and a ratio of the number of carbon atoms of the aryl group to the total number of carbon atoms equal to 0.6 or more, preferably equal to 0.7 or more lea. Examples of such compounds have a molecular weight of more than 200 g / mol.
WO 02/27731 того же самого заявителя относится к кабелю, содержащему по меньшей мере один электрический проводник и по меньшей мере один покровный слой, сформованный экструзией, на основе термопластичного полимерного материала с добавкой жидкого диэлектрика, при этом жидкий диэлектрик содержит по меньшей мере один дифениловый эфир, не замещенный или замещенный по меньшей мере одним линейным или разветвленным алифатическим, ароматическим или смешанным алифатическим и ароматическим C1-C30, предпочтительно C1-C24, углеводородным радикалом.WO 02/27731 of the same applicant relates to a cable comprising at least one electrical conductor and at least one coating layer formed by extrusion based on a thermoplastic polymer material with the addition of a liquid dielectric, the liquid dielectric containing at least one diphenyl ether unsubstituted or substituted by at least one linear or branched aliphatic, aromatic or mixed aliphatic and aromatic C 1 -C 30 , preferably C 1 -C 24 , hydrocarbon radical.
Указанный жидкий диэлектрик имеет отношение числа атомов углерода арильной группы к общему числу атомов углерода, равное 0,4 или более, предпочтительно равное 0,7 или более.The specified liquid dielectric has a ratio of the number of carbon atoms of the aryl group to the total number of carbon atoms equal to 0.4 or more, preferably equal to 0.7 or more.
WO 04/066318 того же самого заявителя относится к кабелю, содержащему по меньшей мере один электрический проводник и по меньшей мере один покровный слой, сформованный экструзией, на основе термопластичного полимерного материала с добавкой жидкого диэлектрика, при этом жидкий диэлектрик имеет следующие параметры:WO 04/066318 of the same applicant relates to a cable containing at least one electrical conductor and at least one coating layer formed by extrusion, based on a thermoplastic polymer material with the addition of a liquid dielectric, the liquid dielectric having the following parameters:
- количество полярных соединений равно 2,5 мас.% или меньше от общей массы жидкого диэлектрика;- the amount of polar compounds is 2.5 wt.% or less of the total mass of the liquid dielectric;
- температура плавления или температура застывания ниже 80°C;- melting point or pour point below 80 ° C;
- отношение числа атомов углерода ароматического фрагмента к общему числу атомов углерода менее 0,6, когда жидкий диэлектрик ароматический.- the ratio of the number of carbon atoms of the aromatic fragment to the total number of carbon atoms is less than 0.6 when the liquid dielectric is aromatic.
Заявителем теперь найден класс химических соединений, способных обеспечить полимерный материал для покровного слоя силового кабеля с требуемыми электрическими и термомеханическими свойствами.The applicant has now found a class of chemical compounds capable of providing polymeric material for the coating layer of a power cable with the required electrical and thermomechanical properties.
В соответствии с первым аспектом данное изобретение относится к силовому кабелю, содержащему по меньшей мере один электрический проводник и по меньшей мере один экструдированный покровный слой, включающий термопластичный полимерный материал с добавкой жидкого диэлектрика, в котором указанный жидкий диэлектрик содержит соединение формулы (I):In accordance with a first aspect, the present invention relates to a power cable comprising at least one electrical conductor and at least one extruded coating layer comprising a thermoplastic polymer material with the addition of a liquid dielectric, in which said liquid dielectric contains a compound of formula (I):
X-A-X' (I),X-A-X '(I),
в которой A представляет собой моноциклический ароматический фрагмент или по меньшей мере частично ароматический конденсированный полициклический фрагмент; иin which A represents a monocyclic aromatic fragment or at least partially aromatic condensed polycyclic fragment; and
по меньшей мере один фрагмент из X и X' является метильным или алифатическим фрагментом, в обоих случаях этот фрагмент, возможно, замещен и/или прерывается одной или несколькими группами из кетогруппы, алкоксигруппы, алкилтиогруппы, меркаптогруппы, гидроксиалкила, гидроксила; другой при этом является водородом;at least one fragment from X and X ′ is a methyl or aliphatic fragment, in both cases this fragment is possibly substituted and / or interrupted by one or more groups of a keto group, alkoxy group, alkylthio group, mercapto group, hydroxyalkyl, hydroxyl; the other is hydrogen;
указанное соединение имеет отношение числа атомов углерода ароматического фрагмента к общему числу атомов углерода, равное 0,6 или более.said compound has a ratio of the number of carbon atoms of the aromatic moiety to the total number of carbon atoms of 0.6 or more.
Для целей данного описания и последующей формулы изобретения, за исключением случаев, когда указано иное, все числовые значения, выражающие количества, величины, процентные содержания и т.д., должны пониматься как модифицированные во всех случаях словом «примерно». Кроме того, все интервалы включают любую комбинацию указанных максимального и минимального значений и включают любые содержащиеся в их пределах промежуточные интервалы, которые могут быть перечислены в этом документе или же могут быть не перечислены.For the purposes of this description and the following claims, unless otherwise indicated, all numerical values expressing quantities, quantities, percentages, etc., should be understood as modified in all cases by the word “about”. In addition, all intervals include any combination of the indicated maximum and minimum values and include any intermediate intervals contained within them that may or may not be listed in this document.
В данном описании и формуле изобретения термин «в смеси с» означает, что термопластичный полимерный материал и жидкий диэлектрик смешаны, чтобы обеспечить в основном гомогенную дисперсию жидкого диэлектрика в полимерной матрице (однофазной). Если не указано иное, то количество в мас.% относится к массе такого однофазного материала.As used herein and in the claims, the term “mixed with” means that the thermoplastic polymer material and the liquid dielectric are mixed to provide a substantially homogeneous dispersion of the liquid dielectric in the polymer matrix (single phase). Unless otherwise indicated, the amount in wt.% Refers to the mass of such a single-phase material.
В данном описании и последующей формуле изобретения термин «проводник» означает проводящий элемент как таковой, с удлиненным профилем и предпочтительно из металлического материала, в форме стержня или нескольких жил, более предпочтительно из алюминия или меди, или проводящий элемент, предварительно покрытый полупроводящим слоем.In the present description and the following claims, the term “conductor” means a conductive element as such, with an elongated profile and preferably of a metal material, in the form of a rod or several cores, more preferably aluminum or copper, or a conductive element pre-coated with a semiconducting layer.
В данном описании и формуле изобретения термин «слой» означает слой на основе полимера, окружающий проводник, например электроизоляционный слой, полупроводящий слой, оболочку, защитный слой, при этом указанный защитный слой, возможно, является вспененным, водонепроницаемый слой или слой, выполняющий комбинированные функции, например защитный слой, содержащий проводящий наполнитель.As used herein and in the claims, the term “layer” means a polymer-based layer surrounding a conductor, for example, an electrical insulating layer, a semiconducting layer, a sheath, a protective layer, said protective layer being possibly a foamed, waterproof layer or a layer having combined functions for example a protective layer containing a conductive filler.
Для целей данного изобретения термин «среднее напряжение» обычно означает напряжение между 1 и 35 кВ, в то время как «высокое напряжение» означает напряжение выше 35 кВ.For the purposes of this invention, the term "medium voltage" usually means a voltage between 1 and 35 kV, while "high voltage" means a voltage above 35 kV.
«Электроизоляционный слой» означает слой, изготовленный из материала, обладающего изоляционными свойствами, а именно обладающего диэлектрической прочностью по меньшей мере 5 кВ/мм, предпочтительно более 10 кВ/мм."Electrical insulating layer" means a layer made of a material having insulating properties, namely having a dielectric strength of at least 5 kV / mm, preferably more than 10 kV / mm.
«Полупроводящий слой» означает слой из материала, обладающего полупроводящими свойствами, а именно объемным удельным электросопротивлением при комнатной температуре менее 500 Ω·м, предпочтительно менее 20 Ω·м. Например, данный материал может быть полимерной матрицей с добавлением углеродной сажи. Обычно количество углеродной сажи может находиться в интервале от 1 до 50 мас.%, предпочтительно от 3 до 30 мас.%, по отношению к массе полимера.“Semiconducting layer” means a layer of a material having semiconducting properties, namely, volume resistivity at room temperature of less than 500 Ω · m, preferably less than 20 Ω · m. For example, this material may be a carbon black polymer matrix. Typically, the amount of carbon black can be in the range of 1 to 50 wt.%, Preferably 3 to 30 wt.%, Based on the weight of the polymer.
Концентрация насыщения жидкого диэлектрика в термопластичном полимерном материале может быть определена способом абсорбции жидкости на гантелеобразных образцах; дополнительные детали, относящиеся к данному методу, будут описаны в примерах, представленных ниже в данном документе.The saturation concentration of the liquid dielectric in the thermoplastic polymer material can be determined by the method of absorption of the liquid on dumbbell-shaped samples; additional details related to this method will be described in the examples presented later in this document.
Отношение числа атомов углерода ароматического фрагмента к общему числу атомов углерода может быть определено в соответствии со стандартом ASTM D3238-95(2000)e1.The ratio of the number of carbon atoms of the aromatic moiety to the total number of carbon atoms can be determined in accordance with ASTM D3238-95 (2000) e1.
Под диэлектрической постоянной в данном документе подразумевается отношение количества электрической энергии, накопленной при приложении потенциала к материалу, по сравнению с диэлектрической проницаемостью вакуума. Она измеряется в соответствии с IEC 247.By dielectric constant in this document is meant the ratio of the amount of electrical energy accumulated when a potential is applied to the material, compared with the dielectric constant of a vacuum. It is measured in accordance with IEC 247.
Температура плавления может быть определена известными методами, такими как, например, дифференциальная сканирующая калориметрия (DSC).The melting temperature can be determined by known methods, such as, for example, differential scanning calorimetry (DSC).
Температура застывания может быть определена в соответствии со стандартом ASTM D97-02.The pour point can be determined in accordance with ASTM D97-02.
Энтальпия плавления (ΔHm) может быть определена дифференциальной сканирующей калориметрией (DSC).The melting enthalpy (ΔH m ) can be determined by differential scanning calorimetry (DSC).
В соответствии с первым вариантом осуществления слой, сформованный экструзией, на основе указанного термопластичного полимерного материала с добавкой указанного жидкого диэлектрика является электроизоляционным слоем.According to a first embodiment, the extrusion molded layer based on said thermoplastic polymer material with the addition of said liquid dielectric is an electrical insulating layer.
В соответствии с другим вариантом осуществления слой, сформованный экструзией, на основе указанного термопластичного полимерного материала с добавкой указанного жидкого диэлектрика является полупроводящим слоем.According to another embodiment, the extrusion molded layer based on said thermoplastic polymer material with the addition of said liquid dielectric is a semiconducting layer.
Возможность использования полимерной композиции одного и того же типа для изолирующего слоя и для полупроводящего слоя особенно выгодна при производстве кабелей для среднего или высокого напряжения, поскольку при этом обеспечивается очень высокая адгезия между соседними слоями и, соответственно, улучшенные электрические параметры, особенно на поверхности раздела между изолирующим слоем и внутренним полупроводящим слоем, где выше напряженность электрического поля и, следовательно, выше риск частичного разряда.The possibility of using a polymer composition of the same type for an insulating layer and for a semiconducting layer is especially advantageous in the production of cables for medium or high voltage, since it provides very high adhesion between adjacent layers and, accordingly, improved electrical parameters, especially on the interface between an insulating layer and an inner semiconducting layer, where the electric field strength is higher and, therefore, the risk of partial discharge is higher.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения соединение жидкого диэлектрика имеет формулу (I), в которой A представляет собой моноциклический ароматический фрагмент или полностью ароматический конденсированный полициклический фрагмент. Предпочтительно, A представляет собой конденсированный бициклический фрагмент.According to a preferred embodiment of the invention, the liquid dielectric compound has the formula (I) in which A is a monocyclic aromatic moiety or a fully aromatic condensed polycyclic moiety. Preferably, A is a fused bicyclic moiety.
Ароматический моноциклический фрагмент или по меньшей мере частично ароматический полициклический фрагмент в соответствии с данным изобретением может являться циклопентаноидом или циклогексаноидом или же содержать циклопентаноид или циклогексаноид.The aromatic monocyclic moiety or at least partially aromatic polycyclic moiety in accordance with this invention may be a cyclopentanoid or cyclohexanoid or may contain a cyclopentanoid or cyclohexanoid.
Под циклопентаноидом в данном документе понимается фрагмент, ключевой структурный элемент которого состоит из пяти атомов, расположенных в виде кольца.Cyclopentanoid in this document refers to a fragment, the key structural element of which consists of five atoms arranged in the form of a ring.
Под циклогексаноидом в данном документе понимается фрагмент, ключевой структурный элемент которого состоит из шести атомов, расположенных в виде кольца.Cyclohexanoid in this document refers to a fragment, the key structural element of which consists of six atoms arranged in a ring.
Моноциклические или полициклические фрагменты в соответствии с данным изобретением могут быть образованы атомами углерода, возможно, замещенными одним гетероатомом, выбранным из кислорода, серы или азота. Предпочтительно все атомы в цикле являются атомами углерода.Monocyclic or polycyclic fragments in accordance with this invention can be formed by carbon atoms, possibly substituted by one heteroatom selected from oxygen, sulfur or nitrogen. Preferably, all of the atoms in the cycle are carbon atoms.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения соединение жидкого диэлектрика имеет формулу (I), в которой по меньшей мере один фрагмент из X и X' является метильным или алифатическим фрагментом.According to another preferred embodiment of the invention, the liquid dielectric compound has the formula (I) in which at least one moiety of X and X ′ is a methyl or aliphatic moiety.
Число алифатических атомов углерода соотносится с числом атомов углерода ароматического фрагмента таким образом, чтобы удовлетворить требование об отношении числа атомов углерода ароматического фрагмента к общему числу атомов углерода, равном 0,6 или более. Например, когда A является моноциклическим ароматическим фрагментом, число алифатических атомов углерода, соответствующих X+X', может варьироваться от 2 до 4. Когда A является бициклическим фрагментом, число алифатических атомов углерода, соответствующих X+X', может варьироваться от 2 до 6. Когда A является трициклическим фрагментом, число алифатических атомов углерода, соответствующих X, может варьироваться от 2 до 9.The number of aliphatic carbon atoms is related to the number of carbon atoms of the aromatic fragment in such a way as to satisfy the requirement of the ratio of the number of carbon atoms of the aromatic fragment to the total number of carbon atoms equal to 0.6 or more. For example, when A is a monocyclic aromatic fragment, the number of aliphatic carbon atoms corresponding to X + X ′ may vary from 2 to 4. When A is a bicyclic fragment, the number of aliphatic carbon atoms corresponding to X + X ′ may vary from 2 to 6 When A is a tricyclic moiety, the number of aliphatic carbon atoms corresponding to X may vary from 2 to 9.
Предпочтительно X+X' представляет собой C2-C9 алифатический фрагмент, более предпочтительно C2-C6 алкильную цепь, линейную или разветвленную.Preferably X + X ′ is a C 2 -C 9 aliphatic moiety, more preferably a C 2 -C 6 alkyl chain, straight or branched.
Использование жидкого диэлектрика способствует увеличению электрической прочности покровного слоя. Например, найдено, что использование жидкого диэлектрика, как описано ниже, обеспечивает увеличение электрической прочности изолирующего слоя на основе полипропилена от примерно 30 кВ/мм при отсутствии жидкого диэлектрика до более 50 кВ/мм, а также могут быть достигнуты величины более 80 кВ/мм.The use of a liquid dielectric increases the electric strength of the coating layer. For example, it was found that the use of a liquid dielectric, as described below, provides an increase in the electric strength of the insulating layer based on polypropylene from about 30 kV / mm in the absence of a liquid dielectric to more than 50 kV / mm, and values of more than 80 kV / mm can also be achieved. .
Предпочтительно подходящий диэлектрик имеет электрическую прочность по меньшей мере 3 кВ/мм, более предпочтительно более 9 кВ/мм.Preferably, a suitable dielectric has an electric strength of at least 3 kV / mm, more preferably more than 9 kV / mm.
Подходящий жидкий диэлектрик является совместимым с термопластичным полимерным материалом. Термин «совместимый» означает, что химический состав жидкости и термопластичного полимерного материала обеспечивает образование микроскопически гомогенной дисперсии жидкого диэлектрика в полимерном материале при смешивании жидкого диэлектрика с полимером аналогично пластификатору.A suitable liquid dielectric is compatible with a thermoplastic polymer material. The term "compatible" means that the chemical composition of the liquid and the thermoplastic polymer material provides for the formation of a microscopically homogeneous dispersion of the liquid dielectric in the polymer material when mixing the liquid dielectric with the polymer, similar to a plasticizer.
Например, соединение жидкого диэлектрика выбирается из н-пентилнафталина, изопентилнафталина, н-бутилнафталина, изобутилнафталина, трет-бутилнафталина, н-пропилнафталина, изопропилнафталина, диэтилнафталина, триметилнафталина, метил-н-бутилнафталина, метил-трет-бутилнафталина, н-бутоксинафталина, диэтоксинафталина, нафтилэтилкетона, нафтилбутилкетона.For example, a liquid dielectric compound is selected from n-pentylnaphthalene, isopentylnaphthalene, n-butylnaphthalene, isobutylnaphthalene, t-butylnaphthalene, n-propylnaphthalene, isopropylnaphthalene, diethylnaphthalene, trimethylnaphthalene, methyl-n-butylnaphthalene-naphthalene-naphthalene-naphthalene-naphthalene-naphthalene-naphthalene-naphthalene-naphthalene-naphthalene-naphthalene-naphthalene-naphthalene-naphthalene-naphthalene-naphthalene , naphthyl ethyl ketone, naphthyl butyl ketone.
Эти соединения могут быть даже твердотельными в чистом виде при комнатной температуре, однако они используются в жидком состоянии вследствие смешивания разных изомеров.These compounds can even be solid-state in pure form at room temperature, but they are used in the liquid state due to the mixing of different isomers.
Преимущественно соединение жидкого диэлектрика имеет молекулярную массу 200 г/моль или менее.Advantageously, the liquid dielectric compound has a molecular weight of 200 g / mol or less.
Преимущественно жидкий диэлектрик имеет диэлектрическую постоянную, которая при 25°C равна 3,5 или менее, более предпочтительно менее 3 (при измерении в соответствии с IEC 247).Preferably, the liquid dielectric has a dielectric constant that is 3.5 or less at 25 ° C, more preferably less than 3 (when measured in accordance with IEC 247).
Преимущественно температура кипения жидкого диэлектрика должна быть выше той температуры, которая может быть достигнута кабелем во время функционирования и перегрузки по току. Предпочтительно температура кипения жидкого диэлектрика выше 130°C, более предпочтительно выше 250°C.Advantageously, the boiling point of the liquid dielectric should be higher than the temperature that can be reached by the cable during operation and overcurrent. Preferably, the boiling point of the liquid dielectric is above 130 ° C, more preferably above 250 ° C.
Предпочтительно жидкий диэлектрик смешивают с термопластичным полимерным материалом в количестве ниже концентрации насыщения жидкого диэлектрика в термопластичном полимерном материале. Указанные количества, указанные далее, не ухудшают термомеханические свойства покровного слоя и предотвращают проступание указанного жидкого диэлектрика из термопластичного полимерного материала.Preferably, the liquid dielectric is mixed with the thermoplastic polymer material in an amount lower than the saturation concentration of the liquid dielectric in the thermoplastic polymer material. The indicated amounts indicated below do not impair the thermomechanical properties of the coating layer and prevent the leakage of said liquid dielectric from a thermoplastic polymer material.
Массовое отношение жидкого диэлектрика и термопластичного полимерного материала по данному изобретению обычно находится в интервале от 1:99 до 25:75, предпочтительно от 5:95 до 15:85.The mass ratio of the liquid dielectric and thermoplastic polymer material according to this invention is usually in the range from 1:99 to 25:75, preferably from 5:95 to 15:85.
Заявителем наблюдалось, что содержание жидкого диэлектрика выше определенной величины не обеспечивает существенного увеличения диэлектрической прочности, придаваемой полимерному материалу. В ряде случаев найдено, что сравнительно высокое содержание жидкого диэлектрика создает помехи также и на стадии изготовления или же ухудшает термомеханические свойства кабеля.The applicant observed that the content of the liquid dielectric above a certain value does not provide a significant increase in the dielectric strength imparted to the polymer material. In some cases, it was found that a relatively high content of liquid dielectric also interferes with the manufacturing stage or worsens the thermomechanical properties of the cable.
В данном документе указано, что использование жидкого диэлектрика со сравнительно низкой температурой плавления или низкой температурой застывания (например, температура плавления или температура застывания не превышает 80°C) упрощает обращение с жидким диэлектриком, который может быть расплавлен без необходимости в дополнительных и сложных стадиях обработки (например, стадии плавления жидкого диэлектрика) и/или в дополнительном оборудовании для смешивания жидкого диэлектрика с полимерным материалом.This document states that the use of a liquid dielectric with a relatively low melting point or low pour point (e.g., melting point or pour point does not exceed 80 ° C) simplifies handling of a liquid dielectric that can be melted without the need for additional and complex processing steps (for example, the stage of melting a liquid dielectric) and / or in additional equipment for mixing a liquid dielectric with a polymer material.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления жидкий диэлектрик имеет температуру плавления или температуру застывания от -130 до +80°C.According to another preferred embodiment, the liquid dielectric has a melting point or pour point of from -130 to + 80 ° C.
Преимущественно жидкий диэлектрик имеет заданную вязкость, чтобы предотвратить быструю диффузию жидкости внутри изолирующего слоя и соответственно его миграцию наружу, а также чтобы обеспечить возможность простым образом подачу жидкого диэлектрика и его смешивание с термопластичным полимерным материалом. Предпочтительно жидкий диэлектрик по данному изобретению имеет вязкость при 40°C от 5 до 500 сСт, предпочтительно от 10 до 300 сСт (при измерении в соответствии со стандартом ASTM D445-03).Advantageously, the liquid dielectric has a predetermined viscosity in order to prevent the rapid diffusion of the liquid inside the insulating layer and, accordingly, its migration to the outside, as well as to enable the simple supply of the liquid dielectric and its mixing with the thermoplastic polymer material. Preferably, the liquid dielectric of the present invention has a viscosity at 40 ° C. of 5 to 500 cSt, preferably 10 to 300 cSt (as measured in accordance with ASTM D445-03).
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения термопластичный полимерный материал для кабеля по данному изобретению выбирается из:In accordance with a preferred embodiment of the present invention, the thermoplastic polymeric material for the cable according to this invention is selected from:
(a) по меньшей мере одного пропиленового гомополимера или по меньшей мере одного сополимера пропилена с по меньшей мере одним олефиновым сомономером, выбранным из этилена и α-олефина, иного, чем пропилен, указанный гомополимер или сополимер имеет температуру плавления, равную 130°C или выше, и энтальпию плавления от 20 до 100 Дж/г;(a) at least one propylene homopolymer or at least one copolymer of propylene with at least one olefin comonomer selected from ethylene and an α-olefin other than propylene, said homopolymer or copolymer has a melting point of 130 ° C; or higher and enthalpy of melting from 20 to 100 J / g;
(b) механической смеси, содержащей по меньшей мере один пропиленовый гомополимер или сополимер (a);(b) a mechanical mixture containing at least one propylene homopolymer or copolymer (a);
(c) по меньшей мере одного эластомерного сополимера этилена с по меньшей мере одним алифатическим α-олефином и, возможно, полиеном;(c) at least one elastomeric copolymer of ethylene with at least one aliphatic α-olefin and possibly a polyene;
(d) материала, содержащего по меньшей мере 75 мас.%, по отношению к общей массе термопластичного полимерного материала, по меньшей мере одного сополимера по меньшей мере двух α-олефиновых сомономеров, при этом указанный сополимер имеет энтальпию плавления менее 25 Дж/г (d1); и 25 мас.% или менее, по отношению к общей массе термопластичного полимерного материала, гомополимера или сополимера (a) или по меньшей мере одного пропиленового гомополимера или сополимера пропилена с по меньшей мере одним α-олефином, при этом указанный по меньшей мере один пропиленовый гомополимер или пропиленовый сополимер имеет энтальпию плавления более 25 Дж/г и температуру плавления выше 130°C (d2).(d) a material containing at least 75 wt.%, relative to the total weight of the thermoplastic polymer material, at least one copolymer of at least two α-olefin comonomers, said copolymer having a melting enthalpy of less than 25 J / g ( d 1 ); and 25 wt.% or less, relative to the total weight of the thermoplastic polymer material, homopolymer or copolymer (a), or at least one propylene homopolymer or copolymer of propylene with at least one α-olefin, wherein at least one propylene the homopolymer or propylene copolymer has a melting enthalpy of more than 25 J / g and a melting point above 130 ° C (d 2 ).
Полимерный материал (d) является предпочтительным для данного изобретения.Polymer material (d) is preferred for the present invention.
Полимерный материал (d) обеспечивает формирование слоя термопластичного полимерного материала с энтальпией плавления 40 Дж/г или менее. Предпочтительно указанная энтальпия плавления равна 35 Дж/г или менее и более предпочтительно составляет от 30 до 5 Дж/г.The polymer material (d) provides a layer of thermoplastic polymer material with a melting enthalpy of 40 J / g or less. Preferably, said melting enthalpy is 35 J / g or less, and more preferably 30 to 5 J / g.
Преимущественно слой сформирован из материала с индексом текучести расплава (MFI), измеренным при 230°C при нагрузке 21,6 Н в соответствии со стандартом ASTM D1238-00, в интервале от 0,05 до 10,0 дг/мин, более предпочтительно от 0,4 до 5,0 дг/мин.Advantageously, the layer is formed from a material with a melt flow index (MFI) measured at 230 ° C under a load of 21.6 N in accordance with ASTM D1238-00, in the range from 0.05 to 10.0 dg / min, more preferably from 0.4 to 5.0 dg / min.
Предпочтительно сополимер (d1) присутствует в количестве от 80 до 95 мас.% по отношению к общей массе термопластичного полимерного материала.Preferably, the copolymer (d 1 ) is present in an amount of from 80 to 95% by weight with respect to the total weight of the thermoplastic polymer material.
Предпочтительно сополимер (d1) обладает энтальпией плавления от 15 до 10 Дж/г. Энтальпия плавления сополимера (d1) может быть также менее 10 Дж/г, например 0 Дж/г.Preferably, the copolymer (d 1 ) has a melting enthalpy of 15 to 10 J / g. The melting enthalpy of the copolymer (d 1 ) may also be less than 10 J / g, for example, 0 J / g.
Преимущественно сополимер (d1) имеет модуль изгиба от 80 до 10 МПа, более предпочтительно от 40 до 20 МПа. Модуль изгиба сополимера (a) может также быть меньше 10 МПа, например 1 МПа.Advantageously, the copolymer (d 1 ) has a bending modulus of 80 to 10 MPa, more preferably 40 to 20 MPa. The bending modulus of the copolymer (a) may also be less than 10 MPa, for example 1 MPa.
По меньшей мере два α-олефиновых сомономера по меньшей мере одного сополимера (d1) могут быть выбраны из этилена или α-олефина формулы CH2=CH-R, где R представляет собой линейный или разветвленный C1-C10 алкил, выбранный, например, из пропилена, 1-бутена, 1-пентена, 4-метил-1-пентена, 1-гексена, 1-октена, 1-децена, 1-додецена, предпочтительно из этилена, пропилена, бутена и октена.At least two α-olefin comonomers of at least one copolymer (d 1 ) can be selected from ethylene or an α-olefin of the formula CH 2 = CH-R, where R is a linear or branched C 1 -C 10 alkyl selected for example, from propylene, 1-butene, 1-pentene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, 1-octene, 1-decene, 1-dodecene, preferably from ethylene, propylene, butene and octene.
Сополимеры пропилен/этилен являются особенно предпочтительными.Propylene / ethylene copolymers are particularly preferred.
Предпочтительно по меньшей мере одним из по меньшей мере двух α-олефиновых сомономеров является пропилен.Preferably, at least one of the at least two α-olefin comonomers is propylene.
Сополимер (d1) для кабеля по данному изобретению может быть статистическим сополимером или гетерофазным сополимером.The copolymer (d 1 ) for the cable of this invention may be a random copolymer or a heterophasic copolymer.
Термин «статистический сополимер» в данном документе означает сополимер, в котором мономеры распределены вдоль полимерной цепи случайным образом.The term “random copolymer” as used herein means a copolymer in which the monomers are randomly distributed along the polymer chain.
Термин «гетерофазный сополимер» в данном документе означает сополимер, в котором сформированы эластомерные домены, например, из эластомерного сополимера этилена и пропилена (EPR), которые диспергированы в гомополимерной или сополимерной матрице.The term “heterophasic copolymer” as used herein means a copolymer in which elastomeric domains are formed, for example, from an elastomeric copolymer of ethylene and propylene (EPR) that are dispersed in a homopolymer or copolymer matrix.
Предпочтительно сополимер (d1) выбран из:Preferably, the copolymer (d 1 ) is selected from:
(d1a) статистического сополимера пропилена с по меньшей мере одним сомономером, выбранным из этилена и α-олефина, иного, чем пропилен;(d 1a ) a random copolymer of propylene with at least one comonomer selected from ethylene and an α-olefin other than propylene;
(d1b) гетерофазного сополимера, содержащего термопластичную фазу на основе пропилена и эластомерную фазу на основе этилена, сополимеризованного с α-олефином, предпочтительно с пропиленом, в котором эластомерная фаза предпочтительно присутствует в количестве по меньшей мере 45 мас.% по отношению к общей массе гетерофазного сополимера.(d 1b ) a heterophasic copolymer containing a thermoplastic phase based on propylene and an elastomeric phase based on ethylene copolymerized with α-olefin, preferably with propylene, in which the elastomeric phase is preferably present in an amount of at least 45 wt.% with respect to the total weight heterophasic copolymer.
Особенно предпочтительным сополимером указанного класса (d1a) является сополимер пропилена с по меньшей мере одним олефиновым сомономером, выбранным из этилена и α-олефина, иного, чем пропилен.A particularly preferred copolymer of this class (d 1a ) is a propylene copolymer with at least one olefin comonomer selected from ethylene and an α-olefin other than propylene.
Гетерофазные сополимеры класса (d1b) могут быть, например, получены последовательной сополимеризацией: i) пропилена, который может содержать незначительное количество по меньшей мере одного олефинового сомономера, выбранного из этилена и α-олефина, иного, чем пропилен; и, кроме того: ii) смеси этилена с α-олефином, в частности пропиленом, и, возможно, с незначительным количеством диена.Heterophase copolymers of class (d 1b ) can, for example, be obtained by sequential copolymerization of: i) propylene, which may contain a small amount of at least one olefin comonomer selected from ethylene and an α-olefin other than propylene; and in addition: ii) a mixture of ethylene with an α-olefin, in particular propylene, and possibly with a small amount of diene.
Примерами коммерчески доступных продуктов класса (d1a) являются Vistalon™ 404, Vistalon™ 606, Vistalon™ 805 (Exxon Chemicals).Examples of commercially available products of class (d 1a ) are Vistalon ™ 404, Vistalon ™ 606, Vistalon ™ 805 (Exxon Chemicals).
Примерами коммерчески доступных продуктов класса (d1b) являются Softell® CA02A, Hifax® CA07A, Hifax® CA10A (все от компании Basell).Examples of commercially available products of class (d 1b ) are Softell ® CA02A, Hifax ® CA07A, Hifax ® CA10A (all from Basell).
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления пропиленовый гомополимер или сополимер пропилена с по меньшей мере одним α-олефином (d2) имеет энтальпию плавления выше 30 Дж/г, более предпочтительно от 50 до 80 Дж/г.According to one preferred embodiment, the propylene homopolymer or copolymer of propylene with at least one α-olefin (d 2 ) has a melting enthalpy above 30 J / g, more preferably from 50 to 80 J / g.
В (d) количество указанного пропиленового гомополимера или пропиленового сополимера (d2) предпочтительно составляет от 5 до 20 мас.% по отношению к общей массе термопластичного основного материала.In (d), the amount of said propylene homopolymer or propylene copolymer (d 2 ) is preferably from 5 to 20 wt.% With respect to the total weight of the thermoplastic base material.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления (d2) имеет температуру плавления от 140 до 170°C.In accordance with one preferred embodiments, (d 2 ) has a melting point of from 140 to 170 ° C.
Преимущественно гомополимер или сополимер (d2) имеет модуль изгиба, равный 100 МПа или более, более предпочтительно от 200 до 1500 МПа.Advantageously, the homopolymer or copolymer (d 2 ) has a bending modulus of 100 MPa or more, more preferably from 200 to 1500 MPa.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления кабель по данному изобретению имеет по меньшей мере один покровный слой с электроизоляционными свойствами, сформованный экструзией из термопластичного полимерного материала с добавкой жидкого диэлектрика, как указано выше.According to one preferred embodiment, the cable of this invention has at least one coating layer with electrical insulation properties formed by extrusion of a thermoplastic polymer material with the addition of a liquid dielectric, as described above.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления кабель по данному изобретению имеет по меньшей мере один покровный слой с полупроводящими свойствами, сформованный экструзией из термопластичного полимерного материала с добавкой жидкого диэлектрика, как указано выше. Чтобы сформировать полупроводящий слой, обычно добавляют проводящий наполнитель к полимерному материалу. Чтобы обеспечить получение подходящей дисперсии проводящего наполнителя в термопластичном полимерном материале, последний предпочтительно выбирается из пропиленовых гомополимеров или сополимеров, содержащих по меньшей мере 40 мас.% аморфной фазы по отношению к общей массе полимера.In accordance with another preferred embodiment, the cable of the present invention has at least one semiconducting coating layer formed by extrusion of a thermoplastic polymer material with the addition of a liquid dielectric, as described above. To form a semiconducting layer, a conductive filler is usually added to the polymeric material. In order to provide a suitable dispersion of the conductive filler in the thermoplastic polymer material, the latter is preferably selected from propylene homopolymers or copolymers containing at least 40 wt.% Of the amorphous phase with respect to the total weight of the polymer.
Возможность использования полимерной композиции одного и того же типа для изолирующего слоя и для полупроводящего слоя особенно выгодна при производстве кабелей для среднего или высокого напряжения, поскольку при этом обеспечивается очень высокая адгезия между соседними слоями и, соответственно, улучшенные электрические параметры, особенно на поверхности раздела между изолирующим слоем и внутренним полупроводящим слоем, где выше напряженность электрического поля и, следовательно, выше риск частичного разряда.The possibility of using a polymer composition of the same type for an insulating layer and for a semiconducting layer is especially advantageous in the production of cables for medium or high voltage, since it provides very high adhesion between adjacent layers and, accordingly, improved electrical parameters, especially on the interface between an insulating layer and an inner semiconducting layer, where the electric field strength is higher and, therefore, the risk of partial discharge is higher.
При формировании покровного слоя для кабеля по данному изобретению к вышеуказанной полимерной композиции могут быть добавлены другие обычные компоненты, такие как антиоксиданты, технологические добавки, ингибиторы водного триинга, или их смеси.When forming the cable cover layer according to the invention, other conventional components, such as antioxidants, processing aids, water tringing inhibitors, or mixtures thereof, can be added to the above polymer composition.
Обычными антиоксидантами, подходящими для этой цели, являются, например, дистеарил- или дилаурилтиопропионат и пентаэритритилтетракис[3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)-пропионат] или их смеси.Common antioxidants suitable for this purpose are, for example, distearyl or dilauryl thiopropionate and pentaerythritol tetrakis [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] or mixtures thereof.
Технологические добавки, которые могут быть добавлены к полимерной композиции, включают, например, стеарат кальция, стеарат цинка, стеариновую кислоту или их смеси.Technological additives that can be added to the polymer composition include, for example, calcium stearate, zinc stearate, stearic acid, or mixtures thereof.
С особым упором на кабели среднего и высокого напряжения полимерные материалы, рассмотренные в данном документе выше, могут быть преимущественно использованы для формирования изолирующего слоя. Устойчивость к термическому воздействию, обеспечиваемая формированием покровного изолирующего слоя в соответствии с данным изобретением, делает возможным функционирование содержащих их кабелей среднего напряжения и высокого напряжения при температуре 90°C или выше без ухудшения эксплуатационных параметров.With particular emphasis on medium and high voltage cables, the polymeric materials discussed hereinabove can advantageously be used to form an insulating layer. The thermal resistance provided by the formation of a covering insulating layer in accordance with this invention makes it possible to operate medium-voltage and high-voltage cables containing them at a temperature of 90 ° C or higher without compromising performance.
Если покровный слой по данному изобретению является полупроводящим слоем, то проводящий наполнитель, в частности углеродная сажа, обычно диспергирован в полимерном основном материале в таком количестве, чтобы предоставить материал с полупроводящими свойствами (т.е. в таком количестве, чтобы получить удельное электросопротивление менее 5 Ω·м при температуре окружающей среды). Это количество обычно находится в интервале от 5 до 80 мас.% и предпочтительно в интервале от 10 до 50 мас.% от общей массы смеси.If the coating layer of the present invention is a semiconducting layer, then the conductive filler, in particular carbon black, is usually dispersed in the polymer base material in such an amount as to provide a material with semiconducting properties (i.e., in such an amount as to obtain an electrical resistivity of less than 5 Ωm at ambient temperature). This amount is usually in the range from 5 to 80 wt.% And preferably in the range from 10 to 50 wt.% Of the total weight of the mixture.
Использование той же самой основной полимерной композиции для изолирующего слоя и для полупроводящего слоя особенно выгодно при производстве кабелей для среднего или высокого напряжения, поскольку при этом обеспечивается очень высокая адгезия между соседними слоями и, соответственно, высокие электрические параметры, особенно на поверхности раздела между изолирующим слоем и внутренним полупроводящим слоем, где выше напряженность электрического поля и, следовательно, выше риск частичного разряда.The use of the same basic polymer composition for the insulating layer and for the semiconducting layer is especially advantageous in the production of cables for medium or high voltage, since it provides very high adhesion between adjacent layers and, accordingly, high electrical parameters, especially on the interface between the insulating layer and the inner semiconducting layer, where the electric field is higher and therefore the risk of partial discharge is higher.
Композиция для покровного слоя силового кабеля по данному изобретению может быть приготовлена смешиванием термопластичного полимерного материала, жидкого диэлектрика и любых других добавок, которые могут присутствовать, способом, известным в данной области. Смешивание может быть выполнено, например, посредством закрытого смесителя с тангенциальными роторами типа Banbury или с взаимозацепляющимися роторами; в смесителе непрерывного действия типа Ko-Kneader (Buss) двухшнекового типа с вращением в одном направлении или с вращением в противоположных направлениях или в одношнековом экструдере.The composition for the coating layer of the power cable according to this invention can be prepared by mixing a thermoplastic polymer material, a liquid dielectric and any other additives that may be present, by a method known in the art. Mixing can be carried out, for example, by means of a closed mixer with tangential rotors of the Banbury type or with interlocking rotors; in a continuous mixer type Ko-Kneader (Buss) twin-screw type with rotation in one direction or with rotation in opposite directions or in a single screw extruder.
Термопластичный полимерный материал может быть предварительно изготовлен в полимеризационном реакторе или посредством подачи термопластичного материала вместе с жидким диэлектриком в смесительный узел для образования полимерной композиции, как в качестве примера описано выше.The thermoplastic polymer material may be prefabricated in a polymerization reactor or by feeding the thermoplastic material together with the liquid dielectric to the mixing unit to form the polymer composition, as described above as an example.
В качестве альтернативы жидкий диэлектрик по данному изобретению может быть добавлен к термопластичному полимерному материалу на стадии экструзии посредством прямой инжекции в цилиндр экструдера, как раскрыто, например, в международной заявке на патент WO 02/47092 того же заявителя.Alternatively, the liquid dielectric of the present invention can be added to the thermoplastic polymer material during the extrusion step by direct injection into the extruder barrel, as disclosed, for example, in WO 02/47092 of the same applicant.
Также была найдена более высокая совместимость между жидким диэлектриком и термопластичным полимерным материалом по данному изобретению по сравнению со случаем аналогичных смесей того же самого полимерного материала с другими жидкими диэлектриками, известными в данной области. Эта увеличенная совместимость приводит, помимо прочего, к меньшему проступанию жидкого диэлектрика. Вследствие их высокой рабочей температуры и их низких диэлектрических потерь кабели по данному изобретению могут передавать при том же самом напряжении электрическую мощность по меньшей мере такой же или даже большей величины по сравнению с той, которая может быть передана обычным кабелем с покрытием из сшитого полиэтилена (XLPE).A higher compatibility was also found between the liquid dielectric and the thermoplastic polymer material of this invention compared to the case of similar mixtures of the same polymer material with other liquid dielectrics known in the art. This increased compatibility leads, among other things, to less penetration of the liquid dielectric. Due to their high operating temperature and their low dielectric loss, the cables of this invention can transmit at the same voltage an electric power of at least the same or even greater magnitude than that which can be transmitted by a conventional cable with a cross-linked polyethylene coating (XLPE )
Хотя это описание в основном сфокусировано на производстве кабелей для передачи или распределения электроэнергии при среднем или высоком напряжении, полимерная композиция по данному изобретению может быть использована для электротехнических устройств с покрытием в целом, в частности для кабелей разного типа, например кабелей низкого напряжения (т.е. кабелей для передачи напряжения менее 1 кВ), телекоммуникационных кабелей или комбинированных кабелей (для передачи энергии/телекоммуникационных) или вспомогательного оборудования, используемого в электрических линиях, таких как терминалы, сочленения, соединители или т.п.Although this description is mainly focused on the production of cables for the transmission or distribution of electricity at medium or high voltage, the polymer composition of this invention can be used for coated electrical devices in general, in particular for different types of cables, for example low voltage cables (i.e. e. cables for voltage transmission less than 1 kV), telecommunication cables or combination cables (for energy / telecommunication transmission) or auxiliary equipment, use used in electrical lines such as terminals, joints, connectors or the like.
Другие характеристики будут очевидны из подробного описания, представленного ниже со ссылками на сопроводительный чертеж, на котором представлен перспективный вид электрического кабеля, особенно подходящего для среднего или высокого напряжения, в соответствии с данным изобретением.Other characteristics will be apparent from the detailed description presented below with reference to the accompanying drawing, in which is shown a perspective view of an electric cable, particularly suitable for medium or high voltage, in accordance with this invention.
Согласно чертежу кабель (1) содержит проводник (2), внутренний слой (3) с полупроводящими свойствами, промежуточный слой (4) с изоляционными свойствами, внешний слой (5) с полупроводящими свойствами, металлический экран (6) и внешнюю оболочку (7).According to the drawing, the cable (1) contains a conductor (2), an inner layer (3) with semiconducting properties, an intermediate layer (4) with insulating properties, an outer layer (5) with semiconducting properties, a metal shield (6) and an outer shell (7) .
Проводник (2) обычно состоит из металлических проволок предпочтительно из меди или алюминия, собранных в пучок обычными способами, или из сплошного алюминиевого или медного стержня. По меньшей мере один покровный слой, выбранный из изолирующего слоя (4) и полупроводящих слоев (3) и (5), содержит композицию по данному изобретению, рассмотренную выше в данном документе. Вокруг внешнего полупроводящего слоя (5) обычно располагается экран (6), как правило, из электропроводных проволок или лент, намотанных по спирали. Этот экран затем покрыт оболочкой (7) из термопластичного материала, такого как, например, несшитый полиэтилен (PE).The conductor (2) usually consists of metal wires, preferably of copper or aluminum, assembled into a bundle by conventional methods, or of a solid aluminum or copper rod. At least one coating layer selected from an insulating layer (4) and semiconducting layers (3) and (5) comprises the composition of this invention discussed above in this document. Around the outer semiconducting layer (5) is usually a shield (6), usually of electrically conductive wires or tapes wound in a spiral. This screen is then coated with a sheath (7) of a thermoplastic material, such as, for example, non-cross-linked polyethylene (PE).
Кабель может быть также снабжен защитной структурой (не показана), основной целью которой является механическая защита кабеля от ударных воздействий или сдавливания. Этой защитной структурой может быть, например, металлическое армирование или слой вспененного полимера, как описано в WO 98/52197 того же заявителя.The cable can also be equipped with a protective structure (not shown), the main purpose of which is the mechanical protection of the cable from shock or crushing. This protective structure may be, for example, metal reinforcement or a layer of foamed polymer, as described in WO 98/52197 of the same applicant.
Чертеж представляет вариант осуществления кабеля в соответствии с данным изобретением. Для этого варианта осуществления могут быть сделаны подходящие модификации в соответствии с конкретными техническими требованиями и эксплуатационными характеристиками без отклонения от объема данного изобретения.The drawing represents an embodiment of a cable in accordance with this invention. For this embodiment, suitable modifications can be made in accordance with the specific specifications and performance without deviating from the scope of the present invention.
Покровный слой или слои кабеля из термопластичного материала в соответствии с данным изобретением могут быть изготовлены известными методами, например экструзией. Экструзия преимущественно выполняется за один проход, например, тандемным способом, при котором отдельные экструдеры расположены последовательно, или совместной экструзией с использованием головки для многослойной экструзии.The coating layer or cable layers of a thermoplastic material in accordance with this invention can be made by known methods, for example by extrusion. The extrusion is advantageously carried out in a single pass, for example, in a tandem manner in which the individual extruders are arranged in series, or by co-extrusion using a die for multi-layer extrusion.
Представленные ниже примеры иллюстрируют данное изобретение, не ограничивая его.The following examples illustrate the invention without limiting it.
ПРИМЕРЫEXAMPLES
Кабели, снабженные изолирующим слоем в соответствии с данным изобретением или сравнительным изолирующим слоем, изготавливали из следующих компонентов:Cables provided with an insulating layer in accordance with this invention or a comparative insulating layer were made of the following components:
- Adflex™ Q200F: пропиленовый гетерофазный сополимер с температурой плавления 165°C, энтальпией плавления 30 Дж/г, индексом текучести расплава (MFI) 0,8 дг/мин и модулем изгиба 150 МПа (коммерческий продукт компании Basell);- Adflex ™ Q200F: a propylene heterophasic copolymer with a melting point of 165 ° C, a melting enthalpy of 30 J / g, a melt flow index (MFI) of 0.8 dg / min and a bending modulus of 150 MPa (a commercial product from Basell);
- Synesstic™ 5: алкилированный нафталин с молекулярной массой 198 г/моль, отношением Carom/Ctot=0,67, вязкостью 29 сСт (при 40°C), температурой застывания -39°C (коммерческий продукт компании ExxonMobil Chemical);- Synesstic ™ 5: alkylated naphthalene with a molecular weight of 198 g / mol, C arom / C tot = 0.67, viscosity 29 cSt (at 40 ° C), pour point -39 ° C (commercial product from ExxonMobil Chemical);
- Synesstic™ 12: алкилированный нафталин с молекулярной массой 296 г/моль, отношением Carom/Ctot=0,45, вязкостью 109 сСт (при 40°C) (коммерческий продукт компании ExxonMobil Chemical);- Synesstic ™ 12: alkylated naphthalene with a molecular weight of 296 g / mol, C arom / C tot = 0.45, viscosity 109 cSt (at 40 ° C) (commercial product of ExxonMobil Chemical);
- Palatinol AH: диоктилфталат с молекулярной массой 391 г/моль, отношением Carom/Ctot=0,25 (коммерческий продукт компании BASF).- Palatinol AH: dioctyl phthalate with a molecular weight of 391 g / mol, C arom / C tot = 0.25 (commercial product from BASF).
Во всех примерах Adflex™ Q200F подавали непосредственно в бункер экструдера. Затем жидкий диэлектрик, предварительно смешанный с антиоксидантами, инжектировали при высоком давлении в экструдер. Использовали экструдер диаметром 80 мм с отношением L/D, равным 25. Инжекцию выполняли в процессе экструзии на расстоянии примерно 20 D от начала экструзионного шнека посредством трех инжекционных отверстий, расположенных в одном и том же поперечном сечении при угловом смещении 120° одного по отношению к другому. Жидкий диэлектрик инжектировали при температуре 70°C и давлении 250 бар (25 МПа).In all examples, Adflex ™ Q200F was fed directly to the hopper of the extruder. Then, a dielectric liquid pre-mixed with antioxidants was injected at high pressure into the extruder. An extruder with a diameter of 80 mm and an L / D ratio of 25 was used. The injection was carried out during the extrusion process at a distance of about 20 D from the beginning of the extrusion screw by means of three injection holes located in the same cross section with an angular displacement of 120 ° of one with respect to to another. A liquid dielectric was injected at a temperature of 70 ° C and a pressure of 250 bar (25 MPa).
Кабель A изготавливали при использовании Synesstic™ 5 в количестве 5 мас.%.Cable A was made using Synesstic ™ 5 in an amount of 5 wt.%.
Кабель B изготавливали при использовании Synesstic™ 5 в количестве 10 мас.%.Cable B was made using Synesstic ™ 5 in an amount of 10 wt.%.
Сравнительный кабель C изготавливали при использовании Synesstic™ 12 в количестве 5 мас.%.Comparison cable C was made using Synesstic ™ 12 in an amount of 5% by weight.
Сравнительный кабель D изготавливали при использовании Palatinol AH в количестве 5 мас.%.Comparison cable D was made using Palatinol AH in an amount of 5% by weight.
При аналогичных условиях изготавливали сравнительный кабель E без добавления жидкого диэлектрика к основному материалу Adflex™ Q200F.Under similar conditions, comparative cable E was made without adding a liquid dielectric to the Adflex ™ Q200F base material.
Каждый кабель на выходе из экструзионной головки охлаждали до комнатной температуры пропусканием через холодную воду.Each cable at the exit of the extrusion head was cooled to room temperature by passing through cold water.
Каждый конечный кабель состоял из алюминиевого проводника (с поперечным сечением 150 мм2), внутреннего полупроводящего слоя толщиной примерно 0,5 мм, изолирующего слоя толщиной примерно 4,5 мм и внешнего полупроводящего слоя толщиной примерно 0,5 мм.Each end cable consisted of an aluminum conductor (with a cross section of 150 mm 2 ), an inner semiconducting layer with a thickness of about 0.5 mm, an insulating layer with a thickness of about 4.5 mm and an outer semiconducting layer with a thickness of about 0.5 mm.
Диэлектрическая прочностьDielectric strength
Три отрезка (каждый длиной 20 метров) кабелей A, B и C, изготовленных, как описано выше, подвергали измерению диэлектрической прочности с использованием переменного тока при температуре окружающей среды. Начиная от 100 кВ, приложенный перепад напряжения увеличивали на 10 кВ каждые 10 минут до пробоя кабелей. В качестве напряжения пробоя принималось напряжение на проводнике.Three sections (each 20 meters long) of cables A, B, and C manufactured as described above were subjected to dielectric strength measurements using alternating current at ambient temperature. Starting from 100 kV, the applied voltage drop was increased by 10 kV every 10 minutes until the cable breakdown. The voltage across the conductor was taken as the breakdown voltage.
Таблица обобщает результаты электрических испытаний: данные представляют средние величины, полученные из трех разных измерений.The table summarizes the results of electrical tests: the data represent the average values obtained from three different measurements.
Как следует из таблицы, сравнительные жидкие диэлектрики, примешанные к термопластичному полимерному материалу при той же самой концентрации, что и жидкие диэлектрики по данному изобретению, обеспечивают изолирующий слой с меньшими величинами диэлектрической прочности, чем те, что обеспечиваются жидкими диэлектриками по данному изобретению.As follows from the table, comparative liquid dielectrics mixed with a thermoplastic polymer material at the same concentration as the liquid dielectrics of this invention provide an insulating layer with lower dielectric strengths than those provided by the liquid dielectrics of this invention.
Жидкие диэлектрики в соответствии с данным изобретением существенно увеличивают диэлектрическую прочность термопластичного изолирующего слоя для силового кабеля.Liquid dielectrics in accordance with this invention significantly increase the dielectric strength of the thermoplastic insulating layer for the power cable.
Обнаружено, что жидкий диэлектрик в соответствии с данным изобретением примешанный в количестве 5 мас.% к термопластичному полимерному материалу, обеспечивает существенное увеличение диэлектрической прочности, и дополнительное увеличение указанного количества обеспечивает дополнительное преимущество.It was found that the liquid dielectric in accordance with this invention mixed in an amount of 5 wt.% To a thermoplastic polymer material, provides a significant increase in dielectric strength, and an additional increase in this amount provides an additional advantage.
Однако было найдено, что чрезмерно высокое содержание жидкого диэлектрика (например, более 30 мас.% в случае Synesstic™ 5) может:However, it was found that an excessively high content of liquid dielectric (for example, more than 30 wt.% In the case of Synesstic ™ 5) can:
- уменьшить диэлектрическую прочность термопластичного полимерного материала;- reduce the dielectric strength of the thermoplastic polymer material;
- ухудшить термомеханические свойства покровного слоя;- worsen the thermomechanical properties of the coating layer;
- выступать из кабеля при эксплуатации, что ухудшает диэлектрические параметры.- protrude from the cable during operation, which affects the dielectric parameters.
Claims (21)
в которой А представляет собой моноциклический ароматический фрагмент или по меньшей мере частично ароматический конденсированный полициклический фрагмент; и
по меньшей мере один фрагмент из X и X′ является метальным или алифатическим фрагментом, в обоих случаях этот фрагмент возможно замещен и/или прерывается одной или несколькими группами из кетогруппы, алкоксигруппы, алкилтиогруппы, меркаптогруппы, гидроксиалкила, гидроксила; другой при этом является водородом;
причем указанное соединение имеет отношение числа атомов углерода ароматического фрагмента к общему числу атомов углерода, равное 0,6 или более.1. A power cable containing at least one electrical conductor and at least one extruded coating layer comprising a thermoplastic polymer material with the addition of a liquid dielectric, in which said liquid dielectric contains a compound of formula (I):
in which a represents a monocyclic aromatic fragment or at least partially aromatic condensed polycyclic fragment; and
at least one fragment from X and X ′ is a metal or aliphatic fragment, in both cases this fragment is possibly substituted and / or interrupted by one or more groups from a keto group, alkoxy group, alkylthio group, mercapto group, hydroxyalkyl, hydroxyl; the other is hydrogen;
wherein said compound has a ratio of the number of carbon atoms of the aromatic moiety to a total number of carbon atoms of 0.6 or more.
(a) по меньшей мере одного пропиленового гомополимера или по меньшей мере одного сополимера пропилена с по меньшей мере одним олефиновым сомономером, выбранным из этилена и α-олефина, иного, чем пропилен, указанный гомополимер или сополимер имеет температуру плавления, равную 130°С или выше, и энтальпию плавления от 20 до 100 Дж/г;
(b) механической смеси, содержащей по меньшей мере один пропиленовый гомополимер или сополимер (а), и
(c) по меньшей мере одного эластомерного сополимера этилена с по меньшей мере одним алифатическим б-олефином и возможно полиеном;
(d) материала, содержащего по меньшей мере 75 мас.% по отношению к общей массе термопластичного полимерного материала, по меньшей мере одного сополимера по меньшей мере двух α-олефиновых сомономеров, при этом указанный сополимер имеет энтальпию плавления менее 25 Дж/г (d1); и 25 мас.% или менее по отношению к общей массе термопластичного полимерного материала, гомополимера или сополимера (а) или по меньшей мере одного пропиленового гомополимера или сополимера пропилена с по меньшей мере одним α-олефином, при этом указанный по меньшей мере один пропиленовый гомополимер или пропиленовый сополимер имеет энтальпию плавления более 25 Дж/г и температуру плавления выше 130°С (d2).18. The power cable according to claim 1, in which the thermoplastic polymer material is selected from:
(a) at least one propylene homopolymer or at least one copolymer of propylene with at least one olefin comonomer selected from ethylene and an α-olefin other than propylene, said homopolymer or copolymer has a melting point of 130 ° C; or higher and enthalpy of melting from 20 to 100 J / g;
(b) a mechanical mixture containing at least one propylene homopolymer or copolymer (a), and
(c) at least one elastomeric copolymer of ethylene with at least one aliphatic b-olefin and possibly a polyene;
(d) a material containing at least 75 wt.% with respect to the total weight of the thermoplastic polymer material, at least one copolymer of at least two α-olefin comonomers, wherein said copolymer has a melting enthalpy of less than 25 J / g (d 1 ); and 25 wt.% or less with respect to the total weight of the thermoplastic polymer material, homopolymer or copolymer (a) or at least one propylene homopolymer or copolymer of propylene with at least one α-olefin, wherein said at least one propylene homopolymer or the propylene copolymer has a melting enthalpy of more than 25 J / g and a melting point above 130 ° C (d 2 ).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009122519/09A RU2399105C1 (en) | 2006-11-15 | 2006-11-15 | Power cable |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009122519/09A RU2399105C1 (en) | 2006-11-15 | 2006-11-15 | Power cable |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2399105C1 true RU2399105C1 (en) | 2010-09-10 |
Family
ID=42800629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009122519/09A RU2399105C1 (en) | 2006-11-15 | 2006-11-15 | Power cable |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2399105C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2576430C2 (en) * | 2011-08-04 | 2016-03-10 | Призмиан С.П.А. | Power cable with thermoplastic insulating coating |
| RU2590904C1 (en) * | 2012-05-18 | 2016-07-10 | Призмиан С.П.А. | Method of making power cable with thermoplastic electric insulating layer |
| US10297372B2 (en) | 2012-05-18 | 2019-05-21 | Prysmian S.P.A | Process for producing an energy cable having a thermoplastic electrically insulating layer |
-
2006
- 2006-11-15 RU RU2009122519/09A patent/RU2399105C1/en active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2576430C2 (en) * | 2011-08-04 | 2016-03-10 | Призмиан С.П.А. | Power cable with thermoplastic insulating coating |
| RU2590904C1 (en) * | 2012-05-18 | 2016-07-10 | Призмиан С.П.А. | Method of making power cable with thermoplastic electric insulating layer |
| US10297372B2 (en) | 2012-05-18 | 2019-05-21 | Prysmian S.P.A | Process for producing an energy cable having a thermoplastic electrically insulating layer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8378216B2 (en) | Energy cable | |
| AU2004206275B2 (en) | Cable with recyclable covering layer | |
| HU229633B1 (en) | Cable with recyclable covering | |
| US11257607B2 (en) | Electric cable with improved temperature ageing resistance | |
| KR20140060255A (en) | Energy cable having a voltage stabilized thermoplastic electrically insulating layer | |
| US10839978B2 (en) | Electric cable with improved thermoplastic insulating layer | |
| US11763963B2 (en) | Power cable | |
| US12073965B2 (en) | Water tree resistant electric cable | |
| RU2399105C1 (en) | Power cable | |
| RU2377677C1 (en) | Power cable embedding dielectric fluid and mixture of thermoplastic polymers | |
| US20230023510A1 (en) | Polymer composition with improved stress whitening resistance | |
| KR20240020533A (en) | Polypropylene resin composition for insulation of power cables with excellent thermal stability and article prepared using the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20160720 |