HUE034073T2 - Energiakábel termoplasztikus elektromosan szigetelõ réteggel - Google Patents

Description

Energíakábei termopiaszfikus elektromosa« szigetelő réteggel A találmány háttéré A jelen találmány tárgya energiákéból. Közelebbről, a jelen találmány tárgya elektromos energia szállítására vagy elosztására alkalmas kábel, előnyösen közepes vagy nagy feszültségű elektromos energia esetén, amely kábel legalább egy temtopiasztikus elektromosan szigetelő réteget tartalmaz.

Az elektromos energia szállítására alkalmas kábelek általában tartalmaznak legalább egy kábelmagot. A kábelmag legalább egy vezetékből van kialakítva, amely sorozatosan be van fedve egy belső polimer réteggel, amely félvezető tulajdonságokkal rendelkezik, egy köztes polimer réteggel, amely elektromos szigetelő tulajdonságokkal rendelkezik, és egy külső polimer réteggel, amely félvezető tulajdonságokkal rendelkezik. A közepes vagy nagy feszültségű elektromos energia szállítására alkalmas kábelek általában tartalmaznak legalább egy kábelmagot, amely legalább egy árnyékoló ráesréteggel van körülvéve, ami jellemzően fémből vagy fémből és polimer anyagból készült. Az árnyékoló rácsréteg kialakítható huzalozás (fonat), a kábefmago! spirálisan körülvevő szalag vagy a kábelmagot hosszában körülvevő lap formájában. A legalább egy vezetéket körülvevő polimer rété* geket általában poiiolefm alapú térhálósított polimerekből, közelebbről térhálósított polietilénből (XLPE) vagy elasztomer etíién/propüén (EPR) vagy etilén/propilén/díén (EPDM) kopolímerbői állítják elő. amely szintén térhálósított, Id. például W098/52I 97. A íérhálósítási lépés, amit a polimer anyagnak a vezetékre történő extrndálása mán hajtanak végre, az anyagnak megfelelő mechanikai és elektromos tulajdonságokat biztosit akár magas hőmérsékleten is mind folyamatos alkalmazás, mind áramtúlterhelés esetén.

Itt olyan anyagokra van szükség, amelyek nem károsak a környezetre sem az előállítás, sem az alkalmazás során és amelyek a kábel elhasználódása után ójrahasznosítínuók. Ennek céljából legutóbb olyan energiakábeleket fejlesztettek ki, amelyeknél a kábel mag termoplasztíkus anyagból vau eiőái-iílva, vagyis olyan polimer anyagból, amely nem térhálósított, és ezért a kábel az elhasználódása után újrahasznos í tható.

Ebből a szempontból ismertek az olyan elektromos kábelek, amelyek legalább egy bevonó réteggel rendelkeznek, például szigetelő réteggel, amely a dielektromos folyadékkal alaposan elkevert polipropilén mátrixon alapulnak. Ilyeneket ismertet a W002/03398, WO02/2773Î, W004/066317, WOÖ4/OŐ6318, WÖ07/048422 és WOOS/Ö38572, Az ilyen típusú kábeleknél alkalmazott polipropilén mátrix tartalmaz polipropilén homopolimert vagy kopolímert vagy mindkettőt, amelyre jellemző a viszonylag alacsony krístályosság és így a kábelnek megfelelő rugalmasságot biztosít, de nem rontja le a mechanikai tulajdonságokat és a hőmérséklettel és nyomással szembeni dlenállóképességet a kábel működés közbeni és túíterheléses hőmérsékletén, A kábel bevonat, különösen a kábel szigetelő réteg teljesítményét befolyásolja továbbá a dielektromos folyadék jelenléte, amely alaposan össze vau keverve az említett poli propilén máirix-sza \. Nem megengedhető, hogy a dielektromos folyadék, befolyásolja az említett mechanikai tulajdonságokat és a hőmérséklettel és nyomással szembeni clienáííóképességet, és olyannak kell lennie» amely alaposan és homogénen elkeverhető a polimer mátrix-szak Bár a dielektromos folyadékkal alaposan elkevert polipropilén, mátrixon alapuló legalább egy eleköpnosan szigetelő réteget tartahnazö fenti elektromos kábelek általában kiváló elektromos tulajdonságokkal rendelkeznek» szükség van a dielektromos feibomlási erő (dielectric breakdown strength, Dis} javítására, különösen a-nagyfeszültségű (high voltage, HY} energiaátviteí esetén.

Az US 4 551 499 polimer dielektrikumot ismertet, amely javított feibomlási erővel rendelkezik, különösen HV alkalmazásoknál. A polietilénre vágy1 polipropilénre jellemző feibomlási erő javítható, ha azokba mintegy 0,01-5 tömeg% nnkleáió szert viszünk be, amely lényegében apó hírős Viaszt, így eerezin viaszt tartalmaz, Alternatív módon, finoman eloszlatott inert szervetlen anyagok, Így tálkám, izzított szilíeiumdioxíd vagy diatomaíöid adagolható nukieáió szerként a felbomlási erő javítására. Polipropilénre vonatkozó adatok nem szerepelnek.

Martin, C. P, és munkatársai cikke, amelyet 2003-ban publikáltak, Annual Report Conference ott Electrical Insulation és Dielectric Phenomena, 309-312. oldal, tanulmánya ismertet különböző model polimer rendszerek rövid idejű dídekíomos .fölbomlást viselkedéséről. Közelebbről, egy propí-lén/eíiién kopolímer morfológiáját és feibomlási viselkedését vizsgálták nukieáió szer adagolásának hatására. Két propilén/etilén kopolimer rendszert, amelyek mintegy 3% etilént tartalmaznak, nevezetesen Nuvoíeu™ 324ÖNC és Növő len™ 32ŐOMC rendszereket hasonlítottak össze, ahol mindkettő ugyanazon a polimeren alapszik, de az ntóbbi 2000 ppm szorbit alap« Íiszítószert tartalmaz. A szerzők által bemutatott kísérleti eredmények szerint a tisztított, és tisztitatiao Novolet* áztatott mintái azonos felbontási erőt mutatnak 163 * 6 kV/mm értéknél, míg a kristályosított tisztított és tisztitatlan minták megfelelő értéke rendre M3 t· 8 kV/mm és 162± 11 kV/mm, A fenti adatokból az következik, hogy nukieáió szemek propilén'etiién kopolímerhez történő adagolása szignifikánsan nem befolyásol-· ja az anyag felbomlást erejét.

Az US2UÖ4/0038Ö3Ö Al termoplasztikus alapú kábelt ismertet, amely meghatározott olvadás-pontú és olvadási entalpiájü propilén homo- vagy kopoíimert tartalmaz, dielektromos folyadékkal elkeverve, A találmány összefoglalása A bejelentő szembesült azzal a problémával, hogy javítani kell az olyan energiakábelek elektromos teljesítményét, különösen a dielektromos felbomlási erő szempontjából, amelyek elektromosan szigetelő rétegként propilén polimeren vagy kopoiimeren alapuló termoplasztikus bevonatot tartalmaznak, dielektromos folyadékkal alaposan elkeverve. A fenti probléma különösen jelentős nagyfe·· szükség» (HV) energiaátviteli kábeleknél, amelyekre jellemző a nagyon vastag, általában 8 mm vagy ennél több szigetelő réteg. Valójában a bejelentő megfigyelte, hogy az ilyen típusú szigetelő rétegekben gyakrabban jelennek meg morfológiai hibák (így mikropőrusok és hajszáirepedések), ami kiválthatja a dielekiromos erő csökkenéséi, Λ bejelentő bizonyos abban,, hogy a fenti jelenségek főként a szigetelő rétegnek az extrudálás után történő lehűtés! sebessége váltja ki, amely jelentősen esökken a nagy rétegvastagság miatt. A lassít lehűlés kiválthatja nagyobb méretű kristályok kialakulását a terntoplasztiktts anyagban, ami könnyebben okoz morfológiai hiányokat, A fenti probléma megoldásához a bejelentő mérlegelte annak lehetőségét, hogy az elektromosan szigetelő réteget kiegészíti egy adalékanyaggal, amely mtkleálő szerként hat a polipropilén fázisban, és így csökkent.} a kristályok átlagos méretét anélkül, hogy befolyásolná a szigetelő anyag más tulajdonságait és különösen anélkül, hogy negatív módon befolyásolná a termopiasztíkus polimer és a dieiekiromos folyadék kombinációjával elért, kiválóan kiegyensúlyozott tulajdonságokat. A bejelentő azt találta, hogy nukíeáió szentek, különösen az alább definiált nukleáló szernek ft dielektrornos folyadékkal alaposan elkevert termopiasztíkus polimer anyagon alapuló elektromosan szigetelő réteghez történd hozzáadásával jelentősen esökken az ilyen morfológiai hiányok képződésének veszélye. finnek megfelelően az első szempontból a jelen találmány tárgya kábel, amely tartalmaz legalább egy elektromos vezetéket és legalább egy elektromosan szigetelő réteget, amely körbeveszi az említett elektromos vezetéket, aboi a legalább egy elektromosan szigetelő réteg tattal máz; fa) termopiasztíkus polimer anyagot, amely az alábbi csoportból megválasztott: - legalább egy fi) kopolimer propilénből és legalább egy olefin komonomerböl, amely etilén és propiléntől eltérő «-olefin közül megválasztott, ahol az említett kopolimer olvadáspontja DSC méréssel meghatározva nagyot)!'} vagy egyenlő 13(F€ és oldódási entaipiája 20 J/g - 90 J/g közötti; - blend legalább egy (í) kopoíimerbői és legalább egy (ti) kopoliroerbőh etilénből és legalább egy o.-okdinbői, ahol az. említett (ii) kopolimer olvadási entaipiája 0 J/g -120 J/g közötti; - blend legalább egy propilén homopoiimerből és legalább egy (i) kopoíimerbői vagy (ii) kopoíimerbői: ahol az (í) kopolimer és (ii) kopolimer közül legalább az egyik heterofázisü kopolimer; (h) legalább egy dielektrornos folyadékot, amely alaposan el van keverve a termopiasztíkus polimer anyaggal: (e) legalább egy nukleáló szert; ahol a (c) nukleáló szer a meghatározás szerinti tííí) képiéin aromás szorbítol-aeetáiok közül megválasztott A jelen leírás és ezt kövein igénypontok szempontjából, ellenkező értelmű megjelölés hiányában, valamennyi mennyiséget, százalékot és hasonló adatot kifejező szám úgy értendő, hogy minden cselben módosítható a '‘mintegy5’ kifejezéssel. Ugyanígy, valamennyi tartomány magában foglalja a megadott maximális és minimális értékek tetszőleges kombinációját és valamennyi köztes tartományt, ezek közelebbi felsorolásával vagy anélkül A jelen leírásban és az azt követő igénypontokban a '‘vezeték5’jelentése elektromosan vezető elem, amely általában fémes anyagból van előállítva, előnyösen alumíniumból, rézből vagy ezek ötvözeteiből, és lehet rúd vagy többszálú vezeték formájú vagy fenti vezeio elem félvezető réteggel hevönva. A találmány szempontjából a '‘közepes feszültség5' jelentése általában ΐ;;:^:'φ,Λ4ν közötti; mig a'‘nagy feszültség5'jelentése 35 kV feletti feszültség, A ‘‘elektromosan szigetelő réteg" jelentése fedőréteg szigetelő tulajdonsággal rendelkező anyagból, amelynek diefektromos merevsége (dieíektromos felbomlást ereje) legalább 5 kV/mm, előnyösen nagyobb mint 10 kV/tmn. A '‘félvezető réteg" jelentése fedőréteg félvezető tulajdonságokkal rendelkező anyagból. t|y például szénporral adalékok polimer mátrix, amellyel a voluraeítikus fajlagos ellenállás értéke siebte hőmérsékleté# .mint 500 O m, előnyösen kisebb mint 20 £2m értékre állítható. A szénpor mennyisége álíaiában í és 50 tőmeg%, előnyösen 3-30 tömeg% tartományba esik a polimer tömegáré vonatkoztatva. A legalább egy mtkíeáíó szer előnyösen szerves nukieáió szerek közül megválasztott. A szer-vellen nukieáió szerek gyengítik a nagyfeszültségű kábelhez használt szigetelő réteg dieíektromos teljesítményét; A legalább egy nukieáió szer különösen előnyösen szerbitől származékok közül megválasztott. A “heterofázisü kopollmer5'jelentése olyan kopohmer, amelyben elasztomer dornének, például etilén-propilén elasztomer (EPR) van diszpergálva, propilén homopoiimer vagy kopolítner mátrixban. A legalább egy elektromosan szigetelő réteg vastagsága legalább .8 nun, például legalább 12 mm. A szigetelő réteg vastagsága függ a kábel által hordozott kívánt feszültségtől és a kábel általános szerkezetétől (vezeték összetétele és konfigurációja, a szigetelő rétegekben alkalmazott anyag típusa es hasonlók). Így például egy polietilén szigetelésű kábel, 400 kV hordozására tervezve és szálas réz drótokból kialakítóit egyetlen vezetékkel 27 nun vastagságú szigetelő réteget hordozhat.

Előnyösen az (a) tennoplaszíikus polimer anyag olvadék folyási indexe (melt flow index, MI I) 2.3O^C hőmérsékleten 2 Lő N terheléssel ASTM D1238-00 szabvány szerint mérve 0,05 dg/perc -10,0 dg/pere közötti, különösen előnyösen 0 4 dg/perc - 5,0 dg/perc közötti

Az (i) kopolSmerben az olefin komonomer lehel etilén vagy· CHf'CH-R képleté a-olefín, ahol R jelentése egyenes vagy elágazó CrCK. alkil, például I hnten 1-pcmén, 4-metiI-l-peutén, 1-hexén, i-oktén, 3~deeém í~dödeeén vagy szók keverékei közűi megválasztva. Különösen előnyösek a propi-férs/etílén kopoíímerek.

Az (i) kopoli«5erben az olefin komonomer mennyisége előnyösen egyenlő vagy kevesebb mint ÍS rnol%* különösen előnyösen egyenlő vagy kevesebb mint 10 mol%. A (ii) kopolimerben az olefin komonomer lehet CH>=CHK képlet« olefin, ahol ü jelentése egyenes vagy elágazó aikHcsopott M2 szénatommal, Az említett olefin előnyösen propilén, I-búién, izöbutiién. 1-petitén, 4-(11601-1-130151011, I-hexen, 3 -oktén, 1-dodecén vagy ezek keverékei közűi megválasztott. Különösen előnyös a propilén, !-búién, l -hexén és ]-okién. Ügy előnyös megvalósítás} mód értelmében legalább egy (ti) kopolimer lineáris kis sűrűségű polietilén (LLÖPii) kopolimer. Az LEDPE kopolímerben az olefin komonotttéir^M^IÉlé' él&iyÖ* sen 2-12 íömeg'K..

Egy előnyös megvalósítási mód értelmében az (í) kopoiitttér vágj?·'(it) ¥80 tő véletlenszerű kopolimer. A “véletlenszert»: kopollméi?” olyan kppoliíner, amelyben a komouomerek véletlenszerűen varrnak elosztva a polimer lánc mentén,

Eiőnyösetí az ti) kopoiimerben vagy:(it): kopolímerben vagy mindkettőben, ha heteroiazlsu, egy elasztomer tézis van jéiéü; amelynek mennyisége egyenlő vagy nagyobb mint 45 tömeg% á kopolimer teljes tömegere vpnaikoÉátva. ÜÉülönösen előnyős íteterofázisó (i) vagy (ii) kopoUmerek azok, ahol az elasztomer fázis elasztomer euíén/propiién kopolimer, amely 15 tömeg% - 50 tömegé közöfil etilént és SÖ tőineg% -85 tömeg0» közötti propilént tartalmaz, az elasztomer fázis tömegére vonatkoztatva.

Előnyös heterofimsú (ii) kopoHméf a propilén kopolimereWMi^i^bbrdi; fiba) kopolfmerek a kővetkező monomer összetétellel: 3l mol%-90 moi% etilén; 10 mol^---65 535oi% alifás α-oîefin, előnyösen propilén; 0 moi%-10 mol% pofién., előnyösen dién, különösen előnyösen ls4-hexadtén vagy S-etiién-imorhornén (ebbe az. osztályba tartoznak az BEE és EPDM gumik); (it-b) kopolhnerek, amelyek monomer összetétele: 75 mol%-97 mol%, előnyösen 90 mol%-95 moí% etilén; 3 möí%~2$ rao!%, előnyösen 5. mol%-10 mol% alifás .«-olefin; OtnoKA-ő tnol%, előnyösen ö mol%-2 inoí% polién, előnyösen dién (például etilén/1 -oktén kopolimerek), A Iteteroîllilô kopoiimerek előállíthatok a következők egymás utáni kopöUomrízá fásával: 1) propilén, amely Adott esetben tartalmaz kis mennyiségű legalább egy olefin komonomert. etilén és propiléntől éltét# róolefin közül megválasztva; és ezután: 2) etilén és ö-oSeftn, különösen propilén keveréke, amely adot t esetben kevés mennyiségben pofiént tartalmaz·. A ’‘polién’· jelentése általában konjagáit vagy nem konjugált dién, tőén vagy létráén. Dién koroonomer jelenléte esetén ez a komonomer· általában 4-20 sz,énaíoiT50t tartalmaz, és előnyösen az alábbiak közül ínegválasztott: lineáris konjugált vagy1 nem-konjugált díolefittek, így például 1,3- -hutadíén, 1,4-hexadiéa, 1,6-oktadién és hasonlók; monociklusos vagy poííoiklusos diének, így például M-ciklohexadién, 5 etilidén-2-norborné?), 5-metííén~2-norbomén, vinilnorbornén vagy ezek keverékei . Trión vagy létráén komonomer jelenléte esetén ez a komonomer általában 9-30 szénatomot tartalmaz., és előnyösen a molekulában vinilesoportot vagy 5~norbomén-2-ii-esoport.ot tartalmazó triének vagy tetraének közül megválasztott. A jelen találmány élteimében alkalmazható trié« vagy létráén komonornerefcre speciális példaként említhető: 6,:l:0-dímetil~l5S,9~uödekatríén, 5,9-dímeiil·' -1,4,8«dekatríén, 6,9-dímetibl.,5,8-dekatrién, 6,8,9-írímeiií-i ,6,8-dekatrién, 6,10,14strtmetíi-i»5*9,13« -pentadekatetraén vagy ezek keverékei. A políén előnyösen-egy dión.

Előnyösen az (i) .kopolimer vagy (ií) kopolimer vág)- mindkettő olvadáspontja 14ö“C - i80°C közötti.

Előnyösen az fi) kopolimer olvadási entaiptája 25 J/g - 80 J/g közötti.

Előnyösen a (ti) kopolimer olvadási entaiptája 10 J/g - 90 J/g közötti, ha hetemfázísú, és 50 J/g » ÍÖ0 J/g közötti, ha homolazisú (heterofazísú fázistól lényegében nténtes).

Előnyösen, ha a szigetelő réteg termoplasztíkus anyágá (i) kopolimer és (ii) kopolirnef blendjéi tartalmazza, az (i) kopoltmer és (ií) kopolimer ttfányá 1:9 - 8:2, előnyösen 2:8 « 7:3.

Előnyösen, ha a szigetelő réteg termopíasztiktis anytigá propilén hpmopolimer és az 0) kopolimer és (ií) kopolimer legalább egyike blendjét tartalmazza, a propilén homopoiimer és az (!) kopolimer vagy (ii) kopolimer vagy mindkettő aránya 0,5:9,5 - 5:5. előnyösen 1:9 - 3:7,

Előnyösen, a szigetelő réteg termoplasztíkus anyaga tartalmaz egy blendet propilén homopülímcrhöl, egy (i) kopoiímerbö! és két (ií) kopoSimerbol. améiy esetlen az (ii) kopo Ismer égy?-ke heterofazísú kopolimer. míg a másik homofázísú. A (b) didektromos folyadék vonatkozásában szükség van a díeiektromos folyadék és a polimer alapanyag közötti nagy kompatibilitásra ahhoz, hogy a didektromos folyadéknak a polimer alapanyagban felvett mikroszkopikusan homogén diszperzióját kapjuk. A jelen találmány szerinti kábel bevonó réteg kialakításához alkalmas díeiektromos folyadék poláros vegyül eteket nem. vagy ilyet iegíéljebh korlátozott mennyiségben tartalmaz, a díeiektromos veszteség szignifikáns növekedésének elkerülése érdekében.

Előnyösen, az említeti legalább egy die!ektromos folyadék koncentrációja az említett termopíasztiktis polimer anyagban kisebb, mint szeműiéit díeiektromos folyadék telítettségi koneent-rációja az említett termoplasztíkus polimer anyagban. A díeiektromos folyadék telítettségi koncentrációja a termoplasztíkus polimer anyagban meghatározható Dumbelí-féíe fluid abszorpciós módszerrel, ki például WO04/Ö66317. A didektromos folyadékot a fent meghatározott mennyiségben alkalmazva megmaradnak a szigetelő réteg iermontechanikai tulajdonságai, és elkerülhető a dielektrornos folyadék szivárgása a termoplasztíkus polimer anyagbök A legalább egy dielektromos folyadék általában kompatibilis a termopíasztíkus polimer anyaggá i. A. „kompatibilis” jelentése, bogy a folyadék és a íermoplasztikus polimer anyag olyan kémiai összetétellel rendelkezik, amely mikroszfcépikusan homogén diszperziót eredményez a dielektromos folyadék részéről a polimer anyagban & folyadéknak a polimerben történő elkeverésénéí, egy plasztifíkátorhoz hasonlóan. Általában, a (b) legalább egy dielektromos folyadék tömegaránya az (a) termoplaszíikus polimer anyaghoz 1.:99 - 25:?5, előnyösen 2:98 - 15:85.

Megjegyezzük, hogy viszonylag alacsony olvadáspontú vagy' alacsony cseppenéspontú (például az olvadáspont vagy eseppenésponí nem nagyobb mint 80*C) dielektrörac# folyadék alkalmazása esetén a díelektromos íblyadék könnyen kezelhető, vagyis kiegészítő és komplex műveleti lépések (például a díelektromos folyadék megolvasztásának lépése) és/vagy a fblyalékiutk a polimer anyag-hoz történő adagolására szolgáló berendezések nélkül megolvasztható.

Egy további előnyős megvalósítási mód értelmében a dlélektromos folyadék olvadásponttá vagyeseppenéspofitja 130°C és +80°C közötti.

Az olvadáspont meghatározható ismert módszerekkel, például differencial is pásztázó ka lóri-metriáva! (Differential Scanning Caforimetty, DSC) analízissel, A találmány szerími kábelben alkalmazható megfelelő dielektromos folyadékokat ismerfet peí-dául a W002/03398, WÜÖ2/2773Í. WOQ4/066318, WC07/048422 és WÖÖMÍ58572, valamennyi a bejelentő nevében.

Rgy további előnyös megvalósítási mód érteimében a dielektromos folyadék előre meghatározott viszkozitással rendelkezik, amellyel elkerülhető a folyadék gyors diffúziója a szigetelő rétegben és így annak kifele irányuló migrációja, valamint lehetővé teszi a díelektromos folyadék könnyű adagolását és elkeverésér a íermoplaszíikns polimer anyagban. Általában, a találmány szerinti díeíekíromos folyadék viszkozitása 40®C hőmérsékleten JO cSt - 800 cSt közötti, előnyösen 20 cSt -500 cSt közötti (ASTM D44S-Ö3 szabvány szerint inérve).

Előnyösen, a találmány szerinti dielektromos folyadéknál az aromás szénatomok számának aránya a szénatomok teljes számához viszonyítva (a továbbiakban €.Sf/Cm) nagyobb vagy egyenlő 0,3. Előnyösen, a CVCí0l érték kisebb mint 1. így például a Ca,/Cw, értéke 0.4 - 0.9, Az aromás szénatomok száma alatt valamely aromás gyűrű részét képező szénatomok számát, értjük. A találmány szerinti dielektromos folyadékban az aromás szénatomok számának aránya a szénatomok teljes számához viszonyítva az aromás jelleg mértéke.

Az aromás szénatomok számának a szénatomok teljes számához viszonyított arányát meghatározhatjuk az A S ÍM D3238-95(2Ö00)cl szabvány szerint. A megfelelő dielektromos folyadékokra példaként említhető- aromás olajok, akár monoeiklusos. políeikhisos (kondenzált vagy nem) vagy heterociklusos (vagyis legalább egy heteroatomot tartalmaz oxigén, nitrogén vagy kén közül megválásává« előnyösen oxigén), ahol az aromás vagy heteroaromás részek legalább egy· Cj-Cjo aikílesoportta! vannak szubsztkuáiva vagy ezek keverékei. Ha két vagy több ciklusos rész van jelen, akkor ezek a részek kapcsolódhatnak. Ci-C·» alkemíexoporton keresztül, : Így például a legalább egy alkiiari! szénhidrogént tartalmazó dieiektromos folyadék az (1) szerkezeti képlettel ábrázolható

a> ahol ill, Rt, R3 és lis jelentése azonos vagy eltérő, és lehet hidrogén vagy tneiii; % és n2 értéke azonos vagy eltérő, és íélét ntííla, I vagy 2, azzal a foogszorítássai hogy dz ήί*η| összeg kisebb vagy egyenlő 3, igy másik példában a legalább e|ÿ':#fë^ folyadék a kővetkező (H) szerkezeti képlettel ábrázolható

m öböl R$ és R* jelentésé azonos vagy eltérő, és léiét hidrogén, szubsztítuálatlan vagy legalább egy alkilesoporítai szubsztituált íemicsoport, vagy szubsztítuálatlan vagy' legalább egy rendcsoporttal szubsztlttsált aíkilcsoporí. Az aíkilesoport alatt értendő egy' egyenes vagy elágazó CrC24, előnyösen föi-Cjo szénhidrogénesoport, azzal a megszorítással, hogy az aromás szénatomok számának aránya a szénatomok teljes számához viszonyítva nagyobb vagy egyenlő 0,3> A jelen találmány szerinti (o) nakléáló szer (Hl) képlet« aromás szorbitol-acetálok közül megválasztott

m ahol

Rt, Ríj Ríj R», és Rs jelentése azonos vagy· egymástól eltérő, és az alábbik közöl megválasztott: hidrogén, CrCí a.iksl, CVC* alkoss, CrQ álként 1 vagy Rs és R2 vagy R, és Rt jelentése együtt karbociklusos gyűrő, amely legfeljebb 6 szénatomot .tartalmaz.

Előnyösebben, R|, R?., R>> Rt, és R5 jelentése azonos vágj' egyórástól eltérő, és az alábbiak közül megválasztott: hidrogén, metil, n-propii, izo-propi 1, n-butii, ízo-bulil, terc-bulil, ailil, azzal a-megszorítással, hogy Rj, K-2 és R-, közül legalább a2 egyik jelentése hidrogéntől eltérő. Még előnyösebben a legalább egy nukleáló szer olyan (ill) képied! vegyületek közül megválasztott, ahol R;::: Rj «pnagtll R2 « R4 ~ metis, R5 ~ hidrogén;

Rt ::: R:? ~ metil Rj ~ Rj ~ hidrogén, Rs ~ hidrogén;

Rt ~ R, =“ etil, R2 “· Rjhidrogén, Rs ~ hidrogén^

Rt ** Rj “ ízo-propii, Ra ~ R* ™ hidrogén, Rs hidrogén:

Rt ~ Ba “ izo-hutil, R2 - R» - hidrogén, R.< « hidrogén;

Rt és Rj ~ kondenzált ciklohexilcsöport* R5 és R„ kondenzált eíklohesilesoport, R5 w hidro- pn;

RtRj “jt'-propíL R2 Rt ®·' hidrogén, Rs ~ ailil;

Rt ::: n-proptloxí, Rj ~ u propil, Rj ~ lit ~ hidrogén,, R5~ ailil;

Rt ~ n-propiloxi, Rh, - n-propü, Rj ~ Rt * hidrogén, Rs - hípropí;

Rt “ Rjn-propíl, R; ~ R4 hidrogén, Rs - n-propíl. Különösen előnyős aromás szorbitol-acetálók, amelyek képété

1,3:2,4dnsz(3,4-d:ítnetilbeaz!Íidén)szorbítol (kereskedelmi termék, Milkd™ 3988, gyártó MOhken &amp; Co,); vagy amelynek képlete

bis*(4«pjropílbenialídén)propÜ82»ri>itol (kereskedelmi termék, MiHadrM NXSOÜC), gyártó Miiiiken &amp;

Co.)· A jelen találmány érteimében nukieáló szerként előnyösen alkalmazható aromás szorhífoi-acetálok további részleteit ismerteti például az US 5 049 60S és 7 662 978, valamint WG20Ö5/111134,

Előnyösen az említett legalább egy nukieáló szer mennyisége az. elektromosan szigetelő rétegben 0,05-10 tömegé közötti, még előnyösesebbn 0,1-5 tömeg%, a szigetelő réteg teljes tömegére vonatkoztatva, A jelen találmány szerinti termoplasztíkus polimer anyaghoz kis mennyiségekben további komponens# adagolhatok, amelyekre példaként említhetők az antioxidánsok, feldolgozást elősegíti adalékok és ezek keverékei. Á célnak megfelelő szokásos antioxidánsokra példaként említhető a disztearíl- vagy diiauril--tiopropionát és pntaeritníU-teírakísz[.M3ső-di-t-butil-4-hidroxifön-il)-propionáfj vagy ezek keverékéi:·: A polimer készítményhez adagolható feldolgozást elősegítő adalékokra példaként említhető a kaicíurn-sztearát, elnk-sztearát, sztearinsav vagy ezek keverékei.

Egy előnyös megvalósítási mód érteimében a jelen találmány szerinti kábel tartalmaz továbbá legalább egy félvezető réteget. A félvezető réteget előnyösen félvezető anyagból állítjuk elő, amely tartalmazza a fent tárgyalt (a) és (b) komponenseket és legalább egy (d) vezetőképes töltőanyagot, előnyösen szénpor töltőanyagot. A legalább egy vezetőképes töltőanyagot általában diszprgáíjuk a íennoplasztíkus polimér anyagban olyan mennyiségben, hogy az anyag félvezető tulajdonságokkal rendelkezzen, nevezetesen voíumetrikus fajlagos ellenállása szobahőmérsékleten legyen kisebb mint 500 Π-m» előnyösen kisebb mint 20 Ω,-m. Általában a szénpor mennyisége 1 és 50 tömeg0/» közötti, előnyösen 3 és 30 tömeg% közötti tartományba esik, a polimer tömegére vonatkoztatva.

Ivözepés vágy nagy feszültségé kábel előállításánál különösen előnyös, ha ugyanazt az alappollméf készítményt alkalmazzuk mind a szigetelő réteghez, mind a félvezető réteghez, mivel ez kiváló tapadást biztosít a szomszédos rétegek között, és így jó elektromos viselkedést eredményez, különösen a szigetelő rétég és a belső félvezető réteg határfelületén, ahol az elektromos mező, és így a Téssdéges kisülés veszélye nagyobb, A jelen találmány szerinti kábelhez alkalmazott polimer készítmények előállíthatok a fermópíasztíkus polimer anyag, a dielekf fontos folyadék, a nukieáló szer és bármely további esetleges adalékanyag összekeverésével, amit szokásos módon végzünk. Az összekeverés megvalósítható például érintőleges rotorokkal ellátott belső keverövel (Banbury) vagy egymásba benyúló totótokkal;

Ko-Kneader típusú (Bass) folyamatos keverővei együtt vagy ellentétesen forgó kettős csavaros típusú keverővei vagy egy csavaros extruderrel.

Egy előnyős megvalósítási mód értelmében a dielektromos folyadékot az extrúziós lépés során adagoljak a termoplasztikus polimer anyaghoz közvetlenül az extruder hengerébe befecskendezve, ahogy ezt például a W002/47092 ismerteti* a bejelentő nevében. A jelen találmány szerinti kábel előál lítására is alkalmazható előállítási eljárást ismertet például a PCT7BF20i0/07067?, a bejelentő nevében, A jelen találmány elsősorban közepes vagy nagy feszültségű energia szállítására fagy elosztás sara alkalmas kábelekre koncentrál, a találmány szerinti polimer készítmény alkalmazható általános elektromos eszközök bevonására is, elsősorban különböző típusú kábeleknél, példán! alacsony feszültségű -kábeleknél (vagyis 1 kV alacsonyabb feszültséget hordozó kábeleknél), telekommunikációs kábeleknél vagy kombinált energiPelekommum'káe lés kábeleknél, elektromos vezetékeket alkalma-ZÓ eszköpknél, így íerminákrknál, csatlakozásoknál, konnektoroknál és hasonlóknál. Á rajz rövid leírása

További jellemzők megismerhetők p alábbi részletes ismertetésből, amelynek során a esatia-kozó rajzra hivatkozunk, amelyben; az 1. ábra találmány perspektivikus nézete, amely különösen alkalmas kö zepes vagy nagy feszültségre.

Előnyös megvalósítási módok részletes ismertetése

Az 1, ábrán az 1 kábel tartalmaz egy 2 vezetéket, egy 3 belső réteget, amely félvezető tulajdonságokkal rendelkezik, egy 4 köztes réteget, amely szigetelő tulajdonságokkal rendelkezik, egy S külső réteget, amely félvezető tulajdonságokkal rendelkezik, egy 6 fém ámyékolóráes réteget és egy 7 burkolatot. A 2 vezeték általában fém drótokból áll, előnyösen rézből vagy alumíniumból vágj' ezek ötvözeteiből, amelyek a szokásos módszerekkel vannak összesodorva, vagy egy szilárd alumínium vagy réz rúd. A 4 szigetelő réteg előállítható extrada lássa! a 2 vezeték körül a jelén találmány szerinti készítmény alkalmazásával, A 3 és 5 félvezető rétegek szintén extrudáiással állíthatók elő polimer anyagokból, amelyek általában polioleííneken alapúinak, előnyösen jelen találmány szerinti termopiaszíikus polimer anyagból, amely legalább egy vezetöképes töltőanyag, általában szénpor hozzáadásával félvezető tulajdonságokkal van ellátva.

Az 5 külső félvezető réteg kőről állatában egy 6 fém ámvékolórács réteg van elhelyezve, amely elektromosan vezetőképes drótokból vagy a kábelmagot spirálisan körülvevő szalagokból vagy elektromosan vezetőképes lapból hosszanti irányban meghajlítva és átfedve (előnyösen ragasztva) burkolja az alatt fekvő réteget. Az említett drótok, szalagok és lapok elektromosa« vezetőképes anyaga általában réz vagy alumínium vagy ezek ötvözetei, A ó ámvékolórács réteg bevonható egy 7 burkolattal, amit általában poí(olefinből, rendszerint polietilénből állítunk elő, A kábel ellátható továbbá védőszerkezettel (az 1, ábrán nem szerepel), amelynek fő célja az., hogy mechanikusan megvédje a kábelt a sérülésekből vagy benyomódásoktól. Ez a védőszerkezet léhét például íémmcrevités vagy expandált polimer réteg, például a W098/52I97 szerint, a bejelentő nevében, A jelen találmány szerinti kábel előállítható az ismert módszerekkel, például különböző rétegeknek a központi vezetékre történő extrudálásával. A két. vagy több réteg extrudálását előnyösen egyetlen lépésben végezzük, például tandem módszerrel, amelynek során egyedi extrudereket sorozatba kapcsolunk, vagy különböző extrudáló fejekkel végzett koextntdáiássáí. Az Síóyékoiőráes réteget ezután az így előállított kábel mag kőfé helyezzük. Végül ielyisszük a jelén találmány szerinti burkolatot, amit általában további extrudálási lépéssel hajtunk végre, ji^L: ^S£ièipiïï(i:.feiâfeeéÎ !éli®»yôsêipfcs8ÎÏÊatÎBr^ váltóáram ó (AC) energia továbbításá ra.

Az I, ábra a találmány szerinti kábel egyik megvalósítási módját mutatja. Ezen a megvalósítási módon megfelelő módosítások végezhetők az adott műszaki szükségletek és ^használást igények függvényében anélkül, hogy eltérnénk a találmány lényegétől. A találányt közelebbről az alábbi példákkal mutatjuk be.

1-2, PÉLDA

Az alábbi készítményeket állítjuk elő az 1. táM&amp;záibáíf megadott mennyiségekben (tömegíMi--ban kifejezve, a készítmény teljes tömegére vonatkoztatva)

Valamennyi példában propilén kopolimert adagolunk közvetlenül az extruder adagolójába. Ezután dieiektromos folyadékot, amelyet előzetesen antíoxidánssal és nukleáió szerrel (ha használjuk! keverünk, fecskendezünk az extrudefbe nagy nyomással Az alkalmazott extruder átmérője 80 mm, az L/D arány 25. A befecskedezést az extnidálás alatt végezzük mindegy 20 D távolságban az extrudáló csavar elmétől, befecskendező ponton;

LTÁBLÁZAT

Polipropilén keverék: 25/75 arányú keverék propilén-etilén véletlenszerű kopofimerbói (olvadási entaípia 65,1 j/g) és propilén heterofázisö kopolimerböl (olvadási: entalpía 30 J/g);

Marlotherm™ SH: dihenziltohioí (DBF), aromás szénatoinok/Ősá^s szénatom arány ::: 0,86 (Sasol Olefins &amp; Surfactants -GmbH);

Millád™ NX 20: polipropilén mesterkeverék, amely tartalmaz 80 tömeg% Míliad™ NX8ÖÖ0 (bÍ8z<4~propilbenzihdéu)propiíszorbítol) (Miliiken A. Co.) adalékot; ennek mennyisége az i. táblázatban a nukleáló so;r mennyiségeként szerepel; .A ni ioxidáns’ 4, 6 - b i sz{ o k t i 11 í om et í 1)-0- krezo I.

Az 1, yagy 2. példa szerinti készítményen alapuló szigetelő réteget tartalmazó míntákábeleken (200 ín hosszúság) váltakozó árammal meghatározzuk a dieiekiromos felbontási erőt (DS|. Minden kábelnél a vezeték (70 mm'} 5,5 mm vastagságú szigetelő réteggel van bevonva, A DS méréséhez ezeket a imntakábeleket 50 Hz váltakozó áramnak tesszük ki 50 kV feszültségnél Indulva, ámít minden 10 pereben 10 kV lépésekben növelünk a mintadarab küyukadásáig. Minden mérést 3 mintadarabon ismétlőnk. Az egyedi mérési eredmények számtani közepét a 2. táblázatban adjuk meg,

2. TÁBLÁZAT

A 2. példa szerinti (találmány) összetételei szigetelő réteget tartalmazó kábel DS értéke mindegy 20%-kal növekszik az L példa szerinti (összehasonlító) kábelhez visZönyitváy áhoi a szigetelő anyag nem tartalmaz nukleáló szert.

Claims (10)

1. Λ találmány szerint. nukleáló szert tartalmazó minta míkrográffai megvalósított vizuális ellenőrzésénél sokkal egyenletesebb eloszlás tapasztalható, mint azmmo&amp; összetételiéi és gyártási eljárással előállított, de mikíeáló szertől mentes mintán. Szabadalmi igénypontok

   1. Kábé!* amely tartalmaz legalább egy elektromos vezetéket és legalább egy elektromosan szigetelő réteget, amely körbeveszi az. említett elektromos vezetéket, ahol a legalább egy elektromosan szigetelő réteg tartalmaz: (a) íermoplasztikus polimer anyagot, amely az. alábbi csoportból megválasztott:: - legalább egy (i) kopolimer propilénből és legalább eg> olefin komonopíérből, amely éítféh és propiléntől eltérő «-olefin közti! megválasztott, ahol az említett köpöiírner olvadáspontja DSC méréssel meghatározva nagyobb vagy egyenlő 1 UPC és oldódási entaipiája 2ó J/g · 90 J/g közötti; ~ blend legalább egy (i> kopolimerből és legalább egy (ii) kopolimerből, etilénből Is Iggalibb egy u-oiefmből, ahol az említett (íi) kopolimer olvadási entaipiája 0 J/g - 120 J/g közötti; - blend legalább egy propilén homopolimerbő! é.s legalább egy (i) kopolimerből vagy (ii) 'kőpolimerből; ahol az (i) kopolimer és íii) kopolimer közül legalább az egyik heteroíázisó kopolimer; (b) legalább egy die lek! romos folyadékot, amely alaposan el van keverve a íermoplasztikus p-limer anyaggal; (c) legalább egy nukleáló szert; ahol a (e) legalább egy nukleáló szer (ISI) képiéin aromás szorbítoj-aeetáksk közöl megváiasz.·

   ÍÍH) ahol R<, Rj, RSv i%í, és Rj jelentése azonos vagy egymástól eltérő, es hidrogén, CrC.s aikíí, Í.VC; alkoxi, CrC, aikenií közűi megválasztott, vagy R( és IC vagy R3 és Rí jelentése együtt karbociklusos gyűrik amely legfeljebb 6 szénatomot tartalmaz.
2. 2. Az I. igénypont szerinti kábel, ahol az (i) kopolimer propiíén/etílén kopolimer.
3. 3. Λζ I. igénypont szerinti kábel, ahoi legalább egy (ii) kopolimer lineáris kis sűrűség« polietilén koprái mer,
4. 4. Az 1. igénypont szerinti kábel ahol az (i) kopoiíinerben vagy (ii) kopoíimerben vagy mindkettőben, ha heterofázkú. elasztomer fázis van jelen egyenlő vagy nagyobb mint 45 tömeg0/» mennyiségbe« a kopolimer teljes tömegére vonatkoztatva.
5. 5. Az 1. igénypont szerinti kábel, ahol az(i) kopolimer olvadási entalpiá|»25 jf$g> SO j/gkŐZÉfo: ti.
6. 6. Az 1. igénypont, szerinti kábel, ahol a (sí) kopolimer olvadási entalpiája 10 J/g - 90 j/g közötti, ha heteroíázisú, és 30 j/g - 100 J/g közötti, ha homofázisű.
7. 7. Az 1. igénypont szerinti kábel, ahol a szigetelő réteg termopiasztikus anyaga tartalmaz egy blendet propilén homopolímerbnS, egy (i) kopolimerből és két (ii) kopoíimerböi,
8. 8. Áz !.. igénypont szspnti kábel ahol a (b) legalább egy dídek frontos folyadékban az aromás széníomök.számának aranya a szénatomok teljes szamához viszonyítva |tC^/ €»ί) nagyobb vagy egyenlő 0,3.
9. 9. Az 1. igénypont szerinti kábel, aboi a (e) legalább egy nukieáíó szer olyan (ifi) képlet« aromás szorbitol-aceíálok közül megválasztott, ahol R ; ~ Rí ::: metik R; ::: R4 ::: metíl, Rs ::: hidrogén; Rí ~ Rí » metii, R? ~ R4 í:: hidrogén, Rs hidrogén; %“ Rj.#fR), Ry~ R4 ~ hidrogén, Rs « hidrogén; R? ~ R t " izo-propí l R.j - R4 « hidrogén, ,RS « hidrogén; R;=== R;í :::: izo-butíí, Rj ~ R.{ hidrogén, Rs :: hidrogén; R; és R> œ kondenzált eikíohexílesoporí, R* és R* - kondenzált ciklohexiiesoporí, R5 ::: hklro- gén; Rí - Rí œ n-propil R?::: R* ::: hidrogén, Rí ::: allil; R; n-propüoxi, Rí n-propíl, R' Rí hidrogén, R, - alhl; Rs = tt-propíloxi, R, n-propíl, R; :: R.f :: hidrogén, R.::: n-propil; Rí - Rí n-propil, R> - R{ = hidrogén, R< - n-propil 10. Λ 0. igénypont szerinti kábel. ahol a (c) legalább egy nukleáló szer 1,3:2,4-bisz.(3,4-dí met ilben?.i 1 idén jszorbitok bisz.(4-propilbenzilidén)propilsznrhitol; vagy ezek keverékei közül megválasztott.
10. 11. Az 1. igénypont .szerinti kábel, ahol a (e) legalább egy nukleáíö szer 0,05-10 tőtneg%. előnyösen 0.1-5 tömeg% mennyiségben van jelen a szigetelő réteg teljes tömegére vonatkoztatva.