RU2850497C1 - Cable - Google Patents
CableInfo
- Publication number
- RU2850497C1 RU2850497C1 RU2023107099A RU2023107099A RU2850497C1 RU 2850497 C1 RU2850497 C1 RU 2850497C1 RU 2023107099 A RU2023107099 A RU 2023107099A RU 2023107099 A RU2023107099 A RU 2023107099A RU 2850497 C1 RU2850497 C1 RU 2850497C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cable
- copolymer
- ethylene
- layer
- density polyethylene
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к кабелю во влажном исполнении для соленой водной среды, в частности к силовому кабелю во влажном исполнении для соленой водной среды, содержащему изоляционный слой, в котором замедление водного триинга осуществляют с использованием полимерного замедлителя водного триинга. В частности, изоляционный слой кабеля согласно изобретению содержит сочетание гомополимера ПЭНП или сополимера ПЭНП и полимерного замедлителя водного триинга. Изобретение также относится к способу изготовления такого кабеля и к применению такого кабеля в соленой водной среде.The invention relates to a wet-type cable for saltwater environments, in particular to a wet-type power cable for saltwater environments, comprising an insulating layer in which water treeing is inhibited using a polymeric water tree retarder. Specifically, the insulating layer of the cable according to the invention comprises a combination of an LDPE homopolymer or LDPE copolymer and a polymeric water tree retarder. The invention also relates to a method for manufacturing such a cable and to its use in saltwater environments.
Уровень техникиState of the art
Стандартный силовой кабель содержит проводник, окруженный внутренним полупроводящим слоем (также называемым экраном проводника), изоляционным слоем и внешним полупроводящим слоем (также называемым экраном изоляции) в указанном порядке. Кабель также может быть снабжен дополнительными слоями, такими как, например, слой оболочки, как хорошо известно в технике.A standard power cable consists of a conductor surrounded by an inner semiconducting layer (also called the conductor shield), an insulating layer, and an outer semiconducting layer (also called the insulation shield), in that order. The cable may also be provided with additional layers, such as a sheath layer, as is well known in the art.
Известно, что в тех случаях, когда кабель используют под водой или заглубляют в землю, кабель следует заключить в оболочку из водозащитного слоя (влагонепроницаемого слоя), обычно металлического водозащитного слоя для защиты кабеля от проблем, вызванных попаданием воды.It is known that in cases where a cable is used underwater or buried underground, the cable should be enclosed in a sheath of a waterproof layer (water-proof layer), usually a metallic waterproof layer, to protect the cable from problems caused by water ingress.
Это называется сухим исполнением кабеля. Таким образом, сухое исполнение кабеля или сухая конструкция кабеля относится к конструкции кабеля, где вокруг сердечника кабеля присутствует влагонепроницаемый слой (сердечник определяют как проводник, внутренний полупроводящий слой, изоляционный слой и внешний полупроводящий слой). При необходимости за пределами сердечника кабеля могут также присутствовать и другие слои, такие как экранирующий слой. Влагонепроницаемый слой представляет собой слой, через который неспособна проникнуть вода.This is called a dry cable design. Dry cable design, or dry cable construction, refers to a cable construction in which a moisture-impermeable layer is present around the cable core (the core is defined as the conductor, an inner semiconducting layer, an insulating layer, and an outer semiconducting layer). If necessary, other layers, such as a shielding layer, may also be present outside the cable core. The moisture-impermeable layer is a layer that water cannot penetrate.
Многолетний полевой опыт показал, что экструдированная металлическая оболочка, такая как экструдированная оболочка из свинца/свинцового сплава, действует как влагонепроницаемые слои. Когда конструкция кабеля включает водозащитный слой, отличный от экструдированной металлической оболочки, тесты для оценки того, является ли исполнение сухим или нет, можно найти в Cigre ТВ722. Поэтому влагонепроницаемый слой предпочтительно является металлическим.Years of field experience have shown that extruded metal sheaths, such as extruded lead/lead alloy sheaths, act as moisture barriers. When a cable design includes a moisture barrier layer other than the extruded metal sheath, tests to determine whether the design is dry or not can be found in Cigre TB722. Therefore, the moisture barrier layer is preferably metallic.
Так называемое влажное исполнение или влажная конструкция определяется как конструкция кабеля, где отсутствует влагонепроницаемый слой. Поэтому такая конструкция не содержит влагонепроницаемого слоя, такого как экструдированный металлический влагонепроницаемый слой.A so-called wet-type design or wet-construction is defined as a cable construction that lacks a moisture-proof layer. Therefore, such a design does not contain a moisture-proof layer, such as an extruded metal moisture-proof layer.
Таким образом, в сухом исполнении кабеля влагонепроницаемый слой предотвращает попадание воды в кабель, но значительно увеличивает стоимость сырья для кабеля, а также является дорогостоящим в применении. Кроме того, обычные влагонепроницаемые слои часто изготовлены из свинца, что имеет значительные экологические последствия.Thus, in dry cable designs, a moisture-proof layer prevents water ingress, but it significantly increases the cost of cable raw materials and is also expensive to use. Furthermore, conventional moisture-proof layers are often made of lead, which has significant environmental implications.
Необходимо определить систему кабельных материалов (то есть материалы для изоляционного и полупроводящих слоев кабеля), которые могут быть использованы в кабеле во «влажном» исполнении. Во влажном исполнении внешний полупроводящий слой может не иметь покрытия, или в качестве внешнего слоя может быть экран или слой оболочки. Такие кабели имеют преимущества с точки зрения стоимости сырья и производственных затрат, но кабели без водозащитного слоя (влагонепроницаемого слоя) должны быть тщательно протестированы, чтобы продемонстрировать, что кабель обладает достаточной водостойкостью.It is necessary to determine the cable material system (i.e., the materials for the insulating and semiconducting layers of the cable) that can be used in a wet-type cable. In a wet-type cable, the outer semiconducting layer may be uncoated, or the outer layer may be a shield or sheath layer. Such cables offer advantages in terms of raw material and manufacturing costs, but cables without a water-resistant layer (a moisture-proof layer) must be thoroughly tested to demonstrate that the cable has sufficient water resistance.
Поэтому в кабелях влажного исполнения необходимо соблюдать осторожность, чтобы максимизировать свойства замедлителя водного триинга (WTR) в изоляционном слое кабеля.Therefore, in wet cables, care must be taken to maximize the water tree retardant (WTR) properties in the cable insulation layer.
Ограничением полиэтиленов является их тенденция к возникновению в присутствии воды и под действием электрических полей кустообразных дефектов, так называемых водных дендритов, что может привести к снижению прочности на пробой и, возможно, отказу электрического оборудования. На эту тенденцию влияет наличие в материале неоднородностей, микрополостей и примесей.A limitation of polyethylene is its tendency to develop bush-shaped defects, known as water dendrites, in the presence of water and under the influence of electric fields. This can lead to reduced breakdown strength and, possibly, failure of electrical equipment. This tendency is influenced by the presence of inhomogeneities, microcavities, and impurities in the material.
В электрически напряженных полимерных материалах, подвергающихся воздействию присутствующей воды, могут происходить процессы, которые характеризуются как «водный триинг». Известно, что в изолированных кабелях наблюдают сокращение срока службы при установке в среде, где полимер подвергается воздействию воды, например, под землей или в местах высокой влажности.In electrically stressed polymeric materials exposed to water, processes known as "water treeing" can occur. Insulated cables are known to experience reduced service life when installed in environments where the polymer is exposed to water, such as underground or in high-humidity locations.
В принципе, можно выделить два типа водных дендритов:In principle, two types of water dendrites can be distinguished:
«Вентилируемые дендриты», которые имеют свою исходную точку на поверхности полупроводящих экранов и проходят в изоляционный слой кабеля, и «дендриты в виде галстука-бабочки», которые инициируются внутри изоляционного слоя кабеля."Vented dendrites" which have their origin on the surface of the semiconducting shields and extend into the cable insulation layer, and "bow tie dendrites" which are initiated inside the cable insulation layer.
Структура водного дендрита представляет собой локальное повреждение, приводящее к снижению диэлектрической прочности.The structure of the water dendrite represents a localized damage, leading to a decrease in dielectric strength.
Различные замедлители водного триинга хорошо известны в данной области техники. Существует много публикаций о добавлении замедлителей водного триинга к кабелям для минимизации водных дендритов. В ЕР 1731566 описано сочетание ненасыщенного полиолефина с определенным содержанием винильных групп с полярным сополимером для улучшения свойств старения во влажных условиях.Various water tree retarders are well known in the art. There are numerous publications on adding water tree retarders to cables to minimize water dendrites. EP 1731566 describes the combination of an unsaturated polyolefin with a specific vinyl content and a polar copolymer to improve aging properties in humid conditions.
В WO2010/112333 описан кабель, содержащий проводник, окруженный полупроводящим слоем и изоляционным слоем, в котором полупроводящий слой состоит из композиции (А), содержащей полярный сополимер (а) и технический углерод, а изоляционный слой состоит из композиции (В), содержащей полярный сополимер, где разница температуры плавления указанного полярного сополимера (а) и температуры плавления Тпл (b2) указанного полярного сополимера (b2) составляет менее 25°С.WO2010/112333 describes a cable comprising a conductor surrounded by a semi-conductive layer and an insulating layer, wherein the semi-conductive layer consists of a composition (A) containing a polar copolymer (a) and carbon black, and the insulating layer consists of a composition (B) containing a polar copolymer, wherein the difference between the melting temperature of said polar copolymer (a) and the melting temperature Tm (b2) of said polar copolymer (b2) is less than 25°C.
В WO 85/05216 описана изоляционная композиция, состоящая из полиэтилена и от 10 до 40 мас. % (мет)акрилатного полимера, такого как этилен-бутилакрилат.WO 85/05216 describes an insulating composition comprising polyethylene and 10 to 40 wt.% of a (meth)acrylate polymer such as ethylene butyl acrylate.
В JP Н08 319381 приведены некоторые смеси на основе этилен-метилакрилатного сополимера и ПЭНП и изготовленные из них тестовые листы, которые подвергают испытаниям на водный триинг в очень крепком соляном растворе (2 моль/л).JP H08 319381 describes certain mixtures based on ethylene methyl acrylate copolymer and LDPE and test sheets made from them, which are subjected to water treeing tests in a very strong salt solution (2 mol/l).
Авторы данного изобретения особенно обеспокоены старением во влажных условиях в соленой воде, в частности в морской воде. Соленая вода, как правило, усугубляет проблему водного триинга в кабелях, поэтому конструкция кабелей, которые могут подвергаться воздействию соленой воды, является сложной задачей.The inventors of this invention are particularly concerned about aging in humid conditions in salt water, particularly seawater. Salt water typically exacerbates the problem of water treeing in cables, making the design of cables that may be exposed to salt water challenging.
Помимо хлорида натрия, соленая вода может содержать ионы магния, кальция, калия и сульфата. Эти растворенные соли могут оказывать влияние на водный триинг в кабеле влажного исполнения. Соленая вода, такая как морская вода, является более агрессивной средой, чем, например, пресная вода. Поэтому из того, что материал может работать в пресноводной среде не следует, что он может выдерживать воздействие морской воды.In addition to sodium chloride, salt water may contain magnesium, calcium, potassium, and sulfate ions. These dissolved salts can affect water treeing in wet-type cables. Salt water, like seawater, is a more aggressive environment than, for example, freshwater. Therefore, just because a material can operate in freshwater environments doesn't mean it can withstand exposure to seawater.
Авторы данного изобретения в настоящее время обнаружили, что изоляционный слой кабелей влажного исполнения, пригодных для среды соленой воды, может содержать сочетание гомо- или сополимера ПЭНП с полиненасыщенным сомономером и сополимера ПЭНП с полярным сомономером. Указанный сополимер ПЭНП с полярным сомономером действует как полимерный замедлитель водного триинга.The inventors of this invention have now discovered that the insulation layer of wet-type cables suitable for saltwater environments can comprise a combination of a homo- or copolymer of LDPE with a polyunsaturated comonomer and a copolymer of LDPE with a polar comonomer. This copolymer of LDPE with a polar comonomer acts as a polymeric water tree retarder.
Кабели влажного исполнения обсуждались в Johansson et al, 8th International Conference on Insulated Power Cables, Influence of subsea conditions on the long term performance of AC XLPE cables, Jicable'11 19-23 июня 2011 года, Версаль Франция. В тестируемых кабелях использовали высокоэффективный замедлитель водного триинга - сополимер сшитого ПЭ (XLPE).Wet-performance cables were discussed in Johansson et al., 8th International Conference on Insulated Power Cables, "Influence of Subsea Conditions on the Long-Term Performance of AC XLPE Cables," Jicable'11, June 19-23, 2011, Versailles, France. The cables tested used a highly effective water treeing retarder—cross-linked polyethylene (XLPE) copolymer.
В Jicable '19,, Paris 23-27 June 2019, Featherstone et al., "Full scale wet age testing of XLPE insulated power cables in salt water" сообщается об испытаниях в соляном растворе на кабелях из сшитого ПЭ во влажном исполнении.In Jicable '19, Paris 23-27 June 2019, Featherstone et al., "Full scale wet age testing of XLPE insulated power cables in salt water" report on salt solution testing on XLPE cables in a wet condition.
Однако сочетание специфических полимеров в изоляционном и полупроводящем слоях, определенных в данном описании, и их способность противостоять диэлектрическому пробою в среде соленой воды не раскрыто в уровне технике.However, the combination of specific polymers in the insulating and semiconducting layers defined in this description and their ability to resist dielectric breakdown in a salt water environment is not disclosed in the prior art.
Краткое описание изобретенияBrief description of the invention
В одном аспекте изобретения предложено применение кабеля, например, для передачи энергии, в соленой водной среде, например, в море или под морем;In one aspect of the invention, there is provided the use of a cable, for example for transmitting power, in a salt water environment, such as in or under the sea;
причем указанный кабель содержит проводник, который окружен по меньшей мере внутренним полупроводящим слоем, изоляционным слоем и внешним полупроводящим слоем в указанном порядке;wherein said cable comprises a conductor which is surrounded by at least an inner semiconducting layer, an insulating layer and an outer semiconducting layer in the said order;
при этом указанный изоляционный слой содержит:wherein the said insulating layer contains:
(i) по меньшей мере 60 мас. % полиэтиленового гомополимера низкой плотности или полиэтиленового сополимера низкой плотности с по меньшей мере одним полиненасыщенным сомономером и, возможно, одним или более дополнительными сомономерами; и(i) at least 60 wt.% of a low-density polyethylene homopolymer or a low-density polyethylene copolymer with at least one polyunsaturated comonomer and, optionally, one or more additional comonomers; and
(ii) от 10 до 35 мас. % полиэтиленового сополимера низкой плотности из этилена и по меньшей мере одного полярного сомономера, выбранного из группы, состоящей из алкилакрилата, алкилметакрилата или винилацетата.(ii) from 10 to 35 wt.% of a low-density polyethylene copolymer of ethylene and at least one polar comonomer selected from the group consisting of alkyl acrylate, alkyl methacrylate or vinyl acetate.
В другом аспекте изобретения предложено применение кабеля, например, для передачи энергии, в соленой водной среде, например, в море или под морем;In another aspect of the invention, there is provided the use of a cable, for example for transmitting power, in a salt water environment, for example in or under the sea;
причем указанный кабель содержит проводник, который окружен по меньшей мере внутренним полупроводящим слоем, изоляционным слоем и внешним полупроводящим слоем в указанном порядке;wherein said cable comprises a conductor which is surrounded by at least an inner semiconducting layer, an insulating layer and an outer semiconducting layer in the said order;
при этом указанный изоляционный слой содержит:wherein the said insulating layer contains:
(i) по меньшей мере 60 мас. % полиэтиленового гомополимера низкой плотности или полиэтиленового сополимера низкой плотности с по меньшей мере одним полиненасыщенным сомономером и, возможно, одним или более дополнительными сомономерами; и(i) at least 60 wt.% of a low-density polyethylene homopolymer or a low-density polyethylene copolymer with at least one polyunsaturated comonomer and, optionally, one or more additional comonomers; and
(ii) от 10 до 35 мас. % полиэтиленового сополимера низкой плотности из этилена и по меньшей мере одного полярного сомономера, выбранного из группы, состоящей из алкилакрилата, алкилметакрилата или винилацетата; и(ii) from 10 to 35 wt.% of a low-density polyethylene copolymer of ethylene and at least one polar comonomer selected from the group consisting of alkyl acrylate, alkyl methacrylate, or vinyl acetate; and
при этом указанные внутренний и внешний полупроводящие слои независимо содержат:wherein the said inner and outer semiconducting layers independently contain:
(a) полиэтиленовый сополимер низкой плотности из этилена и по меньшей мере одного полярного сомономера, выбранного из группы, состоящей из алкилакрилата, алкилметакрилата или винилацетата; и(a) a low density polyethylene copolymer of ethylene and at least one polar comonomer selected from the group consisting of alkyl acrylate, alkyl methacrylate or vinyl acetate; and
(b) технический углерод.(b) carbon black.
В одном аспекте изобретения предложен кабель, содержащий проводник, который окружен по меньшей мере внутренним полупроводящим слоем, изоляционным слоем и внешним полупроводящим слоем в указанном порядке;In one aspect of the invention, a cable is provided comprising a conductor that is surrounded by at least an inner semiconducting layer, an insulating layer, and an outer semiconducting layer, in that order;
при этом указанный изоляционный слой содержит:wherein the said insulating layer contains:
(i) по меньшей мере 60 мас. % полиэтиленового гомополимера низкой плотности или полиэтиленового сополимера низкой плотности с по меньшей мере одним полиненасыщенным сомономером и, возможно, одним или более дополнительными сомономерами; и(i) at least 60 wt.% of a low-density polyethylene homopolymer or a low-density polyethylene copolymer with at least one polyunsaturated comonomer and, optionally, one or more additional comonomers; and
(ii) от 10 до 35 мас. % полиэтиленового сополимера низкой плотности из этилена и по меньшей мере одного полярного сомономера, выбранного из группы, состоящей из алкилакрилата, алкилметакрилата или винилацетата; и(ii) from 10 to 35 wt.% of a low-density polyethylene copolymer of ethylene and at least one polar comonomer selected from the group consisting of alkyl acrylate, alkyl methacrylate, or vinyl acetate; and
при этом указанные внутренний и внешний полупроводящие слои независимо содержат:wherein the said inner and outer semiconducting layers independently contain:
(c) полиэтиленовый сополимер низкой плотности из этилена и по меньшей мере одного полярного сомономера, выбранного из группы, состоящей из алкилакрилата, алкилметакрилата или винилацетата; и(c) a low density polyethylene copolymer of ethylene and at least one polar comonomer selected from the group consisting of alkyl acrylate, alkyl methacrylate or vinyl acetate; and
(d) технический углерод.(d) carbon black.
Кабель согласно изобретению в идеале представляет собой кабель во влажном исполнении.The cable according to the invention is ideally a wet cable.
Кабель согласно изобретению является сшиваемым или сшитым. Поэтому в другом воплощении изоляционный слой содержит пероксид и является сшиваемым. В другом воплощении внутренний и/или внешний полупроводящий слой содержат пероксид и являются сшиваемыми. В другом воплощении изоляционный слой, внутренний и внешний полупроводящие слои содержат пероксид и являются сшиваемыми. При воздействии условий сшивки сшиваемый кабель может быть сшит. Пероксид разлагается и генерирует свободные радикалы, которые инициируют реакцию сшивания в композиции.The cable according to the invention is cross-linkable or cross-linked. Therefore, in another embodiment, the insulating layer contains peroxide and is cross-linkable. In another embodiment, the inner and/or outer semiconductive layer contain peroxide and are cross-linkable. In another embodiment, the insulating layer and the inner and outer semiconductive layers contain peroxide and are cross-linkable. When exposed to cross-linking conditions, the cross-linkable cable can be cross-linked. The peroxide decomposes and generates free radicals, which initiate a cross-linking reaction in the composition.
С точки зрения другого аспекта, в изобретении предложен сшитый кабель, получаемый путем сшивки сшиваемого кабеля, как определено выше. В другом аспекте в изобретении предложено применение сшитого кабеля, как определено выше, например, для передачи энергии, в соленой водной среде, например, в море или под морем.In another aspect, the invention provides a cross-linked cable obtained by cross-linking a cross-linkable cable as defined above. In another aspect, the invention provides the use of a cross-linked cable as defined above, for example, for power transmission in a saltwater environment, such as at sea or under the sea.
С точки зрения другого аспекта, в изобретении предложен способ получения кабеля, содержащего проводник, окруженный по меньшей мере внутренним полупроводящим слоем, изоляционным слоем и внешним полупроводящим слоем в указанном порядке, причем способ включает стадии:From another aspect, the invention provides a method for producing a cable comprising a conductor surrounded by at least an inner semiconducting layer, an insulating layer and an outer semiconducting layer in that order, the method comprising the steps of:
- экструзии, такой как совместная экструзия, на проводнике внутреннего полупроводящего слоя, изоляционного слоя и внешнего полупроводящего слоя и- extrusion, such as co-extrusion, on the conductor of an inner semiconducting layer, an insulating layer and an outer semiconducting layer and
- сшивания одного или более указанных внутреннего полупроводящего слоя, изоляционного слоя и внешнего полупроводящего слоя;- crosslinking one or more of the said internal semiconductive layer, insulating layer and external semiconductive layer;
при этом указанный изоляционный слой содержит:wherein the said insulating layer contains:
(i) по меньшей мере 60 мас. % полиэтиленового гомополимера низкой плотности или полиэтиленового сополимера низкой плотности с по меньшей мере одним полиненасыщенным сомономером и, возможно, одним или более дополнительными сомономерами; и(i) at least 60 wt.% of a low-density polyethylene homopolymer or a low-density polyethylene copolymer with at least one polyunsaturated comonomer and, optionally, one or more additional comonomers; and
(ii) от 10 до 35 мас. % полиэтиленового сополимера низкой плотности из этилена и по меньшей мере одного полярного сомономера, выбранного из группы, состоящей из алкилакрилата, алкилметакрилата или винилацетата; и(ii) from 10 to 35 wt.% of a low-density polyethylene copolymer of ethylene and at least one polar comonomer selected from the group consisting of alkyl acrylate, alkyl methacrylate, or vinyl acetate; and
при этом указанные внутренний и внешний полупроводящие слои независимо содержат:wherein the said inner and outer semiconducting layers independently contain:
(a) полиэтиленовый сополимер низкой плотности из этилена и по меньшей мере одного полярного сомономера, выбранного из группы, состоящей из алкилакрилата, алкилметакрилата или винилацетата; и(a) a low density polyethylene copolymer of ethylene and at least one polar comonomer selected from the group consisting of alkyl acrylate, alkyl methacrylate or vinyl acetate; and
(b) технический углерод.(b) carbon black.
Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention
В изобретении предложен кабель для использования в соленой водной среде, такой как сшиваемый кабель или сшитый кабель, например, сшиваемый или сшитый силовой кабель, содержащий проводник, который окружен по меньшей мере внутренним полупроводящим слоем, изоляционным слоем и внешним полупроводящим слоем. Изобретение также относится к сшитому кабелю, содержащему проводник, который окружен по меньшей мере внутренним полупроводящим слоем, изоляционным слоем и внешним полупроводящим слоем.The invention provides a cable for use in a saltwater environment, such as a cross-linked cable or a cross-linked cable, for example, a cross-linked or cross-linked power cable, comprising a conductor surrounded by at least an inner semiconductive layer, an insulating layer, and an outer semiconductive layer. The invention also relates to a cross-linked cable comprising a conductor surrounded by at least an inner semiconductive layer, an insulating layer, and an outer semiconductive layer.
Термин «соленая вода» или «соленая водная среда», используемый в данном описании, относится к воде, содержащей растворенный хлорид натрия (NaCl), имеющий содержание NaCl 1,0 мас. % или более, предпочтительно 2,0 мас. % или более, более предпочтительно 3,0 мас. % или более идо 10 мас. % или менее, предпочтительно 8 мас. % или менее, более предпочтительно 6 мас. % или менее, в расчете на общее количество воды.The term "salt water" or "salt aqueous medium" as used herein refers to water containing dissolved sodium chloride (NaCl) having a NaCl content of 1.0 wt.% or more, preferably 2.0 wt.% or more, more preferably 3.0 wt.% or more and up to 10 wt.% or less, preferably 8 wt.% or less, more preferably 6 wt.% or less, based on the total amount of water.
Кабель согласно изобретению предпочтительно имеет влажное исполнение, как указано выше. В идеале кабель не содержит влагонепроницаемого слоя, предотвращающего попадание воды, такого как металлический водозащитный слой. Кабели согласно изобретению, несмотря на свое влажное исполнение, обладают отличной устойчивостью к воздействию воды в соленой водной среде. Это показано с помощью анализа прочности на электрический пробой после старения во влажных условиях в соленой воде. Таким образом, в изобретении предложены кабели с улучшенной прочностью на электрический пробой в соленой водной среде.The cable according to the invention preferably has a wet design, as described above. Ideally, the cable does not contain a moisture-impermeable layer to prevent water ingress, such as a metallic waterproofing layer. Despite their wet design, the cables according to the invention exhibit excellent resistance to water in salt water environments. This is demonstrated by analyzing the electrical breakdown strength after aging under humid conditions in salt water. Thus, the invention provides cables with improved electrical breakdown strength in salt water environments.
Некоторые эксперты рассматривают наличие полимерной оболочки над внешним полупроводящим слоем как «полувлажное» исполнение, поскольку слой оболочки будет ограничивать скорость попадания водяного пара. Авторы в данном документе рассматривают такое решение как влажное исполнение, поскольку слой оболочки не является непроницаемым для воды или влаги.Some experts consider the presence of a polymer shell over an outer semiconductive layer to be a "semi-wet" design, as the shell layer will limit the rate of water vapor penetration. The authors of this paper consider this solution to be a wet design, as the shell layer is not impermeable to water or moisture.
Изоляционный слойInsulating layer
Кабель согласно изобретению содержит изоляционный слой, содержащий по меньшей мере 60 мас. % полиэтиленового гомополимера низкой плотности или полиэтиленового сополимера низкой плотности с по меньшей мере одним полиненасыщенным сомономером и, возможно, одним или более дополнительными сомономерами, иThe cable according to the invention comprises an insulating layer containing at least 60 wt. % of a low-density polyethylene homopolymer or a low-density polyethylene copolymer with at least one polyunsaturated comonomer and, possibly, one or more additional comonomers, and
от 10 до 35 мас. % полиэтиленового сополимера низкой плотности из этилена и по меньшей мере одного полярного сомономера, выбранного из группы, состоящей из алкилакрилата, алкилметакрилата или винилацетата.from 10 to 35 wt.% of a low-density polyethylene copolymer of ethylene and at least one polar comonomer selected from the group consisting of alkyl acrylate, alkyl methacrylate or vinyl acetate.
Полиэтиленовый гомополимер или сополимер низкой плотности с по меньшей мере одним полиненасыщенным сомономером и, возможно, одним или более дополнительными сомономерамиA low density polyethylene homopolymer or copolymer with at least one polyunsaturated comonomer and optionally one or more additional comonomers
Компонент (i) изоляционного слоя представляет собой гомополимер ПЭНП или сополимер ПЭНП с по меньшей мере одним полиненасыщенным сомономером и, возможно, одним или более дополнительными сомономерами. В данном описании это называется полимерным ПЭНП компонентом (i).Component (i) of the insulating layer is an LDPE homopolymer or an LDPE copolymer with at least one polyunsaturated comonomer and, optionally, one or more additional comonomers. In this description, this is referred to as the LDPE polymer component (i).
Хотя термин ПЭНП является аббревиатурой для полиэтилена низкой плотности, термин понимается не как ограничивающий диапазон плотности, а охватывает подобные ПЭНП полиэтилены высокого давления (ПЭВД). Термин «ПЭНП» описывает и различает только природу полиэтилена ВД с типичными особенностями, такими как иная архитектура разветвления по сравнению с полиэтиленом, полученным в присутствии катализатора полимеризации олефина.Although the term LDPE is an abbreviation for low-density polyethylene, the term is not understood to limit the density range, but rather encompasses similar high-density polyethylenes (HDPE). The term "LDPE" describes and distinguishes only the nature of HDPE, with its typical features, such as a different branching architecture compared to polyethylene produced in the presence of an olefin polymerization catalyst.
Следует понимать, что термин «гомополимеры ПЭНП» обычно относится к полиэтиленовым полимерам низкой плотности, состоящим по существу из мономеров этилена. Поэтому в идеале гомополимер ПЭНП не содержит сомономера. Однако небольшое количество сомономеров, отличных от этилена, которые существенно не влияют на свойства ПЭНП, могут быть допустимы, поскольку такой материал по существу все еще является гомополимером. В связи с этим небольшое количество сомономера может означать менее 3 мас. %, например, менее 1 мас. %, менее 0,5 мас. % или менее 0,1 мас. % неполярных или полярных сомономеров, отличных от этилена.It should be understood that the term "LDPE homopolymers" generally refers to low-density polyethylene polymers consisting essentially of ethylene monomers. Therefore, ideally, an LDPE homopolymer does not contain any comonomer. However, small amounts of comonomers other than ethylene that do not significantly affect the properties of the LDPE may be acceptable, since such a material is still essentially a homopolymer. In this regard, a small amount of comonomer may mean less than 3 wt.%, for example, less than 1 wt.%, less than 0.5 wt.%, or less than 0.1 wt.% of non-polar or polar comonomers other than ethylene.
Предпочтительно полимерный ПЭНП компонент (i) представляет собой сополимер ПЭНП с по меньшей мере одним полиненасыщенным сомономером.Preferably, the LDPE polymer component (i) is a copolymer of LDPE with at least one polyunsaturated comonomer.
В одном воплощении полиэтиленовый сополимер низкой плотности с по меньшей мере одним полиненасыщенным сомономером и, возможно, одним или более дополнительными сомономерами изоляционного слоя содержит менее 5 мас. % полярных сомономеров, выбранных из алкилакрилата, алкилметакрилата или винилацетата. В одном воплощении сополимерный ПЭНП компонент (i) изоляционного слоя содержит менее 3,0 мас. %, предпочтительно менее 2,0 мас. %, особенно менее 1,0 мас. % таких полярных сомономеров.In one embodiment, the low-density polyethylene copolymer with at least one polyunsaturated comonomer and, optionally, one or more additional comonomers of the insulating layer contains less than 5 wt.% of polar comonomers selected from alkyl acrylate, alkyl methacrylate or vinyl acetate. In one embodiment, the LDPE copolymer component (i) of the insulating layer contains less than 3.0 wt.%, preferably less than 2.0 wt.%, especially less than 1.0 wt.% of such polar comonomers.
Предпочтительно, сополимерный ПЭНП компонент (i) представляет собой бинарный сополимер этилена и только одного полиненасыщенного сомономера.Preferably, the LDPE copolymer component (i) is a binary copolymer of ethylene and only one polyunsaturated comonomer.
Полиненасыщенный сомономер предпочтительно состоит из линейной углеродной цепи с по меньшей мере 8 атомами углерода и по меньшей мере 4 атомами углерода между несопряженными двойными связями, из которых по меньшей мере одна является концевой. Полиненасыщенный сомономер предпочтительно представляет собой диен, например, диен, который содержит по меньшей мере восемь атомов углерода, причем первая углерод-углеродная двойная связь является концевой, а вторая углерод-углеродная двойная связь не сопряжена с первой, например, диен, который выбран из C8-С14-несопряженного диена или их смесей, например, выбранный из 1,7-октадиена, 1,9-декадиена, 1,11-додекадиена, 1,13-тетрадекадиена, 7-метил-1,6-октадиена, 9-метил-1,8-декадиена или их смесей, например, из 1,7-октадиена, 1,9-декадиена, 1,11-додекадиена, 1,13-тетрадекадиена или любой их смеси.The polyunsaturated comonomer preferably consists of a linear carbon chain with at least 8 carbon atoms and at least 4 carbon atoms between non-conjugated double bonds, of which at least one is terminal. The polyunsaturated comonomer is preferably a diene, for example a diene that contains at least eight carbon atoms, wherein the first carbon-carbon double bond is terminal and the second carbon-carbon double bond is not conjugated with the first, for example a diene that is selected from a C 8 -C 14 non-conjugated diene or mixtures thereof, for example selected from 1,7-octadiene, 1,9-decadiene, 1,11-dodecadiene, 1,13-tetradecadiene, 7-methyl-1,6-octadiene, 9-methyl-1,8-decadiene or mixtures thereof, for example from 1,7-octadiene, 1,9-decadiene, 1,11-dodecadiene, 1,13-tetradecadiene or any mixture thereof.
Если присутствует другой сомономер, он может представлять собой С3-С10 альфа-олефин.If another comonomer is present, it may be a C 3 -C 10 alpha-olefin.
Сополимерный ПЭНП компонент (i) предпочтительно содержит от 0,001 до 40 мас. %, предпочтительно от 0,05 до 40 мас. %, более предпочтительно от 0,05 до 30 мас. %, еще более предпочтительно от 1,0 до 30 мас. %, еще более предпочтительно от 1,0 до 20 мас. % одного или более сомономеров в общем (то есть всех сомономеров). В одном воплощении сополимер ПЭНП содержит от 0,05 до 20 мас. %, предпочтительно от 0,05 до 15 мас. %, например, от 1,0 до 10 мас. %, особенно от 0,05 до 5,0 мас. %, например, от 1,0 до 5,0 мас. %, более конкретно от 0,05 до 3,0 мас. %, например, от 1,0 до 3,0 мас. % сомономера в общем количестве.The LDPE copolymer component (i) preferably comprises from 0.001 to 40 wt.%, preferably from 0.05 to 40 wt.%, more preferably from 0.05 to 30 wt.%, even more preferably from 1.0 to 30 wt.%, even more preferably from 1.0 to 20 wt.% of one or more comonomers in total (i.e. all comonomers). In one embodiment, the LDPE copolymer comprises from 0.05 to 20 wt.%, preferably from 0.05 to 15 wt.%, such as from 1.0 to 10 wt.%, especially from 0.05 to 5.0 wt.%, such as from 1.0 to 5.0 wt.%, more particularly from 0.05 to 3.0 wt.%, such as from 1.0 to 3.0 wt.% of comonomer in total.
Содержание полиненасыщенных сомономеров предпочтительно составляет от 0,001 до 10 мас. %, предпочтительно от 0,01 до 10 мас. %, более предпочтительно от 0,01 до 5,0 мас. %, еще более предпочтительно от 0,01 до 3,0 мас. %, особенно от 0,01 до 2,0 мас. %, более конкретно от 0,1 до 2,0 мас. %. В некоторых воплощениях единственным присутствующим сомономером является полиненасыщенный сомономер.The content of polyunsaturated comonomers is preferably from 0.001 to 10 wt.%, preferably from 0.01 to 10 wt.%, more preferably from 0.01 to 5.0 wt.%, even more preferably from 0.01 to 3.0 wt.%, especially from 0.01 to 2.0 wt.%, more particularly from 0.1 to 2.0 wt.%. In some embodiments, the only comonomer present is a polyunsaturated comonomer.
Полимерный ПЭНП компонент (i) предпочтительно является ненасыщенным. Он предпочтительно имеет общее количество углерод-углеродных двойных связей более 0,4/1000 атомов углерода, предпочтительно более 0,5/1000 атомов углерода, такое как более 0,6/1000 атомов углерода, особенно более 0,7/1000 атомов углерода, например, более 0,8/1000 атомов углерода. Верхний предел количества углерод-углеродных двойных связей, присутствующих в полиолефине, не ограничен и предпочтительно может составлять менее 5,0/1000 атомов углерода, предпочтительно менее 3,0/1000 атомов углерода.The LDPE polymer component (i) is preferably unsaturated. It preferably has a total number of carbon-carbon double bonds of more than 0.4/1000 carbon atoms, preferably more than 0.5/1000 carbon atoms, such as more than 0.6/1000 carbon atoms, especially more than 0.7/1000 carbon atoms, for example more than 0.8/1000 carbon atoms. The upper limit of the number of carbon-carbon double bonds present in the polyolefin is not limited and may preferably be less than 5.0/1000 carbon atoms, preferably less than 3.0/1000 carbon atoms.
В некоторых воплощениях общее количество углеродных двойных связей, которые происходят из винильных групп, винилиденовых групп и транс-виниленовых групп, если они присутствуют, в полимерном ПЭНП компоненте (i), составляет выше 0,40/1000 атомов углерода, предпочтительно выше 0,50/1000 атомов углерода, более предпочтительно выше 0,60/1000 атомов углерода, еще более предпочтительно выше 0,70/1000 атомов углерода, даже еще более предпочтительно 0,75/1000 атомов углерода, особенно 0,8/1000 атомов углерода. Предпочтительно, общее количество углерод-углеродных двойных связей, которые происходят из винильных групп, винилиденовых групп и транс-виниленовых групп, составляет менее 5,0/1000 атомов углерода, предпочтительно менее 3,0/1000 атомов углерода.In some embodiments, the total number of carbon double bonds originating from vinyl groups, vinylidene groups and trans-vinylene groups, if present, in the LDPE polymer component (i) is above 0.40/1000 carbon atoms, preferably above 0.50/1000 carbon atoms, more preferably above 0.60/1000 carbon atoms, even more preferably above 0.70/1000 carbon atoms, even more preferably 0.75/1000 carbon atoms, especially 0.8/1000 carbon atoms. Preferably, the total number of carbon-carbon double bonds originating from vinyl groups, vinylidene groups and trans-vinylene groups is less than 5.0/1000 carbon atoms, preferably less than 3.0/1000 carbon atoms.
В некоторых воплощениях полимерный ПЭНП компонент (i) содержит по меньшей мере винильные группы, и общее количество винильных групп предпочтительно превышает 0,05/1000 атомов углерода, еще более предпочтительно выше 0,08/1000 атомов углерода и наиболее предпочтительно выше 0,11/1000 атомов углерода.In some embodiments, the LDPE polymer component (i) contains at least vinyl groups, and the total amount of vinyl groups is preferably greater than 0.05/1000 carbon atoms, even more preferably greater than 0.08/1000 carbon atoms, and most preferably greater than 0.11/1000 carbon atoms.
В некоторых воплощениях полимерный ПЭНП компонент (i) содержит по меньшей мере винильные группы, и общее количество винильных групп предпочтительно превышает 0,15/1000 атомов углерода, такое как выше 0,20/1000 атомов углерода, более предпочтительно выше 0,25/1000 атомов углерода, особенно выше 0,3/1000 атомов углерода, более конкретно выше 0,35/1000 атомов углерода, наиболее конкретно выше 0,40/1000 атомов углерода, например, более 0,45/1000 атомов углерода или 0,50/1000 атомов углерода.In some embodiments, the LDPE polymer component (i) comprises at least vinyl groups, and the total amount of vinyl groups is preferably greater than 0.15/1000 carbon atoms, such as above 0.20/1000 carbon atoms, more preferably above 0.25/1000 carbon atoms, especially above 0.3/1000 carbon atoms, more particularly above 0.35/1000 carbon atoms, most particularly above 0.40/1000 carbon atoms, such as above 0.45/1000 carbon atoms or 0.50/1000 carbon atoms.
Предпочтительно общее количество винильных групп составляет менее 4,0/1000 атомов углерода. Более предпочтительно полимерный ПЭНП компонент (i) перед сшиванием содержит винильные группы в общем количестве более 0,20/1000 атомов углерода, еще более предпочтительно более 0,30/1000 атомов углерода и наиболее предпочтительно более 0,40 винильных групп/1000 атомов углерода, например, выше 0,45 винильных групп /1000С, особенно выше 0,50/1000 атомов углерода.Preferably, the total number of vinyl groups is less than 4.0/1000 carbon atoms. More preferably, the LDPE polymer component (i) before crosslinking contains vinyl groups in a total number of more than 0.20/1000 carbon atoms, even more preferably more than 0.30/1000 carbon atoms and most preferably more than 0.40 vinyl groups/1000 carbon atoms, for example, above 0.45 vinyl groups/1000C, especially above 0.50/1000 carbon atoms.
Предпочтительно, полимерный ПЭНП компонент (i) имеет показатель текучести расплава ПТР 2,16/190°С от 0,1 до 50 г/10 мин, предпочтительно от 0,3 до 20 г/10 мин, более предпочтительно от 0,3 до 15 г/10 мин, еще более предпочтительно от 0,50 до 15 г/10 мин или от 0,60 до 10 г/10 мин. В некоторых воплощениях ПТР2 составляет от 0,50 до 8,0 г/10 мин, например, от 0,60 до 6,0 г/10 мин, предпочтительно от 0,70 до 5,5 г/10 мин, например, от 0,80 до 5,0 г/10 мин, более предпочтительно от 0,90 до 4,75 г/10 мин, еще более предпочтительно от 1,0 до 4,5 г/10 мин, но еще более предпочтительно от 1,1 до 4,25 г/10 мин, наиболее предпочтительно от 1,2 до 4,0 г/10 мин, например от 1,2 до 3,0 г/10 мин.Preferably, the LDPE polymer component (i) has a melt flow rate index MFI 2.16/190°C of 0.1 to 50 g/10 min, preferably of 0.3 to 20 g/10 min, more preferably of 0.3 to 15 g/10 min, even more preferably of 0.50 to 15 g/10 min or of 0.60 to 10 g/10 min. In some embodiments, the MFR2 is from 0.50 to 8.0 g/10 min, such as from 0.60 to 6.0 g/10 min, preferably from 0.70 to 5.5 g/10 min, such as from 0.80 to 5.0 g/10 min, more preferably from 0.90 to 4.75 g/10 min, even more preferably from 1.0 to 4.5 g/10 min, but even more preferably from 1.1 to 4.25 g/10 min, most preferably from 1.2 to 4.0 g/10 min, such as from 1.2 to 3.0 g/10 min.
Любой полимерный ПЭНП компонент (i) может иметь плотность от 905 до 935 кг/м3, предпочтительно от 910 до 935 кг/м3, например от 910 до 928 кг/м3.Any LDPE polymer component (i) may have a density of from 905 to 935 kg/ m3 , preferably from 910 to 935 kg/ m3 , such as from 910 to 928 kg/ m3 .
Изоляционный слой предпочтительно не содержит технического углерода.The insulating layer preferably does not contain carbon black.
Изоляционный слой может содержать по меньшей мере 60 мас. % полимерного ПЭНП компонента (i), например, по меньшей мере от 60 до 90 мас. %, особенно от 70 до 85 мас. %. Можно в качестве компонента (i) использовать смесь полимеров ПЭНП. Если используют смесь полимеров ПЭНП, то этот процент относится к сумме присутствующих полимеров ПЭНП.The insulating layer may comprise at least 60% by weight of the LDPE polymer component (i), for example at least 60 to 90% by weight, especially 70 to 85% by weight. A mixture of LDPE polymers may be used as component (i). If a mixture of LDPE polymers is used, this percentage refers to the sum of the LDPE polymers present.
Полимерный ПЭНП компонент (i) обычно составляет остальную часть слоя после расчета других компонентов.The LDPE polymer component (i) usually makes up the rest of the layer after the other components have been calculated.
Полимерный замедлитель водного триинга: полиэтиленовый сополимер низкой плотности из этилена и по меньшей мере одного полярного сомономера, выбранного из группы, состоящей из алкилакрилата, алкилметакрилата или винилацетата.Polymeric water tree retarder: a low-density polyethylene copolymer of ethylene and at least one polar comonomer selected from the group consisting of alkyl acrylate, alkyl methacrylate or vinyl acetate.
Изоляционный слой также содержит полиэтиленовый сополимер низкой плотности из этилена и по меньшей мере одного полярного сомономера, выбранного из группы, состоящей из алкилакрилата, алкилметакрилата или винилацетата (компонент ii). Этот компонент называется полимерным замедлителем водного триинга. Возможно использование смеси таких соединений.The insulating layer also contains a low-density polyethylene copolymer made of ethylene and at least one polar comonomer selected from the group consisting of alkyl acrylate, alkyl methacrylate, or vinyl acetate (component ii). This component is called a polymeric water tree retarder. A mixture of these compounds may be used.
Полиэтиленовый сополимер низкой плотности из этилена и по меньшей мере одного полярного сомономера, выбранного из группы, состоящей из алкилакрилата, алкилметакрилата или винилацетата, в качестве полимерного замедлителя водного триинга может быть таким же или отличным от полиэтиленового сополимера низкой плотности из этилена и по меньшей мере одного полярного сомономера, выбранного из группы, состоящей из алкилакрилата, алкилметакрилата или винилацетата, используемого во внутреннем и внешнем полупроводящем слоях. В общем, определение полиэтиленового сополимера низкой плотности этилена и по меньшей мере одного полярного сомономера, выбранного из группы, состоящей из алкилакрилата, алкилметакрилата или винилацетата, предлагаемого ниже в отношении внутреннего и внешнего полупроводящего слоя, применимо к компоненту (ii) - полимерному замедлителю водного триинга изоляционного слоя.A low-density polyethylene copolymer of ethylene and at least one polar comonomer selected from the group consisting of alkyl acrylate, alkyl methacrylate or vinyl acetate as a polymeric water tree retarder may be the same as or different from the low-density polyethylene copolymer of ethylene and at least one polar comonomer selected from the group consisting of alkyl acrylate, alkyl methacrylate or vinyl acetate used in the inner and outer semiconductive layers. In general, the definition of a low-density polyethylene copolymer of ethylene and at least one polar comonomer selected from the group consisting of alkyl acrylate, alkyl methacrylate or vinyl acetate, proposed below with respect to the inner and outer semiconductive layer, is applicable to component (ii) - the polymeric water tree retarder of the insulating layer.
Полярный сомономер (сомономеры) полиэтиленового сополимера низкой плотности этилена и по меньшей мере одного полярного сомономера, выбранного из группы, состоящей из алкилакрилата, алкилметакрилата или винилацетата, предпочтительно выбирают из С1-С6 алкилакрилатов, C1-С6 алкилметакрилатов или винилацетата. Еще более предпочтительно, используемый сополимер ПЭНП представляет собой сополимер этилена с C1-С6 алкилакрилатам, таким как метил-, этил-, пропил- или бутилакрилат, или винилацетатом.The polar comonomer(s) of the low-density polyethylene copolymer of ethylene and at least one polar comonomer selected from the group consisting of alkyl acrylate, alkyl methacrylate or vinyl acetate are preferably selected from C1 - C6 alkyl acrylates, C1 - C6 alkyl methacrylates or vinyl acetate. Even more preferably, the LDPE copolymer used is a copolymer of ethylene with C1 - C6 alkyl acrylates, such as methyl, ethyl, propyl or butyl acrylate, or vinyl acetate.
Предпочтительным является использование сополимера этилена и метилакрилата (ЭМА), сополимера этилена и метилметакрилата (ЭММА), сополимера этилена и этилакрилата (ЭЭА), сополимера этилена и этилметакрилата (ЭЭМА), сополимера этилена и бутилметакрилата (ЭБМА), сополимера этилена и бутилакрилата (ЭБА) или сополимера этилена и винилацетата (ЭВА).It is preferable to use an ethylene-methyl acrylate copolymer (EMA), an ethylene-methyl methacrylate copolymer (EMMA), an ethylene-ethyl acrylate copolymer (EEA), an ethylene-ethyl methacrylate copolymer (EEMA), an ethylene-butyl methacrylate copolymer (EBMA), an ethylene-butyl acrylate copolymer (EBA), or an ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA).
Использование сополимера этилена и метилакрилата (ЭМА), этилена и бутилакрилата (ЭБА) или этилена и этилакрилата (ЭЭА) является особенно предпочтительным.The use of a copolymer of ethylene and methyl acrylate (EMA), ethylene and butyl acrylate (EBA), or ethylene and ethyl acrylate (EEA) is particularly preferred.
Полиэтиленовый сополимер низкой плотности из этилена и по меньшей мере одного полярного сомономера изоляционного слоя предпочтительно содержит от 0,001 до 40 мас. %, более предпочтительно от 0,05 до 40 мас. %, еще более предпочтительно от 1 до 30 мас. %, одного или более сомономера (сомономеров). Содержание полярного сомономера более предпочтительно составляет от 5 до 30 мас. %, от 5 до 25 мас. %, от 5 до 20 мас. %, например, от 7 до 25 мас. %, особенно от 7 до 20 мас. %, от 10 до 25 мас. % или от 10 до 30 мас. %.The low-density polyethylene copolymer of ethylene and at least one polar comonomer of the insulating layer preferably contains from 0.001 to 40 wt.%, more preferably from 0.05 to 40 wt.%, even more preferably from 1 to 30 wt.%, of one or more comonomers. The content of the polar comonomer is more preferably from 5 to 30 wt.%, from 5 to 25 wt.%, from 5 to 20 wt.%, for example from 7 to 25 wt.%, especially from 7 to 20 wt.%, from 10 to 25 wt.% or from 10 to 30 wt.%.
Предпочтительно полиэтиленовый сополимер низкой плотности из этилена и по меньшей мере одного полярного сомономера изоляционного слоя имеет показатель текучести расплава ПТР 2,16/190°С от 0,1 до 50 г/10 мин, более предпочтительно от 1,0 до 30 г/10 мин, еще более предпочтительно от 2,0 до 25 г/10 мин и наиболее предпочтительно от 2,0 до 22 г/10 мин. В некоторых воплощениях полиэтиленовый сополимер низкой плотности из этилена и по меньшей мере одного полярного сомономера изоляционного слоя имеет показатель текучести расплава ПТР 2,16/190°С от 0,1 до 20 г/10 мин, более предпочтительно от 0,5 до 12 г/10 мин. В еще более предпочтительных вариантах полиэтиленовый сополимер этилена низкой плотности и по меньшей мере одного полярного сомономера изоляционного слоя имеет ПТР 2,16/190°С от 2,0 до 20,0 г/10 мин, такой как от 2,0 до 17,0 г/10 мин, предпочтительно от 2,0 до 15 г/10 мин, например, от 2,0 до 13,5 г/10 мин, от 2,0 до 13,0 г/10 мин, от 2,5 до 12,5 г/10 мин или от 2,5 до 12,0 г/10 мин.Preferably, the low-density polyethylene copolymer of ethylene and at least one polar comonomer of the insulating layer has a melt flow index MFR 2.16/190°C of from 0.1 to 50 g/10 min, more preferably from 1.0 to 30 g/10 min, even more preferably from 2.0 to 25 g/10 min and most preferably from 2.0 to 22 g/10 min. In some embodiments, the low-density polyethylene copolymer of ethylene and at least one polar comonomer of the insulating layer has a melt flow index MFR 2.16/190°C of from 0.1 to 20 g/10 min, more preferably from 0.5 to 12 g/10 min. In even more preferred embodiments, the polyethylene copolymer of low density ethylene and at least one polar comonomer of the insulating layer has a MFI 2.16/190°C of from 2.0 to 20.0 g/10 min, such as from 2.0 to 17.0 g/10 min, preferably from 2.0 to 15 g/10 min, for example from 2.0 to 13.5 g/10 min, from 2.0 to 13.0 g/10 min, from 2.5 to 12.5 g/10 min or from 2.5 to 12.0 g/10 min.
Сополимер ПЭНП может иметь плотность от 910 до 940 кг/м3, предпочтительно от 915 до 940 кг/м3, например от 920 до 940 кг/м3.The LDPE copolymer may have a density of 910 to 940 kg/ m3 , preferably 915 to 940 kg/ m3 , such as 920 to 940 kg/ m3 .
Изоляционный слой может содержать от 10 до 35 мас. % полиэтиленового сополимера (ii) низкой плотности из этилена и по меньшей мере одного полярного сомономера, например от 10 до 30 мас. % или от 12 до 35 мас. %, особенно от 15 до 30 мас. %. Если в компоненте (ii) используют смесь этих полимеров, то этот процент относится к суммарному количеству присутствующего полиэтиленового сополимера низкой плотности этилена и по меньшей мере одного полярного сомономера.The insulating layer may contain from 10 to 35 wt.% of a low-density polyethylene copolymer (ii) of ethylene and at least one polar comonomer, for example from 10 to 30 wt.% or from 12 to 35 wt.%, especially from 15 to 30 wt.%. If a mixture of these polymers is used in component (ii), this percentage refers to the total amount of low-density polyethylene copolymer of ethylene and at least one polar comonomer present.
Пероксид - изоляционный слойPeroxide - insulating layer
Изоляционный слой может быть сшиваемым или сшитым. В таких сшиваемых воплощениях предпочтительно, если сшиваемый изоляционный слой содержит пероксид. Предпочтительно, если сшиваемый изоляционный слой содержит пероксид после формирования структуры сердцевины кабеля. Могут быть использованы смеси пероксидов.The insulating layer may be crosslinkable or non-crosslinked. In such crosslinkable embodiments, the crosslinkable insulating layer preferably contains peroxide. Preferably, the crosslinkable insulating layer contains peroxide after the cable core structure has been formed. Mixtures of peroxides may also be used.
Предпочтительным сшивающим агентом является органический пероксид. Неограничивающими примерами являются органические пероксиды, такие как ди-трет-амилпериксид, 2,5-ди(трет-бутилперокси)-2,5-диметил-3-гексин, 2,5-ди(трет-бутилперокси)-2,5-диметилгексан, трет-бутилкумилпероксид, ди(трет-бутил)пероксид, дикумилпероксид, бутил-4,4-бис(трет-бутилперокси)валерат, 1,1-бис(трет-бутилперокси)-3,3,5-триметилциклогексан, трет-бутилпероксибензоат, дибензоилпероксид, бис(трет-бутилпероксиизопропил)бензол, 2,5-диметил-2,5-ди(бензоилперокси)гексан, 1,1-ди(трет-бутилперокси)циклогексан, 1,1-ди(трет-амилперокси)циклогексан или любые их смеси. Предпочтительно пероксид выбирают из 2,5-ди(трет-бутилперокси)-2,5-диметилгексана, ди(трет-бутилпероксиизопропил)бензола, дикумилпероксида, трет-бутилкумилпероксида или их смесей. Наиболее предпочтительно пероксид представляет собой дикумилпероксид.The preferred crosslinking agent is an organic peroxide. Non-limiting examples are organic peroxides such as di-tert-amyl peroxide, 2,5-di(tert-butylperoxy)-2,5-dimethyl-3-hexyne, 2,5-di(tert-butylperoxy)-2,5-dimethylhexane, tert-butylcumyl peroxide, di(tert-butyl)peroxide, dicumyl peroxide, butyl 4,4-bis(tert-butylperoxy)valerate, 1,1-bis(tert-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane, tert-butyl peroxybenzoate, dibenzoyl peroxide, bis(tert-butylperoxyisopropyl)benzene, 2,5-dimethyl-2,5-di(benzoylperoxy)hexane, 1,1-di(tert-butylperoxy)cyclohexane, 1,1-di(tert-amylperoxy)cyclohexane or any mixtures thereof. Preferably, the peroxide is selected from 2,5-di(tert-butylperoxy)-2,5-dimethylhexane, di(tert-butylperoxyisopropyl)benzene, dicumyl peroxide, tert-butylcumyl peroxide or mixtures thereof. Most preferably, the peroxide is dicumyl peroxide.
Пероксид предпочтительно присутствует в изоляционном слое в количестве менее 3,0 мас. %, более предпочтительно 0,1-2,5 мас. %, еще более предпочтительно 0,3-2,5 мас. %. в расчете на массу изоляционного слоя. Если используют смесь пероксидов, то этот процент относится к сумме присутствующих пероксидов.The peroxide is preferably present in the insulating layer in an amount of less than 3.0 wt.%, more preferably 0.1-2.5 wt.%, and even more preferably 0.3-2.5 wt.%, based on the weight of the insulating layer. If a mixture of peroxides is used, this percentage refers to the sum of the peroxides present.
Внутренний и внешний полупроводящие слоиInner and outer semiconducting layers
Внутренний и внешний полупроводящие слои могут быть одинаковыми или различными, предпочтительно одинаковыми. Под этим здесь подразумевается, что химические составы внутреннего и внешнего полупроводящего слоев идентичны до сшивания. Внутренний и внешний полупроводящие слои отличаются от изоляционного слоя.The inner and outer semiconducting layers may be the same or different, but preferably the same. This means that the chemical compositions of the inner and outer semiconducting layers are identical before crosslinking. The inner and outer semiconducting layers differ from the insulating layer.
Полупроводящие свойства полупроводящих слоев являются результатом присутствия проводящего компонента, содержащегося в полупроводящем слое, то есть технического углерода.The semiconducting properties of the semiconducting layers are a result of the presence of a conductive component contained in the semiconducting layer, i.e. carbon black.
Предпочтительно как внутренние, так и внешние полупроводящие слои содержат сополимер ПЭНП из этилена и по меньшей мере одного полярного сомономера, выбранного из группы, состоящей из алкилакрилата, алкилметакрилата или винилацетата, и технический углерод. Предпочтительно как внутренние, так и внешние полупроводящие слои содержат сополимер ПЭНП из этилена и по меньшей мере одного полярного сомономера, выбранного из группы, состоящей из алкилакрилата, алкилметакрилата или винилацетата, технический углерод, пероксид и, возможно, антиоксидант. Приведенное ниже обсуждение может относиться к одному или обоим полупроводящим слоям.Preferably, both the inner and outer semiconductive layers comprise a LDPE copolymer of ethylene and at least one polar comonomer selected from the group consisting of alkyl acrylate, alkyl methacrylate, or vinyl acetate, and carbon black. Preferably, both the inner and outer semiconductive layers comprise a LDPE copolymer of ethylene and at least one polar comonomer selected from the group consisting of alkyl acrylate, alkyl methacrylate, or vinyl acetate, carbon black, peroxide, and optionally an antioxidant. The discussion below may relate to one or both semiconductive layers.
Полиэтиленовый сополимер низкой плотности (ПЭНП) из этилена и по меньшей мере одного полярного сомономера, выбранного из группы, состоящей из алкилакрилата, алкилметакрилата или винилацетатаA low density polyethylene copolymer (LDPE) of ethylene and at least one polar comonomer selected from the group consisting of alkyl acrylate, alkyl methacrylate or vinyl acetate
Указанный сополимер ПЭНП внутреннего и/или внешнего полупроводящего слоя содержит полярный сомономер (сомономеры), выбранный из группы алкилакрилатов, алкилметакрилата в или винилацетата или их смеси. Также возможно использование смеси таких сополимеров ПЭНП.The said LDPE copolymer of the inner and/or outer semiconductive layer contains a polar comonomer(s) selected from the group of alkyl acrylates, alkyl methacrylate, or vinyl acetate, or mixtures thereof. It is also possible to use a mixture of such LDPE copolymers.
Далее предпочтительно указанный полярный сомономер(ы) выбирают из C1-С6 алкилакрилатов, C1-С6 алкилметакрилатов или винилацетата. Еще более предпочтительно, сополимер ПЭНП, используемый во внутреннем и/или внешнем полупроводящем слое, представляет собой сополимер этилена с C1-С6 алкилакрилатом, таким как метил-, этил-, пропил- или бутилакрилат, или винилацетатам.Further preferably, said polar comonomer(s) are(are) selected from C1 - C6 alkyl acrylates, C1 - C6 alkyl methacrylates, or vinyl acetate. Even more preferably, the LDPE copolymer used in the inner and/or outer semiconductive layer is a copolymer of ethylene with a C1 - C6 alkyl acrylate, such as methyl, ethyl, propyl, or butyl acrylate, or vinyl acetate.
Предпочтительным является использование сополимера этилена и метилакрилата (ЭМА), сополимера этилена и метилметакрилата (ЭММА), сополимера этилена и этилметакрилата (ЭЭМА), сополимера этилена и бутилметакрилата (ЭБМА), сополимера этилена и этилакрилата (ЭЭА), сополимера этилена и бутилакрилата (ЭБА) или сополимера этилена и винилацетата (ЭВА).It is preferable to use an ethylene-methyl acrylate copolymer (EMA), an ethylene-methyl methacrylate copolymer (EMMA), an ethylene-ethyl methacrylate copolymer (EEMA), an ethylene-butyl methacrylate copolymer (EBMA), an ethylene-ethyl acrylate copolymer (EEA), an ethylene-butyl acrylate copolymer (EBA), or an ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA).
Использование сополимера этилена и метилакрилата (ЭМА), этилена и бутилакрилата (ЭБА) или этилена и этилакрилата (ЭЭА) является особенно предпочтительным.The use of a copolymer of ethylene and methyl acrylate (EMA), ethylene and butyl acrylate (EBA), or ethylene and ethyl acrylate (EEA) is particularly preferred.
Сополимер ПЭНП внутреннего и/или внешнего полупроводящего слоя предпочтительно содержит от 0,001 до 40 мас. %, более предпочтительно от 0,05 до 40 мас. %, еще более предпочтительно от 1 до 30 мас. %, одного или более сомономера (сомономеров). Содержание полярного сомономера более предпочтительно составляет от 5 до 30 мас. %, от 5 до 25 мас. %, от 5 до 20 мас. %, например, от 7 до 20 мас. %.The LDPE copolymer of the inner and/or outer semiconductive layer preferably contains from 0.001 to 40 wt.%, more preferably from 0.05 to 40 wt.%, even more preferably from 1 to 30 wt.%, of one or more comonomers. The content of the polar comonomer is more preferably from 5 to 30 wt.%, from 5 to 25 wt.%, from 5 to 20 wt.%, for example from 7 to 20 wt.%.
Предпочтительно сополимер ПЭНП внутреннего и/или внешнего полупроводящего слоя имеет показатель текучести расплава ПТР 2,16/190°С от 0,1 до 50 г/10 мин, более предпочтительно от 1,0 до 30 г/10 мин, еще более предпочтительно от 2,0 до 25 г/10 мин, например, от 3,0 до 20 г/10 мин или от 4,0 до 20 г/10 мин, и наиболее предпочтительно от 4,0 до 22 г/10 мин, например, от 5,0 до 20 г/10 мин.Preferably, the LDPE copolymer of the inner and/or outer semiconductive layer has a melt flow rate index MFI 2.16/190°C of from 0.1 to 50 g/10 min, more preferably from 1.0 to 30 g/10 min, even more preferably from 2.0 to 25 g/10 min, for example from 3.0 to 20 g/10 min or from 4.0 to 20 g/10 min, and most preferably from 4.0 to 22 g/10 min, for example from 5.0 to 20 g/10 min.
Сополимер ПЭНП может иметь плотность от 910 до 940 кг/м3, предпочтительно от 915 до 940 кг/м3, например, от 920 до 940 кг/м3.The LDPE copolymer may have a density of 910 to 940 kg/ m3 , preferably 915 to 940 kg/ m3 , such as 920 to 940 kg/ m3 .
Внутренний и/или внешний полупроводящий слой может содержать по меньшей мере 50 мас. % сополимера ПЭНП, например, по меньшей мере 55 мас. %. Если используют смесь сополимеров ПЭНП, то этот процент относится к сумме присутствующих сополимеров ПЭНП.The inner and/or outer semiconductive layer may comprise at least 50 wt.% of LDPE copolymer, for example at least 55 wt.%. If a mixture of LDPE copolymers is used, this percentage refers to the sum of the LDPE copolymers present.
В некоторых воплощениях во внутреннем и/или внешнем полупроводящем слое имеется по меньшей мере 60 мас. % сополимера ПЭНП. ПЭНП обычно образует остальную часть слоя после выбора других компонентов полупроводящего слоя. Внутренний и/или внешний полупроводящий слой предпочтительно содержит не более 90 мас. % сополимера ПЭНП.In some embodiments, the inner and/or outer semiconductive layer contains at least 60% by weight of LDPE copolymer. LDPE typically forms the remainder of the layer after the other components of the semiconductive layer have been selected. The inner and/or outer semiconductive layer preferably contains no more than 90% by weight of LDPE copolymer.
Любой гомополимер или сополимер ПЭНП, описанный в данном изобретении, может быть получен любым обычным способом полимеризации. Предпочтительно, его получают радикальной полимеризацией, такой как радикальная полимеризация при высоком давлении. Полимеризацию при высоком давлении можно осуществлять в трубчатом реакторе или автоклавном реакторе. Предпочтительно, это трубчатый реактор. В общем, давление может составлять 1200-3500 бар (120-350 МПа), а температура может составлять 150°С-350°С. Более подробная информация о радикальной полимеризации при высоком давлении приведена в Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 6 (1986), pp 383-410 и в Encyclopedia of Materials: Science and Technology, Elsevier Science Ltd.: "Polyethylene: High-pressure", R. Klimesch, D. Littmann and 7181-7184. 2001, которые включены в данное описание путем ссылки.Any LDPE homopolymer or copolymer described in this invention can be prepared by any conventional polymerization process. Preferably, it is prepared by radical polymerization, such as high-pressure radical polymerization. High-pressure polymerization can be carried out in a tubular reactor or an autoclave reactor. Preferably, it is a tubular reactor. In general, the pressure can be 1200-3500 bar (120-350 MPa), and the temperature can be 150°C-350°C. More detailed information on high-pressure radical polymerization is given in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 6 (1986), pp. 383-410 and in Encyclopedia of Materials: Science and Technology, Elsevier Science Ltd.: "Polyethylene: High-pressure", R. Klimesch, D. Littmann and 7181-7184. 2001, which are incorporated herein by reference.
Хорошо известно, что, например, пропилен можно использовать в качестве сомономера или в качестве агента переноса цепи (АПЦ), или и того, и другого, при этом он может вносить вклад в общее количество двойных связей С-С, предпочтительно в общее количество винильных групп. Для целей данного изобретения, когда соединение, которое также может действовать как сомономер, такое как пропилен, используют во время полимеризации в качестве АПЦ для обеспечения двойных связей, то указанный сополимеризируемый сомономер не учитывают при расчете содержания сомономера.It is well known that, for example, propylene can be used as a comonomer or as a chain transfer agent (CTA), or both, and can contribute to the total number of C-C double bonds, preferably to the total number of vinyl groups. For the purposes of this invention, when a compound that can also act as a comonomer, such as propylene, is used during polymerization as a CTA to provide double bonds, said copolymerizable comonomer is not taken into account when calculating the comonomer content.
Технический углеродCarbon black
Согласно данному изобретению, внутренний и внешний полупроводящие слои также содержат технический углерод.According to the present invention, the inner and outer semiconducting layers also contain carbon black.
Полупроводящие свойства являются результатом добавления технического углерода. Таким образом, количество технического углерода по меньшей мере таково, что получается полупроводящий слой. Предпочтительно, внутренний и/или внешний полупроводящий слой содержит от 10 до 60 мас. %, предпочтительно 15-48 мас. % технического углерода. В других предпочтительных воплощениях количество технического углерода составляет 10-45 мас. %, например, 20-45 мас. %, предпочтительно 25-45 мас. %, более предпочтительно 25-40 мас. %, или особенно 30-41 мас. % в расчете на массу полупроводящего слоя.The semiconductive properties result from the addition of carbon black. The amount of carbon black is thus at least such that a semiconductive layer is obtained. Preferably, the inner and/or outer semiconductive layer contains from 10 to 60 wt.%, preferably 15-48 wt.% carbon black. In other preferred embodiments, the amount of carbon black is 10-45 wt.%, for example 20-45 wt.%, preferably 25-45 wt.%, more preferably 25-40 wt.%, or especially 30-41 wt.%, based on the weight of the semiconductive layer.
Можно использовать любой технический углерод, который является электропроводящим. Примеры подходящих видов технического углерода включают печные сажи и ацетиленовые сажи. Также могут быть использованы смеси. Если используют смесь видов технического углерода, то этот процент относится к сумме присутствующих видов технического углерода.Any carbon black that is electrically conductive can be used. Examples of suitable carbon blacks include furnace blacks and acetylene blacks. Mixtures can also be used. If a mixture of carbon blacks is used, the percentage is based on the sum of the carbon blacks present.
Технический углерод может иметь удельную площадь поверхности по адсорбции азота (БЭТ) от 5 до 400 м2/г, например от 10 до 300 м2/г, например, от 30 до 200 м2/г, при определении в соответствии с ASTM D3037-93. Кроме того, технический углерод может обладать одним или более из следующих свойств:The carbon black may have a nitrogen adsorption specific surface area (BET) of from 5 to 400 m2 /g, such as from 10 to 300 m2 /g, such as from 30 to 200 m2 /g, when determined in accordance with ASTM D3037-93. In addition, the carbon black may have one or more of the following properties:
i) размер первичных частиц по меньшей мере 5 нм, который определяют как средний диаметр частиц в соответствии с ASTM D3849-95a,i) a primary particle size of at least 5 nm, which is determined as the average particle diameter in accordance with ASTM D3849-95a,
ii) число адсорбции йода (ЧАЙ) по меньшей мере 10 мг/г, например от 10 до 300 мг/г, например, от 30 до 200 мг/г, при определении в соответствии с ASTM D-1510; и/илиii) an iodine adsorption number (IAN) of at least 10 mg/g, such as 10 to 300 mg/g, such as 30 to 200 mg/g, when determined in accordance with ASTM D-1510; and/or
iii) число поглощения ДБФ (дибутилфталат) (= масляное число) по меньшей мере 30 см3/100 г, например от 60 до 300 см3/100 г, например от 70 до 250 см3/100 г, например от 80 до 200 см3/100 г, например от 90 до 180 см3/100 г, при измерении в соответствии с ASTM D 2414.iii) a DBP (dibutyl phthalate) absorption number (= oil number) of at least 30 cm3 /100 g, such as 60 to 300 cm3 /100 g, such as 70 to 250 cm3 /100 g, such as 80 to 200 cm3 /100 g, such as 90 to 180 cm3 /100 g, when measured according to ASTM D 2414.
Кроме того, технический углерод может обладать одним или более из следующих свойств:In addition, carbon black may have one or more of the following properties:
a) размер первичных частиц по меньшей мере 5 нм, который определяют как средний диаметр частиц в соответствии с ASTM D3849-95a;a) a primary particle size of at least 5 nm, which is determined as the average particle diameter in accordance with ASTM D3849-95a;
b) йодное число по меньшей мере 30 мг/г согласно ASTM D1510;b) an iodine value of at least 30 mg/g according to ASTM D1510;
c) число маслопоглощения по меньшей мере 30 мл/100 г, которое измерено в соответствии с ASTM D2414.c) an oil absorption number of at least 30 ml/100 g, as measured in accordance with ASTM D2414.
Одна группа подходящих печных саж имеет средний размер первичных частиц 28 нм или менее. Средний размер первичных частиц определяют как среднечисленный диаметр частиц, измеренный в соответствии с ASTM D3849-95a. Особенно подходящие печные сажи этой категории могут иметь йодное число от 60 до 300 мг/г в соответствии с ASTM D1510. Кроме того, приемлемо, когда число маслопоглощения (для этой категории) составляет от 50 до 225 мл/100 г, например, от 50 до 200 мл/100 г, и его измеряют в соответствии с ASTM D2414.One group of suitable furnace blacks has an average primary particle size of 28 nm or less. The average primary particle size is defined as the number-average particle diameter, measured in accordance with ASTM D3849-95a. Particularly suitable furnace blacks in this category may have an iodine value of 60 to 300 mg/g in accordance with ASTM D1510. Additionally, an oil absorption value (for this category) of 50 to 225 ml/100 g, for example, 50 to 200 ml/100 g, is acceptable, and is measured in accordance with ASTM D2414.
Другая группа столь же подходящих печных саж имеет средний размер первичных частиц более 28 нм. Средний размер первичных частиц определяют как среднечисленный диаметр частиц в соответствии с ASTM D3849-95a. Подходящие печные сажи этой категории имеют йодное число от 30 до 200 мг/г в соответствии с ASTM D1510. Кроме того, число маслопоглощения (для этой категории) составляет, например, от 80 до 300 мл/100 г, измеренное в соответствии с ASTM D2414.Another group of equally suitable furnace blacks has an average primary particle size greater than 28 nm. Average primary particle size is defined as the number-average particle diameter according to ASTM D3849-95a. Suitable furnace blacks in this category have an iodine value of 30 to 200 mg/g according to ASTM D1510. Furthermore, the oil absorption value (for this category) ranges from 80 to 300 ml/100 g, measured according to ASTM D2414.
Другие подходящие виды технического углерода могут быть приготовлены любым другим способом или могут быть дополнительно обработаны.Other suitable types of carbon black may be prepared by any other method or may be further processed.
Подходящие виды технического углерода для полупроводящих кабельных слоев приемлемо характеризуются своей чистотой. Поэтому подходящие виды технического углерода имеют зольность менее 0,2 мас. %, измеренную в соответствии с ASTM D1506, остаток на сите 325 меш менее 30 частей на миллион согласно ASTM D1514 и имеют менее 1 мас. % общего содержания серы в соответствии с ASTM D1619.Suitable carbon blacks for semiconductive cable layers are suitably characterized by their purity. Therefore, suitable carbon blacks have an ash content of less than 0.2 wt%, measured in accordance with ASTM D1506, a 325 mesh sieve residue of less than 30 ppm, according to ASTM D1514, and a total sulfur content of less than 1 wt%, according to ASTM D1619.
Печная сажа является общепризнанным термином для хорошо известного типа технического углерода, который производят в реакторе печного типа. В качестве примеров технического углерода, способа их приготовления и реакторов можно сослаться на ЕР-А-0629222 Cabot, US 4391789, US 3922335 и US 3401020. Как пример выпускаемого в промышленности технического углерода можно упомянуть марки, описанные в ASTM D 1765-98b, в том числе N351, N293 и N550. Печные сажи традиционно отличаются от ацетиленовых саж, которые являются еще одним видом технического углерода, подходящим для полупроводящего слоя. Ацетиленовые сажи получают в процессе получения ацетиленовой сажи путем реакции ацетилена и ненасыщенных углеводородов, например, как описано в US 4340577.Furnace black is a generally accepted term for a well-known type of carbon black produced in a furnace-type reactor. Examples of carbon blacks, their preparation methods, and reactors include EP-A-0629222 Cabot, US 4,391,789, US 3,922,335, and US 3,401,020. Examples of commercially available carbon blacks include grades described in ASTM D 1765-98b, including N351, N293, and N550. Furnace blacks are traditionally distinguished from acetylene blacks, which are another type of carbon black suitable for the semiconductive layer. Acetylene blacks are produced by the process for producing acetylene black by reacting acetylene and unsaturated hydrocarbons, such as described in US 4,340,577.
В частности, ацетиленовые сажи могут иметь средний размер частиц более 20 нм, например, от 20 до 80 нм. Средний размер первичных частиц определяют как среднечисленный диаметр частиц в соответствии с ASTM D3849-95a. Подходящие ацетиленовые сажи этой категории имеют йодное число от 30 до 300 мг/г, например, от 30 до 150 мг/г в соответствии с ASTM D1510. Кроме того, число маслопоглощения (для этой категории) составляет, например, от 80 до 300 мл/100 г, например, от 100 до 280 мл/100 г, и его измеряют в соответствии с ASTM D2414. Ацетиленовая сажа является общепризнанным термином и она очень хорошо известна, и, например, ее поставляет Denka.In particular, acetylene blacks may have an average particle size greater than 20 nm, for example, from 20 to 80 nm. The average primary particle size is defined as the number-average particle diameter in accordance with ASTM D3849-95a. Suitable acetylene blacks of this category have an iodine value of 30 to 300 mg/g, for example, from 30 to 150 mg/g according to ASTM D1510. In addition, the oil absorption number (for this category) is, for example, from 80 to 300 ml/100 g, for example, from 100 to 280 ml/100 g, and is measured in accordance with ASTM D2414. Acetylene black is a generally recognized term and is very well known, and is supplied, for example, by Denka.
Еще в одном воплощении согласно изобретению описан полупроводящий слой, в котором проводящий компонент содержит или состоит из проводящего технического углерода, например, технического углерода с одним или более, например, всеми, из следующих свойств:In yet another embodiment, the invention describes a semiconductive layer in which the conductive component comprises or consists of a conductive carbon black, such as a carbon black with one or more, such as all, of the following properties:
размер первичных частиц по меньшей мере 5 нм, который определяют как среднечисленный диаметр частиц в соответствии с ASTM D3849-95a;a primary particle size of at least 5 nm, which is determined as the number average particle diameter in accordance with ASTM D3849-95a;
число адсорбции йода (ЧАЙ), составляющее по меньшей мере 10 мг/г, например, от 10 до 300 мг/г, при определении в соответствии с ASTM D-1510; илиan iodine adsorption value (IAV) of at least 10 mg/g, such as 10 to 300 mg/g, when determined in accordance with ASTM D-1510; or
число поглощения ДБФ (дибутилфталат) (= число маслопоглощения) по меньшей мере 30 см3/100 г, например, от 60 до 300 см3/100 г, при измерении в соответствии с ASTM D 2414.DBP (dibutyl phthalate) absorption number (= oil absorption number) of at least 30 cm3 /100 g, such as 60 to 300 cm3 /100 g, when measured in accordance with ASTM D 2414.
ПероксидPeroxide
Внутренний и/или внешний полупроводящий слой является сшиваемым или сшитым. Предпочтительно в сшиваемом внутреннем и/или внешнем полупроводящем слое присутствует пероксид в количестве менее 3,0 мас. %, более предпочтительно 0,1-2,5 мас. %, еще более предпочтительно 0,3-2,5 мас. % в расчете на массу полупроводящего слоя. В некоторых воплощениях пероксид присутствует в количестве 0,4-2,5 мас. %, предпочтительно от 0,4 до 2,0 мас. % в расчете на массу полупроводящего слоя. Если используют смесь пероксидов, то этот процент относится к сумме присутствующих пероксидов.The inner and/or outer semiconductive layer is crosslinkable or crosslinked. Preferably, the crosslinkable inner and/or outer semiconductive layer contains peroxide in an amount of less than 3.0 wt.%, more preferably 0.1-2.5 wt.%, even more preferably 0.3-2.5 wt.%, based on the weight of the semiconductive layer. In some embodiments, the peroxide is present in an amount of 0.4-2.5 wt.%, preferably from 0.4 to 2.0 wt.%, based on the weight of the semiconductive layer. If a mixture of peroxides is used, this percentage refers to the sum of the peroxides present.
Предпочтительным сшивающим агентом является органический пероксид. Неограничивающими примерами являются органические пероксиды, такие как ди-трет-амилпероксид, 2,5-ди(трет-бутилперокси)-2,5-диметил-3-гексин, 2,5-ди(трет-бутилперокси)-2,5-диметилгексан, трет-бутилкумилпероксид, ди(трет-бутил)пероксид, дикумилпероксид, бутил-4,4-бис(трет-бутилперокси)валерат, 1,1-бис(трет-бутилперокси)-3,3,5-триметилциклогексан, трет-бутилпероксибензоат, дибензоилпероксид, бис(трет-бутилпероксиизопропил)бензол, 2,5-диметил-2,5-ди(бензоилперокси)гексан, 1,1-ди(трет-бутилперокси)циклогексан, 1,1-ди(трет-амилперокси)циклогексан или любые их смеси. Предпочтительно, пероксид выбирают из 2,5-ди(трет-бутилперокси)-2,5-диметилгексана, ди(трет-бутилпероксиизопропил)бензола, дикумилпероксида, трет-бутилкумилпероксида или их смесей. Наиболее предпочтительно пероксид представляет собой бис(трет-бутилпероксиизопропил)бензол.The preferred crosslinking agent is an organic peroxide. Non-limiting examples are organic peroxides such as di-tert-amyl peroxide, 2,5-di(tert-butylperoxy)-2,5-dimethyl-3-hexyne, 2,5-di(tert-butylperoxy)-2,5-dimethylhexane, tert-butylcumyl peroxide, di(tert-butyl)peroxide, dicumyl peroxide, butyl 4,4-bis(tert-butylperoxy)valerate, 1,1-bis(tert-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane, tert-butyl peroxybenzoate, dibenzoyl peroxide, bis(tert-butylperoxyisopropyl)benzene, 2,5-dimethyl-2,5-di(benzoylperoxy)hexane, 1,1-di(tert-butylperoxy)cyclohexane, 1,1-di(tert-amylperoxy)cyclohexane or any mixtures thereof. Preferably, the peroxide is selected from 2,5-di(tert-butylperoxy)-2,5-dimethylhexane, di(tert-butylperoxyisopropyl)benzene, dicumyl peroxide, tert-butylcumyl peroxide or mixtures thereof. Most preferably, the peroxide is bis(tert-butylperoxyisopropyl)benzene.
АнтиоксидантAntioxidant
Любой слой кабеля может содержать антиоксидант. В качестве антиоксидантов можно отметить стерически затрудненные или полузатрудненные фенолы, ароматические амины, алифатические стерически затрудненные амины, органические фосфаты, тиосоединения, полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин и их смеси.Any cable layer can contain an antioxidant. Examples of antioxidants include sterically hindered or semi-hindered phenols, aromatic amines, aliphatic sterically hindered amines, organic phosphates, thio compounds, polymerized 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline, and mixtures thereof.
Более предпочтительно антиоксидант выбирают из группы, включающей 4,4'-бис(1,1'-диметилбензил)дифениламин, пара-ориентированные стиролизованные дифениламины, 4,4'-тиобис(2-трет-бутил-5-метилфенол), полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин или их производные.More preferably, the antioxidant is selected from the group consisting of 4,4'-bis(1,1'-dimethylbenzyl)diphenylamine, para-oriented styrenated diphenylamines, 4,4'-thiobis(2-tert-butyl-5-methylphenol), polymerized 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline or derivatives thereof.
Более предпочтительно антиоксидант выбирают из группы (но не ограничиваясь ими), включающей 4,4'-бис(1,1'-диметилбензил)дифениламин, пара-ориентированные стиролизованные дифениламины, 4,4'-тиобис(2-трет-бутил-5-метилфенол), 2,2'-тиобис(6-трет-бутил-4-метилфенол), дистеарилтиодипропионат, 2,2-тио-диэтил-бис-(3-(3,5-ди-третбутил-4-гидроксифенил)пропионат, полимеризованный 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин или их производные. Конечно, можно использовать не только один из вышеописанных антиоксидантов, но и любая их смесь.More preferably, the antioxidant is selected from the group (but not limited to) 4,4'-bis(1,1'-dimethylbenzyl)diphenylamine, para-oriented styrenated diphenylamines, 4,4'-thiobis(2-tert-butyl-5-methylphenol), 2,2'-thiobis(6-tert-butyl-4-methylphenol), distearyl thiodipropionate, 2,2-thio-diethyl-bis-(3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate, polymerized 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline or derivatives thereof. Of course, not only one of the above-described antioxidants can be used, but also any mixture of them.
Количество антиоксиданта, возможно смеси двух или более антиоксидантов, может составлять от 0,005 до 2,5 мас. %, например, от 0,01 до 2,5 мас. %, предпочтительно от 0,01 до 2,0 мас. %, более предпочтительно от 0,03 до 2,0 мас. %, особенно от 0,03 до 1,5 мас. %, более конкретно от 0,05 до 1,5 мас. % или от 0,1 до 1,5 мас. % в расчете на массу полупроводящего слоя.The amount of antioxidant, possibly a mixture of two or more antioxidants, may be from 0.005 to 2.5 wt.%, for example from 0.01 to 2.5 wt.%, preferably from 0.01 to 2.0 wt.%, more preferably from 0.03 to 2.0 wt.%, especially from 0.03 to 1.5 wt.%, more specifically from 0.05 to 1.5 wt.% or from 0.1 to 1.5 wt.% based on the weight of the semiconducting layer.
В некоторых воплощениях количество антиоксиданта составляет от 0,05 до 1,5 мас. %, предпочтительно от 0,05 до 1,0 мас. %, более предпочтительно от 0,05 до 0,8 мас. %, особенно от 0,05 до 0,6 мас. %, более конкретно от 0,05 до 0,5 мас. % в расчете на массу изоляционного слоя.In some embodiments, the amount of antioxidant is from 0.05 to 1.5 wt.%, preferably from 0.05 to 1.0 wt.%, more preferably from 0.05 to 0.8 wt.%, especially from 0.05 to 0.6 wt.%, more particularly from 0.05 to 0.5 wt.% based on the weight of the insulating layer.
Другие компонентыOther components
Внутренний и/или внешний полупроводящий слой или изоляционный слой могут содержать дополнительные добавки. В качестве возможных добавок можно отметить замедлители под вулканизации, ускорители сшивания, стабилизаторы, технологические добавки, огнезащитные добавки, поглотители кислот, неорганические наполнители, стабилизаторы напряжения или их смеси.The inner and/or outer semiconductive layer or insulating layer may contain additional additives. Possible additives include vulcanization retarders, crosslinking accelerators, stabilizers, processing aids, flame retardants, acid scavengers, inorganic fillers, voltage stabilizers, or mixtures thereof.
«Замедлитель подвулканизации» определяют как соединение, которое уменьшает преждевременное сшивание, то есть образование скорчинга во время экструзии. Помимо свойств замедления подвулканизации, замедлитель подвулканизации может одновременно приводить к другим эффектам, таким как повышение, то есть улучшение характеристик сшивки. Использование замедлителя подвулканизации в изоляционном слое особенно предпочтительно.A "scorch retarder" is defined as a compound that reduces premature crosslinking, or scorching, during extrusion. In addition to its scorch retarder properties, a scorch retarder can also have other effects, such as enhancing crosslinking properties. Using a scorch retarder in the insulating layer is particularly beneficial.
Полезные замедлители подвулканизации могут быть выбраны из замещенного или незамещенного дифенилэтилена, производных хинона, производных гидрохинона, таких как 2,5-дитрет-бутилгидрохинон, монофункциональных, содержащих винильные группы сложных эфиров и простых эфиров, или их смесей. Более предпочтительно, когда замедлитель подвулканизации выбирают из замещенного или незамещенного дифенилэтилена или их смесей. Весьма предпочтительным вариантом является 2,4-дифенил-4-метил-1-пентен.Useful scorch retarders can be selected from substituted or unsubstituted diphenylethylene, quinone derivatives, hydroquinone derivatives such as 2,5-di-tert-butylhydroquinone, monofunctional vinyl-containing esters and ethers, or mixtures thereof. More preferably, the scorch retarder is selected from substituted or unsubstituted diphenylethylene or mixtures thereof. A highly preferred embodiment is 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene.
Предпочтительно, количество замедлителя подвулканизации составляет от 0,005 до 1,0 мас. %, более предпочтительно от 0,01 до 0,8 мас. % в расчете на массу рассматриваемого слоя. Другими предпочтительными диапазонами являются от 0,03 до 0,75 мас. %, от 0,05 до 0,50 мас. %, от 0,05 до 0,70 мас. % и от 0,10 до 0,50 мас. % в расчете на массу рассматриваемого слоя.Preferably, the amount of scorch retarder is from 0.005 to 1.0 wt.%, more preferably from 0.01 to 0.8 wt.%, based on the weight of the layer in question. Other preferred ranges are from 0.03 to 0.75 wt.%, from 0.05 to 0.50 wt.%, from 0.05 to 0.70 wt.% and from 0.10 to 0.50 wt.%, based on the weight of the layer in question.
Ускоритель сшивания может представлять собой соединение, содержащее по меньшей мере 2 ненасыщенные группы, такое как алифатическое или ароматическое соединение, сложный эфир, простой эфир, амин или кетон, которое содержит по меньшей мере 2 ненасыщенные группы, такие как цианурат, изоцианурат, фосфат, ортоформиат, алифатический или ароматический простой эфир или аллиловый сложный эфир бензолтрикарбоновой кислоты. Примерами сложных эфиров, простых эфиров, аминов и кетонов являются соединения, выбранные из общих групп диакрилатов, триакрилатов, тетраакрилатов, триаллилцианурата, триаллилизоцианурата, 3,9-дивинил-2,4,8,10-тетра-оксаспиро[5,5]-ундекана (DVS), триаллилтримеллитата (ТАТМ) или N,N,N',N',N'',N''-гексааллил-1,3,5-триазин-2,4,6-триамина (HAT AT А) или любых их смесей. Ускоритель сшивания может быть добавлен в количестве такого сшивания менее 2,0 мас. %, например, менее 1,5 мас. %, например, менее 1,0 мас. %, например, менее 0,75 мас. %, например, менее 0,5 мас. %, и нижний предел этого составляет, например, по меньшей мере 0,05 мас. %, например, по меньшей мере 0,1 мас. %, в расчете на массу полимерной композиции или в расчете на массу рассматриваемого слоя.The crosslinking accelerator may be a compound containing at least 2 unsaturated groups, such as an aliphatic or aromatic compound, an ester, an ether, an amine, or a ketone that contains at least 2 unsaturated groups, such as cyanurate, isocyanurate, phosphate, orthoformate, an aliphatic or aromatic ether, or an allyl ester of benzenetricarboxylic acid. Examples of esters, ethers, amines and ketones are compounds selected from the general groups of diacrylates, triacrylates, tetraacrylates, triallyl cyanurate, triallyl isocyanurate, 3,9-divinyl-2,4,8,10-tetra-oxaspiro[5,5]-undecane (DVS), triallyl trimellitate (TATM) or N,N,N',N',N'',N''-hexaallyl-1,3,5-triazine-2,4,6-triamine (HAT AT A) or any mixtures thereof. The crosslinking accelerator may be added in an amount of such crosslinking of less than 2.0 wt. %, such as less than 1.5 wt. %, such as less than 1.0 wt. %, such as less than 0.75 wt. %, such as less than 0.5 wt. %, and the lower limit thereof is, for example, at least 0.05 wt. %, for example at least 0.1 wt. %, based on the weight of the polymer composition or based on the weight of the layer in question.
В другом воплощении изобретения изоляционный слой не содержит замедлителей водного триинга, кроме полимерного замедлителя водного триинга, обсуждаемого в данном документе.In another embodiment of the invention, the insulation layer does not contain water tree retarders other than the polymeric water tree retarder discussed herein.
ПроводникConductor
Кабель согласно изобретению содержит проводник. Проводник может быть изготовлен из любого подходящего проводящего металла, такого как медь или алюминий.The cable according to the invention comprises a conductor. The conductor may be made of any suitable conductive metal, such as copper or aluminum.
КабельCable
Силовой кабель определяют как передающий энергию кабель, работающий при любом напряжении, обычно работающий при напряжениях выше 1 кВ. Напряжение, подаваемое на кабель питания, может быть переменным (АС), постоянным (DC) или переходным (импульсным). Кроме того, кабель очень предпочтительно является силовым кабелем переменного тока, например кабелем, работающим при напряжениях 1-525 кВ, 6-525 кВ, 6-275 кВ, 6-220 кВ, 6-150 кВ, 6-72 кВ или силовым кабелем от 6 до 60 кВ (среднеквадратические значения напряжения, напряжение между любыми двумя проводниками в трехфазном кабеле). В некоторых воплощениях кабель представляет собой кабель питания переменного тока, работающий при напряжениях выше 1 кВ, предпочтительно выше 6 кВ. В некоторых воплощениях кабель представляет собой кабель питания переменного тока, работающий при напряжениях ниже 525 кВ, предпочтительно ниже 400 кВ, более предпочтительно ниже 380 кВ, особенно ниже 275 кВ, ниже 220 кВ или даже ниже 150 кВ.A power cable is defined as a power transmission cable operating at any voltage, typically operating at voltages above 1 kV. The voltage supplied to the power cable may be alternating current (AC), direct current (DC), or transient (pulsed). Furthermore, the cable is very preferably an alternating current power cable, such as a cable operating at voltages of 1-525 kV, 6-525 kV, 6-275 kV, 6-220 kV, 6-150 kV, 6-72 kV, or a power cable from 6 to 60 kV (root mean square voltage, the voltage between any two conductors in a three-phase cable). In some embodiments, the cable is an alternating current power cable operating at voltages above 1 kV, preferably above 6 kV. In some embodiments, the cable is an AC power cable operating at voltages below 525 kV, preferably below 400 kV, more preferably below 380 kV, especially below 275 kV, below 220 kV, or even below 150 kV.
Как хорошо известно, кабель может при необходимости содержать дополнительные слои, например, слои, окружающие внешние полупроводящие слои, такие как слой оболочки. Предпочтительно избегать наличия влагонепроницаемого слоя, предотвращающего попадание воды, то есть кабель представляет собой кабель во влажном исполнении.As is well known, a cable can contain additional layers if necessary, such as layers surrounding the outer semiconducting layers, such as the sheath layer. It is preferable to avoid a moisture-impermeable layer to prevent water ingress, meaning the cable is considered a wet-type cable.
Кабель может быть получен способом, включающим стадии: (а)The cable can be obtained by a method comprising the steps of: (a)
- обеспечения и смешивания, например, смешивания в расплаве в экструдере, сшиваемой первой полупроводящей композиции для внутреннего полупроводящего слоя,- providing and mixing, for example, melt mixing in an extruder, a crosslinkable first semiconductive composition for the inner semiconductive layer,
- обеспечения и смешивания, например, смешивания в расплаве в экструдере, сшиваемой изоляционной композиции для изоляционного слоя,- providing and mixing, for example, melt mixing in an extruder, a crosslinkable insulating composition for the insulating layer,
- обеспечения и смешивания, например, смешивания в расплаве в экструдере, второй полупроводящей композиции для внешнего полупроводящего слоя,- providing and mixing, for example, melt mixing in an extruder, a second semiconductive composition for the outer semiconductive layer,
(b) нанесения на проводник, например, путем совместной экструзии,(b) applied to a conductor, for example by co-extrusion,
- расплавленной смеси первой полупроводящей композиции, полученной со стадии (а), с образованием внутреннего полупроводящего слоя,- a molten mixture of the first semiconducting composition obtained from step (a), to form an internal semiconducting layer,
- расплавленной смеси композиции изоляционного слоя, полученной на стадии (а), с образованием изоляционного слоя, и- a molten mixture of the insulating layer composition obtained in step (a) to form an insulating layer, and
- расплавленной смеси второй полупроводящей композиции, полученной со стадии (а), с образованием внешнего полупроводящего слоя, и- a molten mixture of the second semiconducting composition obtained from step (a), to form an outer semiconducting layer, and
(c) возможно сшивание в условиях сшивания одного или более из изоляционного слоя, внутреннего полупроводящего слоя и внешнего полупроводящего слоя полученного кабеля.(c) crosslinking is possible under crosslinking conditions of one or more of the insulating layer, the inner semiconducting layer and the outer semiconducting layer of the resulting cable.
Предпочтительно, если при изготовлении слоя кабеля используют пероксид, то такой слой подвергают сшиванию. Таким образом, кабель является сшиваемым.Preferably, if peroxide is used in the cable layer, the layer is cross-linked. This makes the cable cross-linkable.
Первая полупроводящая композиция для внутреннего полупроводящего слоя, сшиваемая изоляционная композиция для изоляционного слоя и вторая полупроводящая композиция для внешнего полупроводящего слоя содержат компоненты, необходимые для формирования соответствующих внутреннего полупроводящего, изоляционного и внешнего полупроводящего слоев кабеля.The first semiconductive composition for the inner semiconductive layer, the crosslinkable insulating composition for the insulating layer and the second semiconductive composition for the outer semiconductive layer contain components necessary for forming the corresponding inner semiconductive, insulating and outer semiconductive layers of the cable.
Необходимая полимерная композиция может быть получена несколькими способами с использованием нескольких различных производственных технологий, таких как, например, закрытые смесители, такие как Banbury или Boiling, непрерывные одношнековые устройства, такие как BUSS, или непрерывные двухшнековые устройства, такие как Farrel или Werner & Pfleiderer. Тип смесителя и выбранные рабочие условия для приготовления полупроводящего компаунда оказывают непосредственное воздействие на качество расплава и влияют на конечные свойства компаунда, такие как показатель текучести расплава, объемное удельное сопротивление и гладкость поверхности. Особо полезной является технология с использованием совместного месителя (BUSS, X-compounds). При приготовлении полупроводящих слоев проводящий наполнитель может быть добавлен к полимеру в расплавленном состоянии с полным контролем температуры производства. С помощью этой технологии специалистом в данной области техники может быть получена смесь с достаточно развитым дисперсионным и распределительным смешиванием.The desired polymer composition can be produced in several ways using several different production technologies, such as closed mixers like Banbury or Boiling, continuous single-screw devices like BUSS, or continuous twin-screw devices like Farrel or Werner & Pfleiderer. The type of mixer and the selected operating conditions for preparing the semiconductive compound directly impact the melt quality and influence the final compound properties, such as melt flow index, volume resistivity, and surface smoothness. Particularly useful is the technology using a co-mixer (BUSS, X-compounds). When preparing semiconductive layers, the conductive filler can be added to the polymer in the molten state with complete control of the production temperature. Using this technology, one skilled in the art can produce a mixture with sufficiently developed dispersive and distributive mixing.
Предпочтительно, если все слои являются сшитыми. В изобретении, следовательно, дополнительно предложен сшитый кабель, полученный с помощью сшивания кабелей, определенных в данном описании.Preferably, all layers are cross-linked. The invention therefore further provides a cross-linked cable obtained by cross-linking the cables defined in this description.
Процедура сшивания может быть выполнена при повышенной температуре, такой как выше 150°С, например, от 160 до 350°С.The crosslinking procedure can be performed at elevated temperatures, such as above 150°C, for example from 160 to 350°C.
Смешивание в расплаве означает смешивание выше температуры плавления по меньшей мере основного полимерного компонента (компонентов) полученной смеси, и его обычно осуществляют при температуре по меньшей мере на 10-15°С выше температуры плавления или размягчения полимерного компонента (компонентов).Melt blending means blending above the melting point of at least the major polymer component(s) of the resulting mixture, and is typically carried out at a temperature of at least 10-15°C above the melting or softening point of the polymer component(s).
Термин «соэкструзия» означает в данном описании, что все слои или часть слоя (слоев) получают одновременно с использованием одной или более экструзионных головок. Например, для формирования трех слоев может быть использована тройная экструзия.The term "coextrusion" as used herein means that all layers or a portion of a layer(s) are produced simultaneously using one or more extrusion dies. For example, triple extrusion can be used to form three layers.
В других вариантах воплощения данного изобретения сшитый кабель согласно изобретению имеет величину Weibull Eb, измеренную на 20 кВ кабеле (номинальная толщина изоляции 5,5 мм) после 1 года влажного старения в соленой воде, как описано ниже в разделе методов определения, по меньшей мере 55 кВ/мм, например от 55 до 75 кВ/мм.In other embodiments of the present invention, the cross-linked cable according to the invention has a Weibull Eb value, measured on a 20 kV cable (nominal insulation thickness 5.5 mm) after 1 year of wet aging in salt water, as described below in the determination methods section, of at least 55 kV/mm, such as from 55 to 75 kV/mm.
Кроме того, указанные первая и вторая полупроводящие композиции могут, например, быть идентичными.In addition, said first and second semiconducting compositions may, for example, be identical.
Толщина изоляционного слоя силового кабеля, например, кабеля переменного тока, обычно составляет 2 мм или более, например, по меньшей мере 2,5 мм, по меньшей мере 3 мм, например, от по меньшей мере 3,5 до 50 мм, например, от 4 до 50 мм, предпочтительно от по меньшей мере 4,5 до 35 мм, например, от 5 до 30 мм при измерении от поперечного сечения изоляционного слоя кабеля.The thickness of the insulating layer of a power cable, such as an AC cable, is typically 2 mm or more, such as at least 2.5 mm, at least 3 mm, such as from at least 3.5 to 50 mm, such as from 4 to 50 mm, preferably from at least 4.5 to 35 mm, such as from 5 to 30 mm when measured from the cross-section of the insulating layer of the cable.
Толщина внутреннего и/или внешнего полупроводящего слоя силового кабеля обычно может составлять 0,5 мм или более, например, от 0,7 мм до 5,0 мм при измерении от поперечного сечения слоя.The thickness of the inner and/or outer semi-conductive layer of a power cable may typically be 0.5 mm or more, such as from 0.7 mm to 5.0 mm when measured from the cross-section of the layer.
При рассмотрении другого аспекта, в изобретении предложен кабель, содержащий проводник, который окружен по меньшей мере внутренним полупроводящим слоем, изоляционным слоем и внешним полупроводящим слоем в указанном порядке;In another aspect, the invention provides a cable comprising a conductor that is surrounded by at least an inner semiconducting layer, an insulating layer and an outer semiconducting layer, in that order;
при этом указанный внутренний и/или внешний полупроводящий слой независимо включает:wherein said internal and/or external semiconducting layer independently includes:
по меньшей мере 50 мас. % сополимера ПЭНП с полярным сомономером, выбранным из группы, состоящей из алкилакрилата, алкилметакрилата или винилацетата,at least 50 wt.% of a copolymer of LDPE with a polar comonomer selected from the group consisting of alkyl acrylate, alkyl methacrylate or vinyl acetate,
25-48 мас. % технического углерода; и25-48 wt.% carbon black; and
0,1-2,5 мас. % пероксида; и0.1-2.5 wt. % peroxide; And
при этом указанный изоляционный слой содержитwherein said insulating layer contains
(i) по меньшей мере 60 мас. % полиэтиленового сополимера низкой плотности с по меньшей мере одним полиненасыщенным сомономером и, возможно, одним или более дополнительными сомономерами;(i) at least 60 wt.% of a low density polyethylene copolymer with at least one polyunsaturated comonomer and possibly one or more additional comonomers;
(ii) от 10 до 35 мас. % полиэтиленового сополимера низкой плотности из этилена и по меньшей мере одного полярного сомономера, выбранного из группы, состоящей из алкилакрилата, алкилметакрилата или винилацетата, предпочтительно алкилакрилата; и(ii) from 10 to 35 wt.% of a low density polyethylene copolymer of ethylene and at least one polar comonomer selected from the group consisting of alkyl acrylate, alkyl methacrylate or vinyl acetate, preferably alkyl acrylate; and
(iii) 0,1-2,5 мас. % пероксида.(iii) 0.1-2.5 wt. % peroxide.
ПрименениеApplication
Кабель согласно изобретению является кабелем, специально приспособленным для применения в соленой водной среде. Таким образом, кабель может быть проложен под морем или может быть расположен в море или на морском дне. Кабели, которые проложены в грунте на суше, но близко к берегу, также могут испытывать воздействие соленой водной среды под землей. Кабели, которые используют в приливных устьях, также подвергаются воздействию соленой воды. Существуют также озера с соленой водой и моря с соленой водой, где кабели согласно изобретению могли бы найти применение, например, в таких водоемах или под такими водоемами. Кабели согласно изобретению пригодны для применения в любой соленой водной среде.The cable according to the invention is specifically adapted for use in saltwater environments. Thus, the cable can be laid underwater or located in the sea or on the seabed. Cables laid in the ground on land, but close to the shore, can also be exposed to the saltwater environment underground. Cables used in tidal estuaries are also exposed to saltwater. There are also saltwater lakes and saltwater seas where cables according to the invention could be used, for example, in or under such bodies of water. The cables according to the invention are suitable for use in any saltwater environment.
В одном воплощении изобретение касается способа, включающего прокладку в грунте кабеля, описанного здесь ранее, под морем.In one embodiment, the invention relates to a method comprising laying a cable, as described hereinbefore, in the ground under the sea.
В одном воплощении изобретение касается способа, включающего прокладку кабеля, описанного здесь ранее, на морском дне. Таким образом, такой кабель может быть извлечен из катушки. Такой процесс может включать судно-кабелеукладчик.In one embodiment, the invention relates to a method involving laying a cable, as previously described, on the seabed. The cable can then be retrieved from its reel. This process may involve a cable-laying vessel.
В одном воплощении кабели согласно изобретению можно использовать для подключения морской системы выработки электроэнергии к берегу, поэтому кабель лежит на морском дне. Таким образом, в другом аспекте изобретения предложена электрическая система, включающая:In one embodiment, the cables according to the invention can be used to connect an offshore power generation system to shore, so the cable lies on the seabed. Thus, in another aspect, the invention provides an electrical system comprising:
(A) морской генератор электроэнергии, такой как ветряная турбина;(A) a marine power generator such as a wind turbine;
(B) кабель, как описано в данном документе, соединяющий указанный морской генератор электроэнергии с подстанцией, расположенной на суше и/или на море, через морское дно.(B) a cable, as described herein, connecting said offshore power generator to a substation located on land and/or offshore through the seabed.
Морские ветряные турбины, как правило, расположены на морских платформах и связаны кабелями с морской подстанцией, расположенной на отдельной платформе и/или наземной подстанции. Эти кабели являются подводными кабелями и, следовательно, кабели согласно изобретению, которые работают исключительно в присутствии морской воды, идеально подходят для этого применения.Offshore wind turbines are typically located on offshore platforms and connected by cables to an offshore substation located on a separate platform and/or an onshore substation. These cables are submarine cables, and therefore the cables according to the invention, which operate exclusively in the presence of seawater, are ideal for this application.
Таким образом, как правило, кабели согласно изобретению могут соединять морское устройство с наземным устройством или другим морским устройством. Поэтому кабель согласно изобретению может соединять эти устройства через морское дно.Thus, cables according to the invention can generally connect a marine device to a land-based device or another marine device. Therefore, a cable according to the invention can connect these devices through the seabed.
В одном воплощении кабели согласно изобретению могут быть использованы для распределения энергии, вырабатываемой в морской электрогенерирующей системе, и для подключения указанной системы к подстанции или системе сбора, расположенной на шельфе и/или на суше, через морское дно.In one embodiment, the cables according to the invention can be used to distribute energy generated in an offshore power generation system and to connect said system to a substation or collection system located offshore and/or onshore, through the seabed.
Далее изобретение описано со ссылкой на следующие неограничивающие примеры.The invention is further described with reference to the following non-limiting examples.
Методы определенияMethods of determination
Если не указано иное в описании или экспериментальной части, для определения свойств использовали следующие методы.Unless otherwise stated in the description or experimental section, the following methods were used to determine the properties.
Мас. %: % по массеMass %: % by weight
Показатель текучести расплава Показатель текучести расплава (ПТР) определяют в соответствии с ISO 1133 и указывают в г/10 мин. ПТР является показателем текучести и, следовательно, технологичности полимера. Чем выше показатель текучести расплава, тем ниже вязкость полимера. ПТР определяют при 190°С для полиэтиленов, и его можно определять при различных нагрузках, таких как 2,16 кг (ПТР2) или 21,6 кг (ПТР21).Melt Flow Index (MFI) is determined according to ISO 1133 and is expressed in g/10 min. MFI is an indicator of the flowability and, therefore, the processability of the polymer. The higher the MFI, the lower the viscosity of the polymer. MFI is determined at 190°C for polyethylene and can be determined at various loads, such as 2.16 kg (MFI 2 ) or 21.6 kg (MFI 21 ).
ПлотностьDensity
Плотность измеряли в соответствии с ISO 1183-1/метод А. Приготовление пробы производят путем прямого прессования в соответствии с ISO 17855-2:2016.Density was measured according to ISO 1183-1/method A. Sample preparation was carried out by direct compression in accordance with ISO 17855-2:2016.
Содержание сомономераComonomer content
а) Количественная оценка содержания альфа-олефинов в полиэтиленах низкой плотности методом ЯМР-спектроскопии:a) Quantitative assessment of alpha-olefin content in low-density polyethylenes by NMR spectroscopy:
Содержание сомономера определяли с помощью количественной спектроскопии 13С ядерного магнитного резонанса (ЯМР) после отнесения основных полос (J. Randall JMS - Rev. Macromol. Chem. Phys., C29(2&3), 201-317 (1989)). Экспериментальные параметры были скорректированы для обеспечения измерения количественных спектров для этой конкретной задачи.Comonomer content was determined by quantitative 13C nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy after assignment of the major bands (J. Randall JMS - Rev. Macromol. Chem. Phys., C29(2&3), 201-317 (1989)). Experimental parameters were adjusted to ensure measurement of quantitative spectra for this specific task.
В частности, ЯМР-спектроскопию в состоянии раствора использовали с применением спектрометра Bruker Avancelll 400. Однородные образцы получали путем растворения приблизительно 0,200 г полимера в 2,5 мл дейтерированного тетрахлорэтилена в 10 мм пробирках с использованием теплового блока и вращающейся трубчатой печи при 140°С. 13С одно импульсные ЯМР-спектры с ядерным эффектом Оверхаузера (NOE) (включенным) с протонной развязкой регистрировали с использованием следующих параметров съемки: угол поворота 90 градусов, 4 холостых сканирования, 4096 переходов с временем съемки 1,6 с, спектральная ширина 20 кГц, температура 125°С, двухуровневая схема развязки протонов WALTZ и задержка релаксации 3,0 с. Полученный сигнал спада свободной индукции (FID) обрабатывали с использованием следующих параметров обработки: нулевое заполнение до 32k точек данных и аподизация с использованием функции гауссовского окна; автоматическая коррекция фаз нулевого и первого порядка и автоматическая коррекция базовой линии с использованием полинома пятого порядка, ограниченного интересующей областью.Specifically, solution-state NMR spectroscopy was used using a Bruker Avancell 400 spectrometer. Homogeneous samples were prepared by dissolving approximately 0.200 g of polymer in 2.5 mL of deuterated tetrachloroethylene in 10 mm tubes using a heat block and a rotating tube furnace at 140 °C. 13 C single-pulse proton-coupled nuclear Overhauser effect (NOE) (on) NMR spectra were recorded using the following acquisition parameters: 90 degree flip angle, 4 blank scans, 4096 transitions with an acquisition time of 1.6 s, 20 kHz spectral width, 125 °C temperature, WALTZ two-level proton decoupling scheme, and 3.0 s relaxation delay. The obtained free induction decay (FID) signal was processed using the following processing parameters: zero padding to 32k data points and apodization using a Gaussian window function; automatic zero- and first-order phase correction; and automatic baseline correction using a fifth-order polynomial limited to the region of interest.
Величины рассчитывали с использованием простых скорректированных соотношений сигнальных интегралов репрезентативных участков на основе методов, хорошо известных в данной области техники.The values were calculated using simple corrected ratios of signal integrals of representative areas based on methods well known in the art.
b) Определение содержания полярных сомономеров в полиэтилене низкой плотностиb) Determination of the content of polar comonomers in low-density polyethylene
Содержание сомономеров (мас. %) определяли известным способом на основе определения методом инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR), откалиброванного с помощью количественной спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР).The comonomer content (wt %) was determined by a known method based on Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) calibrated using quantitative nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy.
Пленки прессовали с помощью пленочного пресса Specac при 150°С, с нагрузкой примерно 5 тонн, 1-2 минуты, а затем охлаждали холодной водой неконтролируемым образом. Измеряли точную толщину полученных образцов пленки.The films were pressed using a Specac film press at 150°C with a load of approximately 5 tons for 1-2 minutes, and then cooled uncontrolled with cold water. The exact thickness of the resulting film samples was measured.
После анализа с помощью FTIR были проведены базовые линии в режиме поглощения для анализа пиков. Пик показателя поглощения для сомономера нормализовали с использованием пика показателя поглощения полиэтилена. Соотношение высот пиков FTIR коррелировали с содержанием полярного сомономера в эталонных материалах, определенного с помощью ЯМР. Процедура калибровки по ЯМР-спектроскопии была проведена традиционным способом, который хорошо известен в литературе.Following FTIR analysis, baselines were drawn in absorption mode for peak analysis. The comonomer absorption peak was normalized using the polyethylene absorption peak. The FTIR peak height ratio was correlated with the polar comonomer content of the reference materials, determined by NMR. The NMR calibration procedure was performed using a conventional method well known in the literature.
Количественная оценка содержания полярных сомономеров в полимерах с помощью ЯМР-спектроскопииQuantitative assessment of polar comonomer content in polymers using NMR spectroscopy
Содержание полярного сомономера определяли с помощью количественной спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР) после отнесения основных полос (например, "NMR Spectra of Polymers and Polymer Additives" («ЯМР-спектры полимеров и полимерных добавок»), A.J. Brandolini and D.D. Hills, 2000, Marcel Dekker, Inc. New York). Экспериментальные параметры были скорректированы для обеспечения измерения количественных спектров для этой конкретной задачи (например, "200 and More NMR Experiments: A Practical Course" («200 и более экспериментов ЯМР: практический курс»), S. Berger and S. Braun, 2004, Wiley-VCH, Weinheim). Величины рассчитывали с использованием простых скорректированных соотношений сигнальных интегралов репрезентативных участков способом, известным в данной области техники.The polar comonomer content was determined by quantitative nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy after assignment of the main bands (e.g., "NMR Spectra of Polymers and Polymer Additives," A.J. Brandolini and D.D. Hills, 2000, Marcel Dekker, Inc. New York). Experimental parameters were adjusted to ensure measurement of quantitative spectra for this specific task (e.g., "200 and More NMR Experiments: A Practical Course," S. Berger and S. Braun, 2004, Wiley-VCH, Weinheim). Values were calculated using simple adjusted ratios of the signal integrals of the representative sites in a manner known in the art.
Ниже приведены примеры определения содержания полярного сомономера в сополимере этилена с этилакрилатом, этилена с бутилакрилатом и этилена с метилакрилатом.Below are examples of determining the polar comonomer content in a copolymer of ethylene with ethyl acrylate, ethylene with butyl acrylate, and ethylene with methyl acrylate.
Мас. % может быть преобразован в мол. % путем расчета. Это хорошо известно в литературе.Wt.% can be converted to mol.% by calculation. This is well known in the literature.
(1) Этиленовые сополимеры, содержащие бутилакрилат(1) Ethylene copolymers containing butyl acrylate
Для измерения FTIR были приготовлены пленочные образцы полимеров: толщина 0,5-0,7 мм была использована для сополимера этилена с бутилакрилатом с содержанием бутилакрилата >6 мас. %, и толщина от 0,05 до 0,12 мм была использована для сополимера этилена с бутилакрилатом с содержанием бутилакрилата <6 мас. %. После анализа FT-IR из максимального показателя поглощения пика для содержания бутилакрилата >6 мас. % при 3450 см-1 вычитали значение показателя поглощения для базовой линии при 3510 см-1 (Абутилакрилат - А3510). Затем из максимального пика показателя поглощения для пика полиэтилена при 2020 см-1 вычитали значение показателя поглощения для базовой линии при 2120 см-1 (А2020 - А2120). Соотношение между (Абутилакрилат - А3510) и (А2020 - А2120) было затем рассчитано обычным способом, который хорошо известен в литературе.For FTIR measurements, polymer film samples were prepared: 0.5-0.7 mm thick was used for ethylene-butyl acrylate copolymer with butyl acrylate content >6 wt %, and 0.05 to 0.12 mm thick was used for ethylene-butyl acrylate copolymer with butyl acrylate content <6 wt %. After FT-IR analysis, the absorbance value for the baseline at 3510 cm -1 (A butyl acrylate - A 3510 ) was subtracted from the maximum absorbance peak for the butyl acrylate content >6 wt % at 3450 cm -1 . Then, the absorbance value for the baseline at 2120 cm -1 (A 2020 - A 2120 ) was subtracted from the maximum absorbance peak for the polyethylene peak at 2020 cm -1 . The ratio between (A butyl acrylate - A 3510 ) and (A 2020 - A 2120 ) was then calculated in the usual way, which is well known in the literature.
Из максимального показателя поглощения для пика для содержания сомономера бутилакрилата <6 мас. % при 1165 см-1 вычитали значение показателя поглощения для базовой линии при 1865 см (Абутилакрилат - А1865). Затем из максимального пика показателя поглощения для пика полиэтилена при 2660 см-1 вычитали значение показателя поглощения для базовой линии при 1865 см-1 (А2660 - A1865). Затем было рассчитано соотношение между (Абутилакрилат - A1865) И (А2660 - A1865).From the maximum absorption value for the peak for the butyl acrylate comonomer content <6 wt.% at 1165 cm -1 , the absorbance value for the baseline at 1865 cm (A butyl acrylate - A 1865 ) was subtracted. Then, from the maximum absorption value for the polyethylene peak at 2660 cm -1 , the absorbance value for the baseline at 1865 cm -1 (A 2660 - A 1865 ) was subtracted. Then, the ratio between (A butyl acrylate - A 1865 ) and (A 2660 - A 1865 ) was calculated.
(2) Этиленовые сополимеры, содержащие этилакрилат(2) Ethylene copolymers containing ethyl acrylate
Для измерения FTIR были подготовлены пленочные образцы полимеров: для сополимера этилена с этилакрилатом использовали толщину 0,5 мм.For FTIR measurements, film samples of polymers were prepared: for the ethylene-ethyl acrylate copolymer, a thickness of 0.5 mm was used.
После анализа FT-IR был определен максимальный показатель поглощения пика для этилакрилата при 3450 см-1 с линейной коррекцией базовой линии, примененной между примерно 3205 и 3295 см-1 (Аэтилакрилат). Затем был определен пик максимального показателя поглощения для пика полиэтилена при 2020 см-1 с коррекцией базовой линии, примененной между примерно 1975 и 2120 см-1 (А2020). Затем было рассчитано соотношение между (Аэтилакрилат) и (А2020) обычным способом, который хорошо известен в литературе.Following FT-IR analysis, the maximum absorption peak for ethyl acrylate was determined at 3450 cm -1 with a linear baseline correction applied between approximately 3205 and 3295 cm -1 (A ethyl acrylate ). Then, the maximum absorption peak for polyethylene was determined at 2020 cm -1 with a baseline correction applied between approximately 1975 and 2120 cm -1 (A 2020 ). Then, the ratio between (A ethyl acrylate ) and (A 2020 ) was calculated using a standard method well known in the literature.
(3) Этиленовые сополимеры, содержащие метилакрилат(3) Ethylene copolymers containing methyl acrylate
Для измерения FTIR были подготовлены пленочные образцы полимеров: толщина 0,1 мм была использована для сополимера этилена с метилакрилатам с содержанием метилакрилата >8 мас. %, и толщина 0,05 мм была использована для сополимера этилена с метилакрилатом с содержанием метилакрилата <8 мас. %. После анализа из максимального пика показателя поглощения для содержания метилакрилата >8 мас. % при 3455 см-1 вычитали значение показателя поглощения для базовой линии 3510 см-1 (Аметилакрилат - А3510). Затем из максимального пика показателя поглощения для пика полиэтилена при 2675 см-1 вычитали значение показателя поглощения для базовой линии при 2450 см-1 (А2675 - А2450). Соотношение между (Аметилакрилат - A3510) и (А2675 - А2450) затем было рассчитано обычным способом, который хорошо известен в литературе.For FTIR measurements, polymer film samples were prepared: 0.1 mm thickness was used for ethylene-methyl acrylate copolymer with methyl acrylate content >8 wt.%, and 0.05 mm thickness was used for ethylene-methyl acrylate copolymer with methyl acrylate content <8 wt.%. After analysis, the maximum peak of absorption index for methyl acrylate content >8 wt.% at 3455 cm -1 was subtracted by the absorbance value for the baseline at 3510 cm -1 (A methyl acrylate - A 3510 ). Then, the maximum peak of absorption index for the polyethylene peak at 2675 cm -1 was subtracted by the absorbance value for the baseline at 2450 cm -1 (A 2675 - A 2450 ). The ratio between (A methyl acrylate - A 3510 ) and (A 2675 - A 2450 ) was then calculated in the usual way, which is well known in the literature.
Из максимального показателя поглощения для пика для содержания сомономера метилакрилата <8 мас. % при 1164 см-1 вычитали значение показателя поглощения для базовой линии при 1850 см-1 (Аметилакрилат - A1850). Затем из максимального пика поглощения для пика полиэтилена при 2665 см-1 вычитали значение поглощения для базовой линии при 1850 см-1 (А2665 - A1850). Затем было рассчитано соотношение между (Аметилакрилат - A1850) И (А2665 - A1850).From the maximum absorption value for the peak for the methyl acrylate comonomer content <8 wt.% at 1164 cm -1 , the absorbance value for the baseline at 1850 cm -1 (A methyl acrylate - A 1850 ) was subtracted. Then, from the maximum absorption peak for the polyethylene peak at 2665 cm -1 , the absorbance value for the baseline at 1850 cm -1 (A 2665 - A 1850 ) was subtracted. Then, the ratio between (A methyl acrylate - A 1850 ) and (A 2665 - A 1850 ) was calculated.
Методы ASTM D3124-98 и ASTM D6248-98 для определения количества двойных связей в полимере, то есть в полиэтиленеASTM D3124-98 and ASTM D6248-98 methods for determining the amount of double bonds in a polymer, i.e., in polyethylene
Методы ASTM D3124-98 и ASTM D6248-98 применяют для определения двойных связей в ПЭНП компоненте (i). ПЭНП Компонент (i) в описании этого метода называют «полимером».ASTM D3124-98 and ASTM D6248-98 are used to determine double bonds in LDPE Component (i). LDPE Component (i) is referred to as the "polymer" in this method description.
Методы ASTM D3124-98 и ASTM D6248-98 включают, с одной стороны, процедуру определения количества двойных связей/1000 атомов С, основанную на методе ASTM D3124-98. В методе ASTM D3124-98 дано подробное описание для определения винилиденовых групп/1000 атомов С на основе 2,3-диметил-1,3-бутадиена. В методе ASTM D6248-98 приведены подробные описания для определения винильной и транс-виниленовой групп/1000 атомов С на основе 1-октена и транс-3-гексена, соответственно. Описанные в нем процедуры подготовки образцов были применены здесь для определения винильных групп/1000 атомов С, винилиденовых групп/1000 атомов С и транс-виниленовых групп/1000 атомов С в данном изобретении. Метод ASTM D6248-98 предполагает возможное включение процедуры бромирования метода ASTM D3124-98, но образцы согласно данному изобретению не были бромированы. Для определения коэффициента экстинкции для этих трех типов двойных связей использовали следующие три соединения: 1-децен для винила, 2-метил-1-гептен для винилидена и транс-4-децен для транс-винилена, и процедуры, описанные в ASTM D3124-98 и ASTM-D6248-98, соблюдали с вышеуказанным исключением.ASTM D3124-98 and ASTM D6248-98 methods include, on the one hand, a procedure for determining the number of double bonds/1000 C atoms based on ASTM D3124-98. ASTM D3124-98 method provides a detailed description for the determination of vinylidene groups/1000 C atoms based on 2,3-dimethyl-1,3-butadiene. ASTM D6248-98 method provides detailed descriptions for the determination of vinyl and trans-vinylene groups/1000 C atoms based on 1-octene and trans-3-hexene, respectively. The sample preparation procedures described therein were applied here to determine vinyl groups/1000 C atoms, vinylidene groups/1000 C atoms, and trans-vinylene groups/1000 C atoms in the present invention. ASTM D6248-98 allows for the possible inclusion of the bromination procedure of ASTM D3124-98, but the samples according to this invention were not brominated. To determine the extinction coefficient for these three types of double bonds, the following three compounds were used: 1-decene for vinyl, 2-methyl-1-heptene for vinylidene, and trans-4-decene for trans-vinylene, and the procedures described in ASTM D3124-98 and ASTM D6248-98 were followed with the above exception.
Общее количество винильных связей, винилиденовых связей и транс-виниленовых двойных связей «полимера» анализировали с помощью ИК-спектрометрии и приводили в виде количества винильных связей, винилиденовых связей и транс-виниленовых связей на 1000 атомов углерода.The total number of vinyl bonds, vinylidene bonds and trans-vinylene double bonds of the "polymer" was analyzed by IR spectrometry and reported as the number of vinyl bonds, vinylidene bonds and trans-vinylene bonds per 1000 carbon atoms.
Анализируемый полимер прессовали в тонкие пленки толщиной 0,5-1,0 мм. Измеряли фактическую толщину. FT-IR-анализ проводили на Perkin Elmer Spectrum One. Регистрировали два сканирования с разрешением 4 см-1.The polymer being analyzed was pressed into thin films 0.5–1.0 mm thick. The actual thickness was measured. FT-IR analysis was performed on a Perkin Elmer Spectrum One. Two scans were recorded at a resolution of 4 cm -1 .
1) Полимерные композиции, содержащие полиэтиленовые гомополимеры и сополимеры или полиэтиленовые гомополимеры и сополимеры, за исключением полиэтиленовых сополимеров с >0,4 мас. % полярного сомономера1) Polymer compositions containing polyethylene homopolymers and copolymers or polyethylene homopolymers and copolymers, with the exception of polyethylene copolymers with >0.4 wt. % polar comonomer
Для полиэтиленов были количественно определены три типа С=С, содержащих функциональные группы, каждый из которых имеет характеристическое поглощение, и каждый из них откалиброван по своему модельному соединению, что приводит к индивидуальным коэффициентам экстинкции:For polyethylenes, three types of C=C containing functional groups were quantified, each with a characteristic absorption, and each was calibrated against its model compound, resulting in individual extinction coefficients:
- винил (R-CH=CH2) по 910 см-1 на основе 1-децена [дец-1-ен], что дает Е=13,13 л⋅моль-1⋅мм-1,- vinyl (R-CH=CH2) at 910 cm -1 based on 1-decene [dec-1-ene], which gives E = 13.13 l⋅mol -1 ⋅mm -1 ,
- винилиден (RR'C=CH2) по 888 см-1 на основе 2-метил-1-гептена [2-метигепт-1-ен], что дает Е=18,24 л⋅моль-1⋅мм-1,- vinylidene (RR'C=CH2) at 888 cm -1 based on 2-methyl-1-heptene [2-methylhept-1-ene], which gives E = 18.24 l⋅mol -1 ⋅mm -1 ,
- транс-винилен (R-CH=CH-R') по 965 см-1 на основе транс-4-децена [(Е)-дец-4-ен], что дает Е=15,14 л⋅моль-1⋅мм-1.- trans-vinylene (R-CH=CH-R') at 965 cm -1 based on trans-4-decene [(E)-dec-4-ene], which gives E = 15.14 l⋅mol -1 ⋅mm -1 .
Для полиэтиленовых гомополимеров или сополимеров с<0,4 мас. % полярного сомономера применяли линейную базовую коррекцию между примерно 980 и 840 см-1.For polyethylene homopolymers or copolymers with <0.4 wt% polar comonomer, a linear base correction was applied between approximately 980 and 840 cm -1 .
2) Полимерные композиции, содержащие полиэтиленовые сополимеры, или полиэтиленовые сополимеры с >0,4 мас. % полярного сомономера2) Polymer compositions containing polyethylene copolymers, or polyethylene copolymers with >0.4 wt. % polar comonomer
Для полиэтиленовых сополимеров с >0,4 мас. % полярного сомономера были количественно определены два типа С=С, содержащих функциональные группы, каждый из которых имеет характеристическое поглощение и каждый откалиброван по своему модельному соединению, что приводит к индивидуальным коэффициентам экстинкции:For polyethylene copolymers with >0.4 wt.% polar comonomer, two types of C=C containing functional groups were quantified, each with a characteristic absorption and each calibrated against its model compound, resulting in individual extinction coefficients:
- винил (R-CTNCH2) по 910 см-1 на основе 1-децена [дец-1-ен], что дает Е=13,13 л⋅моль-1⋅мм-1,- vinyl (R-CTNCH2) at 910 cm -1 based on 1-decene [dec-1-ene], which gives E = 13.13 l⋅mol -1 ⋅mm -1 ,
- винилиден (RR'C=CH2) по 888 см-1 на основе 2-метил-1-гептена [2-метилгепт-1-ен], что дает Е=18,24 л⋅моль-1⋅мм-1,- vinylidene (RR'C=CH2) at 888 cm -1 based on 2-methyl-1-heptene [2-methylhept-1-ene], which gives E = 18.24 l⋅mol -1 ⋅mm -1 ,
ЭБА:EBA:
Для систем с сополимером этилена с бутилакрилатом (ЭБА) применяли линейную коррекцию базовой линии между примерно 920 и 870 см-1.For ethylene butyl acrylate copolymer (EBA) systems, a linear baseline correction was applied between approximately 920 and 870 cm -1 .
ЭЭА:EEA:
Для систем с сополимером этилена с этилакрилатом (ЭЭА) применяли линейную коррекцию базовой линии между примерно 920 и 825 см-1.For ethylene ethyl acrylate (EEA) copolymer systems, a linear baseline correction was applied between approximately 920 and 825 cm -1 .
ЭМА:EMA:
Для систем с сополимером этилена с этилакрилатом (ЭМА) применяли линейную коррекцию базовой линии между примерно 930 и 870 см-1.For ethylene ethyl acrylate (EMA) copolymer systems, a linear baseline correction was applied between approximately 930 and 870 cm -1 .
Методы ASTM D3124-98 и ASTM D6248-98 включают, с другой стороны, также процедуру определения молярного коэффициента экстинкции. Было использовано по меньшей мере три раствора 0,18 моль⋅л-1 в дисульфиде углерода (CS2) и использовано среднее значение молярного коэффициента экстинкции.ASTM D3124-98 and ASTM D6248-98 methods, on the other hand, also include a procedure for determining the molar extinction coefficient. At least three 0.18 mol⋅L -1 solutions in carbon disulfide ( CS2 ) were used, and the average molar extinction coefficient was used.
Количество винильных групп, происходящих из полиненасыщенного сомономера, на 1000 атомов углерода определяли и рассчитывали следующим образом.The number of vinyl groups originating from the polyunsaturated comonomer per 1000 carbon atoms was determined and calculated as follows.
Полимер, подлежащий анализу, и эталонный полимер были получены в одном и том же реакторе, в основном с использованием одних и тех же условий, то есть аналогичных пиковых температур, давления и скорости производства, но с той лишь разницей, что полиненасыщенный сомономер добавляют к полимеру, подлежащему анализу, и не добавляют к эталонному полимеру. Общее количество винильных групп в каждом полимере определяли с помощью FT-IR измерений, как описано в данном описании. Затем предполагается, что базовый уровень винильных групп, то есть тех, которые образуются в результате процесса и из агентов переноса цепи, приводящих к винильным группам (если они присутствуют), одинаков для эталонного полимера и полимера, подлежащего анализу, за единственным исключением, что в полимере, подлежащем анализу, в реактор также добавляют полиненасыщенный сомономер. Этот базовый уровень затем вычитают из измеренного количества винильных групп в полимере, подлежащем анализу, что приводит к определению количества винильных групп/1000 атомов С, которые получены с помощью полиненасыщенного сомономера.The polymer to be analyzed and the reference polymer were produced in the same reactor, using essentially the same conditions (i.e., similar peak temperatures, pressures, and production rates), with the only difference being that the polyunsaturated comonomer was added to the polymer to be analyzed and not to the reference polymer. The total amount of vinyl groups in each polymer was determined using FT-IR measurements, as described herein. It was then assumed that the baseline level of vinyl groups—that is, those formed during the process and from chain transfer agents leading to vinyl groups (if present)—was the same for the reference polymer and the polymer to be analyzed, with the only exception being that the polyunsaturated comonomer was also added to the reactor for the polymer to be analyzed. This baseline is then subtracted from the measured amount of vinyl groups in the polymer being analyzed, resulting in the number of vinyl groups/1000 C atoms that are produced by the polyunsaturated comonomer.
Испытание на влажное старение в соленой водеWet aging test in salt water
Свойства влажного старения кабелей в соленой воде оценивают с использованием процедуры режима А, описанной в технической брошюре Cigre 722 "Recommendations for additional testing for submarine cables from 6 kV (Um=7.2 kV) up to 60 kV (Um=72.5 kV)", выпущенной в апреле 2018 года.The wet aging properties of cables in salt water are assessed using the Mode A procedure described in Cigre technical brochure 722 "Recommendations for additional testing for submarine cables from 6 kV (Um=7.2 kV) up to 60 kV (Um=72.5 kV)", issued in April 2018.
Предварительная подготовка:Preliminary preparation:
Кабель погружают в резервуар с водой на 500 часов при температуре 55°С. Содержание NaCl в воде составляет 3,5 мас. %.The cable is immersed in a tank of water for 500 hours at a temperature of 55°C. The NaCl content in the water is 3.5 wt.%.
СтарениеAging
Кабели подвергают электрическому старению в резервуаре для воды. Температура воды составляет 40°С, и приложенное напряжение частотой 50 Гц составляет 38,5 кВ, что равно напряженности проводника 9,1 кВ/мм. Содержание NaCl в воде составляет 3,5 мас. %.The cables are subjected to electrical aging in a water tank. The water temperature is 40°C, and the applied voltage at 50 Hz is 38.5 kV, which equals a conductor strain of 9.1 kV/mm. The NaCl content in the water is 3.5 wt.%.
Испытание на пробой переменного тока: Испытания на пробой переменного тока после 1 года старения проводили в соответствии с технической брошюрой Cigre 722, раздел 3.6.4.1, и HD 605 5.4.15.3.4 (b). Таким образом, кабель был разрезан на шесть испытательных образцов активной длиной 10 метров (в дополнение к этому концевые участки). Образцы были испытаны на пробой путем испытания с шаговой подачей переменного тока частотой 50 Гц в течение 72 часов после извлечения из резервуара для старения в соответствии со следующей процедурой:AC breakdown test: AC breakdown tests after 1 year of aging were carried out in accordance with Cigre Technical Brochure 722, Section 3.6.4.1, and HD 605 5.4.15.3.4 (b). The cable was therefore cut into six test specimens with an active length of 10 meters (in addition to the end sections). The specimens were tested for breakdown by stepwise application of an alternating current of 50 Hz for 72 hours after removal from the aging tank, according to the following procedure:
- Начало при 36 кВ в течение 5 минут;- Start at 36 kV for 5 minutes;
- Повышение напряжения с шагом 12 кВ каждые 5 минут до тех пор, пока не произойдет пробой.- Increase voltage in 12 kV steps every 5 minutes until breakdown occurs.
Расчет параметров по Weibull для набора данных из шести значений пробоя следует процедуре регрессии наименьших квадратов, описанной в IEC 62539 (2007).The calculation of the Weibull parameters for a data set of six breakdown values follows the least squares regression procedure described in IEC 62539 (2007).
Экспериментальная частьExperimental part
В этих примерах использовали следующие материалы:The following materials were used in these examples:
ЭЭА 1 представляет собой сополимер ПЭНП этилена и 15 мас. % этилакрилатного сомономера (то есть полярного сомономера), полученный в процессе высокого давления. ПТР 2 составляет примерно 7 г / 10 мин.EEA 1 is a copolymer of LDPE, ethylene, and 15 wt.% ethyl acrylate comonomer (i.e., a polar comonomer) produced in a high-pressure process. The MFR 2 is approximately 7 g/10 min.
ПЭНП1 представляет собой сополимер ПЭНП мз этилена и 1,7-октадиенового сомономера (то есть полиненасыщенного сомономера) с содержанием винильных групп примерно 0,55 винила/1000 С и ПТР2 примерно 2 г/10 мин, полученный в процессе высокого давления.LDPE1 is a copolymer of LDPE m3 ethylene and 1,7-octadiene comonomer (i.e. polyunsaturated comonomer) with a vinyl group content of approximately 0.55 vinyl/1000 C and a MFI2 of approximately 2 g/10 min, obtained in a high pressure process.
ДКП: дикумилпероксидDCP: dicumyl peroxide
Два 20 кВ кабеля, имеющие следующие размеры (описанные ниже), экструдировали на пилотной линии CCV со скоростью линии 2,79 м/мин и следующими температурами в зонах нагрева: 460/400/385/375°С в вулканизирующей трубке, а затем сердцевину кабеля охлаждали водой. Одни и те же полупроводящие слои были использованы в двух 20 кВ кабелях (толщина изоляции примерно 5,5 мм) как для примера согласно изобретению, так и для сравнительного примера.Two 20 kV cables with the following dimensions (described below) were extruded on a pilot CCV line at a line speed of 2.79 m/min and the following heating zone temperatures: 460/400/385/375°C in the vulcanizing tube, followed by water-cooling of the cable core. The same semiconducting layers were used in the two 20 kV cables (insulation thickness of approximately 5.5 mm) for both the inventive example and the comparative example.
Внутренний и внешний полупроводящие слои включают LE0595, поставляемый Borealis (который содержит технический углерод и пероксид). Кабели имеют следующие размеры:The inner and outer semiconductive layers include LE0595, supplied by Borealis (which contains carbon black and peroxide). The cables are available in the following sizes:
150 мм2 алюминиевый проводник; 150mm2 aluminum conductor;
Внутренний полупроводящий слой: толщина примерно 1 мм;Inner semiconductive layer: thickness approximately 1mm;
Изоляционный слой: толщина 5,5-5,6 мм;Insulation layer: thickness 5.5-5.6 mm;
Внешний полупроводящий слой: толщина примерно 0,8 мм.Outer semiconductive layer: thickness approximately 0.8 mm.
Изоляционным слоем в сравнительном примере является LE4212, который представляет собой сшиваемую добавку материала замедлителя водного триинга (WTR), поставляемого Borealis. Электрическую прочность на пробой определяли для 20 кВ кабелей согласно изобретению и сравнительных кабелей после 1 года влажного старения в соленой воде, как описано выше.The insulating layer in the comparative example is LE4212, a crosslinkable water tree retardant (WTR) additive supplied by Borealis. The dielectric strength was determined for 20 kV cables according to the invention and comparison cables after one year of wet aging in salt water, as described above.
В результатах испытаний длительностью 1 год после тестирования на электрический пробой (Eb) видно, что существует явное преимущество использования полимерной композиции, содержащей полимерный замедлитель водного триинга (WTR), по сравнению с полимерной композицией, содержащей добавку WTR. В кабеле с изоляцией с полимерным WTR значение Weibull Eb (63,2%) составляет 64,1 кВ/мм после 1 года старения во влажных условиях.The one-year test results after the electrical breakdown (Eb) test show a clear advantage of using a polymer composite containing a polymeric water tree retarder (WTR) compared to a polymer composite containing a WTR additive. In a cable with polymeric WTR insulation, the Weibull Eb (63.2%) value is 64.1 kV/mm after one year of aging in humid conditions.
В кабеле с изоляцией с добавкой WTR значение Weibull Eb (63,2%) составляет 51,2 кВ/мм после 1 года мокрого старения. Эти значения прочности на пробой относятся к электрическому напряжению при напряжении проводника при пробое. Это ясно показывает преимущество полимерной композиции WTR при тестировании в долгосрочных испытаниях на влажное старение в соленой водной среде. В таблице 2 ниже приведены измеренные значения Eb.In a cable with WTR-added insulation, the Weibull Eb value (63.2%) is 51.2 kV/mm after one year of wet aging. These breakdown strength values refer to the electrical voltage at the conductor's breakdown voltage. This clearly demonstrates the advantage of the WTR polymer composite in long-term wet aging tests in a saltwater environment. Table 2 below shows the measured Eb values.
Claims (37)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP20200413.1 | 2020-10-06 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2850497C1 true RU2850497C1 (en) | 2025-11-12 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08319381A (en) * | 1995-05-25 | 1996-12-03 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | Electrical insulating resin composition |
| WO2006131265A1 (en) * | 2005-06-08 | 2006-12-14 | Borealis Technology Oy | Polymer composition having improved wet ageing properties |
| WO2010112333A1 (en) * | 2009-03-30 | 2010-10-07 | Borealis Ag | Cable with high level of breakdown strength after ageing |
| EP2717273A1 (en) * | 2012-10-02 | 2014-04-09 | Nexans | Resistant sheath mixture for cables and conduits |
| KR101440661B1 (en) * | 2010-07-21 | 2014-09-19 | 엘에스전선 주식회사 | Composition For Cable Sheath With High Water-proofing And Flame-retardancy The Cable Having The Same |
| CN102203882B (en) * | 2008-10-31 | 2014-11-26 | 博瑞立斯有限公司 | Cable and polymer composition comprising a multimodal ethylene copolymer |
| RU2540268C2 (en) * | 2010-05-27 | 2015-02-10 | ПРИЗМИАН ПАУЭР КЕЙБЛЗ ЭНД СИСТЕМЗ ЮЭсЭй, ЭлЭлСи | Electrical cable with semiconducting upper layer different from sheath |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08319381A (en) * | 1995-05-25 | 1996-12-03 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | Electrical insulating resin composition |
| WO2006131265A1 (en) * | 2005-06-08 | 2006-12-14 | Borealis Technology Oy | Polymer composition having improved wet ageing properties |
| CN102203882B (en) * | 2008-10-31 | 2014-11-26 | 博瑞立斯有限公司 | Cable and polymer composition comprising a multimodal ethylene copolymer |
| WO2010112333A1 (en) * | 2009-03-30 | 2010-10-07 | Borealis Ag | Cable with high level of breakdown strength after ageing |
| RU2540268C2 (en) * | 2010-05-27 | 2015-02-10 | ПРИЗМИАН ПАУЭР КЕЙБЛЗ ЭНД СИСТЕМЗ ЮЭсЭй, ЭлЭлСи | Electrical cable with semiconducting upper layer different from sheath |
| KR101440661B1 (en) * | 2010-07-21 | 2014-09-19 | 엘에스전선 주식회사 | Composition For Cable Sheath With High Water-proofing And Flame-retardancy The Cable Having The Same |
| EP2717273A1 (en) * | 2012-10-02 | 2014-04-09 | Nexans | Resistant sheath mixture for cables and conduits |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Sutton, S. J. High stress wet aging of cable dielectrics-meeting new challenges. IEEE Electrical Insulation Magazine, January/February2017, Vol 33, N 1, pp.7-14. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2010318182B2 (en) | Crosslinkable polymer composition and cable with advantageous electrical properties | |
| CA2785786C (en) | Vulcanizable copolymer semiconductive shield compositions | |
| EP2414451B1 (en) | Cable with high level of breakdown strength after ageing | |
| EP2705079B1 (en) | Polymer composition for electrical devices | |
| MX2012005197A (en) | A cable and production process thereof. | |
| US20120227997A1 (en) | Medium-or high-voltage electric cable | |
| CN103703066B (en) | For the polymer composition of electrical means | |
| US20140199547A1 (en) | Semiconductive polymer composition | |
| WO2019121735A1 (en) | Cable made from crosslinkable composition with antioxidant and beneficial methane formation | |
| CN116569283B (en) | cable | |
| US20190348191A1 (en) | Cable with advantageous electrical properties | |
| US20250243352A1 (en) | Submarine cable | |
| RU2850497C1 (en) | Cable | |
| RU2844819C2 (en) | Underwater cable | |
| WO2024110617A1 (en) | Crosslinkable stabilized polymer composition | |
| AU2019283977A1 (en) | Cable comprising an easily peelable semi-conductive layer | |
| EP4540316A1 (en) | Cable |