Halbleitende Kabelcompounds

Für Kabel im Mittelspannungs (MV)- und Hochspannungs (HV)-Bereich ist die Kabelisolation innen und aussen von einer konzentrischen, halbleitenden Schicht umgeben. Diese Schichten dienen zur Homogenisierung des elektrischen Feldes in der Isolation. Die Halbleiterschichten bestehen in der Regel aus Co-Polymeren auf der Basis von Ethylen wie EVA, EBA oder ähnlichen Werkstoffen und einem hohen Anteil an leitfähigen Materialien wie Russ, Graphit oder Carbon Nanotubes, die die halbleitenden Eigenschaften bewirken.

Der Wirkung der halbleitenden Schichten auf die Isolation wurde anfänglich zu wenig Bedeutung beigemessen. Es setzte sich allerdings bald die Erkenntnis durch, dass in den Halbleitern enthaltene Ionen die dazwischenliegende Isolationsschicht verunreinigen und zur Bildung von water trees beitragen können.

Durch geeignete Wahl der Polymere und entsprechenden Zusatzstoffe wird erreicht, dass die äussere Halbleiterschicht leicht von der Isolation entfernt werden kann, was in gewissen Fällen eine Erleichterung bei der Montage der Kabelgarnituren darstellt. Die Länder, welche den leicht entfernbaren Halbleiter heute noch vorschreiben, sind Frankreich und die USA. In den anderen Ländern wird mehr und mehr auf die leicht entfernbare Halbleiterschicht verzichtet, einerseits aus Kostengründen, andererseits wegen der Verfügbarkeit von ausgezeichneten Schälgeräten. Für EPR basierte Compounds bleibt die leichte Entfernbarkeit des Halbleiters eine Grundforderung, da er sich mechanisch nur schwierig lösen lässt. Die Volumen steigen im Gleichschritt mit der Entwicklung und Wachstum der polymeren MV-/HV-Kabelisolationen.

Anforderungen an die Aufbereitung

Die Anforderungen an den Aufbereitungsprozess von halbleitenden Kabelcompounds sind sehr anspruchsvoll. Die Leitfähigkeitswerte müssen sowohl bei Raumtemperaturen wie auch erhöhten Betriebswerten gewährleistet sein. Die hochstrukturierten Russe müssen in ihrem Aufbau erhalten bleiben und äusserst homogen verteilt werden, um das leitende Netzwerk auszubilden. Die eingesetzten Polymere dürfen so wenig wie möglich abgebaut werden. Die Oberflächen der in der Verarbeitung koextrudierten Schichten müssen sehr glatt und gleichmässig sein. Meist ist eine Vernetzbarkeit auf Peroxid-Basis gefordert.

Zur Erfüllung dieses komplexen Anforderungsprofils bei halbleitenden Kabelcompounds kann der BUSS Ko-Kneter seine spezifischen Stärken ausspielen: Die hohen Anteile an leitfähigen Zuschlagstoffen können auf mehrere Zuführstellen verteilt werden. Die unmittelbar einsetzenden Mischvorgänge bei moderaten Schergeschwindigkeiten führen zu exzellenten distributiven Mischergebnissen ohne die innere Struktur der leitfähigen Materialien und Polymere zu schädigen. Die Designfreiheit des Systems ermöglicht zudem, spezifisch auf die sich erhöhende Viskosität in den Verfahrenszonen mit gezielt gewählten Konfigurationen einzugehen. Dies erlaubt eine massgeschneiderte Steuerung und Kontrolle der Prozessbedingungen.

Im zweistufigen System des BUSS Ko-Kneters werden das Compoundieren und der Druckaufbauschritt konsequent voneinander entkoppelt. So wird der Aufbereitungsschritt, unabhängig vom Druckaufbau, Filtrations- und Formgebungsschritt, auf bestmögliche Ergebnisse bezüglich Qualität und Durchsatz optimiert.

Der modulare und dadurch anpassbare Aufbau der ganzen Compoundieranlage und die breit abgestützte BUSS Verfahrensexpertise machen den BUSS Ko-Kneter zum Technologieführer und System der Wahl für nahezu allen Bedürfnisse der Compoundierung von halbleitenden Kabelcompounds weltweit – unbesehen von Installationsort und der erforderlichen Ausstossleistung.

Typisches Anlagenlayout für die Aufbereitung von halbleitenden Kabelcompounds

Typischer Anlagenaufbau für die Herstellung von halbleitenden Kabelcompounds

Die BUSS Compoundier-Technologie bietet für halbleitende Kabelcompounds folgende spezifische Vorteile

  • Intensives Mischen bei tiefem spezifischem Energieeintrag
    Mehrflügelige BUSS Compounder der neusten Generation erzielen ein höhere Mischwirkung bei einem um insgesamt 15–40 % niedrigeren spezifischen Energieeintrag. Dies liegt an einer höheren Zahl an Mischzyklen, die optimal auf die jeweiligen Prozesszone abgestimmt ist. Die zum Aufschmelzen erforderliche Energie wird nahezu ausschließlich mechanisch (dissipativ) als Scherenergie eingeleitet.

  • Geringere Beanspruchung von Polymer, Fasern und hochstrukturierten Füllstoffen
    Die moderaten Scherraten des BUSS Ko-Kneters gewährleisten eine kontrollierbare Scherung und niedrige Temperaturprofile und beanspruchen die Struktur von Fasern und hochstrukturierten Füllstoffen wie Russ deutlich weniger als andere Systeme. Dies führt zu besseren mechanischen und elektrischen Eigenschaften, verbessertem Fließverhalten und einem niedrigeren Verbrauch an teuren Additiven.

  • Hohe Füllgrade erreichbar
    Die BUSS Technologie erlaubt Füllstoffanteile von bis zu 90%, durch das Aufteilen auf 2-3 Zuführpositionen, nutzen von Einspeiseorganen wie Seitenzuführschnecken, gravimetrischer Zuführung von Füllstoffen, Rückwärtsentlüftung und einer hervorragenden Fördereffizienz. Die moderaten Scherraten des Ko-Kneters erlauben eine mühelose Handhabung der hohen Viskositäten, die bei hohen Füllstoffgraden entstehen.

  • Hohe Zahl an Mischzyklen
    Auf den mehrflügeligen BUSS Ko-Knetern wird eine hohe Zahl an Mischzyklen erzielt. Die neuen, einzigartigen Schneckengeometrien ermöglichen eine maximale Teilung und Neufaltung der Compounds, mit zahllosen Umschichtungen und hervorragendem Mischen über eine sehr kurze Verfahrenslänge.

  • Gleichförmige, moderate Scherraten
    Gleichförmige Scherraten ermöglichen ein kontrolliertes Mischen bei tieferen Temperaturen, während nur die erforderliche Scherenergie für die anliegende Verfahrensaufgabe eingeleitet wird. Die enge Scherratenverteilung, im Vergleich zu alternativen Systemen, gewährleistet gleichförmige Scherverläufe für jedes einzelne Partikel. Dies führt zu einer hochwertigen Aufbereitung bei geringerer Energieeinleitung.

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  • COMPEO
  • Buss Kneader technology
  • Buss Kneader Technology for Cable Compounds