Bei Mittel- und Hochspannungskabeln spielen halbleitende Schirmmassen eine entscheidende Rolle für eine gleichmäßige elektrische Feldverteilung und eine verbesserte Grenzfläche zwischen Leiter, Isolierung und Schirmung. Diese Massen bestehen typischerweise aus einem Basisharz, leitfähigem Ruß und verschiedenen Verarbeitungshilfsstoffen. Das Basisharz hat dabei einen signifikanten Einfluss auf die Verarbeitbarkeit, die elektrische Stabilität, die Grenzflächenverträglichkeit, die Beständigkeit gegenüber thermischer Alterung und die Langzeitstabilität des Kabels.
In den letzten Jahren hat sich Ethylenbutylacrylat (EBA) dank seiner ausgewogenen Gesamtleistung zu einem der bevorzugten Basisharze für halbleitende Abschirmmassen entwickelt, die in Mittel- und Hochspannungskabeln verwendet werden.
Was ist EBA-Harz?
EBA (Ethylenbutylacrylat) ist ein thermoplastisches Copolymer, das aus Ethylen und Butylacrylat (BA) hergestellt wird. Durch die Einführung von Butylacrylatgruppen in die Polymerkette wird eine moderate Polarität erzielt, wodurch EBA die hervorragenden Verarbeitungseigenschaften von Polyolefinen mit einer verbesserten Kompatibilität mit polaren Materialien vereint.
Im Vergleich zu herkömmlichem Polyethylen bietet EBA mehrere Vorteile:
Hervorragende Flexibilität und Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen
Gute thermische Stabilität und Beständigkeit gegen thermische Alterung
Verbesserte Dispersion von leitfähigem Ruß
Gute Verträglichkeit mit Polyethylen,XLPEund andere Dämmstoffe
Diese Eigenschaften machen EBA zu einem attraktiven Basisharz für halbleitende Abschirmmassen.
Warum eignet sich EBA gut für halbleitende Abschirmmassen?
Verbesserte Rußdispersion
Die elektrischen Eigenschaften einer halbleitenden Abschirmmasse hängen maßgeblich davon ab, ob leitfähiger Ruß ein gleichmäßiges und durchgehendes leitfähiges Netzwerk bilden kann.
Die polaren Gruppen im EBA verstärken die Wechselwirkung zwischen Harz und leitfähigem Ruß und tragen so zu einer gleichmäßigeren Verteilung des Rußes in der Polymermatrix bei. Eine bessere Dispersion führt zu einem niedrigeren und stabileren spezifischen Widerstand und verbessert gleichzeitig die Oberflächenqualität der Abschirmschicht, wodurch Grenzflächendefekte reduziert und eine bessere Haftung an der Isolierschicht gefördert werden.
Stabile elektrische Leistung
Im Betrieb sind Mittel- und Hochspannungskabel aufgrund wechselnder Lasten ständigen Temperaturschwankungen ausgesetzt. Daher muss die halbleitende Schirmschicht über einen weiten Temperaturbereich stabile elektrische Eigenschaften aufweisen.
Durch eine optimierte Zusammensetzung können EBA-basierte halbleitende Abschirmmassen ein stabileres Leiternetzwerk bilden und temperaturbedingte Widerstandsschwankungen reduzieren. Dies trägt zur Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen elektrischen Feldes und damit zur langfristigen Zuverlässigkeit des Kabels bei.
Ausgezeichnete Beständigkeit gegen thermische Alterung
Stromkabel sind so konstruiert, dass sie über viele Jahre hinweg kontinuierlich bei erhöhten Temperaturen betrieben werden können. Daher ist die Beständigkeit gegen thermische Alterung eine wesentliche Eigenschaft von halbleitenden Abschirmungsmaterialien.
Im Vergleich zu einigen herkömmlichen Polymersystemen bietet EBA eine gute thermische Stabilität. Auch nach längerer thermischer Alterung behalten EBA-basierte Verbindungen ihre mechanischen Eigenschaften und ihre strukturelle Stabilität besser bei, was die Lebensdauer sowohl der Schirmschicht als auch des gesamten Kabelsystems verlängert.
Ein gutes Gleichgewicht zwischen Kraft und Flexibilität
Während des gesamten Prozesses der Kabelextrusion, Verseilung, des Transports, der Installation und des Langzeitbetriebs ist die halbleitende Schirmschicht verschiedenen mechanischen Belastungen ausgesetzt, darunter Zugkräfte, Biegungen und thermische Wechselwirkungen.
EBA-basierte Schirmmassen bieten eine ausgewogene Kombination aus mechanischer Festigkeit und Dehnung und zeichnen sich durch hervorragende Flexibilität bei gleichzeitig guter Rissbeständigkeit aus. Diese Eigenschaften tragen dazu bei, die Verarbeitungs- und Langzeitleistungsanforderungen von Mittel- und Hochspannungskabeln zu erfüllen.
Zukunftspotenzial bei HGÜ-Kabelanwendungen
Mit der Weiterentwicklung der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungstechnologie (HGÜ) werden höhere Leistungsanforderungen an die halbleitenden Abschirmungsmaterialien gestellt.
Neben der Gewährleistung einer stabilen elektrischen Leitfähigkeit spielt die halbleitende Abschirmschicht auch eine wichtige Rolle bei der Reduzierung der Raumladungseinspeisung in das Isolationssystem. In den letzten Jahren haben halbleitende Materialien auf EBA-Basis zunehmend an Bedeutung für Anwendungen in HGÜ-Kabeln gewonnen. Durch die Optimierung von Harzsystemen und funktionellen Füllstoffformulierungen besitzen EBA-basierte Verbindungen das Potenzial, das Raumladungsverhalten weiter zu verbessern und zu zuverlässigeren Isolationssystemen für HGÜ-Kabel beizutragen.
Wichtige Überlegungen bei der Nutzung von EBA
Obwohl EBA viele Vorteile bietet, sollten seine Eigenschaften bei der Formulierungsentwicklung und Verarbeitung berücksichtigt werden.
Beispielsweise kann leitfähiger Ruß leicht Feuchtigkeit aufnehmen, weshalb eine sorgfältige Feuchtigkeitskontrolle bei Lagerung, Handhabung und Produktion unerlässlich ist. Darüber hinaus weist EBA im Vergleich zu Polyethylen-basierten Isoliermaterialien andere Schmelzfließeigenschaften auf, was eine entsprechende Optimierung der Coextrusions-Prozessbedingungen erfordert. Der Butylacrylat-(BA)-Gehalt beeinflusst zudem Flexibilität, Verarbeitbarkeit und Grenzflächenkompatibilität. Daher ist die Auswahl des geeigneten EBA-Typs für unterschiedliche Kabelstrukturen und Anwendungsanforderungen wichtig.
Abschluss
Da sich Mittel- und Hochspannungskabel, Kabel für erneuerbare Energien und HGÜ-Übertragungssysteme ständig weiterentwickeln, wird von halbleitenden Abschirmungsmaterialien erwartet, dass sie ein höheres Maß an elektrischer Stabilität, Schnittstellenkompatibilität, Beständigkeit gegen thermische Alterung und Verarbeitungsleistung bieten.
Dank seiner ausgezeichneten Rußdispersion, stabilen elektrischen Leistung, starken Beständigkeit gegen thermische Alterung und hervorragenden Verarbeitungseigenschaften hat sich EBA-Harz zu einem der wichtigsten Basisharze für Hochleistungs-Halbleiter-Abschirmmassen entwickelt und wird voraussichtlich eine zunehmend wichtige Rolle bei der Entwicklung von Kabelmaterialien der nächsten Generation spielen.
Veröffentlichungsdatum: 26. Juni 2026