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CH632699A5 - Process for producing an electrically insulating silicone moulding - Google Patents

Process for producing an electrically insulating silicone moulding Download PDF

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CH632699A5
CH632699A5 CH1138877A CH1138877A CH632699A5 CH 632699 A5 CH632699 A5 CH 632699A5 CH 1138877 A CH1138877 A CH 1138877A CH 1138877 A CH1138877 A CH 1138877A CH 632699 A5 CH632699 A5 CH 632699A5
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Norbert Kurda
Hans-Joachim Dr Phil Schenck
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines elektrisch isolierenden Silikongummi-Formkörpers mit unterschiedlichen Wandquerschnitten, insbesondere für einen Kabelendverschluss, bei dem in einen Formhohlraum eine wärmevernetzbare Silikonkautschukmasse mit Raumtemperatur gegossen, der Formhohlraum verschlossen und der Silikonkautschuk vernetzt wird. The invention relates to a method for producing an electrically insulating silicone rubber molded body with different wall cross sections, in particular for a cable end closure, in which a heat-crosslinkable silicone rubber composition is poured into a mold cavity at room temperature, the mold cavity is closed and the silicone rubber is crosslinked.

Die einadrigen Kunststoff-Mittelspannungskabel mit einer Isolierung aus Polyäthylen oder vernetztem Polyäthylen für 20 kV verdrängen mehr und mehr die papierisolierten Kabel und machen damit auch die Entwicklung einer neuen Garniturentechnik erforderlich. Angestrebt wird anstelle der kostenintensiven und zeitraubenden manuellen Herstellung der einzelnen Endverschlüsse eine mechanisierte Fertigung im Herstellerwerk. The single-core plastic medium-voltage cables with an insulation made of polyethylene or cross-linked polyethylene for 20 kV are increasingly displacing the paper-insulated cables and thus also require the development of a new set technology. Instead of the cost-intensive and time-consuming manual production of the individual terminations, the aim is a mechanized production in the manufacturing plant.

Zur Herstellung von Kunststoff-Formkörpern sind bereits verschiedene Verfahren bekannt. Various processes are already known for the production of plastic moldings.

Nach der DE-OS 2 432 057 wird ein Silikongummi-Formkörper in der Weise hergestellt, dass in eine als Form dienende Kammer eine zunächst flüssige Silikonkautschukmasse mit einem Härterzusatz durch eine Einfüllöffnung eingegossen wird. Die Einfüllöffnung wird nach dem Verfestigen des Silikongummis durch einen Stopfen verschlossen. According to DE-OS 2 432 057, a silicone rubber molded body is produced in such a way that an initially liquid silicone rubber composition with a hardener additive is poured through a filler opening into a chamber serving as the mold. The filling opening is closed by a plug after the silicone rubber has solidified.

In der CH-PS 509 139 wird ein als Druckgelierverfahren bezeichnetes, nahezu drucklos arbeitendes «Eingiess»-Ver-fahren von erwärmtem Giessharz in eine auf Härtungstemperatur vorgewärmte Form beschrieben, bei dem bis zum Aushärten Masse als Schwundausgleich unter Druck nachgeschoben wird. In CH-PS 509 139, a pressure-gelling process known as an almost pressure-free “pouring” process from heated casting resin into a mold preheated to the curing temperature is described, in which mass is added until it cures to compensate for shrinkage under pressure.

In der DE-OS 2 017 506 wird ebenfalls ein Verfahren zum Herstellen von Kunststoff-Formkörpern aus Giessharz behandelt, bei dem die Giessharzmassen aber mittels Druck in die Form eingebracht werden, wobei die Form ebenfalls eine höhere Temperatur als die Giessharzmasse aufweist und die Masse unter dem beim Einfüllen übertragenen Druck bis zum Aushärten in der Form bleibt. DE-OS 2 017 506 also deals with a process for the production of plastic moldings from cast resin, in which the cast resin compositions are introduced into the mold by means of pressure, the mold likewise having a higher temperature than the cast resin composition and the composition below the pressure transferred during filling remains in the mold until it hardens.

Diese Verfahren beziehen sich jedoch auf Giessharz, einer relativ niederviskosen Masse. Um jedoch Kunststoff-Formkörper hoher Elastizität zu erhalten, die z.B. als vorgefertigte Kabelendverschlüsse verwendet werden können, However, these methods relate to casting resin, a relatively low-viscosity mass. However, in order to obtain plastic moldings of high elasticity, which e.g. can be used as prefabricated cable terminations,

muss man von Silikonkautschuk ausgehen, einer Masse mit wesentlich höherer Viskosität. Die hohe Viskosität erschwert die Erfüllung der Forderung, beim Formen der Körper jede Blase oder andere Hohlraumbildung zu vermeiden. one has to start from silicone rubber, a mass with a much higher viscosity. The high viscosity makes it difficult to meet the requirement to avoid any bubbles or other cavities when shaping the body.

s Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem auch bei der Verwendung von Silikonkautschuk keine nennenswerte Schrumpfung der Formkörper auftritt und bei der die Ausformzeiten, d.h. die Verweilzeiten der zu formenden io Körper in den Formen klein (d.h. wenige Minuten) sind. Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäss der Erfindung vorgeschlagen, dass die Form zum Giessen um 20° gegenüber der Senkrechten geneigt wird, das Giessen der wärmevernetzbaren Silikonkautschukmasse mit einer Viskosität von 5 i5 bis 90 Pa.s mit einem Spritzgiessdruck von 30 bis 100 bar erfolgt und die Form zum Vernetzen des Silikonkautschuks um 50 bis 180 °C über die Raumtemperatur der Silikonkautschukmasse erwärmt wird. s The invention is therefore based on the object of creating a method of the type mentioned at the outset, in which no appreciable shrinkage of the shaped bodies occurs even when silicone rubber is used and in which the molding times, i.e. the dwell times of the bodies to be molded in the molds are short (i.e. a few minutes). To achieve this object, it is proposed according to the invention that the mold for casting is inclined by 20 ° with respect to the vertical, the heat-crosslinkable silicone rubber composition having a viscosity of 5 15 to 90 Pa.s is cast with an injection molding pressure of 30 to 100 bar and the mold for crosslinking the silicone rubber is heated by 50 to 180 ° C above the room temperature of the silicone rubber composition.

Dadurch wird erreicht, dass die Vulkanisation zunächst 20 an den Formwandungen (Mantel und Kern) beginnt und sich von dort aus allmählich ins Innere fortsetzt. Das hat wiederum zur Folge, dass bis zur Beendigung des Giessvor-ganges, d.h. bis zum endgültigen Füllen des Forminneren, ein Fliesskanal offen bleibt, über den Luft aus der Form ent-25 weichen kann. Dadurch, dass sich halbfeste Vulkanisationsschichten zunächst nur an den Formwänden ausbilden und die Masse, die eine wesentlich niedrigere Temperatur als die Form hat, ständig unter Druck ungehindert nachfliessen kann, wird eine Pfropfenbildung verhindert, d.h. die relativ 30 kühle, zuletzt nachfliessende Masse erstarrt auch im Einspritzkanal zuletzt, so dass ein poren- und lunkerfreier Formkörper von mechanisch und elektrisch hochwertiger Qualität entsteht. Durch das Neigen der Form gegenüber der Senkrechten können auch komplizierte Körper mit Hin-35 terschneidungen und extremen Querschnittsunterschieden, z.B. Endverschlüsse mit Deflektoren, einwandfrei hergestellt werden. Die Neigung gegenüber der Senkrechten bewirkt auch, dass ein Überschlagen der Masse beim Einspritzen und damit ein Einschliessen von Luft verhindert wird. Das 40 schnelle Einfüllen (hoher Druck!) kalter Masse sorgt dafür, dass beim Vernetzen kein bemerkbarer Schwung auftreten kann. This ensures that the vulcanization begins at the mold walls (shell and core) and then gradually continues from there into the interior. This in turn means that until the end of the casting process, i.e. until the interior of the mold is finally filled, a flow channel remains open, through which air can escape from the mold. The fact that semi-solid vulcanization layers initially only form on the mold walls and the mass, which has a significantly lower temperature than the mold, can flow in unhindered under pressure, prevents the formation of clots, i.e. the relatively cool, ultimately flowing mass also solidifies in the injection channel last, so that a pore-free and void-free molded body of mechanically and electrically high quality is created. By inclining the shape to the vertical, even complicated bodies with undercuts and extreme cross-sectional differences, e.g. End closures with deflectors can be made perfectly. The inclination to the vertical also has the effect that the mass does not roll over when injecting and thus traps air. The quick filling (high pressure!) Of cold mass ensures that no noticeable swing can occur during networking.

Auf diese Weise erhält man z.B. als Kabelendverschlüsse verwerndbare Körper von sehr homogener Struktur mit ei-45 ner einwandfreien Oberfläche mit hoher Elastizität, so dass die im Hohlmass etwas kleineren Endverschlüsse auf das Kabel (mit Hilfe einer Gleitmasse) aufgezogen werden können und dann mit Vorspannung anliegen, um die Bildung von Kriechwegen mit Sicherheit zu verhindern, so Vorzugsweise kann man einen Silikonkautschuk verwenden, der endständige Vinylgruppen enthält. Durch die Verwendung einer diesen Kautschuk enthaltenden Masse wird eine wesentlich verbesserte Einreiss- und Weiterreiss-Festig-keit der fertigen Formkörper erreicht. Ausserdem werden 55 damit auch die Herstellungsbedingungen etwas erleichtert. In this way you get e.g. bodies that can be used as cable terminations with a very homogeneous structure and a perfect surface with high elasticity, so that the somewhat smaller cavities can be fitted onto the cable (with the help of a sliding compound) and then bear with pretension to prevent creepage paths to prevent with certainty, so you can preferably use a silicone rubber that contains terminal vinyl groups. Through the use of a mass containing this rubber, a substantially improved tear and tear propagation strength of the finished molded article is achieved. In addition, the manufacturing conditions are somewhat facilitated.

Bei der Ausgestaltung der Erfindung ist es von besonderem Vorteil, vor dem Giessen die Form mit einer Lösung des Ammonsalzes mindestens einer Per-Fluor-Carbonsäure zu benetzen. Diese Ammonsalze setzen die Oberflächenspan-6o nung der auszuformenden Masse stark herab und ermöglichen so, dass die Masse auch bei komplizierten Formkörpern in alle Winkel gelangt. In the embodiment of the invention, it is particularly advantageous to wet the mold with a solution of the ammonium salt of at least one per-fluorocarboxylic acid before casting. These ammonium salts greatly reduce the surface tension of the mass to be molded and thus enable the mass to reach all angles even with complicated shaped bodies.

Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn die Konzentration des Per-Fluor-Carbonsäure-Ammonsalzes in der Benet-65 zungslösung 0,5-20 ppm beträgt. It is also particularly advantageous if the concentration of the per-fluorocarboxylic acid ammonium salt in the benet solution is 0.5-20 ppm.

Vorzugsweise wird als Per-Fluor-Carbonsäure-Ammon-salz ein Gemisch der Ammonsalze perfluorierter C6-C8-Car-bonsäuren, insbesondere der Caprylsäure, verwendet. A mixture of the ammonium salts of perfluorinated C6-C8-carboxylic acids, in particular caprylic acid, is preferably used as the per-fluorocarboxylic acid-ammonium salt.

3 3rd

632 699 632 699

Das Verfahren gemäss der Erfindung wird anhand von zwei Beispielen im einzelnen erläutert. Die so hergestellten Formkörper sind in den Fig. 1 und 2 im Schnitt dargestellt. The method according to the invention is explained in detail using two examples. The moldings thus produced are shown in section in FIGS. 1 and 2.

Beispiel 1 (Fig. 1) Example 1 (Fig. 1)

Herstellung eines bikonischen, etwa 280 mm langen Formkörpers 10 nach Fig. 1. Dieser Formkörper 10 weist Wanddicken zwischen 2 und 20 mm auf und dient als Kabel-endverschluss für Mittelspannungskabel. An seiner Unterseite ist ein Deflektor 11 eingebettet. Der Formkörper 10 bildet in der Form Hinterschneidungen. Production of a biconical, approximately 280 mm long molded body 10 according to FIG. 1. This molded body 10 has wall thicknesses between 2 and 20 mm and serves as a cable end closure for medium-voltage cables. A deflector 11 is embedded on its underside. The shaped body 10 forms undercuts in the shape.

Füllmenge: 350 g katalysierte Silikonkautschukmasse, Viskosität der Silikonkautschukmasse bei Raumtemperatur: etwa 20-40 Pa.s, Filling quantity: 350 g catalyzed silicone rubber composition, viscosity of the silicone rubber composition at room temperature: about 20-40 Pa.s,

Temperatur der Silikonkautschukmasse: 20-25 °C (Raumtemperatur), Temperature of the silicone rubber mass: 20-25 ° C (room temperature),

Formfüllzeit: ca. 45 sec, Mold filling time: approx. 45 sec,

Fülldruck: ca. 60 bar, Filling pressure: approx. 60 bar,

Vulkanisationszeit: ca. 2 min ab Beginn der Masseeinfüllung, Vulcanization time: approx. 2 minutes from the start of mass filling,

Entformungszeit: ca. 3 min ab Beginn der Masseeinfül-lung. De-molding time: approx. 3 min from the start of mass filling.

Die oben offene Form weist eine relativ kleine Öffnung auf, so dass am Ende des Füllvorganges die Masse an dieser The shape, which is open at the top, has a relatively small opening, so that the mass at the end of the filling process

Stelle zuerst vollständig erstarrt und somit die Form ab-schliesst, während der Einfüllstutzen mit einem Pfropfen verschlossen werden muss, um den beim Vernetzen auftretenden Druck zu konservieren. Place first completely solidified and thus closes the mold, while the filler neck has to be closed with a stopper in order to preserve the pressure that occurs during crosslinking.

5 5

Beispiel 2 (Fig. 2) Example 2 (Fig. 2)

Herstellung eines bikonischen, etwa 260 mm langen Formkörpers 20 gemäss Fig. 2. Der Formkörper 20 weist Wanddicken zwischen 2 und 20 mm auf und dient als En-io denabschluss für Mittelspannungskabel. Zur Vergrösserung der Kriechwege ist er mit Schirmen 22 versehen. An der Unterseite ist ein Deflektor 21 eingebettet. Production of a biconical, approximately 260 mm long molded body 20 according to FIG. 2. The molded body 20 has wall thicknesses between 2 and 20 mm and serves as an end closure for medium-voltage cables. To enlarge the creepage distances, it is provided with screens 22. A deflector 21 is embedded on the underside.

Füllmenge: 420 g katalysierte Silikonkautschukmasse, Viskosität der katalysierten Silikonkautschukmasse bei 15 Raumtemperatur: ca. 27 Pa.s, Filling quantity: 420 g catalyzed silicone rubber composition, viscosity of the catalyzed silicone rubber composition at 15 room temperature: approx. 27 Pa.s,

Temperatur der katalysierten Silikonkautschukmasse: 20-25 °C (Raumtemperatur), Temperature of the catalyzed silicone rubber mass: 20-25 ° C (room temperature),

Formtemperatur: 80-100 °C, Mold temperature: 80-100 ° C,

Formfüllzeit: ca. 70 sec, Mold filling time: approx. 70 sec,

20 Fülldruck: 60-80 bar, 20 filling pressure: 60-80 bar,

Vulkanisationszeit: ca. 6 min ab Beginn der Masseeinfüllung, Vulcanization time: approx. 6 min from the start of the filling process,

Entformungszeit: ca. 7 min ab Beginn der Masseeinfüllung. De-molding time: approx. 7 min from the start of the mass filling.

s s

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims (4)

632 699632 699 1. Verfahren zum Herstellen eines elektrisch isolierenden Silikongummi-Formkörpers mit unterschiedlichen Wandquerschnitten, bei dem in einen Formhohlraum eine wär-mevernetzbare Silikonkautschukmasse mit Raumtemperatur gegossen, der Formhohlraum verschlossen und der Silikonkautschuk vernetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Form zum Giessen um etwa 20° gegenüber der Senkrechten geneigt wird, das Giessen der wärmevernetzbaren Silikonkautschukmasse mit einer Viskosität von 5 bis 90 Pa.s mit einem Spritzgiessdruck von 30 bis 100 bar erfolgt und die Form zum Vernetzen des Silikonkautschuks um 50 bis 1. A method for producing an electrically insulating silicone rubber molded body with different wall cross-sections, in which a heat-crosslinkable silicone rubber composition is poured into a mold cavity at room temperature, the mold cavity is closed and the silicone rubber is crosslinked, characterized in that the mold for casting is cast at about 20 ° is inclined relative to the vertical, the casting of the heat-crosslinkable silicone rubber composition with a viscosity of 5 to 90 Pa.s takes place with an injection molding pressure of 30 to 100 bar and the shape for crosslinking the silicone rubber by 50 to 180 °C über die Raumtemperatur der Silikonkautschukmasse erwärmt wird. 180 ° C above the room temperature of the silicone rubber composition is heated. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Giessen die Form mit einer Lösung des Am-monsalzes mindestens einer Per-Fluor-Carbonsäure benetzt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the mold is wetted with a solution of the ammonium salt of at least one per-fluorocarboxylic acid before casting. 2 2nd PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration des Per-Fluor-Carbonsäure-Am-monsalzes in der Benetzungslösung 0,5 bis 20 ppm beträgt. 3. The method according to claim 1, characterized in that the concentration of the per-fluorocarboxylic acid ammonium salt in the wetting solution is 0.5 to 20 ppm. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Per-Fluor-Carbonsäure-Ammonsalz aus einem Gemisch der Ammonsalze perfluorierter C6-C8-Carbonsäuren, insbesondere der Caprylsäure, besteht. 4. The method according to claim 2, characterized in that the per-fluorocarboxylic acid ammonium salt consists of a mixture of the ammonium salts of perfluorinated C6-C8 carboxylic acids, in particular caprylic acid.
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