DE2649874A1

DE2649874A1 - Extrudierbare, unter der einwirkung von feuchtigkeit vernetzbare mischung und deren anwendung

Info

Publication number: DE2649874A1
Application number: DE19762649874
Authority: DE
Inventors: Frank Kaenekas; Dieter Keuper; Hermann Uwe Dipl Chem Voigt
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: KM Kabelmetal AG
Priority date: 1976-10-29
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1978-05-03
Also published as: DE2649874B2

Description

Extrudierbare, unter der Einwirkung von Feuchtigkeit ver-
netzbare Mischung und deren Anwendung Die vorliegende Erfindung betrifft eine extrudierbare Mischung auf der Basis von Polymeren, die unter der Einwirkung von Feuchtigkeit vernetzbar sind, sowie deren Anwendung auf elektrische Kabel und Leitungen.
Bekannt ist es allgemein, insbesondere auch in der Kabel-und Leitungstechnik, vernetzte Werkstoffe einzusetzen. Hierfür können geeignete Kunst- oder Naturkautschuke verwendet werden, aber auch der Einsatz von Polyäthylen ist üblich, wobei hier und auch dort als Vernetzungsmittel Peroxide eingesetzt werden. Diese Materialien werden dann z. B. in Form einer Isolierung oder eines Mantels für die Kabel oder Leitungen mittels kontinuierlich arbeitender Vernetzungsanlagen in den vernetzten Zustand überführt.
Schwierigkeiten bereitet es jedoch, auf diese Weise Mischungen herzustellen, die im gespritzten, d. h. extrudierten Zustand besonderen Anforderungen z. B. hinsichtlich äußerer mechanischer oder witterungsmäßiger Einflüsse genügen sollen.
Basismaterialien entsprechender Dichte und/oder geeigneter Molekulargewichtsverteilung konnten bisher dafiir nämlich nicht eingesetzt werden, da wegen der entsprechend hohen Extrusionstemperatur von 1500 C und darüber die im Handel erhältlichen Vernetzungsmittel (Peroxide) nicht mehr einsetzbar sind, weit deren Anspringtemperatur in wesentlich niedrigeren Temperaturbereichen liegt.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine ttöglichkeit zu finden, durch die mechanisch hochwertige íaterialien auf Polymerbasis, die, wenn auch bei wesentlich höheren Temperaturen, extrudierbar sind, in den vernetzten Zustand iiberführt werden können.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Mischung, die, bezogen auf 100 Gew. % Polymeres, 50 bis 100 Gew. °,4 Polyolefine und/oder Copolymerisate hoher Dichte enthält und unter der Einwirkung von Feuchtigkeit vernetzbar ist. Damit ist den Materialien z. B. Polyäthylen hoher Dichte, die für die peroxidische Vernetzungstechnik bisher nicht in Frage kamen der Weg geöffnet, auch in der Kabeltechnik eingesetzt zu werden, wobei durch die besonderen Eigenschaften dieser Basismaterialien Produkte besonders hoher Güte erzeugt werden können.
Besonders vorteilhaft ist es deshalb für die Zwecke der Erfindung, wenn in ihrer Weiterführung Polyolefine und/oder Copolymerisate verwendet werden, deren Dichte 0,94 bis oil96 g/cm3 beträgt. Auch sollte der Schmelzindex des eingesetzten Basismaterials zweckmäßig zwischen 0,1 und 9,0, vorzugsweise zwischen 0,3 und 5,0 g/min liegen, um sicherzustellen, daß die hohen Anforderungen an Abriebfestigkeit, Wärmeformbeständigkeit., Kältebeständigkeit und dergl. erreicht werden.
m die gegebenenfalls geforderte Licht- und Wi.tterungsbeständigkeit zu gewährleisten hat es sich in Durchführung der Erfindung weiterhin als vorteilhaft erwiesen, der Mischung 1,0 bis 8,0, vorzugsweise 2,0 bis 3,5 Gew. % an oberflächenreichem Ruß zuzusetzen. Als hier für besonders geeignet erwiesen haben sich Ruße, wie sie z. B. unter den Bezeichnungen Ketjen Black E. C. und Corax P im Markt sind.
Die wesentlichen Daten solcher Ruße, die sich durch eine hohe l-Absorptionsfähigkeit auszeichnen sind hohe spezifische Oberflächen, d. h. große Teilchenfeinheit sowie basisches Verhalten, d. h. pH-Werte >7.
Die gemäß der Erfindung vorgesehene Mischung ist für beliebige Zwecke einsetzbar. Besonders vorteilhaft ist ihr Einsatz jedoch dort, wo die Mischung kontinuierlich extrudiert werden muß, weil es um die Herstellung langgestreckten Gutes geht, das aufgrund seines Einsatzes besondere Schwierigkeiten zu bewältigen hat. Das ist z. B. der Fall bei der Isolierung von Freileitungen, etwa in Form von Fassadenkabeln, die zur Stromversorgung dienen und bei denen das Kabel lediglich aus dem Leiter und einer isolierenden Hülle besteht. Diese Hülle übernimmt hierbei neben der elektrischen Isolierung auch die mechanische Funktion eines Schutzmantels. Das bedingt besondere Anforderungen vor allem an die Licht bzw. Witterungsbeständigkeit sowie die mechanische Widerstandsfähigkeit hier insbesondere gegen Wärmeverdrückung, Abrieb und Kältebeständigkeit. Ein gemäß der Erfindung aufgebautes Fassadenkabel erfüllt denn auch die geforderten Tests sicher und ist vor allem beziiglich Wärmeverdrückung den konventionell gefertigten Fassadenkabeln im für den praktischen Betrieb wichtigen Temperaturbereich von 50 bis 1300 C deutlich überlegen.
Die Herstellung einer Mischung nach der Erfindung geht zweckmäßig so vor sich, daß zunächst bei Temperaturen oberhalb des Kristallitschmelzbereiches dem Polymeren, z. B.
high-density Polyäthylent der feinteilige Ruß zugegeben wird.
Die Zugabe erfolgt vorteilhaftgeines Knet- oder Mastiziervorganges, d. h. unter der Einwirkung von Scherkräften. Das so vorkompoundierte Material wird dann granuliert und dieses rieselfähige Material schließlich bei schnellem Umlauf der Teilchen mit den Vernetzungschemikalien behandelt. Zur Durch führung dieses «!ischprozesses haben sich sog. Schnellmischer als vorteilhaft erwiesen. Während dieses Mischvorganges, der in einem Temperaturbereich zwischen 80 nd 120°C, vorzugsweise zwischen 90 und 115°C erfolgt, diffundieren die Vernetzungschemikalien in das Granulat ein und führen dort zu einer homogenen Verteilung. Nach der Abkühlphase liegt das Granulat äußerlich unverändert, trocken und rieseifähig vor.
Zur Herstellung eines Fassadenkabels beispielsweise wird nun der Leiter einem Extruder zugeführt, vorteilhaft mit einer Schneckenlänge > 15 D, wobei D der Schneckendtlrchmesser ist.
In einem einzigen Verfahrenschritt erfolgt dann hierbei die Pfropfung des Silans oder einer Silanverbindung an die Makromoleküle des Polyinermaterials llnd die Ausformung der Isolierhülle. Der Oxidationsstabilisator wird dabei zweckmäßig unmittelbar vor der Extrusion der Mischung in Form eines Polyäthylen-Batches zugegeben. Nach dem Auftrommeln des fertig extrudierten Kabels erfolgt dann die Vernetzung durch Lagerung in heißem Wasser oder in gesättigter Dampfatmosphäre, wobei die Temperaturen 1100 nicht überschreiten sollen.
Die Erfindung sei an Hand des in der Fig. 1 als Ausfiihrungsbeispiel dargestellten Fassadenkabels sowie eines Diagramms in der Fig. 2 näher erläutert.
* während ITie aus der Fig. 1 ersichtlich, besteht dieses Kabel aus dem z. B. aus einzelnen miteinander verseilten Drähten bestehenden Leiter 1, der von der Tsolierhülle 2 umgeben ist, die gleichzeitig als Isolierung und Mantel dient. Zur HerteJ lung der isoli erenden Hülle wird eine Mischung verwendet, die sich wie folgt zusammensetzt: 100 Teile Polyäthylen mit einer Dichte von 0,95 g/m3 1,0 Teile Silan 0,2 Teile Luperox 270 und 0,03 Teile Perkadox 14 als Pfropfinitiatoren 0,05 Teile Naftovin als Katalysator und 2, 5 Teile Ruß Die Eigenschaften einer solchen Umhüllung sind in der Fig. 2 an Hand eines Diagramms anläf-lich einer Wärmedruckprüfung ablesbar. Uber der Temperatur ist die Verdrückung in % angegeben. Wie ersichtlich erfolgt ein Anstieg der möglichen Verdrückung bei einem herkömmlich vernetzten Polyäthylen niederer Dichte bereits bei 80 bis 90° C (gestrichelte Linie), während eine Verdrückung bei einer gemäß der Erfindung vorgeschlagenen Mischung erst oberhalb 1300 C zu verzeichnen ist.
Leerseite

Claims

Patentansprüche 1. Extrudierbare Mischung auf der Basis von Polymeren, die unter der Einwirkung von Feuchtigkeit vernetzbar sind gekennzeichnet, durch 50 bis 100 Gew. 96 Polyolefine und/ oder Copolymerisate hoher Dichte bezogen auf 100 Gew. so Polymeres.
2. Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der verwendeten Polyolefine und/oder Copolymerisate 0,94 bis 0,96 g/cm3 beträgt.
3. Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzindex der Mischung zwischen 0, 1 und 9,0, vorzugsweise zwischen 0,3 und 5,0 g/1o min beträgt.
4. Mischung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung 1,0 bis 8,o, vorzugsweise 2,0 bis 3,5 Gew. % oberflächenreichen Ruß enthält.
5. Nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 hergestellte Mischung als gegen äußere Einfisse widerstandsfähige Umhüllung für elektrische Kabel oder Leitungen.
6. Elektrisches Kabel, insbesondere Freileitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gegen äußere Einflüsse widerstandsfähige Umhüllung gleichzeitig als elektrische Isolierung dient.
7. Verfahren zur Herstellung einer Ruß enthaltenden Mischung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst bei Temperaturen oberhalb des Kristallit-Schmelzbereiches dem Polymeren der Ruß zugegeben wird und daß das vorbehandelte , anschließend granulierte Material bei schneller Bewegung der einzelnen Teilchen mit den Vernetzungsschemikalien, wie Silan, Aktivatoren etc. behandelt wird, wobei die Lösung der Vernetzungschemikalien bei Temperaturen zwischen 80 und 1200C in das Granulat eindiffundiert.
8. Verfahren zur Herstellung eines Kabels nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ruß enthaltenden, mit den Vernetzungschemikalien behandelten Granulat unmittelbar vor der in einem Arbeitsgang erfolgenden Pfropfung und Formgebung Oxidationsstabilisatoren in Form eines Polyäthylenbatches zugesetzt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vernetzung der extrudierten Umhüllung in heißem Wasser oder gesättigter Dampfatmosphäre bei Temperaturen (1200C erfolgt.