DD160976A3 - METHOD FOR PRODUCING INSULATION FROM RADIATION-LINKED POLYAETHYLENE FOR ELECTRICAL CABLES - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung einer Isolierung aus strahlenvernetztem Polyaethylen fuer elektrische Kabel, wobei vernetzungsverstaerkende Zusaetze zur Senkung der Strahlendosis beigegeben werden. Die Erfindung soll es ermoeglichen, eine Isoliermischung einzusetzen, die eine gute Strahlenausbeute beim Vernetzen und gutes thermisches Alterungsverhalten bei niedrigen Herstellungskosten aufweist. Aufgabengemaess werden Ester der Phthalsaeure zugesetzt. Erfindungsgemaess werden Polyaethylen niedriger Dichte 0,5-10 %, vorzugsweise 0,8-2,5 % Terephthalsaeuredialylester bzw. - dimetallylester bzw. ihrer Gemische mit 0,1-50 % Terephthalsaeurealkyl-allylester bzw. Terephthalsaeurealkyl-metallylester zugesetzt. Als Anwendungsgebiet kommt vorzugsweise die Elekrotechnik u. d. uebrige plastverarbeitende Industrie in Betracht.Process for the preparation of an insulation made of radiation-crosslinked polyethylene for electrical cables, wherein crosslinking additives for reducing the radiation dose are added. The invention is intended to make it possible to use an insulating mixture which has a good beam yield during crosslinking and good thermal aging behavior at low production costs. Taskgemaess esters of phthalic acid are added. According to the invention, low-density polyethylenes 0.5-10%, preferably 0.8-2.5% terephthalic acid dialkyl ester or dimetallyl ester or mixtures thereof with 0.1-50% Terephthalsaeurealkyl-allylester or Terephthalsaeurealkyl-metallylester be added. As an application is preferably the Elekrotechnik u. d. Other plastic processing industry into consideration.
Description
Verfahren zur Herstellung einer Isolierung aus strahlenvernetztem Polyäthylen für elektrische Zabel ; ;Process for the preparation of insulation from radiation- crosslinked polyethylene for electric fences ; ;
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Iso lierung aus strahlenvernetztem Polyäthylen mit vernetzungsverstärkenden Zusätzen für elektrische Kabel« Diese Zusätze gestatten es, die zur Erzielung des technisch erforderlichen Min deotvernetzungsgrades der Isolierung benötigten Strahlendosis zu senken, um den Anteil der bei der Bestrahlung gebildeten Hadiolysegase in technisch bewältigharen Mengen zu halten.The invention relates to a method for producing a Iso lation of cross-linked polyethylene with crosslinking reinforcing additives for electrical cables "These additives allow to reduce the required for achieving the technically required Min deotvernetzungsgrades insulation dose to reduce the proportion of the formed during the irradiation Hadiolysegase in keep technically manageable quantities.
Charakteristik der bekannten technischen lösungenCharacteristic of the known technical solutions
Um hochwertige Isolierungen aus strahlenvernetztem PS zu. erhal ten, sind für ΡΞ niederer Dichte Strahlendosen um 20 Mrad notwendig. Gelingt es, durch Zusätze von geeigneten Vernetzeraktivatoren, die zur Erzielung eines ausreichenden Vernetzungsgrades erforderliche Strahlendosis zu senken, ist das ein wesentlicherVorteil hinsichtlich der bei der Vernetzung von ΡΞ frei werdenden Hadiolysegase. Beim PS ist das im wesentlichen "Tasserstoff. Aus Literaturangaben ist ersichtlich,- daß das Normalvolumen des bei 20 Mrad aus PE radiolytisch abgespalte-' nen wasserstoffs etwa so groß ist wie das bestrahlte PE-VcIumen. Insbesondere bei der Bestrahlung von größeren "Wandstärken können u.U. infolge verhältnismäßig großer Gasmengen, die bei der Bestrahlung freigesetzt werden, und der länge des Dizfusionsweges, technologische Schwierigkeiten bei der Zabelvernetzung auftreten,To high-quality insulation from radiation crosslinked PS too. are received, radiation doses of 20 Mrad are necessary for ΡΞ low density. If, by adding suitable crosslinker activators, it is possible to reduce the radiation dose required to achieve a sufficient degree of crosslinking, this is an essential advantage with regard to the hadiolysis gases released in the crosslinking of ΡΞ. From the literature, it can be seen that the normal volume of the radiolytically split-off hydrogen at 20 Mrad of PE is about the same as the irradiated PE-volume, in particular when irradiating larger wall thicknesses possibly as a result of relatively large amounts of gas released during irradiation and the length of the dicitrogenation path, technological difficulties in Zabelvernetzung occur,
Es ist bekannt, Zabelisolierungen aus PE durch Susatz von orga nischen Hadikalbildnern und einer anschließenden "Tärmedruckbe-It is known Zabelisolierungen made of PE by Susatz of orga African Hadikalbildnern and a subsequent "Tärmedruckbe-
handlung oder durch Behandlung mit energiereichen Strahlen zu vernetzen. Diese beiden Verfahren sind industriell eingeführt. Ziel der Vernetzung des PS ist es, die Dauergebrauchstemperatur der Eat>el auf 90° C zu erhöhen und die zulässige Kurzschlußtemperatur auf 250° C festzulegen. Starkstromkabel mit einer Isolierung aus unvernetztem PE sind nur bis 70° C dauerbelastbar und nur für eine Kurzschlußtemperatur bis max. 155 C zugelassen.treatment or by treatment with high-energy radiation. These two methods are industrially introduced. The aim of the PS networking is to increase the continuous operating temperature of the Eat> el to 90 ° C and to set the permissible short-circuit temperature to 250 ° C. Power cables with an insulation made of non-cross-linked PE can only be used for up to 70 ° C and only for a short-circuit temperature up to max. 155 C approved.
Die Eigenschaftswerte von vernetzten! PS sind nach den Richtlinien des IEC-Dokumentes Hr, 2OA (Central-Office) 30 international standardisiert. Der Nachweis des Vernetzungsgrades von PS erfolgt nach HC Ir. 2OA (Central-Office) 30 mit der sogenannten Wärmedehnungsprüfung. Danach darf eine Probe definierterThe property values of networked! PS are internationally standardized according to the guidelines of the IEC document Hr, 2OA (Central Office) 30. The degree of crosslinking of PS is verified by HC Ir. 2OA (Central Office) 30 with the so-called thermal expansion test. Thereafter, a sample may be defined
2 Abmessung bei einer Belastung von 20 F/cm nach einer Tiärmebehandlung von 15 min bei 150 C sich höchstens um 20075 gedehnt haben. Um diese Forderung zu erfüllen, muß eine bestimmte Mindestmenge von Vernetzungsstellen erzeugt werden. Bei der Vernetzung mit energiereichen Strahlen ist eine bestimmte Strahlenmindestdosis erforderlich. Da bei der Vernetzung mit energiereichen Elektronen die verfügbare Bestrahlungsdosis durch die Leistungsfähigkeit der Elektronenbeschleuniger begrenzt ist, wird somit bei der kontinuierlichen Herstellung von Kabeln mit einer Isolierung aus strahlenvernetztem PS die Pertigungsgeschwindigkeit begrenzt«2 dimension at a load of 20 F / cm after a 15 minute Ti treatment at 150 C have expanded at the most by 20075. To meet this requirement, a certain minimum amount of crosslinks must be generated. When crosslinking with high-energy radiation, a certain minimum dose of radiation is required. Since the available irradiation dose is limited by the efficiency of the electron accelerators when crosslinking with high-energy electrons, the production rate is thus limited in the continuous production of cables with insulation of radiation-crosslinked PS.
Es ist ferner bekannt, -zur Erhöhung der Vernetzungsdichte dem PE polyfunktionelle ungesättigte Monomere, insbesondere Verbindungen mit mehreren Ally I-Punkt ionen zuzusetzen. G-emäß dem Stand der Technik werden Triallylcyanurat, Trially!phosphat, Diallylidenpentaerythrit, o-Phthalsaurediallylester, 2,4-Dienoxy-6-aminoalkyl -s-triazine, IT5 lTT-3is-(234-dienoxy-s~triazin-6)-diamine, Allyl- oder Methallylestergruppen enthaltende Polymerisate u.a. mehrfach ungesättigte Verbindungen verwendet, (S3-PS 855 793, DT-AS 1 235 177, G-. Kerrutt, Kautschuk und Gummi, Kunststoffs 24, 384 bis 387 (1971), DT-OS 2 308 576, DT-OS 2 308. 525 und DT-AS 1 669 843).It is also known, to increase the crosslinking density, to add polyfunctional unsaturated monomers to the PE, in particular compounds containing a plurality of Ally I points. According to the state of the art, triallyl cyanurate, triallyl phosphate, diallylidenepentaerythritol, o-phthalate diallyl ester, 2,4-dienoxy-6-aminoalkyl-s-triazines, IT 5 lT T -3is (2 3 4-dienoxy-s) triazine-6) -diamine, allyl or methallyl ester-containing polymers including polyunsaturated compounds used, (S3-PS 855 793, DT-AS 1 235 177, G-Kerrutt, rubber and rubber, plastic 24, 384-387 (1971 ), DT-OS 2 308 576, DT-OS 2 308 525 and DT-AS 1 669 843).
Der in der Praxis am häufigsten verwendete Zusatz mit der besten TZirkung ist das Triallylcyanurat„ .als wesentlicher !lachteil beiThe most commonly used additive with the best effect is triallyl cyanurate as an important factor
der Verwendung von Triallylcyanurat ist die unvollständige Reaktion der dritten Allylgruppe anzusehen, die das thermische Alterungsverhalten des Polymeren verschlechtert, da durch die bei der Vernetzung nicht umgesetzten Allyl-Gruppen Autoxidationsketten initiert werden, die einen negativen Einfluß auf das Langzeitverhalten der Isolierung ausüben können. Als weitere ITachteile des TAG gelten der hohe Preis und die schlechte Bearbeitbarkeit und Verträglichkeit hinsichtlich Polyäthylen« Chemische Modifizierungen des TAC führen z.T. zur Verbesserung der Eigenschaften, z.B. zu besserer Lagerstabilität der Compounds; stets wird aber die Wirksamkeit zur Verbesserung der Strahlenausbeute (Verhältnis Vernetzungsstellen zur Strahlendosis) verringert und der Preis noch weiter erhöht. Des weiteren haben die o-Phthalsäurediallylester eine geringe Vernetzungseffektivität, weil die o-Phthalsäurediallylester viel stärker bei der Verarbeitungstemperatur des Polyäthylens zu Cyclisierungsreaktionen neigen und damit dem Yernetzungsprozeß verloren gehen (s.z.B. Simpson, W. und Holt, T„, J.Polymer Sei» Bd.18 (1955) 335; Matsumoto, A. u.a. J.ehem.Soc„Japan, pure Chem. Sect., Bd.90 (1969), S.290).the use of triallyl cyanurate is the incomplete reaction of the third allyl group, which deteriorates the thermal aging behavior of the polymer, since initiated by the unreacted in the cross-linking allyl groups autoxidation, which can have a negative impact on the long-term behavior of the insulation. Another major factor of the TAG is the high price and the poor machinability and compatibility with regard to polyethylene. "Chemical modifications of the TAC are currently leading. for improving the properties, e.g. for better storage stability of the compounds; However, the effectiveness for improving the radiation yield (ratio of crosslinking sites to the radiation dose) is always reduced and the price is increased even further. Furthermore, the diallyl o-phthalate have a low crosslinking efficiency, because the diallyl o-phthalate are much more prone to cyclization reactions at the processing temperature of the polyethylene and thus lost the Yernetzungsprozeß (see, eg Simpson, W. and Holt, T ", J. Polymer Sei» Bd 18 (1955) 335; Matsumoto, A. et al., J.ehem. Soc., Japan, pure Chem. Sect., Vol. 90 (1969), p.290).
Ziel der ErfindungObject of the invention
Die erfindungsgemäße Lösung soll es ermöglichen, eine strahlen— vernetzte-Polyäthylen-Isoliermischung einzusetzen, die eine gute Strahlenausbeute im Vernetzungsvorgang und gutes thermisches Alterungsverhalten aufweist und niedrig in den Herstellungskosten liegtThe solution according to the invention should make it possible to use a radically cross-linked polyethylene insulating mixture which has a good beam yield in the cross-linking process and good thermal aging behavior and is low in the production costs
Darlegung des ¥esens der Erfindung Explanation of the invention of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Isolierung aus strahlenvernetztem Polyäthylen zu entwickeln, bei der durch Zusatz von Estern der Phthalsäure die Strahlenausbeute erhöht wird. Srfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß Polyäthylen niederer Dichte 0,5 - 1095, vorzugsweise 0,8 - 2,555 Terephthalsäure diallylester bzw. -dimethallylester bzw. ihrer Gemische mit 0,1 - 50$ Terephthaisäurealkyl-allylester bzw, Terephthalsäurealkyl-methallylester (-alkyl=-methyl,-äthyl,-isopropyl) zugesetzt werden. Das Compound enthält zusätzlich Alterungsstabilisatoren und/oder Füllstoffe.The invention has for its object to develop an insulation of radiation cross-linked polyethylene, in which the addition of esters of phthalic acid, the beam yield is increased. According to the invention, this object is achieved by the fact that low-density polyethylene 0.5 - 1095, preferably 0.8 - 2.555 diallylester or -dimethallyl terephthalate or their mixtures with 0.1 - 50 $ Terephthaisäurealkyl-allylester or, Terephthalsäurealkyl-methallylester (- alkyl = -methyl, -ethyl, -isopropyl) are added. The compound additionally contains aging stabilizers and / or fillers.
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Als besonders zweckmäßig und ökonomisch erweist es sich, die bei der Umesterung von Dimethyl-, Diäthyl- oder Diisopropylterephthalat mit Allyl- oder Methallylalkohol anfallenden Estergemische mit einem Gehalt von 0,1 - 50 % Alkyl-(=Methyl-, Äthyl-, A'thyl-, Isopropyl-) allyl- bzw. -methallylterephthalat zu verwenden· Biese Gemische werden nach erfolgter Umesterung durch einfache Destillation, beispielsweise über eine Dünnschiehtkolonne, gereinigt und sodann dem Polyäthylen vor der Verarbeitung zugegeben. Durch die Verwendung der beschriebenen Isoliermischung ist es bei Einhaltung alle vorgegebenen Eigenschaftswerte der vernetzten Isolierung möglich, statt der üblichen Bestrahlungsdosis" von etwa 20 Mrad nur 15 Mrad anzuwenden. Heben der Beseitigung der bei 20 Mrad durch Radiolysegase auftretenden technologischen Schwierigkeiten, kann die Fertigung sgeschwindigke it bei der Herstellung von vernetzten Adern von Eabelm um 25 $ erhöht werden.It proves to be particularly expedient and economical to obtain the ester mixtures obtained in the transesterification of dimethyl, diethyl or diisopropyl terephthalate with allyl or methallyl alcohol with a content of 0.1-50 % of alkyl (= methyl, ethyl, A '). methylene-, isopropyl-) allyl- or -methallyl terephthalate to be used. · Biese Mixtures are, after transesterification, purified by simple distillation, for example via a thin-layered column, and then added to the polyethylene prior to processing. By using the described isolation mixture, it is possible to use only 15 Mrad instead of the usual irradiation dose of about 20 Mrad, while maintaining the elimination of the technological difficulties encountered by radiolysis gases at 20 Mrad, the production can be speeded up increased by $ 25 in the production of networked wires from Eabelm.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment.
Ausführungsbeispiel: .Embodiment:.
1. Beispiel 1st example
Aus einer Mischung von 100 Teilen Polyäthylen geringer Dichte mit einem EFI 0,25, 0,2 Teilen H,If-Di-2-naphthyl-pphenylendiamin und 1,0 Teilen eines Estergeinisches aus 80 Gew. % Diallylterephthalat und 20 Gew, % Methyl-allylterephthalat werden Platten von 1 mm Dicke hergestellt und diese mit einer Dosis von 15 Mrad in einem Elektronenbeschleuniger bestrahlt.From a mixture of 100 parts of low density polyethylene with an EFI of 0.25, 0.2 part of H, if-di-2-naphthyl-p-phenylenediamine and 1.0 part of an ester gum of 80 weight percent diallyl terephthalate and 20 weight percent methyl allyl terephthalate are prepared plates of 1 mm thickness and these irradiated with a dose of 15 Mrad in an electron accelerator.
Die wichtigsten Eigenschaften dieser Isoliermischung sind in der folgenden Tabelle enthalten. Physikalische Eigenschaften:The most important properties of this insulating mixture are contained in the following table. Physical Properties:
Yernetsungsgrad nach IEC 2OADegree of conversion according to IEC 2OA
(Central Office) 30 (Hotset(Central Office) 30 (Hotset
lest mit 20IT), # 110read with 20IT), # 110
- 5 - ,- 5 -,
Yerlustfaktor tan S Yerlust factor tan S
2O0C 5,8.ΙΟ""4 2O 0 C 5,8.ΙΟ "" 4
5O0C 4,5.10~4 .5O 0 C 4.5.10 ~ 4 .
7O0C 3,8.10~4 7O 0 C 3,8.10 ~ 4
9O0C ' 5,2.10"4 9O 0 C '5.2.10 " 4
2. Beispiel 2nd example
Aus einer Mischung von 100 Teilen Polyäthylen geringer Dichte mit dem MFI 0,25, 50 Teilen Füllstoff, 0,3 Teilen polyme-• res 2,2,4 -Trimethyl-1,2-dihydrochinolin und 1 Teil eines Estergemisches aus 80 Gew. % Diallylterephthalat und 20 Gew. % Methyl-allylterephthalat werden Platten von 1 mm Dicke hergestellt und diese mit einer Dosis von 14 Mrad in einem Elektronenbeschleuniger bestrahlt.From a mixture of 100 parts of low-density polyethylene with the MFI 0.25, 50 parts of filler, 0.3 parts of polymeric 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline and 1 part of an ester mixture of 80 wt. % diallyl terephthalate and 20 wt.% methyl-allylterephthalat be plates of 1 mm thickness is produced and this is irradiated with a dose of 14 Mrad in an electron accelerator.
Die wichtigsten Eigenschaften dieser Isoliermischung sind in der folgenden Tabelle enthalten.The most important properties of this insulating mixture are contained in the following table.
Physikalische Eigenschaften: Physical properties :
ο Zugfestigkeit, kp/cm 146ο Tensile strength, kp / cm 146
Zugfestigkeit nach 7dTensile strength after 7d
bei 1350C, kp/cm2 155at 135 ° C., kp / cm 2 155
Bruchdehnung, % 400Elongation at break, % 400
Bruchdehnung nach 7dBreaking strain after 7d
- bei 1350C, % 365- at 135 0 C, % 365
Vernetzungsgrad nach IEC 2OA (Central Office) 30 (Hot set Test mit 4Oi1O, % 135Degree of crosslinking according to IEC 2OA (Central Office) 30 (Hot set test with 4Oi 1 O, % 135
3. Beispiel:3rd example :
Ein Al-Leiter vom Querschnitt 185 mm ist mit einer leitfähigen Copolymerisatschicht umhüllt und mit einer Polyäthylenmischung nach Beispiel 1 isoliert. Die Wanddicke der Isolierung ohne Ieit erglättung beträgt 3,8 mm. Die Vernetzung der Isolierung erfolgt mit einem Elektronenbeschleuniger. Die Elektronenenergie beträgt 2,3 HeV, der Strahlstrom 16 mA. Bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 8 m/min beträgt die Oberflächendosis 15 Mrad. Eine kontinuierliche Fertigung aller standardisierten Fertigungslängen ist möglich.An Al conductor of section 185 mm is coated with a conductive copolymer layer and isolated with a polyethylene mixture according to Example 1. The wall thickness of the insulation without smoothing is 3.8 mm. The crosslinking of the insulation takes place with an electron accelerator. The electron energy is 2.3 HeV, the beam current 16 mA. At a withdrawal speed of 8 m / min, the surface dose is 15 Mrad. Continuous production of all standardized production lengths is possible.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD19644976A DD160976A3 (en) | 1976-12-21 | 1976-12-21 | METHOD FOR PRODUCING INSULATION FROM RADIATION-LINKED POLYAETHYLENE FOR ELECTRICAL CABLES |
Applications Claiming Priority (1)
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1976
- 1976-12-21 DD DD19644976A patent/DD160976A3/en unknown
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