DE1079145B

DE1079145B - Verfahren zur Herstellung von Isolierungen oder Ummantelungen aus vernetzten Polyolefinen fuer elektrische Leitungen und Kabel

Info

Publication number: DE1079145B
Application number: DEH36631A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Fritz Glander
Original assignee: Hackethal Draht Kabel Werke AG
Current assignee: Hackethal Draht Kabel Werke AG
Priority date: 1959-06-12
Filing date: 1959-06-12
Publication date: 1960-04-07

Description

Verfahren zur Herstellung von Isolierungen oder Ummantelungen aus vernetzten Polyolefinen für elektrische Leitungen und Kabel Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Isolierungen oder Ummantelungen aus vernetzten Polyolefinen, z. B. aus vernetztem Polyäthylen oder aus vernetztem Mischpolymerisat aus Athylen und Propylen, für elektrische Leitungen und Kabel durch Strangpressen und anschließendes Vulkanisieren.
Es ist bekannt, die Polyäthylenisolierung oder -ummantelung elektrischer Leitungen und Kabel durch nachträgliche Behandlung mit energiereichen Strahlen zu vernetzen. Diese Strahlenvernetzung erfordert zur Zeit jedoch noch sehr teure Einrichtungen. Außerdem sind besonders dicke und ungleichmäßige Isolationsschichten sehr schwierig zu durchstrahlen, und die Vernetzungsgeschwindiglieit ist noch sehr niedrig, so daß die Anwendung der Strahlungsvernetzung für die Herstellung von Kabelisolierungen unwirtschaftlich ist.
Es ist weiterhin bekannt, Polyäthylen durch Zusatz von Vernetzungsmitteln, z. B. Peroxyden, wie Dicumylperoxyd, chemisch zu vernetzen. Es wird angenommen, daß das Peroxyd bei der Vulkanisationstemperatur unter Radikalbilidung zerfällt und daß die Radikale dem Polyäthylen weniger fest gebundene Wasserstoffatome entziehen, wodurch wiederum Polyäthylenradikale entstehen, die sich unter Brückenbildung vernetzen können.
Es bereitet jedoch Schwierigkeiten, eine mit Vulkanisationsmitteln versetzte Isolierung aus Polyoleflnen, z. B. aus Polyäthylen, nach dem Aufpressen zu vernetzen, weil das Polyäthylen bei den erforderlichen Vulkanisationstemperaturen in einen verhältnismäßig dünnflüssigen Zustand übergeht. Dabei kann das Polyäthylen vom Leiter abtropfen oder der Leiter sicht zumindest in der Isolierung stark verlagern.
Es ist bekannt, diese Schwierigkeit dadurch' zu umgehen, daß dem Polyäthylen ein hoher Rußanteil beigemischt wird, der auf die Polyäthylenschmelze viscositätserhöhend wirkt und das Abtropfen bzw. die Leiterverlagerung verhindert. Der hohe Rußgehalt wirkt aber nachteilig auf die elektrischen Eigenschaften der Isolierung, weil sowohl die Dielektrizitätskonstante als auch die dielektrischen Verluste und der Isolationswiderstand im Vergleich mit den entsprechenden Werten einer ungefüllten Polyäthylenisolierung wesentlich verschlechtert werden.
Bei dem Verfahren zur Herstellung von Isolierungen oder Ummantelungen aus vernetzten Polyolefinen, z. B. aus vernetztem Polyäthylen oder Mischpolymerisat aus Äthylen und Propylen, auf Strangpressen werden gemäß der Erfindung diese Nachteile dadurch vermieden, daß der Strangpresse ein Gemisch zugeführt wird, das zum Teil aus unvernetzten und zum Teil aus in einem besonderen Arbeitsgang vorvernetz- ten Polyolefinen mit der für die vollständige Vernetzung der Mischung erforderlichen Menge von Vernetzungsmitteln besteht. Die mit der Mischung umpreßten Leiter oder Kabel können sodann in der üblichen Weise ausvulkanisiert werden.
Der Anteil an vorvernetzten Polyolefinen kann dabei je nach den gegebenen Verhältni.ssen und dem Grad der Vorvernetzung 10 bis 80°/o der Mischung betragen.
Durch das Verfahren gemäß der Erfindung werden nicht nur die Herstellung der Isolierung aus rußfreien vernetzten Polyolefinen erleichtert, sondern auch die Vorteile der Vernetzung für rußfreie Isolierungen nutzbar gemacht. Zum Beispiel wird die thermische Belastbarkeit der isolierten Leitung erhöht, weil das vernetzte Polyäthylen auch oberhalb des Erweichungspunktes des unvernetzten Polyäthylens von 115 bis etwa 2000 C und darüber sich nicht verflüssigt, sondern nur in einen weich elastischen Zustand übergeht.
Außerdem wird die bekannte Neigung zur Spannungsrißkorrosion, insbesondere bei niedermolekularen Polyolefinen, vermindert. Darüber hinaus kann das vernetzte Polyäthylen wesentlich höhere Anteile an Füllstoffen aufnehmen, während das unvernetzte Polyäthylen nur begrenzt mit Füllstoffen gemischt werden kann, wobei mit steigendem Füllstoffgehalt die Kältebruchtemperatur ansteigt und die Dehnung, die Zerreiß-, Einreiß- und Abriebfestigkeit sich verschlechtern. Bei vernetztem Polyäthylen werden selbst bei hohen Füllgraden bei der Kältebruchtemperatur und den mechanischen Eigenschaften wesentlich bessere Werte erreicht. Schließlich wird auch durch die Vernetzung des Polyäthylens die Dichte im kristallinen Zustand, besonders bei Niederdruckpolyäthylen, erheblich vermindert. Dadurch wird auch der Schwund beim Übergang vom flüssigen zum festen Zustand und die damit verbundene Gefahr der Hohlraumbildung innerhalb der Isolierung herabgesetzt.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann beispielsweise durchgeführt werden, indem 100 Teile Polyäthylen (Niederdruck- oder Hochdruckpolyäthylen) mit 0,05 bis 0,5 Teilen Peroxyd, beispielsweise Dicumylp eroxyd, oberhalb der Fließtemperatur gemischt und 10 bis 30 Minuten im Kneter oder im Wärmeschrank bei 1700 C gehalten und vernetzt werden. Das vorvernetzte Polyäthylen wird dann mit unvernetztem Polyäthylen bei Temperaturen zwischen 120 und 1400 C, vorzugsweise im Verhältnis 1: 3 bis 3 :1, vermischt und mit 1 bis 4 Teilen Dicumylperoxyd versetzt. Die fertige Masse kann dann in bekannter Weise auf der Strangpresse auf den Leiter bzw. das Kabel aufgepreßt und vulkanisiert werden. Beispielsweise kann der umhüllte Leiter bzw. das ummantelte Kabel durch ein Dampfrohr, wie es bei der kontinuierlichen Vulkanisation von Gummikabeln verwendet wird, bei einer Dampftemperatur von etwa 170 bis 1900 C geführt werden.
Die günstige Wirkung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann noch dadurch erhöht werden, daß der Mischung aktive Füllstoffe, vorzugsweise helle aktive Füllstoffe, wie feinverteilte Kieselsäure, Kalziumcarbonat od. dgl., zugesetzt werden. Besonders geeignet als Füllstoff ist feinstverteilte, hochaktive Kieselsäure, die in einem besonderen Verfahren gewonnen wird und unter dem Handelsnamen Aerosil bekannt ist, weil sie besonders aktiv ist, viscositäts- erhöhend wirkt und die elektrischen Eigenschaften der Isolierung nicht nennenswert beeinträchtigt. Zum Beispiel können 100 Teile Polyäthylen mit 3 bis 20 Teilen hochaktiver Kieselsäure und 0,05 bis 0,5 Teilen Dicumylperoxyd oberhalb der Fließtemperatur vermischt, bei 170 bis 190"C vorvernetzt und in der bereits angegebenen Weise mit unvernetztem Polyäthylen und dem erforderlichen Anteil von Vernetzungsmitteln vermischt werden. nTENTANSPOCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Isolierungen oder Ummantelungen aus vernetzten Polyolefinen, z. B. aus vernetztem Polyäthylen oder vernetztem Mischpolymerisat aus Äthylen und Propylen, für elektrische Leitungen und Kabel durch Strangpressen und anschließendes Vulkanisieren, dadurch gekennzeichnet, daß der Strangpresse ein Gemisch zugeführt wird, das zum Teil aus unvernetzten und zum Teil aus in einem besonderen Arbeitsgang vorvernetzten Polyolefinen mit der für die vollständige Vernetzung der Mischung erforderlichen Menge von Vernetzungsmitteln besteht.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Presse zugeführte Mischung 10 bis 80 o vorvernetztes Polyolefin enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem vorzuvernetzenden Polyolefinanteil aktive Füllstoffe beigegeben werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff feinstverteilte helle Füllstoffe, z. B. Kieselsäure, Kalziumcarbonat od. dgl., beigegeben werden.