DE2234066A1 - Elastomer sheath - for electrical leads or cable, polymerized in a press-urized salt bath - Google Patents

Elastomer sheath - for electrical leads or cable, polymerized in a press-urized salt bath

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Abstract

A natural or synthetic rubber or a polyolefin based plastic is used whereby after sheathing the lead is passed through a polymerising bath i.e. a salt bath, in which a pressure greater than 15 N/cm2 is exerted on the sheating as it passes through the polymerising bath. Pref. the pressure can be varied.

Description

Verfahren zum Herstellen von Umhü-llungen aus einem Elastomer Der steigende Bedarf an elektrischer Energie setzt leistungsfähige Verteilernetze voraus. Hierzu ist man an einer stärkeren Belastbarkeit der Übertragungsstrecken interessiert und daher bemüht, fu~r elektrische kabel und Leitungen Isolierungen mit hoher Wärmebeständigkeit einzusetzen. Dies bedeutet für elektrische Kabel mit einer Kunststoffisolierung, daß die bisher üblichen thermoplastischen Eunststoffe, wie Polyvinylchlorid und Polyäthylen, in zunehmendem Maße durch wärmeformbeständigere und gegen Spannungsrißbildung weniger anfällige Kunststoffe, sogenannte Elastomere, wie beispielsweise vernetzte polymerisierte Olefine, insbesondere vernetztes Polyäthylen, vernetzte Copolymerisate auf Olefinbasis, insbesondere vernetzte Copolymere des Äthylens und synthetische Kautschuk, ersetzt werden.Process for the production of envelopes from an elastomer The increasing demand for electrical energy requires efficient distribution networks. For this purpose, one is interested in a stronger load capacity of the transmission lines and therefore strives to provide insulation with high heat resistance for electrical cables and lines to use. For electrical cables with plastic insulation, this means that the previously common thermoplastic plastics, such as polyvinyl chloride and Polyethylene, increasingly through more heat resistant and against stress cracking less susceptible plastics, so-called elastomers, such as cross-linked polymerized olefins, especially crosslinked polyethylene, crosslinked copolymers based on olefins, in particular crosslinked copolymers of ethylene and synthetic ones Rubber.

Zur Herstellung von elektrischen Kabeln mit einer Isolierung aus einem vernetzten Kunststoff, beispielsweise aus einem vernetzten Polyäthylen, und ganz allgemein zur Herstellung von langgestrecktem Gut mit einer Umhüllung aus einem solchen Kunststoff haben sich Verfahren durchgesetzt, bei denen der zunächst thermoplastische Kunststoff auf chemischem Wege vernetzt wird. Hierzu werden Vernetzungsmittel, bevorzugt organische Peroxide, verwendet, die in die thermoplastische Kunststoffmischung eingearbeitet werden und die bei erhöhten Temperaturen zerfallen und dabei die chemische Vernetzung des Kunststoffes bewirken (DT-PS 1 109 366). Die bisher bevorzugt zur Vernetzung von Polyäthylen verwendeten Peroxide haben jedoch die Eigenschaft, beim thermischen Zerfall insbesondere im technisch interessierenden Temperaturbereich gasförmige und leicht flüchtige Peroxidreaktionsprodukte abzuspalten, die zu einer Porenbildung in dem vernetzten Polyäthylen bzw. dem vernetzten Kunststoff führen.For the production of electrical cables with an insulation from one cross-linked plastic, for example from a cross-linked polyethylene, and whole general to manufacture of elongated good with a coating from such a plastic processes have prevailed in which the initially thermoplastic material is crosslinked chemically. For this purpose, crosslinking agents, preferably organic peroxides, used in the thermoplastic mixture are incorporated and which disintegrate at elevated temperatures and thereby the chemical Bringing the plastic into a network (DT-PS 1 109 366). The so far preferred for Crosslinking of polyethylene peroxides used, however, have the property when thermal decay, especially in the temperature range of technical interest split off gaseous and volatile peroxide reaction products, which lead to a Lead to pore formation in the crosslinked polyethylene or the crosslinked plastic.

Um diese insbesondere für elektrische Zwecke nachteilige Porenbildung zu verhindern, ist es üblich, die entsprechenden Umhüllungen bei elektrischen Kabeln bei hohem Druck, insbesondere unter gespanntem Wasserdampf bei Drücken von etwa 160 bis 200 N/cm2, zu vernetzen (DT-OS 1 915 892). Die hierbei erreichbaren Vernetzungstemperaturen liegen wegen des hohen Wasserdampfdruckes bei maximal etwa. 2100 O. Daher betragen bei der kontinuierlichen Durchführung dieses Verfahrens die Verweilzeiten der umhüllten Leiter oder Kabel je nach Isoliermaterial (Mischungsaufbau) und Isolierwanddicke in der ~#asserdampfatmosphäre etwa 1 bis mehrere Minuten. Da die Vernetzungsstrecken nicht beliebig lang gemacht werden Szönnen, muß die Durchlaufgeschwindigkeit der umhüllten Leiter oder Kabel bzw.des umhüllten langgestreckten Gutes dieser Terweilzeit angepaßt werden. Die Durchlaufgeschwindigkeit igrs dabei wesentlich kleiner als die bei der Extrusion er Umhüllungen an sich erreichbaren Geachwirsdigo keiten.Around this pore formation, which is disadvantageous in particular for electrical purposes To prevent this, it is customary to use the appropriate sheaths for electrical cables at high pressure, especially under pressurized steam at pressures of about 160 to 200 N / cm2, to be crosslinked (DT-OS 1 915 892). The crosslinking temperatures that can be achieved here are due to the high water vapor pressure at a maximum of about. 2100 O. Therefore amount to in the continuous implementation of this process, the residence times of the coated Conductor or cable depending on the insulation material (compound structure) and insulation wall thickness in the water vapor atmosphere for about 1 to several minutes. As the networking routes can not be made arbitrarily long, the throughput speed of the sheathed conductors or cables or the sheathed elongated goods during this period be adjusted. The throughput speed igrs is much smaller than the Geachwirsdigo that can be achieved during the extrusion of the casings.

Es ist weiterhin bekannt, die Vernetzung von Kabelisolierungen aus synthetischen oder natürlichen Kautschuken, wie beispielsweise Copolymerisaten aus Xthylen und Propylen und gegebenenfalls einem Dien, drucklos, da. bei oder annähern bei Atmosphärendruck in einem Salzbad durchzuführen (G3-PS 906 139 und 1 012 562, DT-OS 1 939 134). Durch geeigneten Aufbau der Kautschukmischungen, beispielsweise durch Verwendung von Schwefelvernetzernoanstatt von Peroxiden, läßt sich hierbei ein porenfreies Verneteungsprodukt erzielen. Für die Durchführung dieses Verfahrens ist Jedoch wesentlich, daß zum Extrudieren der jeweiligen vernetzbaren Mischung ein sogenannter Entgasungsextruder einges£-tzt wird, ohne den die porenfreie Vernetzung nicht gewährleistet werden kann.It is also known to network cable insulation synthetic or natural rubbers, such as copolymers Xethylene and propylene and optionally a diene, pressureless, there. at or approach to be carried out at atmospheric pressure in a salt bath (G3-PS 906 139 and 1 012 562, DT-OS 1 939 134). By suitable construction of the rubber mixtures, for example by using sulfur crosslinkers instead of peroxides, this can be achieved achieve a pore-free crosslinking product. To carry out this procedure However, it is essential that for extruding the particular crosslinkable mixture a so-called vented extruder is used without the pore-free crosslinking cannot be guaranteed.

Bei einem anderen bekannten Verfahren zum Vernetzen von Kabelisolierungen aus Kautschuk oder Kunststoff, das in gleicher Weise wie die bekannte Heißwasserdampfvernetzung mit einem Vernetzungsrohr arbeitet, kann der in dem Vernetzungsrohr herrschende Druck unabhängig von der Temperatur der Wärmequelle gesteuert werden, in dem die für die Vernetzung erforderliche Wärme durch eine Wärmestrahlung erzeugt wird (DT-AS 1 665 959, 32-OS 1 779 425).In another known method of crosslinking cable insulation Made of rubber or plastic, which works in the same way as the well-known hot water steam crosslinking works with a crosslinking tube, the one prevailing in the crosslinking tube can Pressure can be controlled independently of the temperature of the heat source in which the The heat required for networking is generated by thermal radiation (DT-AS 1 665 959, 32-OS 1 779 425).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Herstellung eines langgestreckten Gutes, insbesondere eines elektrischen Leiters oder eines elektrischen Kabels, mit einer Umhüllung aus einem Elastomer ein Verfahren zu schaffen, das zum Vernetzen der auf das langgestreckte Gut aufgebrachten Schicht aus einem natürlichen oder synthetischen Kautschuk oder aus einem Kunststoff auf der Basis eines polymerisierten Olefins eine hohe Fertigungsgeschwindigkeit und eine wirtschaftliche Ausnutzung der zur Erzeugung der Vernetzungstemperatur erforderlichen Wärmequelle gewährleistet.The invention is based on the object of producing an elongate Good, in particular an electrical conductor or an electrical cable, with a sheath made of an elastomer to create a method for crosslinking the applied to the elongated material layer of a natural or synthetic rubber or a plastic based on a polymerized Olefins have a high production speed and an economical utilization the heat source required to generate the crosslinking temperature is guaranteed.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einem Verfahren aus, bei dem das langgestreckte Gut nach dem Umhüllen ein Vernetzungsbad wie beispielsweise ein Salzbald, ein Flüssigkeitsbad oder ein fluidisiertes Bett durchläuft und bei dem das umhüllte und derart behandelte langgestreckte Gut anschließend noch vor dem Aufwikkeln gekühlt wird. Gemäß der Erfindung wird auf die Umhüllung des langgestreckten Gutes während des Hindurchlaufens durch das Vernetzungsbad ein Druck von mehr als 15 N/cm2 ausgeübt. Dieser Druck kann in Weiterbildung der Erfindung veränderbar sein.To solve this problem, the invention is based on a method in which the elongated material after being wrapped is a crosslinking bath such as, for example a salt bath, a liquid bath or a fluidized bed passes through and at to which the enveloped and thus treated elongated good is then still before the winding is cooled. According to the invention, the envelope of the elongated Good while passing through the crosslinking bath a pressure of more than 15 N / cm2 applied. This pressure can be changed in a further development of the invention be.

Bei einem gemäß der Erfindung ausgebildeten Verfahren erfolgt die Vernetzung der auf das strangförmige Gut aufgebrachten Umhüllung mit Hilfe eines Vernetungsbades, dessen Temperatur unabhängig von dem auf die Umhüllung wirkenden Druck eingestellt werden kann. Dadurch ist es möglich, mit Vernetsungstemperaturen von beispielsweise 250 bis 3000 C zu arbeiten. Aui diese Weise ergeben sich wesentliche kürzere Vernetzungszeiten, so daß die Pertigungsgeschwindigkeit erhöht und beispielsweise der möglichen Extrusionsgeschwindigkeit fi die auf das langgestreckte Gut extrudierte Schicht aus einem Kautschuk oder Kunststoff angenähert werden kann. vleichzettig wird durch die zusätzliche Anwendung von Druck ein porenfreies Vernetzungsprodukt erzielt. Durch die Verwendung eines Vernetæungsbades, wie beispielswese eines Salzbades oder eines fluidisiertes Bettes, bei dem also die Oberfläche der zu vernetzenden Umhüllung 1n direktem Kontakt mit der die Vernetzungstemperatur bestiimn#nden Wärmequelle steht, ergibt sich eine wirtschaftliche Ausnutzung der zum Einstellen und Aufrechterhalten der Vernetzungstemperatur eingesetzten Energie.In a method designed according to the invention, the Networking of the covering applied to the strand-like material with the aid of a Crosslinking bath, the temperature of which is independent of that acting on the cover Pressure can be adjusted. This makes it possible to use crosslinking temperatures from 250 to 3000 C to work, for example. In this way, essential ones emerge shorter crosslinking times, so that the production speed increases and, for example the possible extrusion speed fi that extruded onto the elongated material Layer made of a rubber or plastic can be approximated. vleichzettig becomes a pore-free crosslinking product through the additional application of pressure achieved. By using a networking bath, such as a salt bath or a fluidized bed, i.e. the surface of the bed to be crosslinked Covering in direct contact with the heat source which determines the crosslinking temperature stands, there is an economic utilization of the setting and maintaining the cross-linking temperature.

Zur Durchführung des neuen Verfahrens ist in Weiterbildung der Erfindung eine Vorrichtung besonders geeignet, bei der in Ablaufrichtung des langgestreckten Gutes hinter einem Extruder zum Aufbringen der Umhüllung ein Vernetzungsbad und eine Kühlvorrichtung angeordnet sind. Hierbei ist wesentlich, daß sich das Vernetzungsbad in einem mit einem Druckgas gefüllten Behälterbefindet, der über ein von dem umhüllten langgestreckten Gut durchlaufenes lichtungsrohr sowohl mit dem Extruder verbünden ist. Gegebenenfalls ist zur Verbindung des. Behälters mit der Kühleinrichtung eben; falls ein Dichtungsrohr vorgesehen. In diesen Dichtungsrohren wird der gegenüber dem Extruder und der Kühlstrecke in dem Behälter vorhandene Überdruck mit Hilfe von Dichtungsmitteln abgebaut, wie sie an sich bei der kontinuierlichen Vernetzung mit Hilfe einer Wasserdampfatmospha~re bekannt sind Das neue Verfahren wird anhand eines Ausführungsbeispieles einer Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens näher erläutert.To carry out the new method is a development of the invention a device particularly suitable in the direction of the elongated Good things behind an extruder for applying the coating a crosslinking bath and a cooling device are arranged. It is essential that the crosslinking bath located in a container filled with a compressed gas, which is surrounded by one of the Connect the elongated clearing tube with the extruder is. If necessary, the connection of the container to the cooling device is flat; if a sealing tube is provided. In these sealing pipes is the opposite the extruder and the cooling section in the container with the help of excess pressure degraded by sealants, as they are inherent in continuous crosslinking are known with the help of a water vapor atmosphere. The new method is based on an embodiment of an apparatus for carrying out the new method explained in more detail.

Die in der Figur dargestellte Vorrichtung zeigt schematisch eine Fertigungsstrecke zur Herstellung einer Ader eines elektrischen Kabels, bei dem als Aderisolierung ein vernetztes Polyäthylen vorgesehen ist. Hierbei läuft der Kupferleiter 2 von einer Ablauftrommel 1 ab und wird über die Umlenkeinrichtung 3 dem Extruder 4 zugeführt, in dessen Querspritzkopf 5 der Leiter 2 mit einer vernetzbaren Polyäthylenmischung umspritzt wird. Unmittelbar anschliew ßend gelangt der umspritzte Leiter, also die Ader, über das teleskopartig ausgebildete Dichtungsrohr 6 in den Vernetzungsbehälter 7, der ein auf 2900 C au-.Ugeheistes Salzbald 8 enthålt. Der umspritsta Leiter durchläuft diew ses Salzbald und wird dabei mit Hilfe nicht näher bezeiehneter Umlenkrollen unter der Oberfläche des Salzbades gehalten.The device shown in the figure shows schematically a production line for the production of a core of an electrical cable, in which as core insulation a cross-linked polyethylene is provided. Here the copper conductor 2 runs off a discharge drum 1 and is fed to the extruder 4 via the deflection device 3, in the cross-head 5 of the conductor 2 with a crosslinkable polyethylene mixture is overmolded. Immediately afterwards the overmolded conductor arrives, i.e. the Vein, via the telescopic sealing tube 6 into the crosslinking container 7, which contains a salt pot 8 which is set to 2900 C au. The umspritsta ladder goes through this salt soon and is not specified with the help of it Pulleys kept under the surface of the salt bath.

Der Behälter 7 ist nach außen hin dicht abgeschlossen, wobei der über dem Salzbad 8 befindliche freie Raum 11 mit einem unter einem Druck von 50 N/cm2 stehenden Gas, beispielsweise mit Druckluft oder mit einem Inertgas wie Stickstoff, gefüllt ist. Hierzu ist der Behälter über das Ventil 10 an einen nicht näher dargestellten Kompressor angeschlossen, mit dem der Druck in dem Behälter 7 auf den jeweils gewünschten Wert erhöht werden kann. Zur Druckverminderung kann ein weiteres Druckventil angeordnet sein, über den ei;i gegebenenfalls zu hoher Druck des in dem Raum ii befindlichen Druckgases abgebaut werden kann. Mit Hilfe des Ventiles 10 und des gegebenenfalls vorhandenen Überdruckventils ist es möglich, das Salzbad 8 unter einem genau definierten und dem jeweils extrudierten Material angepaßten Druck zu stellen. Dieser Druck braucht dabei nur so groß zu bemessen werden, daß in der auf der Leiter 2 extrudierten Umhüllung beim Vernetzungsvorgang keine Poren entstehen.The container 7 is sealed to the outside, with the over the free space 11 located in the salt bath 8 with a pressure of 50 N / cm2 standing gas, for example with compressed air or with an inert gas such as nitrogen, is filled. For this purpose, the container is connected to a valve 10 that is not shown in detail Connected compressor, with which the pressure in the container 7 to the respectively desired Value can be increased. A further pressure valve can be arranged to reduce the pressure be, over the ei; i possibly too high pressure of the one located in the space ii Compressed gas can be broken down. With the help of the valve 10 and if necessary Existing pressure relief valve, it is possible to use the salt bath 8 under a precisely defined and to provide pressure adapted to the particular extruded material. This pressure only needs to be dimensioned so large that in the extruded on the conductor 2 Coating no pores arise during the crosslinking process.

Nach Durchlaufen des Vernetzungsbades 8 wird der umhüllte Leiter über das Dichtungsrohr 12 und die sogenannte rennstation 13 der Hochdruckkühlstation 14 zugeführt und gelangt über das Auffangbecken 15 als fertige Ader 16 zur Absugsvorrichtung 17 und wird anschließend mit der Aufwi.ckelvorrichtung 18 auf die Trommel 19 aufgewickelt.After passing through the crosslinking bath 8, the sheathed conductor is over the sealing tube 12 and the so-called race station 13 of the high pressure cooling station 14 and arrives via the collecting basin 15 as a finished wire 16 to the suction device 17 and is then wound onto the drum 19 with the winding device 18.

1 Figur 4 Patentansprüche1 Figure 4 claims

Claims (4)

Patentansprüché 9 erfahren zum Herstellen eines langgestreckten Gutes, insbesondere eines elektrischen Leiters oder eines elektrischen Kabels, mit einer Umhüllung aus einem Elastomer durch Vernetzen einer auf das langgestreckte Gut aufgebrachten Schicht aus einem natürlichen oder synthetischen Kautschuk oder aus einem Kunststoff auf der Basis eines polymexsierten Olefins, bei dem das langgestreckte Gut nach dem Umhüllen ein Yernetzungsbad, wie beispielsweise ein Salzbad, ein Flüssigkeitsbad oder ein fluidisiertes Bett, durchläuft und anschließend noch vor dem Aufwikkeln gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Umhüllung des langgestreckten Gutes während des Hindurchlaufens durch das Vernetzungsbad ein Druck von mehr als 15 N/cm2 ausgeübt wird. Patent claims 9 learn about the production of an elongated good, in particular an electrical conductor or an electrical cable, with a Sheath made of an elastomer by crosslinking an applied to the elongated material Layer made from a natural or synthetic rubber or from a plastic on the basis of a polymexed olefin, in which the elongated material after enveloping a crosslinking bath, such as a salt bath, a liquid bath or a fluidized bed, and then before winding is cooled, characterized in that on the envelope of the elongated Good while passing through the crosslinking bath a pressure of more than 15 N / cm2 is applied. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck veränderbar ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the pressure is changeable. 3. Vorrichtung zur Dvlrchfübnuag des Verfahrens nach Ånspruch 1 oder 2, bei der in Ablaufrichtung des langgestreckten Gutes gesehen hinter einem Extruder zum Aufbringen der Umhüllung ein Vernetzungsbad und eine- Xthlvorrichtung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Vernetzungsbad (8) von einem mit einem Druckgas (11) gefüllten Behälter (7) umgeben ist, der über ein von dem umhüllten langgestreckten Gut durchlaufenes Dichtungsrohr (6) mit dem Extruder (4, 5) verbunden ist.3. Apparatus for performing the process according to Claim 1 or 2, in the case of the downstream of an extruder, seen in the direction of flow of the elongated product a crosslinking bath and a cooling device are arranged for applying the coating are, characterized in that the crosslinking bath (8) by a pressurized gas (11) filled container (7) is surrounded, which is covered by an elongated Well-traversed sealing tube (6) is connected to the extruder (4, 5). 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Druckgas (11) gefüllte Behälter (7) auch mit der Kühleinrichtung (13, 14, 15) über ein Yon dem umhüllten langgestreckten Gut durchlaufenes Dichtungsrohr (12) verbunden ist.4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the with Pressurized gas (11) filled container (7) with the cooling device (13, 14, 15) a sealing tube (12) through which the enveloped elongate material passes is.
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