DE2426100A1 - Verfahren zur herstellung von umhuellungen aus durch aufpropfen einer silanverbindung in anwesenheit von feuchtigkeit vernetzbaren thermoplasten oder elastomeren fuer langgestrecktes gut - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Umhüllungen aus durch Aufpfropfen einer Silanverbindung in Anwesenheit von Feuchtigkeit vernetzbaren Thermoplasten oder Elastomeren für langgestrecktes Gut Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zur Herstellung von Umhüllungen aus durch Aufpfropfen einer Silanverbindung in Anwesenheit von Feuchtigkeit vernetzbaren Thermoplasten oder Elastomeren für langgestrecktes Gut, insbesondere für elektrische Kabel und Leitungen.
• Bekannt ist bereits ein Verfahren zur Vernetzung von organischen Polymerisaten durch Aufpfropfen von Alkoxysilanverbindungen und Aushärten in Gegenwart von Feuchtigkeit (DAS 1 794 028), bei dem man z.B. Polyäthylen in Gegenwart einer Alkozysilanverbindung unter Bedingungen mechanischer Bearbeitung mischt, unter denen freie Radikale im Polymerisat gebildet werden. Während oder auch nach einer solchen mechanischen Materialumformung kann ein Silanol-Kondensationskatalysator zugefügt werden. Ebenso ist die Verwendung von freie Radikale liefernden organischen Peroxiden möglich. Für die mebhanische Materialumformung können z.B. nach diesem bekannten Verfahren Extruder verwendet werden, die die Aufgabe haben, das eingegebene Material zu homogenisieren und den Pfropfvorgang durchzuführen.
• Eine für die notwendige Verarbeitung exakte Steuerung ist bei den üblichen Extrusionsanlagen jedoch nur schwer durchführbar, so daß es leicht zu örtlichen Anvernetzungen infolge inhomogener Peroxid-Vertealung kommen kann. Eine solche Bildung von Gel-Partikeln wirkt insbesondere dann ungünstig, wenn das Material für elektrische Zwecke verwendet werden soll. Bedingung für den Schritt des Pfropfens ist daher ein exaktes Temperaturprofil sowie eine gute Mischwirkung im Ertruder-Zylinder, damit der eigentliche Pfropfprozess tatsächlich erst nach einer erfolgten Homogenisierung des Materials einsetzt.
• Da eine nach dem bekannten Verfahren hergestellte Mischung die Eigenschaft hat, bei Anwesenheit von Wasser zu vernetzen, ist die Granulierung und Lagerung des gepfropften Materials sehr problematisch. So kann es leicht zu einer gewissen Vorvernetzung des Materials kommen, die die Verarbeitbarkeit erschwert oder sogar infrage stellt. Hinzu kommt, daß die Haltbarkeit des Materials in unvernetztem Zustand begrenzt ist, es kann also nicht, wie bisher üblich, unbeschränkt auf Vorrat gearbeitet werden. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß nach dem Verschneiden der Pfropfkomponenten mit dem Katalysator die Extrudierbarkeit des verwendeten Materials erheblich schlechter wird, sofern geringste Spuren von Feuchtigkeit im Material vorhanden sind, was ohne größeren Aufwand kaum ausgeschlossen werden kann. Unter diesen Umständen bildet sich z.B. eine rauhe Oberfläche, die insbesondere bei Produkten, die einer elektrischen Spannung ausgesetzt sind, zu Ausfällen führt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem auf einfachem Wege und kostengünstig Umhüllungen für langgestrecktes Gut hergestellt werden können, die, ohne daß es zu Vorvernetzungen kommt, die aus elektrischer und mechanischer Sicht gestellten Forderungen erfüllen.
• Diese Aufgabe wird bei der Herstellung von Umhüllungen aus durch Aufpfropfen einer Silänverbindung in Anwesenheit von Feuchtigkeit vernetzbaren Thermoplasten oder Elastomeren gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das als Pulver, Granulat oder dgl. vorliegende rieselfähige thermoplastische oder elastomere Basismaterial bei hoher Umlaufgeschwindig keit der Teilchen, jedoch ohne Druck auf Temperaturen oberhalb des Schmelzbereiches gebracht wird und dabei oder bei einem nachfolgenden Granulieren das Aufpfropfen des Silans erfolgt. Durch Ausschaltung eines gesonderten Extruders zum Pfropfen und Granulieren ist das Verfahren wesentlich einfacher, als dies bei den bekannten Verfahren der Fall ist ganz abgesehen davon, daß eine zusätzliche mechanische Bearbeitung und thermisch-oxidative Belastung unterbleibt. Die Homogenisierung des Materials erfolgt praktisch in einem vorgelagerten Fertigungsschritt, wobei es ohne großen Aufwand hierbei zusätzlich möglich ist, eine Vortrocknung des Basismaterials vorzunehmen. Dieses Vortrocknen vermindert wesentlich die Gefahr einer Vorvernetzung und führt damit zu einer Qualitätsverbesserung des verwendeten Materials.
• Das nach der Erfindung gewählte Verfahren ist mit besonderem Vorteil einsetzbar für die Herstellung von Kabeln und Leitungen, da hiermit Isolierungen wesentlich preisgünstiger als bisher hergestellt werden können. Das ist einmal zurückzuführen auf das einfache Herstellungsverfahren und zum anderen darauf, daß infolge der Vernetzung des gewählten Isoliermaterials dünnere Wandstärdken verwendet werden können.
• Die homogene Verteilung des Silangemisches in dem Kunststoffgranulat oder Pulver wird vorteilhaft zur Erzielung der hohen Umlaufgeschwindigkeiten in einem sogenannten schnellaufenden Mischer vorgenommen. Die in Durchführung der Erfindung verwendeten Temperaturen oberhalb des Schmelzbereiches, also in der Regel oberhalb 1500C, vorzugsweise zwischen 1500 bis 2200 C, zum Aufschmelzen des Basismaterials können dadurch erreicht werden, daß die Mischgeschwindigkeit so eingestellt wird, daß die benötigte Temperatur durch Kollision und Friktion der einzelnsn Teilchen des Basismaterials erreicht wird. Ebenso ist es aber auch möglich und oft bsonders vorteilhaft, die zum Aufschmelzen benötigte Wärmemenge durch eine entsprechende Zusatzwärme von außen aufzubringen. Die schmelzende Oberfläche des Basismaterials führt dabei gleichzeitig zu einem Anstieg der Diffusionsgeschwindigkeit des Vernetzungsmittels. Als vorteilhaft hat es sich auch erwiesen, das Basismaterial im Mischer unter Vakuum zu halten, bzw. eine Vortrocknung dieses Materials vorzunehmen und das Vernetzungsmittel in den evakuierten Raum einzudosieren.
• Zusammen mit den Vernetzungsmitteln, die vorteilhaft bei laufendem Mischvorgang dem Basismaterial zugegeben werden, können auch andere Zusätze wie Anti-Oxidantien, Stabilisatoren, Gleitmittel oder beliebige Füllstoffe in das Basismaterial eingegeben werden.
• Vorteilhaft ist es auch, als Basismaterial ein höhermolekulares Polyäthylen beispielsweise mit einem Schmelzindex von etwa zwei zu verwenden. Der Einsatz eines solchen Materials bringt es mit sich, daß die Silan-Peroxidmenge verringert werden kinn und zudem bei der Herstellung von vernetzbaren Umhüllungen die Gefahr einer exzentrischen Verlagerung des Leiters sowie ein Abtropfen der Isolierungen, bei den für Pfropfungen erforderlichen hohen Temperaturen vermieden ist.
• Das nach der Erfindung optimal homogenisierte Material kann einem Granulator zugeführt werden, zumal wenn dort der eigentliche Pfropfvorgang erfolgen soll. Von besonderem Vorteil ist es jedoch, wenn das homogenisierte Basismaterial gemischt mit dem Silan-Peroxid unmittelbar einem Extruder zur Weiterverarbeitung zugeführt wird, wobei das Silan bei den verwendeten Spritztemperaturen zur Herstellung der Umhüllungen, z.B. von Kabeln oder Leitungen, gleichzeitig auf die Moleküle des Basismaterials aufgepfropft wird.
• Der für die Beschleunigung der Vernetzung benötigte Katalysator kann entweder zusammen mit den anderen Mischungsbestandteilen dem schnellaufenden Mischer von Anfang an mit zugegeben werden, es ist jedoch auch möglich vor bzw. während des Granulierens den Katalysator einzubringen oder auch damit zu warten, bis das vorbereitete Granulat dem Extruder zu endgültigen Verarbeitung zugeführt wird.
• Die Erfindung sei anhand des in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
• In den mit 1 bezeichneten Mischer, in dem die nicht näher bezeichneten Messer oder Schaufeln mit hoher Geschwindigkeit umlaufen, wird zunächst das Basismaterial, z.B. Polyäthylen, in Pulverform oder als Granulat zugegeben. Der Mischer i kann unter Vakuum gehalten werden, der Mischvorgang selbst wird drucklos durchgeführt. Das hat besondere Vorteile dann, wenn in vorteilhafter Weise das Polyäthylen sowie andere Mischungsbestandteile, insbesondere Füllstoffe, vorgetrocknet werden. Durch eine geeignete Zuführung wird dann während des Umlaufes des Mischers das Silan-Peroxid in flüssigem Zustand eingegeben, das beim Einströmen verdampft und damit sowohl aus der Gas- wie aus der flüssigen Phase in das durch den Mischer in Bewegung gehaltene und auf Temperaturen von 1500 bis 2200C gebrachte Basismaterial eindiffundiert. Das Eindiffundieren des Silan-Peroxid-Gemisches erfolgt vornehmliçh bei Temperaturen unterhalb 1500C, während bei weiterer Temperatursteigerung der Pfropfvorgang abzulaufen beginnt. Infolge der hohen Umlaufgeschwinkigkeiten kann es zu keiner Agglomerierung kommen. Der Dtkffusions-und Pfropfvorgang ist nach wenigen Minuten beendet, und das vorbereitete Basismaterial kann nunmehr ggf. nach Zwischenschalten eines Kühlmischers 2 entweder dem Granulator 3 oder unmittelbar dem Extruder 4 zugeführt und dort auf das durchlaufende Gut 5 aufgebracht werden. In üblicher Weise kann dann das so hergestellte Gut 5 durch ein Wasserbad geführt oder auf Trommeln aufgewickelt und anschließend einer Lagerung in Wasser unterworfen werden, so daß die zur Vernetzung benötigte Feuchtigkeitsmenge in die Kabel- oder Leitungsoberfläche eindiffundieren kann.

Claims (5)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Unhüllungen aus durch Aufpfropfen einer Silanverbindung in Anwesenheit von Feuchtigkeit vernetzbaren Thermoplasten oder Elastomeren für langgestrecktes Gut, insbesondere für elektrische Kabel und Leitungen, dadurch gekennzeichnet, daß das als Pulver, Granulat oder dergleichen vorliegende rieselfähige thermoplastische oder elastomere Basismaterial bei hoher Umlaufgeschwindigkeit der Teilchen, jedoch ohne Druck auf Temperaturen oberhalb des Schmelzbereiches gebracht und dkbei oder bei einem nachfolgenden Granulieren das Aufpfropfen des Silans erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Basismaterial auf Temperaturen von 1500 bis 0 220 C erwärmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Basismaterial vor der Eingabe des Vernetzungsmittels vorgetrocknet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Basismaterial unter Vakuum gehalten und das Vernetzungsmittel in den evakuierten Raum eingebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zusammen mit den Vernetzungsmitteln andere Zusätze wie Antioxidantien, Stabilisatoren, Gleitmittel oder Füllstoffe in das Basismaterial mit eingearbeitet werden.