DE2628883A1 - Verfahren zum herstellen einer umhuellung aus aufgeschaeumtem kunststoff - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer umhuellung aus aufgeschaeumtem kunststoff

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Description

Kabel- und ii e t a 1 1 w e r k e
Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft ' S'? 8 8 8
1 ΐά, τ
25. Juni 1976
Verfahren zum Herstellen einer Umhüllung aus aufgeachäumtem Kunststoff
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Umhüllung aus aufgeschäumtem Kunststoff für langgestrecktes Gut, bei dem ein thermoplastischer Kunststoff in einem Extruder plastifiziert, in die plastifizierte Kunststoffschmelze Gas eingebracht, das Gas in der Schmelze fein verteilt und anschließend die mit Gas angereicherte Schmelze auf das langgestreckte Gut aufgebracht wird.
Es ist bereits ein Verfahren bekannt geworden, bei dem polymeres Material unter Druck in einem viskosen oder flüssigen Zustand in eine Strangpreßniaschine eingegeben wird, welche eine GasinjeVtionszone aufweist, in der das polymere Material einem Druckgas ausgesetzt wird. Der GasinjeVtionszone folgt eine Strangpreßzone, aus welcher das polymere Material durch ein Mundstück auf den Strang aufgepreßt wird. Bei diesen Verfahren bestehen erhebliche Schwierigkeiten darin, einen stabilen Schaum mit gleichmäßig verteilten kleinen Blasen zu erzeugen. Beim Austritt aus dem Mundstück, also in dem Augenblick, indem der Druck abgebaut wird, tritt ein Großteil des Gases aus der Schmelze aus, so daß nur ein Schaum mit relativ hohem spezifischem Gewicht hergestellt werden kann. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei der Herstellung von Isolierschichten beispielsweise für elektrische Leitungen eine
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zentrische Anordnung des Leiters kaum oder nur schwer erreichbar ist, da das aus der Strangpresse austretende Material relativ dünnflüssig ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem es möglich ist, eine Schaumstoffisolierung aus einer mit Gas angereicherten Kunststoffschmelze herzustellen, die ein wesentlich geringeres spezifisches Gewicht aufweist und die das umhüllte strangförmige Gut zentrisch umgibt.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß unmittelbar vor dem Austritt aus dem Extruder eine chemische Vernetzung des Kunststoffs eingeleitet wird. Durch die Vernetzung des Kunststoffs wird die Viskosität der Schmelze heraufgesetzt, so daß bei Druckminderung beim Austritt aus dem Extruder die in der Schmelze befindlichen Gasbläschen nicht mehr entweichen können. Die Vernetzung des Kunststoffe kann auf verschiedene Weise eingeleitet werden. Es hat sich aber als zweckmäßig erwiesen, dem Kunststoff Vernetzungsmittel, beispielsweise Peroxide zuzusetzen und die Schmelze kurz vor dem Austritt aus dem Extruder bis auf eine Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur des Vernetzungsmittels zu erhitzen. Da die Vernetzung im wesentlichen nur aus dem Grunde vorgenommen wird, um die Viskosität der Schmelze zu erhöhen, reichen geringe Mengen an Vernetzungsmittelzusätzen, was sich letztlich günstig auf die elektrischen Eigenschaften einer elektrischen Leitung auswirken dürfte. Darüberhinaus werden durch die Vernetzung die mechanischen Eigenschaften sowie die thermische Belastbarkeit und Druckbelastbarkeit verbessert. Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung wird der aus dem Extruder auetretende Strang von
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.! b 2 8 8 8
außen gekühlt. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß die ätißere Schicht der Umhüllung schnell erstarrt und die Gasbläschen auch bei zu geringem Vernetzungsgrad nicht entweichen können. Um die Vernetzung aber weiterhin fortschreiten zu lassen, ist es zweckmäßig, den aus dein Extruder austretenden Strang von innen zu beheizen. Hier wäre beispielsweise eine Aufheizung des metallischen Leiters auf induktivem Wege oder mittels eines HF-Generators denkbar. Eine Beheizung von außen, beispielsweise durch einen Aufwärmeofen ließe sich in besonders einfacher Weise durchführen. Die Temperaturerhöhung der Schmelze die notwendig ist, um die Vernetzung einzuleiten, wird vorteilhafterweise durch Scherung und Friktion des thermoplastischen Kunststoffes erzeugt. Dies kann beispielsweise durch einen sich schnell drehenden Dorn oder durch Pressen der Kunststoffmasse durch enere Spalte oder aber durch Zuführung von die innere Üeibung der Schmelze erhöhenden Feststoffen wie Aerosil erreicht werden. Das Vernetzungsmittel sollte der Schmelze nach der Gasinjektion zugeführt werden. Da nämlich die Gasinjektion bei sehr hohem Druck vorgenommen wird, kommt es in diesem Bereich u. U. schon zu einer Temperaturerhöhung der Schmelze, die die Zersetzungsteniperatur des Vernetzungsini ttels überschreitet. Durch diese Maßnahme wird also eine Vernetzung der Schmelze während der* Gasinjektion verhindert. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich mit besonderem Vorteil bei der Herstellung von Adern für elektrische Nachrichtenkabel und zur Erzeugung der Isolierung von koaxialen Hochfrequenzkabeln anwenden. Ein weiterer Vorteilhafter Anwendungsbereich dürfte die Herstellung von wärmeisolierten Leitungsrohren sein.
Die Erfindung ist an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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- Nt -
In einem Extruder mit einer überdurchschnittlich langen schnecke (ca. 25 ü) wird irn Bereich des höchsten Druckes (ca. 7 bis 10 D) durch mindestens eine f^ine ca. 0,2 mm starke Düse ein inertes Gas, hier Stickstoff, mit einem Druck von mehr als 220 bar in die Schmelze eines Polyäthylens niederer Dichte eingeblasen. Durch mindestens eine weitere Düse wird Lm Bereich des zweiten Drittels der Schnecke (15 bis 20 D) das Vernetzungsmittel beispielsweise üicuraylperoxid zugeführt und die Schmelze anschliessend sowohl durch ächerung und Friktion als auch durch die Zufuhr von Wärme über die Reaktionstemperatur des Vernetzungsmitteis aufgeheizt und die Vernetzung eingeleitet. Vor Abschluß der vollen Vernetzungsreaktion, also noch im Bereich der therinoplas tischen Verformbarkeit, wird die Schmelze zum Strang geformt und der Druck abgebaut, so daß das eingeblasene Gas expandieren kann und der Schaum gebildet wird. Je nach geforderten Eigenschaften des Schaumes kann Ln einer nachgeschalteten Warmbehandlungszone das Material voll vernetzt werden oder aber bereits in einer Kühlstrecke abgekühlt werden.
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Claims (1)

  1. abel- und i-ietallwerk Gutehof 'fnung shut te Aktiengesell schaft
    1 l'l?;.
    25. Juni IO76
    Pa t en tan sp rüehe
    Vorfahren zur Herstellung einer Umhüllung aus schäuiiiteiii Kunststoff für langgestrecktes Gut, bei dem ein thermoplastischer Kunststoff in einem Extruder plastifiziert, in die plastifizierte Kunststoffschmelze Gas eingebracht, das Gas in der Schmelze fein verteilt und anschließend die mit Gas angereicherte Schmelze auf das langgestreckte Gut aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar vor dem Austritt aus dem Extruder eine chemische Vernetzung des Kunststoffs eingeleitet wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kunststoff Vernetzungsmittel zugesetzt werden, und die Schmelze kurz vor dem Austritt aus dem Extruder bis auf eine Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur des Vernetzungsmittels erhitzt wird.
    3- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Extruder austretende Strang von außen gekühlt wird.
    4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Extruder austretende Strang von innen beheizt wird.
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    262888oJ
    ^. Vei'fahrfiri nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Extruder
    austretende Strang zur weiteren Vernetzung von außen behei zt wird.
    (>. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gelcennzeiclmet, daß die Temperaturerhöhung
    der Schmelze durch Scherung und Friktion des thermoplastischen Kunststoffs erzeugt wird.
    7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das chemische Vernetzungsmittel nach der Gasinjektion der Schmelze zugesetzt wird.
    8. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden zur Herstellung von Adern für elektrische Nachri chtenkabel.
    9. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden zur Herstellung von koaxialen Hochfrequenzkabeln mit einer geschäumten Isolierung.
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