DE2649874A1 - Extrudable, moisture curable polymer compsn. for cable insulation - comprises high density olefin! (co)polymer, carbon black and crosslinking agent - Google Patents

Extrudable, moisture curable polymer compsn. for cable insulation - comprises high density olefin! (co)polymer, carbon black and crosslinking agent

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Abstract

An extrudable moisture curable polymer compsn. contains 50-100 wt.% high density polyolefins and/or copolymer w.r.t. 100 wt.% polymer. The olefin (copolymer pref. has a density of 0.94-0.96g/cm3 and a melt index of 0.1-9.0 (0.3-5.0)g/10min. The compsn. may additional contain 1.0-8.0 (2.0-3.5)wt.% carbon black with a large surface area to improve light and weather resistance. The compsn. may be used for cable insulation and has good abrasion, cold, weather and light resistance and good heat deformation resistance.

Description

Extrudierbare, unter der Einwirkung von Feuchtigkeit ver-Extrudable, under the action of moisture

netzbare Mischung und deren Anwendung Die vorliegende Erfindung betrifft eine extrudierbare Mischung auf der Basis von Polymeren, die unter der Einwirkung von Feuchtigkeit vernetzbar sind, sowie deren Anwendung auf elektrische Kabel und Leitungen.Wettable Mixture and Its Use The present invention relates to an extrudable mixture based on polymers, which under the action are crosslinkable by moisture, as well as their application to electrical cables and Cables.

Bekannt ist es allgemein, insbesondere auch in der Kabel-und Leitungstechnik, vernetzte Werkstoffe einzusetzen. Hierfür können geeignete Kunst- oder Naturkautschuke verwendet werden, aber auch der Einsatz von Polyäthylen ist üblich, wobei hier und auch dort als Vernetzungsmittel Peroxide eingesetzt werden. Diese Materialien werden dann z. B. in Form einer Isolierung oder eines Mantels für die Kabel oder Leitungen mittels kontinuierlich arbeitender Vernetzungsanlagen in den vernetzten Zustand überführt.It is generally known, especially in cable and line technology, use cross-linked materials. Suitable synthetic or natural rubbers can be used for this used, but also the use of polyethylene is common, with here and there, too, peroxides are used as crosslinking agents. These materials will then z. B. in the form of insulation or a sheath for the cables or lines into the networked state by means of continuously working networking systems convicted.

Schwierigkeiten bereitet es jedoch, auf diese Weise Mischungen herzustellen, die im gespritzten, d. h. extrudierten Zustand besonderen Anforderungen z. B. hinsichtlich äußerer mechanischer oder witterungsmäßiger Einflüsse genügen sollen.However, it is difficult to produce mixtures in this way, those in the injected, d. H. extruded state special requirements z. B. suffice with regard to external mechanical or weathering influences should.

Basismaterialien entsprechender Dichte und/oder geeigneter Molekulargewichtsverteilung konnten bisher dafiir nämlich nicht eingesetzt werden, da wegen der entsprechend hohen Extrusionstemperatur von 1500 C und darüber die im Handel erhältlichen Vernetzungsmittel (Peroxide) nicht mehr einsetzbar sind, weit deren Anspringtemperatur in wesentlich niedrigeren Temperaturbereichen liegt.Base materials of appropriate density and / or suitable molecular weight distribution could not be used for this up to now, because of the corresponding high extrusion temperature of 1500 C and above the commercially available crosslinking agents (Peroxides) can no longer be used, far their light-off temperature is significant lower temperature ranges.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine ttöglichkeit zu finden, durch die mechanisch hochwertige íaterialien auf Polymerbasis, die, wenn auch bei wesentlich höheren Temperaturen, extrudierbar sind, in den vernetzten Zustand iiberführt werden können.The invention is therefore based on the object of providing a possibility to find through the mechanically high quality ímaterialien on polymer basis, which if can be extruded in the crosslinked state even at significantly higher temperatures can be transferred.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Mischung, die, bezogen auf 100 Gew. % Polymeres, 50 bis 100 Gew. °,4 Polyolefine und/oder Copolymerisate hoher Dichte enthält und unter der Einwirkung von Feuchtigkeit vernetzbar ist. Damit ist den Materialien z. B. Polyäthylen hoher Dichte, die für die peroxidische Vernetzungstechnik bisher nicht in Frage kamen der Weg geöffnet, auch in der Kabeltechnik eingesetzt zu werden, wobei durch die besonderen Eigenschaften dieser Basismaterialien Produkte besonders hoher Güte erzeugt werden können.This object is achieved according to the invention by a mixture, which, based on 100% by weight of polymer, 50 to 100% by weight, 4 polyolefins and / or Contains copolymers of high density and crosslinkable under the action of moisture is. So that the materials z. B. High density polyethylene used for peroxidic Networking technology was previously out of the question, the way was opened, also in cable technology to be used, due to the special properties of these base materials Products of particularly high quality can be produced.

Besonders vorteilhaft ist es deshalb für die Zwecke der Erfindung, wenn in ihrer Weiterführung Polyolefine und/oder Copolymerisate verwendet werden, deren Dichte 0,94 bis oil96 g/cm3 beträgt. Auch sollte der Schmelzindex des eingesetzten Basismaterials zweckmäßig zwischen 0,1 und 9,0, vorzugsweise zwischen 0,3 und 5,0 g/min liegen, um sicherzustellen, daß die hohen Anforderungen an Abriebfestigkeit, Wärmeformbeständigkeit., Kältebeständigkeit und dergl. erreicht werden.It is therefore particularly advantageous for the purposes of the invention, if polyolefins and / or copolymers are used in their continuation, the density of which is 0.94 to oil96 g / cm3. Also should be the melt index of the used Base material expediently between 0.1 and 9.0, preferably between 0.3 and 5.0 g / min to ensure that the high demands on abrasion resistance, Heat resistance., Cold resistance and the like can be achieved.

m die gegebenenfalls geforderte Licht- und Wi.tterungsbeständigkeit zu gewährleisten hat es sich in Durchführung der Erfindung weiterhin als vorteilhaft erwiesen, der Mischung 1,0 bis 8,0, vorzugsweise 2,0 bis 3,5 Gew. % an oberflächenreichem Ruß zuzusetzen. Als hier für besonders geeignet erwiesen haben sich Ruße, wie sie z. B. unter den Bezeichnungen Ketjen Black E. C. und Corax P im Markt sind.m the light and weather resistance that may be required it has to be ensured furthermore to be advantageous in carrying out the invention Proven, the mixture 1.0 to 8.0, preferably 2.0 to 3.5 wt.% Of high surface area To add soot. Carbon blacks like them have proven to be particularly suitable here z. B. under the names Ketjen Black E.C. and Corax P are in the market.

Die wesentlichen Daten solcher Ruße, die sich durch eine hohe l-Absorptionsfähigkeit auszeichnen sind hohe spezifische Oberflächen, d. h. große Teilchenfeinheit sowie basisches Verhalten, d. h. pH-Werte >7.The main data of such carbon blacks, which are characterized by high oil absorbency they are characterized by high specific surface areas, i. H. large particle fineness as well basic behavior, d. H. pH values> 7.

Die gemäß der Erfindung vorgesehene Mischung ist für beliebige Zwecke einsetzbar. Besonders vorteilhaft ist ihr Einsatz jedoch dort, wo die Mischung kontinuierlich extrudiert werden muß, weil es um die Herstellung langgestreckten Gutes geht, das aufgrund seines Einsatzes besondere Schwierigkeiten zu bewältigen hat. Das ist z. B. der Fall bei der Isolierung von Freileitungen, etwa in Form von Fassadenkabeln, die zur Stromversorgung dienen und bei denen das Kabel lediglich aus dem Leiter und einer isolierenden Hülle besteht. Diese Hülle übernimmt hierbei neben der elektrischen Isolierung auch die mechanische Funktion eines Schutzmantels. Das bedingt besondere Anforderungen vor allem an die Licht bzw. Witterungsbeständigkeit sowie die mechanische Widerstandsfähigkeit hier insbesondere gegen Wärmeverdrückung, Abrieb und Kältebeständigkeit. Ein gemäß der Erfindung aufgebautes Fassadenkabel erfüllt denn auch die geforderten Tests sicher und ist vor allem beziiglich Wärmeverdrückung den konventionell gefertigten Fassadenkabeln im für den praktischen Betrieb wichtigen Temperaturbereich von 50 bis 1300 C deutlich überlegen.The mixture provided according to the invention is for any purpose applicable. However, their use is particularly advantageous where the mixture is continuous must be extruded because it is about the production of elongated goods that has to cope with particular difficulties due to its commitment. This is e.g. B. the case with the insulation of overhead lines, for example in the form of facade cables, which are used for power supply and where the cable only comes out of the conductor and an insulating sheath. In addition to the electrical one, this sheath takes over Insulation also has the mechanical function of a protective jacket. That requires something special Requirements above all on light and weather resistance as well as mechanical Resistance here in particular to heat compression, abrasion and resistance to cold. A facade cable constructed according to the invention then also fulfills the requirements Tests are safe and is above all conventionally manufactured with regard to heat compression Façade cables in the temperature range of 50, which is important for practical operation Clearly superior up to 1300 C.

Die Herstellung einer Mischung nach der Erfindung geht zweckmäßig so vor sich, daß zunächst bei Temperaturen oberhalb des Kristallitschmelzbereiches dem Polymeren, z. B.The preparation of a mixture according to the invention is expedient in such a way that initially at temperatures above the crystallite melting range the polymer, e.g. B.

high-density Polyäthylent der feinteilige Ruß zugegeben wird.high-density polyethylene, the finely divided carbon black is added.

Die Zugabe erfolgt vorteilhaftgeines Knet- oder Mastiziervorganges, d. h. unter der Einwirkung von Scherkräften. Das so vorkompoundierte Material wird dann granuliert und dieses rieselfähige Material schließlich bei schnellem Umlauf der Teilchen mit den Vernetzungschemikalien behandelt. Zur Durch führung dieses «!ischprozesses haben sich sog. Schnellmischer als vorteilhaft erwiesen. Während dieses Mischvorganges, der in einem Temperaturbereich zwischen 80 nd 120°C, vorzugsweise zwischen 90 und 115°C erfolgt, diffundieren die Vernetzungschemikalien in das Granulat ein und führen dort zu einer homogenen Verteilung. Nach der Abkühlphase liegt das Granulat äußerlich unverändert, trocken und rieseifähig vor.The addition is advantageously carried out in a kneading or mastication process, d. H. under the action of shear forces. The material pre-compounded in this way becomes then granulated and this free-flowing material finally with rapid circulation the particles are treated with the crosslinking chemicals. To carry out this During the process, so-called high-speed mixers have proven to be advantageous. While this mixing process, which takes place in a temperature range between 80 and 120 ° C, preferably between 90 and 115 ° C, the crosslinking chemicals diffuse into the granulate and lead to a homogeneous distribution there. After the cool-down phase, that is Granulate externally unchanged, dry and ready for use.

Zur Herstellung eines Fassadenkabels beispielsweise wird nun der Leiter einem Extruder zugeführt, vorteilhaft mit einer Schneckenlänge > 15 D, wobei D der Schneckendtlrchmesser ist.To produce a facade cable, for example, the conductor fed to an extruder, advantageously with a screw length> 15 D, wherein D is the screw end diameter.

In einem einzigen Verfahrenschritt erfolgt dann hierbei die Pfropfung des Silans oder einer Silanverbindung an die Makromoleküle des Polyinermaterials llnd die Ausformung der Isolierhülle. Der Oxidationsstabilisator wird dabei zweckmäßig unmittelbar vor der Extrusion der Mischung in Form eines Polyäthylen-Batches zugegeben. Nach dem Auftrommeln des fertig extrudierten Kabels erfolgt dann die Vernetzung durch Lagerung in heißem Wasser oder in gesättigter Dampfatmosphäre, wobei die Temperaturen 1100 nicht überschreiten sollen.The grafting then takes place in a single process step of the silane or a silane compound to the macromolecules of the polymer material llnd the shaping of the insulating sleeve. The oxidation stabilizer is useful here added immediately before the extrusion of the mixture in the form of a polyethylene batch. After the finished extruded cable has been reeled up, it is then crosslinked by storage in hot water or in a saturated steam atmosphere, with the temperatures Should not exceed 1100.

Die Erfindung sei an Hand des in der Fig. 1 als Ausfiihrungsbeispiel dargestellten Fassadenkabels sowie eines Diagramms in der Fig. 2 näher erläutert.The invention is based on the one shown in FIG. 1 as an exemplary embodiment illustrated facade cable and a diagram in Fig. 2 explained in more detail.

* während ITie aus der Fig. 1 ersichtlich, besteht dieses Kabel aus dem z. B. aus einzelnen miteinander verseilten Drähten bestehenden Leiter 1, der von der Tsolierhülle 2 umgeben ist, die gleichzeitig als Isolierung und Mantel dient. Zur HerteJ lung der isoli erenden Hülle wird eine Mischung verwendet, die sich wie folgt zusammensetzt: 100 Teile Polyäthylen mit einer Dichte von 0,95 g/m3 1,0 Teile Silan 0,2 Teile Luperox 270 und 0,03 Teile Perkadox 14 als Pfropfinitiatoren 0,05 Teile Naftovin als Katalysator und 2, 5 Teile Ruß Die Eigenschaften einer solchen Umhüllung sind in der Fig. 2 an Hand eines Diagramms anläf-lich einer Wärmedruckprüfung ablesbar. Uber der Temperatur ist die Verdrückung in % angegeben. Wie ersichtlich erfolgt ein Anstieg der möglichen Verdrückung bei einem herkömmlich vernetzten Polyäthylen niederer Dichte bereits bei 80 bis 90° C (gestrichelte Linie), während eine Verdrückung bei einer gemäß der Erfindung vorgeschlagenen Mischung erst oberhalb 1300 C zu verzeichnen ist.* while It can be seen from FIG. 1, consists this cable from the z. B. consisting of individual wires stranded together Head 1, which is surrounded by the insulation 2, which also acts as insulation and coat serves. A mixture is used to produce the insulating sheath which is composed as follows: 100 parts of polyethylene with a density of 0.95 g / m3 1.0 part of silane, 0.2 part of Luperox 270 and 0.03 part of Perkadox 14 as graft initiators 0.05 parts of naftovin as a catalyst and 2.5 parts of carbon black The properties of such Enclosures are shown in FIG. 2 on the basis of a diagram at the start of a thermal pressure test readable. The compression is given in% over the temperature. As can be seen there is an increase in the possible compression in the case of a conventionally crosslinked polyethylene lower density already at 80 to 90 ° C (dashed line), while a compression in the case of a mixture proposed according to the invention, this is only recorded above 1300.degree is.

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Claims (9)

Patentansprüche 1. Extrudierbare Mischung auf der Basis von Polymeren, die unter der Einwirkung von Feuchtigkeit vernetzbar sind gekennzeichnet, durch 50 bis 100 Gew. 96 Polyolefine und/ oder Copolymerisate hoher Dichte bezogen auf 100 Gew. so Polymeres. Claims 1. Extrudable mixture based on polymers, which are crosslinkable under the action of moisture, characterized by 50 to 100 wt. 96 polyolefins and / or high-density copolymers based on 100 wt. Of such polymer. 2. Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der verwendeten Polyolefine und/oder Copolymerisate 0,94 bis 0,96 g/cm3 beträgt.2. Mixture according to claim 1, characterized in that the density of the polyolefins and / or copolymers used is 0.94 to 0.96 g / cm3. 3. Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzindex der Mischung zwischen 0, 1 und 9,0, vorzugsweise zwischen 0,3 und 5,0 g/1o min beträgt.3. Mixture according to claim 1, characterized in that the melt index of the mixture is between 0.1 and 9.0, preferably between 0.3 and 5.0 g / 10 min. 4. Mischung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung 1,0 bis 8,o, vorzugsweise 2,0 bis 3,5 Gew. % oberflächenreichen Ruß enthält.4. Mixture according to claim 1 or one of the following, characterized in that that the mixture has a surface area of 1.0 to 8.0, preferably 2.0 to 3.5 wt.% Contains soot. 5. Nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 hergestellte Mischung als gegen äußere Einfisse widerstandsfähige Umhüllung für elektrische Kabel oder Leitungen.5. Mixture produced according to one or more of claims 1 to 4 as a sheathing for electrical cables that is resistant to external influences or Cables. 6. Elektrisches Kabel, insbesondere Freileitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gegen äußere Einflüsse widerstandsfähige Umhüllung gleichzeitig als elektrische Isolierung dient.6. Electrical cable, in particular overhead line according to claim 5, characterized characterized in that the envelope resistant to external influences at the same time serves as electrical insulation. 7. Verfahren zur Herstellung einer Ruß enthaltenden Mischung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst bei Temperaturen oberhalb des Kristallit-Schmelzbereiches dem Polymeren der Ruß zugegeben wird und daß das vorbehandelte , anschließend granulierte Material bei schneller Bewegung der einzelnen Teilchen mit den Vernetzungsschemikalien, wie Silan, Aktivatoren etc. behandelt wird, wobei die Lösung der Vernetzungschemikalien bei Temperaturen zwischen 80 und 1200C in das Granulat eindiffundiert.7. Process for the preparation of a mixture containing carbon black according to Claim 1 or one of the following, characterized in that initially at temperatures the carbon black is added to the polymer above the crystallite melting range and that the pretreated, then granulated material with rapid movement of the individual particles with the crosslinking chemicals, such as silane, activators, etc. is treated with the solution of the crosslinking chemicals at temperatures between 80 and 1200C diffused into the granulate. 8. Verfahren zur Herstellung eines Kabels nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ruß enthaltenden, mit den Vernetzungschemikalien behandelten Granulat unmittelbar vor der in einem Arbeitsgang erfolgenden Pfropfung und Formgebung Oxidationsstabilisatoren in Form eines Polyäthylenbatches zugesetzt werden.8. A method for producing a cable according to claim 5 or 6, characterized in that the carbon black containing, with the crosslinking chemicals treated granules immediately before grafting, which takes place in one operation and shaping Oxidation stabilizers in the form of a polyethylene batch are added will. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vernetzung der extrudierten Umhüllung in heißem Wasser oder gesättigter Dampfatmosphäre bei Temperaturen (1200C erfolgt.9. The method according to claim 8, characterized in that the crosslinking the extruded casing in hot water or saturated steam atmosphere Temperatures (1200C takes place.
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