DE2649874B2

DE2649874B2 - Ground for insulating an electrical cable or line

Info

Publication number: DE2649874B2
Application number: DE19762649874
Authority: DE
Inventors: Frank 3012 Langenhagen Daenekas; Dieter 3000 Hannover Keuper; Hermann Uwe Dipl.-Chem. 3012 Langenhagen Voigt
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: KM Kabelmetal AG
Priority date: 1976-10-29
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1980-07-17
Also published as: DE2649874A1

Description

3. Verfahren zur Herstellung einer Masse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ruß enthaltenden, mit den Vemetzungschemikaüen behandelten Granulat unmittelbar vor der in einem Arbeitsgang erfolgenden Pfropfung und Formgebung Oxidationsstabilisatoren in Form eines Polyäthylenbatches zugesetzt werden.3. A method for producing a mass according to claim 2, characterized in that the Granules containing carbon black and treated with the crosslinking chemicals immediately before the in Oxidation stabilizers in the form of a polyethylene batch are added to the grafting and shaping process taking place in one operation.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Masse zur Isolierung eines elektrischen Kabels oder einer Leitung mit einer gegen äußere Einflüsse widerstandsfähigen Umhüllung aus einem durch aufgepfropfte Silanverbindungen unter Einwirkung von Feuchtigkeit vernetzten Polyolefin und/oder Copolymerisat und naderen Monomeren mit einer Dichte zwischen 0,94 und 0,96 g/cm³ und einem Schmelzindex zwischen 0,1 und 9,0 g/10 min.The present invention relates to a compound for insulating an electrical cable or line with a sheath resistant to external influences made of a polyolefin and / or copolymer crosslinked by grafted silane compounds under the action of moisture and other monomers with a density between 0.94 and 0.96 g / cm ³ and a melt index between 0.1 and 9.0 g / 10 min.

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 Eisatz 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, networked materials to use. Suitable synthetic or natural rubbers can be used for this, but also the Eisatz of polyethylene is common, here and also Peroxides are used there as crosslinking agents. These materials are then z. B. in the form of insulation or a sheath for the cables or Cables converted into the networked state by means of continuously working networking systems.

Schwierigkeiten bereitet es jedoch, auf diese Weise Mischungen herzustellen, die im gespritzten, d. h. ex· tradierten Zustand besonderen Anforderungen z. B. hinsichtlich äußerer mechanischer oder witterungsmäßiger Einflüsse genügen sollen. Basismaterialien entsprechender Dichte und/oder geeigneter Molekulargewichtsverteilung konnten bisher dafür nämlich nicht eingesetzt werden, da wegen der entsprechend hohen Bxtrusionstemperatur von 150° C und darüber die im Handel erhältlichen Vernetzungsmittel (Peroxide) nicht mehr einsetzbar sind, weil deren An-However, it is difficult to produce mixtures in this way which are in the injection-molded, i.e. H. ex· traditional condition special requirements z. B. should be sufficient with regard to external mechanical or weathering influences. Base materials A corresponding density and / or suitable molecular weight distribution could so far namely cannot be used because of the correspondingly high extrusion temperature of 150 ° C and above the commercially available crosslinking agents (peroxides) can no longer be used because their

>■>> ■>

Springtemperatur in wesentlich niedrigeren Temperaturenbereichen Hegt,Spring temperature in much lower temperature ranges Cherishes

Eine andere Art yernetzter Isolierstoffe in der Kabeltechnik einzusetzen, ist die, auf Polyolefine oder deren Mischpolymerisate Organosilane autzupfropfen, so daß diese Basismaterialien, wenn sie einer Lagerung in feuchter Atmosphäre ausgesetzt werden, vernetzen, In diesem Zusammenhang ist es bereits bekannt (DAS 1963571), beispielsweise äücb ein Polyäthylen hoher Dichte einzusetzen, um der hieraus hergestellten Mischung besondere Eigenschaften zu verleihen. Gerade bei dieser Feuchtigkeitsvernetzung macht es aber Schwierigkeiten, in die Mischung Füllstoffe einzubringen, die von sich aus hygroskopisch sind, da durch diese in die Mischung unkontrolliert eingeführte Feuchtigkeit bereits während des Fertigungsablaufs zu Vor- oder Anvernetzungen in der Mischung führt, die dann wieder Anlaß zur Qualitätsminderung des Endproduktes sind. Another type of cross-linked insulating material to be used in cable technology is to graft organosilanes onto polyolefins or their copolymers so that these base materials cross-link when they are stored in a humid atmosphere. In this context, it is already known (DAS 1963571), for example Äücb a high density polyethylene to give the mixture made from it special properties. However, it is precisely with this moisture crosslinking that it is difficult to introduce fillers into the mixture that are inherently hygroscopic, since this moisture introduced into the mixture in an uncontrolled manner leads to preliminary or partial crosslinking in the mixture during the production process, which then leads to The quality of the end product is reduced.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, auch mit Füllstoffen, und zwar insbesondere mit leitfähigen Füllstoffen angereicherte Mischungen herzustellen, die mechanisch hochwertig sind und, obwohl sie bei höheren Temperaturen wie üblich zu extrudieren sind, dennoch in den vernetzten Zustand überführt werden können. Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Masse gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Masse 1,0 bis 8,0 Gew.-% oberflächenreichen Ruß enthält. Damit ist die Möglichkeit gegeben, auch bei Polyolefinen hoher Dichte, die für die peroxidische Vernetzungstechnik bisher nicht in Frage kamen, den Weg zu öffnen, auch in der Kabeltechnik eingesetzt zu werden, wobei durch die besonderen Eigenschaften dieser Basismaterialien Produkte besonders hoher Güte erreicht werden.The invention is therefore based on the object of finding a possibility, also with fillers, in particular with conductive fillers to produce enriched mixtures that are mechanically high quality and, although they are at higher levels Temperatures are to be extruded as usual, but still converted into the crosslinked state can. This object is achieved in the above-mentioned mass according to the invention in that the composition contains 1.0 to 8.0% by weight of surface-rich carbon black. This gives the possibility, also with High density polyolefins, which were previously out of the question for peroxidic crosslinking technology To open up the way to be used in cable technology, whereby due to the special properties of these base materials, products of particularly high quality can be achieved.

Werden, wie in der Erfindung vorgesehen, der Mischung 1,0 bis 8,0, insbesondere 2,0 bis 3,5 Gew.-% Ruß zugesetzt, dann ist sichergestellt, daß die Anforderungen an Abriebfestigkeit, Wärmeformbeständigkeit, Kältebeständigkeit und dergleichen erreicht werden. Ebenso wird aber auch die beispielsweise für Fassadenkabel geforderte Licht- und Witterungsbeständigkeit gewährleistet. Oberflächenreiche Ruße, die für den Zweck der Erfindung geeignet sind, sind beispielsweise unter den Handelsbezeichnungen Ketjenblack EC und Corax P auf dem Markt erhältlich. Die wesentlichen Daten solchei Ruße, die sich durch eine hohe U V-Absorptionsfähigkeit auszeichnen, sind hohe spezifische Oberflächen, d. h. Teilchenfeinheit sowie basisches Verhalten, d. h. pH-Werte 7.If, as provided in the invention, the mixture is 1.0 to 8.0, in particular 2.0 to 3.5 wt .-% Carbon black is added, then it is ensured that the requirements for abrasion resistance, heat resistance, cold resistance and the like are met will. The light and weather resistance required for facade cables, for example, is also guaranteed. Surface-rich carbon blacks, which are suitable for the purpose of the invention are available on the market, for example, under the trade names Ketjenblack EC and Corax P. The essential data of such carbon blacks, which are characterized by a high U V absorption capacity, are high specific surface areas, d. H. Particle fineness and basic behavior, d. H. pH values 7.

An sich ist es zwar auch bereits bekannt (DOS ->. 419 210), durch Feuchtigkeit vernetzbare Mischungen herzustellen, in denen zunächst das Organosilan mit den Polymerteilchen gemischt und dieses Gemisch schließlich einem Extruder zur Ausformung zugeführt wird. Auch diese bekannte Maßnahme befaßt sich aber nicht mit der Herstellung von mit besonderen hygroskopischen Füllstoffen angereicherten Mischungen, die dennoch feuchtigkeitsvernetzbar sind und insbesondere zu mechanisch hochwertigen Kabel- und Leitungsumhüllungen führen.It is already known per se (DOS ->. 419 210) to produce mixtures which can be crosslinked by moisture, in which the organosilane is first mixed with the polymer particles and this mixture is then fed to an extruder for shaping. This known measure, too, is not concerned with the production of mixtures enriched with special hygroscopic fillers which are nevertheless moisture crosslinkable and in particular lead to mechanically high-quality cable and line sheaths.

Die gemäß der Erfindung vorgesehene Mischung ist für beliebige Zwecke einsetzbar. Besonders vorteilhaft ist ihr Einsatz jedoch dort, wo die Mischung kontinuierlich cxtrudiert werden muß, weil es um die Herstellung langgestreckten Gutes geht, das aufgrund seines Einsatzes besondere Schwierigkeiten zu bewäl-The mixture provided according to the invention can be used for any purpose. However, their use is particularly advantageous where the mixture is must be continuously extruded because it is about the production of elongated goods that are due to to cope with particular difficulties in his work.

tigen hat. Das ist ζ, 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 Wätmeverdrückung, Abrieb und Kältebeständigkeit. Ein gemäß der Erfindungaufgebautes Fassadenkabel erfüllt denn auch die geforderten Tests sicher und ist vor allem bezüglich Wänneverdrückung den konventionell gefertigten Fassadenkabeln im für den praktischen Betrieb wichtigen Temperaturbereich von 50 bis 130° C deutlich überlegen.has. This is ζ, B, the case when isolating Overhead lines, for example in the form of facade cables, which are used for power supply and where the cable only consists of the conductor and an insulating sheath electrical insulation also has the mechanical function of a protective jacket, which requires special requirements especially the light and weather resistance as well as the mechanical resistance here especially against heat depression, Abrasion and cold resistance. One constructed in accordance with the invention Façade cable safely fulfills the required tests and is above all with regard to Heat suppression of the conventionally manufactured facade cables, which is important for practical operation Temperature range from 50 to 130 ° C clearly superior.

Die Herstellung einer Mischung nach der Erfindung geht zweckmäßig so vorsieh, daß zunächst bei Temperaturen oberhalb des Kristallitschmelzbereiches dem Polymeren, z. B. high-density Polyäthylen, der feinteflige Ruß zugegeben wird. Die Zugabe erfolgt vorteilhaf während eines 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 Durchführung dieses Mischprozesses haben sich sog. Schnellmischer als vorteilhaft erwiesen. Während dieses Mischvorganges, der in einem Temperaturbereich zwischen 80 und 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 rieselfähig vor.The preparation of a mixture according to the invention is expediently provided that initially at temperatures above the crystallite melting range the polymer, e.g. B. high-density polyethylene, the fine-grained Soot is added. The addition takes place advantageously during a kneading or mastication process, d. H. under the action of shear forces. The material pre-compounded in this way is then granulated and this free-flowing material eventually with the rapid circulation of the particles with the crosslinking chemicals So-called high-speed mixers have proven to be advantageous for carrying out this mixing process. During this mixing process, which takes place in a temperature range between 80 and 120 ° C., preferably occurs between 90 and 115 ° C, the crosslinking chemicals diffuse into the granulate and lead to a homogeneous distribution there. After the cooling phase, the granules are externally unchanged, dry and free-flowing.

Zur Herstellung eines Fassadenkabels beispielsweise wird nun der Leiter einem Extruder zugeführt, vorteilhaft mit einer Schneckenlänge ^15D, wobei D der Schneckendurchmesser ist. In einem einzigen Verfahrensschritt erfolgt dann hierbei die Pfropfung des Silans oder einer Silanverbindung an die Makromoleküle des Polymermaterials und die Ausformung j der Isolierhülle, Der Oxidationsstabilisator wird dabei zweckmäßig unmittelbar vor der Extrusion der Mischung in Form eines Polyäthylen-Batches zugegeben Nach dem Auftrommeln des fertig extmdierten Kabels erfolgt dann die Vernetzung durch Lagerung in ι <> heißem Wasser oder in gesättigter Dampf atmosphäre, wobei die Temperaturen 110° nicht überschreiten sollen.To produce a facade cable, for example, the conductor is now fed to an extruder, advantageously with a screw length ^ 15D, where D is the screw diameter. In a single process step, the grafting of the silane or a silane compound to the macromolecules of the polymer material and the shaping of the insulating sleeve takes place. The oxidation stabilizer is expediently added to the mixture in the form of a polyethylene batch immediately before the extrusion Cable is then crosslinked by storage in ι <> hot water or in a saturated steam atmosphere, the temperatures should not exceed 110 °.

Die Erfindung sei an Hand des in der Fig. I als Ausführungsbeispiel dargestellten Fassadenkabels π sowie eines Diagramms in der Fig. 2 näher erläutert. Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, besteht dieses Kabel aus dem z. B. aus einzelnen miteinander verseilten Drähten bestehenden Leiter 1, der von der Isolierhülle 2 umgeben ist, die gleichzeitig als Isolierung und λ> Mantel dient. Zur Herstellung der isolierenden Hülle wird eine Mischung verwendet, vUi sich wie folgt zusammensetzt: The invention is based on the in Fig. I as Embodiment illustrated facade cable π and a diagram in Fig. 2 explained in more detail. As can be seen from Fig. 1, this cable consists of the z. B. from individual stranded together Wires existing conductor 1, from the insulating sheath 2 is surrounded, which is at the same time as insulation and λ> Coat serves. A mixture is used to produce the insulating sheath, which is composed as follows:

100 Teile Polyäthylen mit einer Dichte von100 parts of polyethylene with a density of

0,95 g/m³ 0.95 g / m ³

1,0 Teile Silan
0,2 Teile Luperox 270 und
0,03 Teile Perkadox 14 als Pfropf initiatoren 0,05 Teile Naftovin als Katalysator und
2,5 Teile Ruß1.0 parts of silane
0.2 parts Luperox 270 and
0.03 part of Perkadox 14 as a graft initiators and 0.05 part of naftovin as a catalyst
2.5 parts of carbon black

hi Die Eigenschaften einer solchem Umhüllung sind in der Fig. 2 an Hand eines Diagramms anläßlich einer Wärmedruckprüfung ablesbar. Über der Temperatur ist die Verdrückung in % angegeben. Wie ersichtlich erfolgt ein Anstieg der möglichen Verdrükn kung 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 130° C zu verzeichnen ist.hi The properties of such a cladding are can be read off in FIG. 2 on the basis of a diagram on the occasion of a thermal pressure test. Above the temperature the compression is given in%. As can be seen, there is an increase in the possible confusion In the case of a conventionally crosslinked low-density polyethylene, the effect is already at 80 to 90 ° C (dashed line Line), while a compression in a mixture proposed according to the invention only above 130 ° C is recorded.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Compound for the insulation of an electrical cable or wire with a sheath resistant to external influences made of a polyolefin and / or copolyraerisate of polyolefins and other monomers with a density between 0.94 and 0.96 g / cm ³ and a melt index between 0.1 and 9.0 g / 10 min, characterized in that the mass contains 1.0 to 8.0 percent by weight of surface-rich carbon black

2. Verfahren zur Herstellung einer Ruß enthaltenden Masse nach Anspruch 1, 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 Vemetzungschemikaüen, wie Süan, Aktivatoren etc. behandelt wird, wobei die Lösung der Vernetzungschemikalien bei Temperaturen zwischen 80 und 120° C in das Granulat eindiffundiert.2. A method for producing a composition containing carbon black according to claim 1, characterized in that initially at temperatures above of the crystallite melting range, the carbon black is added to the polymer and that the pretreated, then granulated material is added faster movement of the individual particles with the crosslinking chemicals, such as Süan, activators, etc. is treated, with the solution of the Crosslinking chemicals diffused into the granulate at temperatures between 80 and 120 ° C.