DE2711260C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gehärteten elektrisch isolierenden Überzugs auf Basis eines größeren Anteils an Polyethylen und eines kleineren Anteils an Zusatzstoffen auf einem elektrisch leitenden Kabel. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht eine verfahrenstechnische Verbesserung der bisher bekannten Verfahren zum Beschichten von elektrischen Leitungskabeln vor.

Der Begriff "Kabel" soll sowohl einadrige als auch mehradrige metallische elektrische Leiter, unabhängig von ihren Maßen oder Querschnitten, umfassen.

Eine typische, übliche auf Polyethylen aufgebaute Kabelbeschichtung besteht aus einem größeren Anteil Polyethylen und einem kleineren Anteil an anderen Bestandteilen (nachfolgend allgemein als "Zusatzstoffe" bezeichnet), wie Füllstoffe, Antioxidanzien und Vernetzungsmittel. Der Anteil an Polyethylen kann aus einem Homopolymeren oder Copolymeren mit einem geringen Anteil (beispielsweise etwa 11 Gewichtsprozent) an Vinylacetat bestehen; der Ausdruck "Polyethylen" wird nachfolgend allgemein verwendet, um sowohl Homopolymere von Ethylen als auch Copolymere mit einem größeren Anteil an Ethylen und einem kleineren Anteil an Vinylacetat zu kennzeichnen. Im allgemeinen ist der Hauptzusatzstoff ein Füllstoff; nichtleitender Ruß wird häufig als Füllstoff bevorzugt, weil er einen Schutz gegen UV-Strahlen bewirkt, aber andere feste teilchenförmigen Füllstoffe, wie Tone, werden auch manchmal verwendet. Heutzutage werden in der Praxis die vorstehend genannten Beschichtungsmassen im allgemeinen durch Vermischen aller Bestandteile miteinander (bei einer Temperatur, bei welcher das Polyethylen flüssig ist), in einer Hochleistungsmischvorrichtung, wie einen Banbury-Mischer, hergestellt, der in der Lage ist, die hohen mechanischen Scher-Mischkräfte zu entwickeln, die benötigt werden, um feinteilige Füllstoffe und/oder andere Zusatzstoffe in Polyethylen einzumischen, d. h., um den hohen Grad an Homogenität zu erreichen, wie er für Kabelbeschichtungsmassen benötigt wird. Die Masse wird nach dem Vermischen gesiebt, um alles unvermischte Material zu entfernen. Wird ein Vernetzungsmittel verwendet, so wird es der Mischung in einer zweiten Mischstufe (die gewöhnlich auch in einem Banbury- Mischer vorgenommen wird, obwohl eine hohe Scherwirkung nicht erforderlich ist), nachdem die anderen Bestandteile eingemischt worden sind, zugegeben, weil die hohen Temperaturen, die sich beim anfänglichen Einmischen der Bestandteile, wie der feinteiligen Füllstoffe, in das Polyethylen entwickeln, eine vorzeitige Vernetzung ergeben würden, wenn das Vernetzungsmittel schon anwesend wäre. Schließlich wird die völlig vermischte Zusammensetzung granuliert und mittels eines Schneckenextruders bei erhöhten Temperaturen durch eine Form gepreßt, die das Kabel eng umschließt, so daß die Kabeloberfläche beschichtet wird, und in den Fällen, in denen ein Vernetzungsmittel vernetzt wurde, wird die Beschichtung anschließend gehärtet, indem man das beschichtete Kabel durch eine Härtungskammer, wie einem Dampfrohr, leitet.

Die Stufe der vollständigen Vormischung der gesamten Überzugsmasse in einem Banbury-Mischer, bevor die Masse einem Extruder zugeführt wird, trägt erheblich und in unerwünschter Weise zu den Gesamtkosten der Herstellung von Kabelbeschichtungen auf Polyethylenbasis bei, was auf die hohen Kapital- und Betriebskosten solcher Mischvorrichtungen zurückzuführen ist. Die Erfordernis, daß die Beschichtungsmasse sehr homogen vermischt sein muß, und die Schwierigkeit, Zusatzstoffe mit Polyethylen in der Praxis zu vermischen, haben bisher die Verwendung dieser Mischstufe erforderlich gemacht; denn die Schnecke in einem Extruder (die zum Fördern, aber nicht zum Mischen ausgebildet ist), ist nicht in der Lage, auf Polyethylen aufgebaute Kabelbeschichtungsmassen ausreichend zu vermischen. Deshalb muß in der Praxis ein Hersteller von beschichteten Kabeln entweder Banbury-Mischer mit großen Kapazitäten anschaffen oder mieten, oder er muß die vorgemischten Beschichtungsmassen von einem anderen Hersteller erwerben, wobei im letzteren Falle das gesamte verwendete Polyethylen in der Zusammensetzung zuerst von einem Polyethylen- Hersteller zu dem Mischungshersteller transportiert werden muß und dann (als fertiggemischte Beschichtungsmasse) zu dem Hersteller für die beschichteten Kabel transportiert werden muß, was hohe Frachtkosten bedingt.

Aus wirtschaftlichen, wie auch aus betriebs-technischen Gründen ist es deshalb wünschenswert, die Menge an Material, die einem Banbury-Mischer für die Herstellung einer gegebenen Menge einer Kabelbeschichtungsmasse zugeführt wird, zu vermindern, wenn dies ohne Verzicht auf die erforderliche Homogenität der Mischung möglich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein vereinfachtes und verbessertes Verfahren zur Herstellung eines gehärteten elektrisch isolierenden Überzugs auf Basis eines größeren Anteils an Polyethylen und eines kleineren Anteils an Zusatzstoffen auf einem elektrisch leitenden Kabel zur Verfügung zu stellen, bei dem man homogene Überzugsmischungen erhält und es nicht erforderlich ist, alle Bestandteile der Kabelbeschichtung von vornherein in einer Hochleistungsmischvorrichtung zu vermischen.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Die Erfindung beruht auf der Entdeckung, daß man feste feinteilige Füllstoffe erheblich leichter und ohne ein Vermischen unter hohen Scherkräften sehr viel besser in Polyethylen einmischen kann, indem man zunächst mit den Füllstoffen und einem Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPR) eine homogene Vormischung herstellt.

Insbesondere wurde gefunden, daß ein völlig ausreichendes Vermischen der erwähnten Vormischung und der Hauptmenge des für die Kabelbeschichtung verwendeten Polyethylens direkt durch die Förderschnecke eines üblichen Extruders, wie er zum Aufbringen der Mischung auf ein Kabel verwendet wird, erzielt werden kann. Daher kann die Hauptmenge des Polyethylens, die wenigstens etwa 50% (und häufig sogar mehr als 60%) der fertigen Überzugsmasse ausmacht, direkt der Extruderschnecke zugeführt werden, ohne daß sie durch einen Banbury- Mischer oder eine andere Vormischungsapparatur geleitet werden muß. Obwohl die Vormischung selbst vorzugsweise in einem Banbury-Mischer oder einem ähnlichen Mischer vermischt wird, bedeutet die große Verminderung der Materialmenge, die in einem Banbury-Mischer für die Herstellung einer gegebenen Menge der fertigen Überzugsmasse behandelt wird, im Vergleich zu der früheren Praxis eine erhebliche Ersparnis in bezug auf die Gesamtkosten für die Herstellung von auf Polyethylen aufgebauten Kabelbeschichtungen, auch unter Berücksichtigung, daß die verhältnismäßig geringe Menge des verwendeten Ethylen-Propylen- Kautschuks etwas höhere Materialkosten bedingt als eine äquivalente Menge an Polyethylen.

Alle Verhältnisse, Prozente und Anteile sind nachfolgend auf das Gewicht bezogen, wenn nicht anders angegeben.

Die vorerwähnten Vorteile der Erfindung hinsichtlich der Einfachheit der endgültigen Vermischung beruhen, wie man zur Zeit annimmt, zu einem gewissen Maße auf der Wirkung des EPR in der Vormischung, durch welche die Viskosität und infolgedessen die Schereigenschaften des polymeren Trägermaterials in der Vormischung verbessert werden. Um diese Ergebnisse zu erzielen, d. h. um eine ausreichend homogene Vermischung der Vormischung und des Polyethylens in einem gewöhnlichen Schneckenextruder zu bewirken, ist die spezifische Reihenfolge der Stufen sehr wichtig. In anderen Worten heißt dies, daß es wesentlich ist, den Füller und/oder andere Zusatzstoffe in eine homogene Vormischung einzubringen, wobei die Vormischung als Träger EPR enthält, bevor diese Füllstoffe und andere Zusatzstoffe in die Hauptmenge des Polyethylens eingebracht werden.

Der hier verwendete Ausdruck "Ethylen-Propylen-Kautschuk" (EPR) schließt sowohl Ethylen-Propylen-Copolymere und -Terpolymere von Ethylen und Propylen mit einem Dien ein, wobei solche Terpolymere im allgemeinen als EPDM bezeichnet werden. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung muß das verwendete EPR die erforderlichen Dispergierungseigenschaften haben und mit Polyethylen mischbar sein. Ein EPR mit einem Ethylengehalt von wenigstens etwa 50 Gew.-% weist diese Kombination von Eigenschaften auf und ist für die Zwecke der Erfindung geeignet. EPR hat auch befriedigende elektrische Eigenschaften, um als Isolierbeschichtung für Kabel verwendet zu werden.

Das Zusatzmaterial, welches in die Vormischung eingebracht wird, kann aus feinteiligen festen Stoffen, eir Ruß oder anderen Füllstoffen, die in dem Polyethylen dispergiert werden sollen, und/ oder anderen Bestandteilen, beispielsweise Antioxidanzien, Farbstoffen, Vernetzungsmitteln oder Verarbeitungshilfen bestehen. Vorzugsweise ist der Träger der Vormischung eine Mischung aus EPR und Polyethylen. Das Verhältnis des Zusatzmaterials zu dem EPR in der Vormischung beträgt 1 : 1 bis 5 : 1, wobei es aus wirtschaftlichen Gründen wünschenswert ist, daß es wenigstens 2 : 1 beträgt. Da die Vormischung in einem Banbury-Mischer oder einer ähnlichen Vorrichtung vermischt wird, während die nachfolgende Mischstufe für das Vermischen der Vormischung mit allem oder weiteren Polyethylen in einem Schneckenextruder erfolgen kann, ist es im allgemeinen vorteilhaft, die Menge an Material, die der Vormischungsstufe zugeführt wird, klein zu halten. Daher macht bei der Verfahrensweise, bei welcher die Vormischung eine Kombination aus EPR und Polyethylen ist, der Polyethylengehalt vorzugsweise nur einen kleinen Bruchteil des gesamten in die fertige Mischung einzubringenden Polyethylens aus. Um die wirtschaftlichen Vorteile der Erfindung zu erzielen, macht, allgemeiner gesagt, der Träger der Vormischung nur einen kleineren Anteil aus und das in der Mischstufe zugeführte Polyethylen macht den größeren Anteil des polymeren Trägers in der fertigen Zusammensetzung aus. Tatsächlich beträgt die Menge der Vormischung einschließlich der Zusatzstoffe gewöhnlich weniger als die Hälfte der fertigen Zusammensetzung.

Wird ein Vernetzungsmittel in der Vormischung verwendet, so wird dieses zugegeben, nachdem die anderen Zusatzstoffe mit dem Trägermaterial vermischt worden sind, d. h. in einer zweiten Vormischungsstufe, die auch in einem Banbury-Mischer durchgeführt wird, damit eine vorzeitige Härtung, wie sie stattfinden würde, wenn das Vernetzungsmittel in der ersten Mischstufe vorhanden wäre, bei den verhältnismäßig hohen entwickelten Temperaturen vermieden wird. Alternativ kann das Vernetzungsmittel getrennt mit einem EPR gemischt werden unter Ausbildung einer zweiten Vormischung, die dann in granulierter Form, zusammen mit Granulaten der Haupt-Vormischung und Granulaten des Polyethylens, einem Schneckenextruder für die endgültige Mischstufe zugeführt werden. Das Vermischen eines Vernetzungsmittels mit einer vorher hergestellten Vormischung oder mit EPR ergibt keine vorzeitige Härtung, weil die Vermischung mit dem Träger verhältnismäßig leicht stattfindet, so daß bei dem Vermischen die Materialtemperatur nicht auf den Bereich erhöht wird, bei dem eine Härtung stattfindet. Es wurde jedoch festgestellt, daß das Vernetzungsmittel mit einer Vormischung oder EPR vor der Einführung in einen Schneckenextruder zugemischt werden muß, weil unvermischtes Vernetzungsmittel dazu neigt, die Schneckenoberfläche zu schmieren und dadurch die richtige Förderwirkung der Schnecke beeinträchtigt.

Die Erfindung kann aber auch angewendet werden zur Herstellung unvernetzter Überzüge; bei solchen Arbeitsweisen wird das Vernetzungsmittel einfach weggelassen.

Bei der Beschichtung von Kabeln besteht ein weiterer Vorteil der Erfindung darin, daß ein Hersteller von beschichteten Kabeln, der keine besonderen Mischeinrichtungen hat, die erforderlichen Mengen einer Vormischung von einem Vormischungshersteller beziehen kann und daß er die Hauptmenge des Polyethylens, das er verwendet, direkt von einem Polyethylen- Hersteller beziehen kann, um dieses dann mit der Vormischung in der bei ihm vorhandenen Extrudiervorrichtung zu vermischen und dadurch vermeidet er die Frachtkosten, die bisher angefallen sind aus dem Transport der Hauptmenge des Polyethylens zunächst zu dem Mischungshersteller und dann zu dem Kabelhersteller, d. h., wie dies üblicherweise der Fall ist, wenn der Polyethylen-Hersteller, der Mischungshersteller und der Kabel- Hersteller jeweils weit voneinander lokalisiert sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der ausführlichen nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.

Fig. 1 stellt ein Fließdiagramm dar, welches eine Ausführungsform der Erfindung für die Beschichtung von Kabeln betrifft, und

Fig. 2 ist ein ähnliches Diagramm, bei dem eine andere Ausführungsform für die Kabelbeschichtung gemäß der Erfindung gezeigt wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird die Erfindung zunächst beschrieben für die Herstellung eines auf Basis von Polyethylen beschichteten isolierten elektrischen Kabels mit einem hohen (bis zu 30%) Anteil an feinteiligem nichtleitfähigen Ruß als Füllstoff, wie er für Leiter mit einer Belastbarkeit von bis zu 600 Volt verwendet wird. In der ersten Stufe, die im Diagramm in Fig. 1 dargestellt wird, werden der Ruß und weitere Additive (ausgenommen Vernetzungsmittel), die in die fertigen Überzugsmassen eingebracht werden sollen, einem Banbury- Mischer zugeführt zusammen mit EPR und einem kleineren Anteil an Polyethylen. Die "weiteren Additive" bestehen im allgemeinen aus Antioxidanzien von den üblicherweise für auf Polyethylen aufgebauten Kabelbeschichtungen verwendeten, die in einem Anteil von beispielsweise 1 oder 2% vorhanden sind und die unter anderem kleinere Anteile solcher Materialien enthalten können, wie Bleirot, Zinkoxid und Verarbeitungsmittel, wie Zinkstearat oder Stearinsäure und/oder ein Öl. Gewöhnlich ist für die Herstellung von Beschichtungen mit einem hohen Anteil an Füllstoffen in der Anfangsmischstufe der Ruß in einem größeren Anteil vorhanden als alle weiteren einzelnen Bestandteile. Wie es bei solchen Isolierbeschichtungen üblich ist, beträgt ein geeigneter Teilchengrößenbereich für den Ruß 201 bis 500 Nanometer.

EPR, das in der ersten Mischstufe verwendet wird, ist ein EPR mit einem Ethylengehalt von 50 Gew.-% oder mehr; geeignete im Handel erhältliche Beispiele für solche EPR- Materialien sind Copolymere und Terpolymere mit einem Dien (EPDM), mit einem Ethylengehalt oberhalb etwa 70%.

Das in der ersten Mischstufe zugegebene Polyethylen stellt einen Teil des polymeren Trägers des dabei hergestellten Konzentrates, d. h. zusammen mit dem EPR, dar. Wiederum ist zur Verkleinerung des Materialdurchflusses durch den Banbury-Mischer die Menge an Polyethylen, die in der ersten Mischstufe vorhanden ist, geringer als die Menge an EPR, daß das Verhältnis von Polyethylen zu EPR in dieser Stufe bei etwa 4 : 5 bis etwa 1 : 5 oder sogar darunter liegt. Tatsächlich kann das Polyethylen in dieser Stufe ganz fortgelassen werden, obwohl es im allgemeinen wünschenswert ist, um das Mischen zu erleichtern. Jedenfalls beträgt die Menge des vorhandenen Polyethylens im allgemeinen nur einen kleinen Bruchteil (typischerweise weniger und häufiger sogar viel weniger als ein Sechstel) des gesamten Polyethylens, welches in der fertigen Beschichtungsmasse enthalten ist.

Nachdem die vorgenannten Bestandteile, einschließlich Polyethylen, EPR, Ruß als Füllstoff und weitere Additive dem Banbury- Mischer zugeführt worden sind, wird der Mischer in üblicher Weise betrieben (unter Erhitzung des Materials, so daß das EPR und das Polyethylen fluid wird), um eine einheitliche Vermischung der Bestandteile zu bewirken. Dadurch wird ein homogenes Konzentrat aus dem Füllstoff und den weiteren Additiven in dem EPR-Polyethylen-Träger hergestellt.

Dieses Konzentrat wird aus dem Banbury-Mischer bei einer Temperatur, die bei 160°C liegen kann (aufgrund der hohen Scherwirkung) entnommen und gesiebt [beispielsweise mit einem Standard-80-mesh -Sieb (lichte Maschenweite 0,178 mm)], um jegliches unvermischtes Material zu entfernen. Anschließend wird das Konzentrat wiederum einem Banbury-Mischer zusammen mit einem kleineren Anteil an Dicumylperoxid (einem Vernetzungsmittel) zugeführt und unter kontrollierten Bedingungen vermischt, um eine Erhöhung der Mischungstemperatur oberhalb etwa 104°C zu vermeiden, damit eine vorzeitige Härtung vermieden wird. Das heißt, daß in dieser zweiten Mischstufe die Temperatur des zu vermischenden Materials unterhalb des Temperaturbereiches gehalten wird, bei dem Polyethylen und EPR in Gegenwart des Vernetzungsmittels gehärtet werden. Typischerweise beträgt die Menge des Vernetzungsmittels, das in dieser Stufe zugeführt wird, etwa 5 oder weniger Gew.-%, bezogen auf das zu vermischenden Konzentrat. Das nach dieser zweiten Mischstufe dem Banbury- Mischer entnommene Material ist eine homogene Vormischung gemäß Stufe (a) der vorliegenden Erfindung. Nach dem Kühlen wird die Vormischung granuliert, beispielsweise in üblicher Weise, damit sie dann in Form von homogenen festen Granulaten einem Kabelbeschichtungsextruder zugeführt werden kann. Die Granulate können von jeder beliebigen Größe sein, beispielsweise einer Größe von etwa 4,8 mm Durchmesser.

Frisches, auch granuliertes Polyethylen wird, zusammen mit den Granulaten der Vormischung, einem üblichen Kabelbeschichtungsextruder, wie er schematisch mit 10 bis Fig. 1 wiedergeben wird und der eine übliche Zuführungs- bzw. Förderschnecke 12 hat, zugeführt. Beim Beschicken des Extruders wird die Menge des frischen zugeführten Polyethylens (in bezug auf die Menge der zugeführten Vormischung) so gewählt, daß man den erforderlichen Anteil an Polyethylen in der fertigen Beschichtungsmasse erhält. Obwohl im allgemeinen bereits etwas Polyethylen in der Vormischung vorliegt, wird der weit größere Anteil (typischerweise wesentlich mehr als 80%) des gesamten Polyethylengehaltes der fertigen Mischung in Form von frischem Polyethylen direkt dem Extruder zugeführt, ja, die Hauptmenge der dem Extruder zugeführten Beschickung besteht aus frischen, unvermischten Polyethylen-Granulaten.

Die Polyethylen-Granulate und die Granulate der Vormischung werden einigermaßen einheitlich vor der Zufuhr zum Extruder miteinander vermischt und werden der Extruderschnecke in Form von miteinander vermischten Granulaten zugeführt. Dabei muß man darauf achten, daß die Granulate dem Extruder so zugeführt werden, daß eine Trennung der Granulate (und eine dadurch bedingte Inhomogenität der gebildeten Beschichtung) vermieden wird, weil das spezifische Gewicht der Granulate der Vormischung größer ist als das der Polyethylen-Granulate. Die vorher erwähnte aufeinanderfolgende oder absatzweise Zufuhr der Mengen an vermischten Granulaten vermeidet eine unerwünschte Trennung der zugeführten Granulate.

Im Extruder werden die Granulate auf eine Temperatur erhitzt, bei welcher der Träger der Vormischung und das frische Polyethylen fluid werden (diese Temperaturen liegen jedoch unterhalb der Vernetzungstemperatur), und sie werden dann mechanischen Kräften unterworfen durch die Förderschnecke, wie sie bei dem üblichen Betrieb eines Extruders auftreten. Diese Wärme und Verarbeitung bewirkt eine homogene Vermischung der Vormischung und des frischen Polyethylens, so daß man eine einheitliche Dispergierung bzw. Einverleibung der Additive in den polymeren Träger erzielt. Die Schnecke zwingt die gemischte Zusammensetzung, welche jetzt die endgültige Beschichtungsmasse ist, durch eine übliche (nicht gezeigte) Düsenöffnung, welche das zugeführte metallische elektrische Leitungskabel 14 umschließt, und dadurch wird auf dem Kabel (d. h. in dem Maße, wie aus dem Extruder herauskommt), ein einheitlicher Überzug 16 gebildet. Hinter dem Extruder wird das Kabel durch eine übliche Härtungskammer, wie einem Dampfrohr geleitet, in welchem der Überzug gehärtet wird.

Obwohl die Beschickung der Vormischung und des Polyethylens in Form von festen Granulaten zu dem Extruder, wie vorher erwähnt, die übliche Art ist, diese Materialien einer üblichen Extrudiervorrichtung zuzuführen, können diese Materialien im weiteren Sinne der Mischstufe in jeder Form (beispielsweise als Pulver oder sogar in flüssigem Zustand), in der sie für die verwendete Mischvorrichtung geeignet sind zugeführt werden.

Die Extrudier- und Härtungsvorrichtung und das ausgeübte Verfahren können vollständig konventionell sein mit der Ausnahme, daß das dem Extruder zugeführte Material heterogen ist (vermischte Polyethylen-Granulate und Vormischungsgranulate) und nicht homogen (Granulate aus einer einheitlich vorgemischten endgültigen Beschichtungsmasse) wie bei den Verfahren des Standes der Technik. Insbesondere kann die Schnecke des Extruders ein ganz üblicher Mischer sein, wie er bisher zu dem Zwecke verwendet wurde, um die Beschichtungsmasse durch die Düsenöffnung zu zwingen, und die Stufe, bei der die Hauptmenge des Polyethylens dem Extruder als frische, unvermischte Polyethylen-Granulate zugeführt wird, mit der Vormischung kann gleichzeitig unter den normalen Betriebsbedingungen der Schnecke erfolgen, d. h., daß keine besonderen Verfahrensbedingungen erforderlich sind bis auf die Sicherstellung, daß im wesentlichen nichtentmischte Granulate der Vormischung und des Polyethylens dem Extruder zugeführt werden.

Nach dem vorgehenden Verfahren erhält man eine isolierende Beschichtung auf Polyethylenbasis für elektrische Leiterkabel aus einem größeren Anteil (d. h. mehr als 50%) Polyethylen und einem kleineren Anteil an Ruß als Füllstoff und weiteren Additiven. Die Beschichtung ist äquivalent hinsichtlich ihrer Homogenität und anderen Eigenschaften den üblichen Beschichtungen, die man aus Beschichtungsmassen erhält, die vor dem Aufgeben auf einem Extruder vollständig in einem Banbury-Mischer vermischt worden sind. Im Gegensatz zu der üblichen Verfahrensweise durchläuft jedoch weniger als die Hälfte der fertigen Beschichtungsmasse einen Banbury-Mischer und der größere Anteil der Beschichtungsmasse wird in Form von frischen Polyethylen-Granulaten direkt dem Extruder, ohne jede Vormischung, zugeführt.

In der folgenden Tabelle werden beispielsweise relative Anteile der Bestandteile für die zwei Mischungen A und B nach dem vorliegenden Verfahren, wie es in der Fig. 1 beschrieben wird, angegeben.

Bei der Mischung A macht EPR 15,5% des fertigen polymeren Trägers aus und 86,3% des Polyethylens werden in der letzten Mischstufe zugegeben und in der Mischung B macht EPR 16,7% des endgültigen polymeren Trägers aus und 93,6% des Polyethylens werden in der letzten Mischstufe zugegeben.

Die vorher beschriebenen Mischungen sind nur beschreibend und man kann bei der Ausübung des Verfahrens den Anteil an frischen dem Extruder zugeführten Polyethylen so abändern, daß es zwei Drittel der gesamten Mischung übersteigt.

Fig. 2 zeigt eine modifizierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei dieser Ausführungsform kann die Anfangsstufe für die Herstellung eines homogenen Konzentrates aus dem Füllstoff und weiteren Additiven in einem Träger aus einem EPR und einem kleineren Anteil Polyethylen durch Vermischen dieser Bestandteile in einen Banbury-Mischer identisch zu der in bezug auf Fig. 1 beschrieben sein, In Fig. 2 stellt dieses Konzentrat jedoch die fertige Vormischung dar, d. h., daß das Vernetzungsmittel (Dicumylperoxid) nicht zu dem Konzentrat in einer nachfolgenden Mischstufe gegeben wird, sondern zu einer zweiten, getrennten Vormischung unter Verwendung einer geringen Menge des gleichen EPR als Träger (gewünschtenfalls mit etwas Polyethylen), wobei man wiederum in einem Banbury-Mischer mischt; jedoch unter solchen Bedingungen, bei denen die Temperatur des zu vermischenden Materials nicht in den Vernetzungsbereich erhöht wird. Nachdem diese beiden Vormischungen getrennt miteinander vermischt worden sind, werden sie einzeln granuliert und dem Extruder 10 in geeigneten relativen Anteilen zusammen mit einem größeren Anteil der Granulate aus frischem Polyethylen zum Vermischen in einem Schneckenextruder zugeführt. Wie im Falle des Verfahrens gemäß Fig. 1 werden die Granulate der beiden Vormischungen und aus dem frischen Polyethylen gleichzeitig dem Extruder aus miteinander vermischten Ansätzen zugeführt.

Ein Vorteil der Verfahrensweise gemäß Fig. 2 liegt darin, daß dadurch eine weitere Verminderung der für die Herstellung einer gegebenen Menge der Endbeschichtungszusammensetzung erforderlichen Materialmenge, die durch einen Banbury-Mischer geführt werden muß, erfolgt, falls ein Vernetzungsmittel verwendet wird. In Fig. 1 wurde praktisch die gesamte Vormischung zweimal durch einen Banbury-Mischer gegeben, zuerst, um das Grundkonzentrat zu bilden, und dann, um das Vernetzungsmittel zuzugeben. In Fig. 2 wird jedoch das Hauptkonzentrat dem Banbury-Mischer nur einmal zugeführt und die Menge der zweiten, getrennt vermischten Vormischung (enthaltend das Vernetzungsmittel), die in eine gegebene Menge der fertigen Beschichtungsmasse einverleibt wird, ist gering im Verhältnis zu der Menge der ersten oder Hauptvormischung, die in der fertigen Mischung enthalten ist.

Wie bei einer Betrachtung der Fig. 2 ersichtlich wird, ermöglicht das vorliegende Verfahren dem Hersteller von beschichteten Kabeln eine große Flexibilität bei der Auswahl der relativen Anteile an Bestandteilen für die jeweiligen Beschichtungsmassen. Durch einfaches Anpassen der Anteile der Granulate der beiden Vormischungen und des Polyethylens, die dem Extruder zugeführt werden, können Faktoren, wie der Anteil an Füllstoff, in gewünschtem Maße variiert werden. Um beispielsweise eine nicht vernetzende Beschichtung herzustellen, wird die Stufe der Herstellung einer zweiten Vormischung (wie sie rechts in der Fig. 2 gezeigt wird) einfach fortgelassen. In diesem Falle besteht die Zufuhr zu dem Extruder einfach aus den vereinten Granulaten der Hauptvormischung und den Granulaten des frischen Polyethylens. Andererseits ist es manchmal erwünscht, eine ungefüllte aber vernetzte Beschichtung, bei welcher das einzige Additiv nur ein Vernetzungsmittel ist, herzustellen. Die Stufe der Herstellung der Hauptvormischung wird dann fortgelassen, d. h. die Granulate der Haupt- bzw. ersten Vormischung werden von der Zufuhr zu dem Extruder fortgelassen und diese Zufuhr besteht dann aus den vermischten Granulaten der zweiten Vormischung und den Granulaten des frischen Polyethylens.

Die Betriebsweise des Banbury-Mischers zur Herstellung der verschiedenen Vormischungsstufen, wie sie vorher beschrieben wurden, kann ganz konventionell sein. Insbesondere ist für den Fachmann ersichtlich, daß er die Verarbeitungsbedingungen, um ein Mischen unter hohen Scherkräften zu erzielen (bei der ersten Stufe zum Vermischen des Konzentrates), oder zur Verminderung der Endtemperatur des zu vermischenden Materials (wenn ein Vernetzungsmittel anwesend ist), auswählen kann, so daß diese Bedingungen nicht im einzelnen beschrieben werden müssen. Es ist auch klar, daß der Ausdruck "homogen", wie er hier verwendet wird, für die Kabelbeschichtung homogen im mikroskopischen Sinne bedeutet. Schnitte von Kabelbeschichtungen, die nach dem Verfahren gemäß Fig. 1 hergestellt worden sind, haben bei einer mikroskopischen Untersuchung einen Homogenitätsgrad gezeigt, der dadurch gekennzeichnet ist, daß nicht mehr als drei Verunreinigungen pro 6,45 cm² vorliegen (der Ausdruck "Verunreinigungen", wie er hier gebraucht wird, wird für Teilchen verwendet, die wenigstens 0,0254 mm groß sind), und es wurden keine Verunreinigungen gefunden, die größer als etwa 0,05 mm waren. Dieser Homogenitätsgrad ist für Isolierüberzüge vollständig ausreichend.

Die nachfolgenden Beispiele für die Herstellung von Beschichtungen für isolierte Kabel beschreiben die Erfindung.

Beispiel 1

Die nachfolgenden Bestandteile wurden zur Herstellung einer Reihe von Isolierbeschichtungsmassen für Kabel verwendet.

EPR:
ein Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM) mit einem Ethylengehalt zwischen 70 und 75%;
Polyethylen:	LDPE (Homopolymer) oder EVA (Copolymer aus Ethylen und Vinylacetat);
Füllstoff:	nichtleitender Ruß
Antioxidans:	Polymerisiertes Trimethyldihydrochinolin;
Öl @	Vernetzungsmittel:	Dicumylperoxid

Gemäß der Erfindung wurden vier Vormischungen hergestellt, indem man zunächst die folgenden Bestandteile unter der Einwirkung von hohen mechanischen Scherkräften in einem Banbury- Mischer vermischte, bis ein homogenes Konzentrat erhalten wurde:

Die vier Konzentrate wurden dann mit Dicumylperoxid in den folgenden Anteilen unter Ausbildung der fertigen Vormischung vermischt:

Diese fertige Vormischung wird verfestigt und granuliert und die erhaltenen Granulate werden mit Granulaten von frischem Polyethylen vermischt und der Schnecke eines üblichen Kabelbeschichtungsextruders zugeführt und es wird eine Reihe von 8 fertigen Beschichtungsmassen erzeugt:

In jedem Falle wurden die Granulate in aufeinanderfolgenden Ansätzen der vermischten Granulate dem Extruder zugeführt, wobei jeder Ansatz etwa 0,029 m³ ausmachte. Die Ansätze wurden durch eine Granulatmischvorrichtung, die direkt oberhalb der Extruderschnecke montiert war, zugegeben, so daß die vermischten Granulate sich nicht während des Transportes zu dem Extruder entmischten. Die Granulate wurden durch Erhitzen des Extruders flüssig und durch die Wirkung der Extruderschnecke vermischt und die erhaltenen vermischten Zusammensetzungen wurden auf einem Nr. 6 festen weichgezogenen Kupferleitungsdraht aufextrudiert unter Ausbildung einer isolierenden Beschichtung von etwa 1,2 mm Dicke. Alle so hergestellten Beschichtungen wurden als ausreichend homogen befunden. Nach dem Härten (durch Durchleiten des beschichteten Drahtes durch ein Dampfrohr) hatten die Beschichtungen die folgenden Eigenschaften:

Der im vorhergehenden Beispiel verwendete Extruder hatte eine (4-½ inch) 114-mm-Durchmesser-Schneckenkammer mit einem Verhältnis der Schneckenlänge zum inneren Kammerdurchmesser von 20 : 1.

Beispiel 2

Eine Reihe von homogenen Vormischungen wurde hergestellt, wobei jede (in Gewichtsteilen) 487 Teile Ethylen-Propylen-Kautschuk, 123 Teile Polyethylen, 50,2 Teile Antioxidans, 95,6 Teile Dicumylperoxid, als Vernetzungsmittel, 25 Teile eines Verarbeitungshilfsmittels und die weiteren nachfolgend angegebenen Bestandteile enthielt.

Acht dieser Vormischungen (numeriert 5 bis 12) hatten die folgenden spezifischen Eigenschaften hinsichtlich ihrer Zusammensetzung:

Enthaltene Bestandteile

Weitere Additive

Die anderen 8 Vormischungen (numeriert 13 bis 20) unterschieden sich von den Nummern 5 bis 12 durch die folgenden Merkmale:

Enthaltene Bestandteile

Weitere Additive

Die 16 Vormischungen lagen mit ihren spezifischen Gewichten im Bereich von 1,17 (Vormischungen 16 und 20) bis 1,43 (Vormischungen 5 und 9).

Die vorstehend beschriebenen 16 Mischungen wurden granuliert, mit Granulaten von frischem Polyethylen vermischt, so daß 32 fertige Beschichtungsmassen gebildet wurden. Jeweils 2 fertige Beschichtungsmassen wurden aus jeder Vormischung gebildet, wobei einer 800 Gewichtsteile LDPE enthielt und der andere 800 Gewichtsteile EVA.

Die Menge an verwendeter Vormischung und die spezifischen Gewichte der erhaltenen fertigen Beschichtungsmassen werden nachfolgend angegeben:

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung eines gehärteten, elektrisch isolierenden Überzugs auf Basis eines größeren Anteils an Polyethylen und eines kleineren Anteils an Zusatzstoffen auf einem elektrisch leitenden Kabel, dadurch gekennzeichnet, daß man folgende Stufen durchführt:

• (a) Herstellen einer homogenen Vormischung aus 0 bis etwa 50 Gew.-% Polyethylen, einem feinteiligen festen Füllstoff und einem Ethylen-Propylen- Kautschuk, der wenigstens etwa 50 Gew.-% Ethylen enthält, wobei das Verhältnis des Füllstoffs zum Kautschuk 1 : 1 bis 5 : 1 beträgt, und gegebenenfalls anschließende Zugabe von bis zu etwa 5 Gew.-% eines Vernetzungsmittels zu der Vormischung bei einer Temperatur, die unterhalb der Temperatur liegt, bei der eine Härtung (Vernetzung) erfolgt.
• (b) Einfüllen der Vormischung zusammen mit Polyethylen, das wenigstens 50% der fertigen Überzugsmasse ausmacht in einen Extruder,
• (c) Extrudieren der dem Schneckenextruder zugeführten Überzugszusammensetzung auf das elektrische Leiterkabel, und
• (d) Härten des aufgebrachten Überzugs.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vormischung das Polyethylen in einer kleineren Menge als den Kautschuk enthält.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff Ruß ist.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Abänderung des Verfahrens die Zugabe des Vernetzungsmittels nicht in Stufe (a) erfolgt, sondern zusammen mit einem Ethylen-Propylen- Kautschuk als eine zweite Vormischung zusammen mit der Vormischung gemäß Stufe (a) (die kein Vernetzungsmittel enthält) dem Extruder zugeführt wird.