DE2712618A1 - Verbindungen auf der basis von elastomeren und plastomeren, die vernetzbar und thermisch aufziehbar sind, ihre anwendung auf elektrische kabel - Google Patents
Verbindungen auf der basis von elastomeren und plastomeren, die vernetzbar und thermisch aufziehbar sind, ihre anwendung auf elektrische kabelInfo
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Description
PATTNTANWAIT
HELM J1;""1'*'"')^ TZ 22* Ι1Μγ:*' 1977
6 frc-'.k-i^a7n λαΓ··:. 70 ·λ Gzin/Rph
Scl-nockonlofs/r. 77 - Tei. 617079
INDUSTRIELLE DE LIAISONS ELECTiIIQUES S.I.L.E.C.
64bis, Rue do Monoeau, 75008 PARIS, France
Verbindungen auf der Basis von Elastomeren und Plastomeren, die
vernetzbar und thermisch, aufziehbar sind; ihre Anwendung auf elektrische Kabel
Die vorliegende Erfindung betrifft vernetzbare Verbindungen auf
der Basis von Elastomeren und Plastomeren, welche fest an Unterlagen haften, die aus Olefinpolymeren oder Kopolymeren bestehen,
auf \\relche Gegenstände, welche aus den erfindungs gemäß en Verbindungen
hergestellt sind, thermisch aufgezogen v/erden.
Auf diese Weise wird die gewünschte sofortige Haftung an der Grenzfläche
zwischen Unterlage und dem erfindungsgemäßen Gegenstand sofort sichergestellt, und zwar mit einem befriedigenden hohen
Anfangswert, der als Funktion der Zeit konstant bleibt.
Thermisch aufziehbare Anordnungen sind bekannt, z.B. in Form von Hauben oder Hülsen auf Polyolefinunterlagen, Diese Vorrichtungen
sind jedoch unter Testbedingungen und Betriebsbedingungen nicht befriedigend, wie später gezeigt wird. Insbesondere Abschlußhauben
(von denen eine ein Ventil enthält) gestatten es nach ihrer Einführung nicht, den Anfangsdruck innerhalb von Unterlagen aufrechtzuerhalten,
die unter innerem Druck stehen, und zwar während thermischer Testzyklen als auch innerhalb der Lagertemperatur und
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hycirometrischer Grenzen (auswärts und während des Betriebs). Anscheinend
besteht kr ine? der vorhandenen Hauben oder Hülsen den zyklischen Test über 2 bis 4 Zyklen hinaus, was auch immer die
Klebestoffe (oder die Verschließprodukte) sein mögen, mit welchen die innere Wand der Haube und die äußere Oberfläche der Unterlage
(vor dem thermischen Aufziehen) beschichtet sind (z.B. Bitumen, heiße Schmelzen, Klebekitt mit oder ohne Polyisobutylen); auch
die Befestigungsklips,mit welchen die Haube ausgestattet ist oder die Hülse thermisch aufgezogen wird, spielen keine Rolle.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, vernetzbare
Verbindungen auf der Basis von Elastomeren und Piastomeren zu entwickeln, die organische Füllmater.ialien enthalten (z.B. Ruße
geeigneter Qualität), möglicherweise in Verbindung mit anorganischen Füllmaterialien und mit Zusätzen, die gewöhnlich für vernetzbare
Elastomere und Plastomere verwendet werden.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, Gegenstände zu entwickeln, die aus den vernetzten und thermisch aufziehbaren,
erfindungsgemäßen Verbindungen bestehen, z.B. Hauben und Hülsen, die auf Polyolefinunterlagen thermisch aufgezogen sind.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, Gegenstände
zu entwickeln, die während der Tests als auch während des Betriebes
eine hohe Haftfestigkeit zwischen der Kontaktoberfläche des erfindungsgemäßen Gegenstandes und der Unterlage zeigen, und zwar
ohne die Hilfe irgend eines Klebemittels oder eines mechanischen Befestigungsklips.
- 3 709839/1016
V/eitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und im Zusammenhang mit Ausführungsformen,
welche elektxische Kabel betx-effen.
Diese Ziele werden nun verwirklicht mit Hilfο von vernetzten
Verbindungen auf der Basis von Elastomeren und Piastomeren,
welche fest an Unterlagen aus Olefinpolymeren oder Kopolymeren haften, auf welche Gegenstände aus diesen Verbindungen thermisch
aufgezogen v/erden; sie bestehen aus einem Gemisch von Elastomeren
und Plastorneren; 100 Gewichtsteile der Basispolymere enthalten ungefähr 50 bis 90 Teile Elastomere und ungefähr 10 bis 50 Teile
Plastomere; auf 100 Teile Polymere enthalten die Verbindungen ungefähr 20 bis 150 Gewichtsteile organische und/oder anorganische
Füllmaterialien, ungefähr 0 bis 1,5 Gewichtsteile Stearinsäure, ungefähr 0 bis 6 Gewichtsteile Zinkoxid, ungefähr 2 bis
Gewichtsteile eines Vernetzungsmittels, ungefähr 1j5 bis 6 Gewichtsteile
eines schützenden"Agens und ungefähr 2 bis 25 Gewichtsteile
von Agentien zur Erleichterung der Behandlung.
Zu den für die vorliegende Erfindung verwertbaren Polymeren gehören
Homopolymere, Kopolymere oder Terpolymere von Olefinen, z.B. Polyäthylen, Äthylen-Propylengummi (EPR), Äthylen-Propylen-Dien-Monomergummi
(EPDM), Äthylen/Vinylacetatkopolymere (E/VA) und Äthylen/Acrylsäurekopolymere.
Als organische Füllmaterialien kommen Ruße in Betracht, welche keine leitenden Eigenschaften haben, z.B. MT-Ruße (medium thermial);
der Teilchendurchmesser beträgt 110 bis 550 Mikron und die Oberfläche
5 bis 17 m /g. Ein derartiger Ruß ist der Thennax-Ruß der Firma R.T. Vanderbilt Company (durchschnittliche Teilchengröße
290 Mikron und eine Oberfläche von 8,3 m2/g).
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. mm C-J. tmm
Andere Ruße, v/elche für die vorliegende Erfindung verwendet
werden können, sind sogenannnte FEF-Ruße (fast exdrusion furnace, Schnellexdrusionsruße) mit einer durchschnittlichen Teilchengröße
von 36 bis 79 Mikron und mit einer Oberfläche von 42 bis 80 m~/g; dazu gehört der sogenannte Stirling S-O Ruß, der von
der Cabot Corporation hergestellt wird (durchschnittliche Teilchengröße: 79 Mikron, Oberfläche 42 m /g). Geeignet sind auch
sogenannte SRF-Ruße, z.B. der sogenannte Sterling NS1 Ruß, der
von der Cabot Corporation hergestellt wird (durchschnittlicher Durchmesser 75 Mikron und eine Oberfläche von 25 bis 27 m /g).
Als anorganisches Füllmaterial ist vor allem Kalziumcarbonat
zu nennen, vorzugsweise Kalziumcarbonat, das mit Stearinsäure behandelt ist (z.B. da.? Produkt, das kommerziell unter dem Karen
OJIVA EXHL bekannt ist). Verwendet v/erden kann auch kalzinierter Kaolin , z.B. Kaolin mit dem Handelsnamen M5 01 der Firma
English China Clay.
Die Behandlungsagentien bestehen aus Gleitmitteln und Weichmachern,
z.B. Stearinsäure;dazu zählt das Produkt Wingtack 95
(polymerisierte Olefine und Diolefine) von der Firma Goodyear und parafinisches Mineralöl "T 119" von der Firma Esso.
Vernetzungs- und Vulkanisieragentien bestehen aus organischen
Peroxiden. V/ahlweise werden sie verwendet mit Schwefel und mit einem weiteren Agens, das an der Vernetzung teilnimmt, z.B.
das sogenannte Aktivator-OC-Produkt der Firma Degussa (Triallylcyanurat).
Zu den schützenden Agentien gehören diejenigen, die gegenwärtig
in Mischungen auf der Basis von Piastomeren und Elastomeren verwendet werden.
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Als Beispiele für Agentien, die gegen Wärme und Ultra viol erstrahlen,
oxidationsmittel und Ozon schützen, sind Amine zu nennen, Aldehydaiaine, Ketoarains, hydroxylierte aromatische
Verbindungen.
Eine bevorzugte Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung, die
nur als Ausführungsform angegeben wird, ist die folgende
^Gev/ichtsteile):
EPDM "Keltan 520» 80
Polyäthylen "Eraclene GO 2" 20
Stearinsäure 1
Zinkoxid 4
"Permanax 45" 2
"Wingtack 95" 2
Ruß MT "Thermax" 100
Impregnieröl "P 119" 12
"Peroxymon F 40" 5
"Aktivator OC" 1
Schwefel 0,5
Die Behandlung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen kann/irgendein
am bekannten Mittel verwirklicht werden, z.B. durch Kneten auf einem internen oder zylinderförmigen Mixer. Die Behandlung
der erfindungsgemäßen Mischungen wird nach Verfahren ausgeführt, die gegenwärtig verwendet v/erden für die Behandlung
von Mischungen von Elastomeren oder Piastomeren (Extrusion, Einspritzung oder Formpressen).
- 6 709839/1016
• i.
Zur Verdeutlichung wird im folgenden die Darstellung durch Extrusion
eine Ausführungsform dieser Erfindung beschrieben, die aus
zylinderförmigen Hülsen besteht; diese Darstellung wird in drei
aufeinanderfolgenden Schritten durchgeführt.
Beim ersten Schritt wird wie bei der Herstellung von elastormeren Röhren vorgegangen, z.B. Extrusion auf einem Metallstab, der eine
Länge aufweist, die für die Länge des Auto laven für die Vulkanisation
ausreicht, eine Röhre, welche eine Zusammensetzung entsprechend dem vorhergehenden Ffezepfc aufweist. Der Durchmesser des
Metallstabes ist z.B. 31 mm ( immer 6 bis 8 % kleiner als der Durchmesser der Unterlage, auf welche die Hülse aufgezogen v/erden
wird). Die Rohre, die ein Außendurchmesser von 37 mm aufweist, wird danach auf dem Autoklaven eine Stunde lang bei 1500C vernetzt
.
Während des zweiten Schrittes wird die von dem Metallstab entfernte
Röhre auf die für ihre weitere Verwendung erforderliche Länge zurechtgeschnitten. Danach wird sie auf eine Temperatur
von 130°C wieder erhitzt und bei dieser Temperatur auf einen inneren Durchmesser von 70 mm expandiert.
Während des dritten Herstellungsschrittes wird die gerade thermisch
expandierte Hülse durch Eintauchen in Wasser schnell abgekühlt und danach von der Expansionsvorrichtung entfernt.
Das Aufziehen der Hülse durch Wärmebehandlung auf eine Unterlage
aus einem Polyolefin wird dadurch erzielt, daß mit einer Flamme erwärmt wird oder mit einem Heißluftgebläse bei einer Temperatur
von 130 bis 200°C.
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Die Vorrichtungen, Hauben und Hülsen, die mit den erfindungsgemäßen
Verbindungen beigestellt wurden,werden vorteilhafterweise
an den Enden von allen jenen elektrischen Kabeln verwendet, die eine Ummantelung aus einem Polyolefin enthalten; das Isoliermitteü
(trockenes imprägniertes Papier, thermoplastische Produkte...) oder ihr Bestinimungszweck (Kabel für die Energieübertragung,
Fernmeldekabel...) spielen keine Rolle.
Vor und nach dem Verlegen können die Kabel äußeren klimatischen Bedingungen ausgesetzt werden, welche bezügliche des Feuchtigkeitsgehaltes
und niedriger Temperaturen als auch hoher Temperaturen variieren (während der Lagerung im Sonnenlicht zum Beispiel ).
Um sicherzustellen, daß während des Gebrauchs als einer Funktion der Zeit die notwendige anfängliche Dichtheit der Ader der Kabel
auf einem konstanten Wert gehalten wird, werden die Hauben und Hülsen auf der Außenumraantelung an den Kabelenden gehalten und sie
sollten einen zyklischen Test bestehen, wie er im folgenden beschrieben wird. Der Test wird mit Kabelproben ausgeführt, die
1 bis 2 m lang sind und die auf ihrer Ummantelung aus Polyäthylen an einem Ende eine Haube enthalten und am anderen Ende eine Haube
mit einem Ventil, das es gestattet, einen Druck von 0,7 bar eines trockenen Gases in der Ader des Kabels auszuüben; die Länge des
Probestückes besteht auch aus einer auf die Ummantelung aufgezogenen Hülse, nachdem die Adern der Kabel verbunden worden sind
oder eine Hülse,/auf einen Ziehstab aufgezogen worden ist. Die Probestücke werden zehn aufeinanderfolgenden Zyklen unterworfen,
von denen jeder aus folgenden Schritten besteht: eine Verweilzeit von 4 Stunden bei -300C, eine Verweilzeit von 2 Stunden bei
Umgebungsbedingungen, wobei allerdings eine Verweilzeit von A Stunden in einem Ofen bei +700C vorausgeht; nachdem das Probestück
aus dem Ofen entfernt worden ist, wird es bei 200C in Wasser
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eingetaucht und darin 12 Stunden lang belassen. Am Ende jedes
Zyklus wird der innere Druck der Ader jedes Katals gemessen.
Nach 10 Probezyklen für Kabelstucke, die mit erfindungsgemäßen
Hauben ausgestattet waren, blieb der innere Druck unverändert.
Die mechanischen Eigenschaften der Hülsen und der geinäßen Hauben sind nach der Vernetzung die folgenden:
Belastung bis zum Bruch: 85 bars
Bruchdehnung : 750 bis 850 % .
Bruchdehnung : 750 bis 850 % .
Prüfungen, die auf einem Dynamometer zwischen der Hülse und der
Haube des Pclyäthylenkabels durchgeführt vmrden, führten zu
den folgenden Resultaten,v/obei die ZiehgaschwindigKoit 100 mm/Min.
betrug.
Bei -20°C : 11 kg/cm
Bei 200C : 8 kg/cm
Bei 700C : zwischen 1,5 und 2 kg/cm.
Bei 200C : 8 kg/cm
Bei 700C : zwischen 1,5 und 2 kg/cm.
In jedem Falle ist sichergestellt, daß das Aufreißen in der Masse
des Materials erfolgt,ohne daß eine Ablösung von der Haftfläche erfolgt.
Als ein Beispiel zeigen die Figuren 1 bis 4 einige mögliche An-
Wendungen einer erfindungsgemäßen Verbindung.
Figur 1 zeigt ein Fernmeldekabel 1, das mit einer Polyäthylenummantelüng
beschichtet ist; das Fernmeldekabel ist ferner mit einem
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Ziehstab 2 versehen, der an seinen Enden eingeführt ist. Der äußere Teil des metallischem Ziehstabes 2 ist wenigstens teilweise
mit Polyäthylen 3 beschichtet. Eine Hülse 4, die aus der erfindungsgemäßen Vorbindung besteht, bedeckt einen Teil des
Ziehstabes und ein Ende des Kabels 1, um Schutz und Haftfestigkeit
sicherzustellen;
Figur 2 zeigt ein Fernmeldekabel 1, das mit einer Polyäthylenum
mantelung versehen ist und eine Endhaube 5 enthält, die aus der erfindungsgemäßen Verbindung besteht. Diese
Haube kann mit einem Ventil 6 versehen sein, das vorher mit Polyäthylen beschichtet werden kann;
Figur 3 zeigt ein Verbindungsgebiet 10 zwischen zwei Kabel 11
. und 12, die mit einer Polyäthylenummantelung versehen sind. Eine aufziehbare Hülse 13, die aus der erfindungsgemäßen
Verbindung besteht, schützt den Anschluß;
Figur 4 zeigt ein abnehmbares Verbindungsstück auf Fernmeldekabel,
wobei der symetrische Teil gemäß X-X (nicht gezeigt) identisch ist. Die Bezugsziffer 20 bezeichnet
ein Kabel, das mit einer Polyäthylenummantelung versehen ist und Bezugsziffer 21 bezeichnet das halbe Gebiet
der Verbindung. Ein Zentrierkragen 22 aus einem vulkanisierten Elastomeren ist auf dem Ende der Polyäthylenummantelung
des Kabels 20 befestigt. Dieser Kragen gestattet eine Zentrierung einer tragenden Buchse
23, die aus einem Metall (Aluminium, das mit Polyäthylen
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beschichtet ist) oder aus einem starren plastischem Material bestehen kann (Polyolefin); dieser Kragen wird als eine Auflage
benutzt, um eine Hülse 24, die aus der erfindungsgemäßen Verbindung
besteht, thermisch aufzuziehen, wobei das andere Ende auf die Polyäthylenummantelung des Kabels 20 aufgezogen wird.
Eine Röhre 25 aus Polyäthylen, Polyvinylchlorid, einem Glas-Polyesterlaminat
oder aus einem Metall (Kupfer, Messing-..), deren innere Durchmesser größer ist als der äußere Durchmesser der
Hülse 24, die auf die tragende Buchse 23 aufgezogen ist, trägt zur Dichtheit und zum Schutz der Verbindung 21 bei. Eine Abschließvorrichtung
26, die beispielsweise aus einem vulkanisierten Elastomeren hergestellt ist, gewährleistet die Dichtheit der
Verbindung zwischen jedem Ende der Röhre und der Hülse, die auf die tragende Buchse aufgezogen ist; sie ist mit Hilfe von zwei
Befestigungsklips 27 festgemacht.
Um diese Verbindung abzunehmen, werden zuerst die Befestigungsklips 27 entfernt, dann werden die elastomeren Verschlüsse 26
entfernt, und zwar entlang der Außenummantelung des Kabels Die longitudinale Translationsbewegung der Röhre 25 erlaubt einen
Eingriff an d«r Stelle der Verbindung ohne die Vorrichtung zu zerstören.
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Claims (11)
1. Vernetzbare Verbindungen auf der Basis von Elastomeren und
Piastomeren die eng an Unterlegen aus Olefinpolymeren odor
Kopolymeren haften, auf welche Gegenstände aus diesen erfindungsgemäßen Verbindung thormisch aufgezogen sind, dadurch
gekennzeichnet, daß sie aus einer Mischung von Elastomeren und Piastomeren (plastomers) bestehen „ und zv/ar in einem
derartigen Verhältnis, das auf 100 Gewichtsteile des Hauptpolymers ungefähr 50 bis 90 Teile des Elastomers* iixLuigefähr
10 Mc %) des Piastomeren kommen und daß auf 100 Teile der
Polymere! die Verbindungen ungefähr 20 bis 150 Gev/ichtsteile
eines organischen und/oder anorganischen Füllraaterials enthalten,
ungefähr 0 bis 1,5- Gewichtsteile Stearinsäure, ungefähr 0 bis 6 Gev/ichtsteile Zinkoxid, ungefähr 2 bis 10 Gewichtsteile
eines schützenden Agens und ungefähr 2 bis 25 Gewichtsteile von Behandlungshilfsrnitteln.
2. Die Verbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymere aus Homopolyrueren, Kopolymeren oder Terpoiymeren
von Olefinen bestehen.
3. Die Verbindungen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymere ausgewählt werden aus Polyäthylen, Äthylen-Propylengummisorten
(EPR), Äthylen-Propylen-Dien-Monomer-Gummisorten
(EPDM), Äthylen/Vinylacetatkopolymere und Äthylen/ Acrylsäurekopolymere.
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ORIGINAL INSPECTED
• ι.
4. Verbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Füllmaterialien aus Ruß bestehen. '
5. Verbindungen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Rußsorten ausgewählt werden aus der Gruppe, die aus den sogenannten MT- ,FEF- und SRF-Ruße besteht.
6. Verbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganischen Füllmaterialien aus Kalziumkarbonat und kalziniertem
Kaolin bestehen.
7. Verbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsmittel Weichmacher sind.
8. Verbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vernetzungsmittel aus organischen Peroxiden bestehen,
wahlweise in der Gegenwart von Schwefel und weiteren Mitteln, die an der Vernetzung teilnehmen.
9. Verbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schützenden Mittel gegen Hitze und Ultraviolettstrahlen,
Sauerstoff und Ozon schützen und daß sie Produkte sind, welche die Herstellung der Mischungen erleichtern.
10. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus folgenden Gewichtsteilen besteht:
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EPDM »Keltan 520" 80
Polyäthylen "Eracline G 02" 20 Stearinsäure 1
Zinkoxid 4
"Permanax 45" 2
»Y/ingtack 95" 2
MT "Thermax" (Ruß) 100
Imprägnieröl "T 119" 12
"Pero>:yraon F 40" 5
»Activator OC" 1
Schwefel 0,5
11. Anwendung der Verbindungen nach einem der Ansprüche 1 bis
auf' die Bildung von Hauben und Hülsen zur Herstellung von Verbindungen und Enden von elektrischen Kabeln, die mit einer
Polyolefinummantelung versehen sind.
709839/1016
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7608546A FR2345482A1 (fr) | 1976-03-24 | 1976-03-24 | Compositions reticulables et thermoretractables a base d'elastomeres et de plastomeres et leurs applications sur des cables electriques |
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| FR (1) | FR2345482A1 (de) |
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