DE2803252C2

DE2803252C2 - Verfahren zur Vernetzung von als elektrische Isolatoren dienendem Kunststoff und/oder Kautschuk

Info

Publication number: DE2803252C2
Application number: DE2803252A
Authority: DE
Inventors: Bernd 5100 Aachen Franzkoch; Klaus Dr. Kircher; Georg Prof. Menges
Original assignee: Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Current assignee: Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Priority date: 1978-01-26
Filing date: 1978-01-26
Publication date: 1984-08-23
Also published as: GB2013213B; SE440662B; BE873485A; NO153336B; SE7900530L; US4372898A; NO784352L; DE2803252A1; CH640250A5; FR2424934A1; GB2013213A; FI790172A7; DD141319A5; JPS54152082A; IT7919334A0; DK16879A; NO153336C; IT1110698B; NL7900656A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vernetzung von als elektrische Isolatoren dienendem Kunststoff und/oder Kautschuk mit einem Vernetzer.

Derartige Kunststoffe werden z. B. in der Kabelindustrie gebraucht. Diese Kunststoffe werden bisher dadurch vernetzt, daß dem Kunststoff ein Vernetzer beigefügt ist, der unter dem Einfluß hoher Temperatur in Radikale zerfällt, die die Vernetzung initiieren. Die Einbringung von Wärme in die Kabelisolation zur Erzeugung geeignet hoher Temperaturen dauert wegen der schlechten Wärmeleitung der Isolation lange Zeit und erfordert lange Aufheizstrecken, in denen das Kabel frei ohne Unterstützung hängen muß, damit die Isolation sich nicht verformt. Das ist ein hoher maschineller Aufwand. Dabei hat dieses Verfahren den Nachteil, daß die Vernetzung nicht überall gleichmäßig in der Isolation einsetzt, da die Wärme von außen her in die Isolation eindringt und daher nicht zum gleichen Zeitpunkt im gesamten Isolationsquerschnitt die Vernetzung initiiert. Dieser Nachteil kann auch die elektrischen Eigenschaften der Isolation ungünstig beeinflussen.

Durch die DE-OS 26 11 349 ist nun ein Verfahren zum Vernetzen von Kunststoff bekanntgeworden, bei dem der Vernetzungsprozeß eines im elektrischen Wechselfeld nicht anregbaren Kunststoffes durch die Reaktion einer im elektrischen Wechselfeld labilen Verbindung initiiert wird. Hier wird nicht durch Erwärmung der Gesamtmasse ein Zerfall des Vernetzers in Radikale vorgenommen, sondern es wird ein Vernetzer bzw. Radikalbildner eingesetzt, der aufgrund seines speziellen Aufbaus durch die Energie des elektrischen Wechselfeldes anregbar ist und dadurch einen Vernetzungsprozeß einleiten kann, indem er z. B. in radikalische Bruchstücke zerfällt, welche die Vernetzung bewirken.

Derartige Vernetzer sind z. B. bestimmte Peroxide oder Systeme von Radikalbildnern mit Substanzen, die die im elektrischen Wechselfeld aufgenommene Energie auf den Radikalspender übertragen. Die bisher verwendeten Substanzen bzw. Substanzgemische haben die auch zu erwartende Eigenschaft, daß sie auch nach dem Vernetzungsprozeß einen hohen Anteil ihrer Aktivität im elektrischen Wecluelfeld behalten haben. Auch nach dem VernetzungsprozeH besitzt dann der Kunststoff die Eigenschaft, in Wechselwirkung mit einem elektrischen Wcchselfeld zu treten. Beispiele hierzu sind /. B. Mischungen von nicht anregbaren Peroxiden, wie Di-t-Butylperoxid mit anregbaren Zusatzstoffen, wie Triallylci\i-s· triazin. sne/iellen Rußsortcn oder Hulonenkohlen-

wasserstcffen (chloriertes Paraffin).

Die mit diesem Verfahren erhaltenen Kunststoffe haben schlechte Isolatoreigenschaften.

Die Erfindung hat erkannt, daß die schlechten Isolatoreigenschaften darauf beruhen, daß die Vernetzer bzw. Systeme von Vernetzern mit einem aktiven Zusatzstoff ihre aktiven Moleküle bzw. Molekülbereiche unverändert behalten haben. Die in nicht anregbare Kunststoffe eingearbeitete Mischung von derartigen

ίο Vernetzersystemen werden zwar im elektrischen Wechselfeld angeregt und führen zu einer Vernetzung des Kunststoffes, die aktiven Moleküle oder Molekülbereiche bleiben jedoch unverändert bzw. in den für die Aktivität wesentlichen Bereichen unverändert zurück. Dies sind in den genannten Beispielen die Rußsorten und Halogenkohlenwasserstoffe, deren Aktivität allenfalls durch unwesentliche Nebenreaktionen beeinflußt wird und das Triallyloxä-s-triazin, dessen Aktivität auf den heterocyclischen Ring im Molekül zurückgeführt werden kann, der bei einer Teilnahme der Allylgruppen an der Reaktion der Radikale aber ebenfalls nicht verändert wird.

Andere Beispiele für Vernetzer, die auch nach erfolgter Vernetzung dem Kunststoff schlechte Isolatoreigenschäften verleihen, sind Vernetzer mit funktionellen Gruppen, die für eine Anregbarkeit des Vernetzers im Wechselfeld verantwortlich sind, aber ihre Aktivität durch die Anregung nicht verlieren; hierzu zählen Vernetzer mit Halogenatomen oder Nitrogruppen. Die Bruchstücke werden entweder auf die Polymerkette aufgepfropft oder bleiben in abgewandelter Form im Kunststoff. In allen Fällen bleibt eine im elektrischen Wechselfeld anregbare Molekülgruppierung zurück, die zwar nicht erneut zu einer Vernetzung imstande ist, die jedoch zu schlechten Isolatoreigenschaften führt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es möglich sein müßte, einen als hochwertigen Isolator verwendbaren Kunststoff dadurch herzustellen, daß man die elektrische Aktivität des dem elektrisch inaktiven Kunststoff für die Vernetzung zugefügten Hilfsstoffs durch die Einwirkung des hochfrequenten elektrischen Wechselfeldes vernichtet.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Durchführung einer außerordentlich raschen Vernetzung im elektrischen Wechselfeld zu schaffen, bei dem ein als elektrischer Isolator hervorragend geeigneter vernetzter Kunststoff und/oder Kautschuk entsteht.

Die Erfindung besteht darin, daß man dem Kunststoff und/oder Kautschuk einen Hilfsstoff zumischt, der durch ein hochfrequentes elektrisches Wechselfeld unter hoher Energieaufnahme anregbar ist und durch diese Anregung rasch vollständig in elektrisch inaktive Stoffe zerfällt oder mit dem Kunststoff und/oder Kautschuk in elektrisch inaktive Stoffe umgesetzt wird.

Die Erfindung verwendet also für den im elektrischen Wechselfeld durchzuführenden Vernetzungsprozeß eines im elektrischen Wechselfeld nicht anregbaren Kunststoffes und/oder Kautschuks einen Vernetzer bzw. ein Vernetzersystem, der bzw. das durch Behandlung in einem elektrischen Wechselfeld anregbar ist, bei einer Behandlung durch das elektrische Wechselfeld vollständig zerfallt bzw. umgesetzt wird und dessen Zerfallsb/w. IJmscizungsprodukte nach der Behandlung im elektrischen Wechselfcld derart inaktiv sind, daß

hi durch sie die elektrischen Eigenschaften des Kunststoffes und/oder Kautschuks nich· negativ beeinflußt werden.

man einen derartigen Verncizer. wie er

beispielsweise durch die Verwendung von t-Butylperbenzoat aufgefunden wurde, so erhält man einen vernetzten Kunststoff, dessen elektrische Eigenschaften durch den Vernetzerzusatz nicht negativ beeinflußt wurden und der als elektrischer Isolator hervorragend geeignet ist Man erzielt durch Verwendung dieses Vernetzers bzw. analog aufgebauter Peroxide gleichzeitig den Vorteil, daß die Vernetzung in äußerst kurzer Zeit im gesamten Kunststoffquerschnitt gleichzeitig und gleichmäßig vonstatten geht, so daß die Vernetzungsstrecke sehr kurz gehalten werden kann. Das Verfahren der Erfindung führt bei geringem maschinellem Aufwand zu hervorragenden elektrischen Isolationen.

Ausführungsbeispiele

Beispiel 1

1000 g Polyäthylen und 50 g t-Butylperbenzoat wurden gemeinsam in einem Wirbelmischer 15 Sekunden bei 3000 U/min gemischt. Um eine gleichmäßige Verteilung der Zusatzstoffes im Polyäthylen zu erreichen, wurde die Mischung auf einem Einschneckenextruder plastifiziert und homogenisiert. Zu diesem Zweck war die verwendete Schnecke mit einem Schlitzscheibenmischteil ausgerüstet. Während des Extrusionsprozesses waren Schneckendrehzahl und Zylindertemperierung so eingestellt, daß die durchschnittliche Massetemperatur am Düsenaustritt 120° betrug.

Unmittelbar im Anschluß an das Mischverfahren w-urde ein Teil der extrudierten Masse in einem ultrahochfrequenten Wechselfeld mit der Frequenz f = 2450 MHz sowie einer maximalen Leistungsabgabe von 2,1 KW aufgeheizt. Die Temperatur der Masse stieg während der Behandlung im Wechselfeld schnell an und betrug nach 15 see 140°, wobei ein Vernetzungsgrad von 50% erreicht wurde und nach 25 see 153°, wobei ein Vernetzungsgrad von mehr als 75% erre-cht wurde.

B e i s ρ i e 1 2

1000 g EP-Kautschuk und 50 g t-Butylperbenzoat wurden wie in Beispiel 1 gemischt, plastifiziert und homogenisiert, jedoch betrug die Massetemperatur am Düsenaustritt 110°. Anschließend wurde die Formmasse wie in Beispiel 1 vernetzt.

Nach 30 see wurde eine Massetemperatur von 129⁰C gemessen, der Vernetzungsgrad betrug zu diesem Zeitpunkt 52%; nach 1 Minute betrug die Massetemperatur 146° und der entsprechende Vernetzungsgrad 57%.

60

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Vernetzung von als elektrische Isolatoren dienendem Kunststoff und/oder Kautschuk mit einem Vernetzer, bei dem man dem Kunststoff und/oder Kautschuk einen Hilfsstoff zumischt, der durch ein hochfrequentes elektrisches Wechselfeld anregbar ist. und man dieses Gemisch im hochfrequenten elektrischen Wechselfcld behandelt, d a durch gekennzeichnet, daß man einen Hilfsstoff verwendet, der durch die Anregung im elektrischen Wechselfeld vollständig in elektrisch inaktive Stoffe zerfällt oder mit dem Kunststoff und/ oder Kautschuk in elektrisch inaktive Stoffe umgesetzt wird.