DE2855490A1

DE2855490A1 - Feuchtigkeitsvernetzte umhuellung fuer langgestrecktes gut

Info

Publication number: DE2855490A1
Application number: DE19782855490
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Dr Rer Nat Hanisch; Richard Winter
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1975-12-06
Filing date: 1978-12-22
Publication date: 1980-07-03
Also published as: DE2555018A1

Description

Feuchtigkeitsvernetzte Umhüllung für langgestrecktes Gut
(nach Patent) ............. (Anm. P 25 55 018.9 - 1-1433) Gegenstand des Hauptpatentes ist eine Umhüllung für langgestrecktes Gut, insbesondere für elektrische Kabel, Leitungen, Rohre und dergleichen, auf der Basis von Thermoplasten, wie Olefinpolymerisaten oder Olefinmischpolymerisaten, Elastomeren oder thermoplastischen Kautschuken, wobei das Basismaterial durch Einwirkung von Feuchtigkeit vernetzt ist. Hierdurch wird u. a. die sogenannte Spannungsrißkorrosion erheblich vermindert, die Abriebfestigkeit, die Weiterreißfestigkeit, die technische Stabilität sowie die Gleitfähigkeit z. B. beim Durchziehen des Gutes durch Unterführungen sowie bei Gummi leitungen die Beweglichkeit werden wesentlich erhöht.
Unabhängig von diesen durch das Hauptpatent erzielbaren Vorteilen ergeben sich Schwierigkeiten in der Kabel- oder Rohrfertigung oft jedoch dadurch, daß der Unterbau bei den verschiedensten Kabel- oder Rohrkonstruktionen empfindlich gegen mechanische Druckbelastung beim Aufbringen eines äußeren Mantels ist. In einigen Fällen, z. B. bei vieladrigen Leitungen mit sehr dünnen Einzelquerschnitten, sind auch bei sehr sorgfältiger und ausgeklügelter Vernetzungstechnik in einer sogenannten CV-Anlage Verdrückungen des Unterbaues nicht immer oder vollständig zu vermeiden. Dadurch entstehen insbesondere an den Kreuzungspunkten der Einzeladern starke Wanddickenreduzierungen, die durch größere Wanddickenvorgaben und damit Mehrverbrauch an Isoliermaterial insgesamt aufgefangen werden müssen.
Hinzu kommt, daß durch die auftretenden Wanddickenreduzierungen den Produkten ein optisch unbefriedigendes äußeres Aussehen verliehen wird.
Darüber hinaus gibt es eine Vielzahl von Produkten, bei denen eine kontinuierliche Dampfvernetzung (CV-Technik) aufgrund des mechanischen Aufbaues überhaupt nicht möglich ist. So bestehen z. B. bei einem Rohrbündelkabel, welches in der pneumatischen oder hydraulischen Fernsteuerungstechnik zur übertragung der Meß- und Regel impulse über längere Strecken dient, die zu einem Bündel zusammengefaßten Einzelröhrchen oft aus einem thermoplastischen Polyäthylen, was einen ebenfalls thermoplastisch aufgebrachten unvernetzten Mantel voraussetzt, z. B. aus einem Polyvinylchlorid. Grundsätzliche Abhilfe schafft auch hier eine Umhüllung aus einem durch Feuchtigkeitseinwirkung vernetzbaren Material, wie im Hauptpatent vorgesehen, jedoch sind neben der Druckbeanspruchung je nach dem Anwendungszweck oft noch andere Parameter bei der Auswahl eines Mantelwerkstoffes zu berücksichtigen, die sich nachteilig auf das Produkt auswirken können.
Die Erfindung befaßt sich deshalb mit einer Verbesserung des Gegenstandes nach dem Hauptpatent und sieht vor, daß die vernetzte Umhüllung aus einem chlorierten Polyäthylen mit einem Chlorgehalt von 10 - 50 X, vorzugsweise, 36 - 42 X, besteht. Ein solcher, durch die sogenannte Siloxantechnik drucklos vernetzter Mantel auf der Basis chlorierten Polyäthylens bringt einmal beim Extrudieren nur unwesentliche Druckkräfte auf den inneren Aufbau des Gutes auf, darüber hinaus hat er aber den Vorteil der erhöhten Flammwidrigkeit und ölfestigkeit, wie sie bisher nur mit Mischungen erreicht werden, die auf der Basis Polychloropren hergestellt und durch Zugabe von Metalloxiden und Schwefelverbindungen in einem Dampf-CV-Rohr unter Druck von 5 - 20bar vernetzt werden.
Anstelle von Mischungen auf der Basis chloriertes Polyäthylen allein kann es in Weiterführung der Erfindung mitunter auch zweckmäßig sein, wenn die Umhüllung aus einem feuchtigkeitsvernetzten Verschnitt auf der Basis chloriertem Polyäthylen und Äthylen-Propylen-Kautschuk besteht.
Das gilt insbesondere für alle die Fälle, bei denen eine hohe Vernetzungsdichte und weiter gesteigerte Alterungsbeständigkeit erzielt werden soll und im speziellen Anwendungsfall die besonders gute Ölfestigkeit und das Brandverhalten weniger entscheidend sind.
Vorteilhaft kann es weiterhin sein, wenn dem chlorierten Polyäthylen, allein und im Verschnitt, zur Stabilisierung typische PVC-Stabilisatoren, wie z. B.
dreibasisches Bleisulphat, zugesetzt werden. Dadurch werden Hitzealterung und Verarbeitungssicherheit vergrößert.
Dem Basispolymer oder Polymergemisch können auch Füllstoffe, wie z. B. Kreide, in Mengen bis zu 200 Teilen zugesetzt werden. Dadurch werden Mischungen mit höherem Modul und größerer Härte erhalten als mit Mischungen ohne Füllstoffzusatz.
Die Erfindung sei anhand der nachstehenden Mischungsbeispiele sowie der Fig. 1 bis 3 näher erläutert.
Mischung I Chloriertes Polyäthylen 100 Teile (Chlorgehalt 36 %) PVC-Stabilisator 4 - 15 Silan 1,5 - 3 Peroxid 0,2 - 0,4 Alterungsschutzmittel 0,4 (Anox HB) Vernetzungskatalysator 0,05 Zur Herstellung eines Kabelmantels, z. B. aus der Mischung I, kann man so vorgehen, daß das Basismaterial mit den Vernetzungschemikalien und den sonstigen Zusätzen gemischt, anschließend die Silanverbindungen bei entsprechender Temperaturbehandlung oberhalb 1400 C auf die Basismoleküle aufgepfropft und schließlich die so vorbereitete Mischung ausgeformt und unter Normaldruck in einem Heißwasserbad oder in einer Dampfsauna vernetzt wird. Pfropfvorgang und Ausformung können unter bestimmten Bedingungen auch in einem Arbeitsgang erfolgen.
In der Regel wird es sich jedoch als zweckmäßiger erweisen, Basismaterialien und Vernetzungschemikalien zwar gemeinsam zu mischen und anschließend die Silanverbindungen auf die Basismoleküle aufzupfropfen, den Katalysator jedoch erst unmittelbar vor dem Ausformen zur Umhüllung z. B. in Batch-Form der Mischung zuzugeben. Diese Vorgehensweise ermöglicht eine wesentlich größere Lagerstabilität des gepfropften Materials, eine Reduzierung der Feuchtigkeits- empfindlichkeit (Luft) und einen geringeren Viskositätsanstieg durch den Pfropfvorgang gegenüber der ungepfropften Ausgangsmischung.
Eine andere Möglichkeit einer Mischung, die zu einem drucklos aufgebrachten, vernetzten Mantel von beliebigem strangförmigen Gut verarbeitet werden kann, ist im Beispiel II dargestellt.
Mischung II Chloriertes Polyäthylen 65 Teile (Chlorgehalt 40 %) Äthylen-Propylen-Kautschuk 35 Silan - 2,0 3-basisches Bleisulphat 3,5 lt Peroxid 0,35 Alterungsschutzmittel 0,5 Katalysator 0,065 Der Innenleiter 1 des in der Fig. 1 dargestellten Hochspannungskabels besteht aus einer Vielzahl von miteinander verseilten Einzeldrähten, er ist überdeckt von der inneren Leitschicht (Leiterglättung) 2. Darüber befindet sich die hochspannungsfeste Isolierung 3, die aus vernetzem oder unvernetztem Polyäthylen bestehen kann. über dieser Isolierung ist als Abschirmung die äußere Leitschicht 4 (Strahlungsschutz) aufgebracht,die vcn der Polsterschicht 5 und von der Schirmlage 6 überdeckt ist. Als äußere, den mechanischen Schutz bewirkende Umhüllung dient der Mantel 7, der im vorliegenden Fall aus einem durch Feuchtigkeit vernetzten Polyäthylen besteht. Statt eines Polyäthylens kann selbstverständlich auch ein anderes feuchtigkeitsvernetztes Material verwendet werden, so z. B. ein Elastomer oder ein thermoplastischer Kautschuk.
Abweichend von dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 zeigt die Fig. 2 ein mehradriges Gummikabel, wie es z. B. im Bergbau oder im Hochbau bei Turmkränen Anwendung findet. Die Innenleiter 8 des Kabels bestehen aus einer Vielzahl von sehr feinen, miteinander verseilten Einzeldrähten. Darüber befindet sich eine Isolierung 9, z. B. auf der Basis von Äthylen-Propylen-Kautschuk. Die isolierten Adern sind miteinander verseilt und von einem Innenmantel 10 und einem Außenmantel 11 umgeben. Zwischen den beiden Mänteln 10 und 11 ist zur Verstärkung zweckmäßig ein Textilgeflecht 12 eingelagert. Innen- und/oder Außenmantel bestehen aus durch Feuchtigkeit vernetzbaren Elastomermischungen.
Die Fig. 3 stellt einen durch die Feuchtigkeitsvernetzung des Außenmantels vorteilhaften Aufbau eines sog. Automationskabels dar, wie es z. B. in der Schiffselektronik verwendet wird. Der Aufbau wird durch die Erfindung wesentlich raumsparender als der bisher verwendeter Konstruktionen.
Die Innenleiter 13 dieses Kabels bestehen je nach Anforderung hinsichtlich Biegbarkeit aus massiven Metalldrähten oder Metallitzen von ca. 0,5 mm . Die Drähte oder Litzen sind mit thermoplastischem Polyäthylen niedriger oder hoher Dichte oder mit vernetztem Polyäthylen isoliert. Die mit dieser Isolierung versehenen Drähte oder Litzen sind zu einer Kabelseele miteinander verseilt, wobei über der Seele als mechanischer Schutz eine Textil- oder Kunststoffbebänderung 15 aufgebracht ist. Der Außenmantel 16 besteht aus einer durch Feuchtigkeit vernetzbaren Elastomermischung. Hierdurch ist ein Verkleben sowohl der thermoplastisch als auch mit VPE isolierten Adern der Kabelseele untereinander vermieden, denn die bei den herkömmlichen Verfahren notwendigen Temperaturen bei hohem Dampfdruck treten hierbei nicht auf.
Leerseite

Claims

Patentansprüche 1. Umhüllung für langgestrecktes Gut, insbesondere für elektrische Kabel, Leitungen, Rohre und dergleichen auf der Basis von Thermoplasten, wie Olefinpolymerisaten oder Olefinmischpolymerisaten, Elastomeren oder thermoplastischen Kautschuken oder Verschnitten verschiedener Basispolymere, wobei das Basismaterial als Ganzes oder Verschnitticomponenten des Basismaterials durch Einwirkung von Feuchtigkeit vernetzt sind, nach Patent ................ (Anmeldung P 25 55 018.9 - 1-1433), dadurch gekennzeichnet, daß die vernetzte Umhüllung chloriertes Polyäthylen mit einem Chlorgehalt von 10 - 50 %, vorzugsweise 36 - 42 , enthält.
2. Umhüllung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus einem feuchtigkeitsvernetzten Verschnitt auf der Basis chloriertem Polyäthylen und Äthylen-Propylen-Kautschuk besteht.
3. Umhüllung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem chloriertem Polyäthylen zur Stabilisierung PVC-Stabilisatoren,wie z. B. dreibasisches Eleisulfhat, zugesetzt sind.
4. Umhüllung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Basispolymer oder Polymergemisch Füllstoffe in engen bis zu 200 Teilen zugesetzt werden.
5. Verfahren zur Herstellung einer Umhüllung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß Basismaterialien und Vernetzungschemikalien gemeinsam gemischt, anschließend die Silanverbindungen auf die Basismoleküle aufgepfropft und unmittelbar vor dem Ausformen der Umhüllung der Katalysator z. 13. in Batch-Form zugegeben wird.
6. Verfahren zur Herstellung einer Umhüllung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß Basismaterialien und Vernetzungsceikalien sowie der Katalysator gemeinsam gemischt, anschließend die Silanverbindungen auf die Basismoleküle aufgepfropft werden und anschließend die Ausformung und Vernetzung erfolgen.
7. Verfahren zur Herstellung einer Umhüllung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß Basismaterialien und Vernetzungschemikalien sowie der Katalysator gemeinsam gemischt und anschließend der Pfropfvorgang und die Ausformung in einem Arbeitsgang erfolgen.