DE2908457C2 - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Umhüllungen, insbesondere Isolierungen, für elektrische Kabel - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Umhüllungen , insbesondere Isolierungen, für elektrische Kabel aus peroxidisch vernetzbaren Olefinpolymerisaten oder Olefinmischpolymerisaten, bei dem das Olefinpolymerisat oder Olefinmischpolymerisat zunächst ohne Vernetzungsmittel aufgeschmolzen und homogenisiert sowie gefiltert und das peroxidische Vernetzungsmittel erst nach dem Filtern zugegeben wird.

Die wachsende Ausnutzung vorhandener Kabelnetze und der Übergang zu höheren Spannungen sowie die Forderung nach höherer Betriebsspannung haben es mit sich gebracht, daß auch die Anforderungen an die Qualität der Kabel immer höher werden. So wird, um Glimmentladungen in der Kabelisolierung zu vermeiden, die schließlich zu Durchschlägen und letztlich zur Zerstörung des Kabels führen können, u. a. besonderen Wert auf eine von Verunreinigungen freie Kabelisolierung gelegt. Um bei thermoplastischem Polyäthylen den sogenannten Polyäthylen-Tabak, sowie Metall- and sonstige -Schinützteilchen zu entfernen, ist es bereits in der Praxis üblich, das Polymermaterial zu sieben. Da bei diesem Sieb- oder Filtervorgang, insbesondere auch durch die nicht vermeidbare Scherung des Materials, Massetemperaturen von I3O°C und mehr auftreten, ist diese vorbeugende Maßnahme zur Sichcrstcllung von von Verunreinigungen freien Isolierungen dann nicht mehr möglich, wenn mit Vernetzungsmitteln versehene thermoplastische oder elastomere Materialien eingesetzt werden sollen. Denn infolge der Massedruck-Erhöhung beim Sieben von Polymermassen und den damit wachsenden Scherkräften kommt es z. B. in einer Schmelze aus vernetzbarem Polyäthylen bereits in diesem Zustand mindestens zu einem Anvernetzen aufgrund der in der Mischung vorhandenen Vernetzungsmittel. Diese sogenannte Scorch-Bildung führt im fertigen Extrudat zu einer erheblichen Qualitätsminderung, so daß man bisher für Vernetzungsmittel enthaltende Materialien auf ein Abfiltern im Werkstoff befindlicher Verunreinigungen überhaupt verzichtet bzw. Siebe mit sehr weiten Maschen verwendet hat Besonders für den Einsatz von vernetzten Materialien im Hochspannungsbeieich ist es jedoch unerläßlich, ein Isoliermaterial von hoher Reinheit auf den Leiter aufzubringen. Diese Reinheit kann auf die Dauer wirksam nur durch einen feinmaschigen Sieb- oder Filtervorgang gewährleistet werden, da hierfür sowohl die. im Granulat enthaltenen, als auch die beim Verarbeitungsprozeß entstandenen Verunreinigungen entfernt werden.

An sich ist es bekannt (EP-PS 00 03 701), homogenisiertes und ohne Peroxide gemischtes Polymermaterial zu sieben und auf dem Weg zum Extruderkopf mit dem Peroxid in Verbindung zu bringen. Das geschieht in der Weise, daß das Peroxid in das Polymermaterial injiziert wird, unmittelbar bevor die Auflage als Isolierung auf dem elektrischen Leiter erfolgt Eine homogene Verteilung des Vernetzungsmittels im Polymermaterial ist während des nur kurzfristigen Verweilens im Spritzkopf nicht zu erwarten, damit ist aber auch die insbesondere bei Mittel- und Hochspannungskabeln geforderte Gleichmäßigkeit der Vernetzung mit dem bekannten Verfahren nicht zu realisieren.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, den bei der Verarbeitung von thermoplastischen Materialien bekannten Reinigungsvorgang auch für solche Materialien einzusetzen, die Vernetzungsmittel enthalten unü aufgrund der durch die Vernetzungsmittel vorgegebenen Anspringtemperaturen die Gefahr von Vorvernetzungen besteht, gleichzeitig aber eine optimale Verteilung des Vernetzungsmittels im Polymermaterial sicherzustellen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Polymerisate nach dem Aufschmelzen und Homogenisieren auf Verunreinigungen hin gefiltert und nach der Extrusion in Form eines kontinuierlichen kompakten Massestrornes das gereinigte Material ern?ut homogenisiert und während dieser Homogenisierung mindestens die Vernetzungsmittel (Peroxide) eindosiert und homogen verteilt werden, bevor das Material anschließend als Umhüllung extrudiert wird.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß das z. B. in flüssiger Form eingegebene Vernetzungsmittel auf eine homogene Schmelze trifft, in der es sich schnell und gut verteilen kann, so daß der Einzugs-und Aufschmelzvorgang nicht gestört wird und ohne Rücksicht auf das scorchgefährdete Peroxid optimal gestaltet werden kann.

Die Erfindung geht dabei von einer an sich für andere

■^Zwecke bekannten Vorrichtung aus (DOS 24 58 776), die aus zwei L-förmig angeordneten Extrudern bestellt, von denen der erste zum Aufschmelzen und Homogcnisieren und der zweite zum Austragen oder Ausformen des Polymermalerials dient. Hiermit ist in Durchführung der Erfindung die Herstellung weitestgehend von Verunreinigungen freier Isolierungen sichergestellt.

Bei der Herstellung nach der Erfindung werden im übrigen die in der Praxis bekannten Probleme des Schncckenbelages infolge Abwaschens von Antioxidantien von der Granulatoberfläche ausgeschaltet Die Schnecke selbst kann geeignete Mischteile enthalten, die eine schnelle und homogene Verteilung der Vernetzungsmittel begünstigen.

Zweckmäßig ist es in Weiterführung der Erfindung, wenn das aufgeschmolzene und homogenisierte Polymer-Material v^r der Übergabe in die Arbeitsstufe »Ausformen« auf Verunreinigungen hin filtriert wird. Dies hat den besonderen Vorteil, daß engmaschig gesiebt werden kann und keine Rücksicht auf Scorch-Gefahren infolge erhöhter Scherkräfte genommen zu werden braucht.

Hiervon abweichend kann es mitunter aber auch vorteilhaft sein, wenn die Eindosierung mindestens der Vernetzungsmittel zeitlich und räumlich zwischen der Homogenisierung der Masse und dem Beginn der Arbeitsstufe »Ausformen« erfolgt Neben den Vernetzungsmitlein können an diesen Stellen auch andere Zusätze, wie Stabilisierungsmittel, Antioxidantien und dgi. zugegeben werden.

Insbesondere für den Fall, daß zum Beispie! irr. Übergangsbereich vom ersten zum zweiten Extruder eine Entgasung der Masse vorgenommen werden soll, hat es sich in Weiterführung der Erfindung als zweckmäßig erwiesen, mindestens die Vernetzungsmittel während des Druckaufbaus in der Arbeitsstufe »Ausformen« zuzugeben. Der Entgasungsvorgang hat dann keinen störenden Einfluß auf die Verteilung der Vernetzungsmittel in der Isolierung.

Als Vernetzungsmittel können an sich bekannte Verbindungen, z. B. auf Basis organischer Peroxide, wie sie unter dem Handelsnamen Trigonox D 140 oder auf Basis Di-tert-butyl-peroxid, oder solchen, wie sie unter dem riandeisnamen Perkadox '4 oder Dicuniylpcroxid bekannt sind, verwendet werden. Da diese Zusätze, mit Ausnahme von Di-tert-butyl-peroxid, bei Raumtemperatur fest sind, hat es sich in Durchführung der Erfindung als zweckmäßig erwiesen, die Vernetzungsmittel in gelöster Form einzusetzen. Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn die die Vernetzungsmittel enthaltende Flüssigkeit ein gleichzeitig als Spannungsstabilisator wirkendes Lösungsmittel oder Spannungsstabilisatoren in gelöster Form enthält. Die Lösungsmittel für die peroxidischen Vernetzungsmittel, die meist Kohlenwasserstoffe mit aromatischen Ringen sind, können überdies zweckmäßig ungesättigte Gruppen Vinyl, Propenyl u. ä. enthalten, und auf diese Weise ganz oder teilweise im Verlauf der peroxidischen Vernetzung auf Polyäthylen-Makromoleküle aufgepfropft werden.

Neben den bei der Herstellung von vernetzbaren Polymer-Materialien verwendeten Peroxiden oder Peroxid-Gemischen sowie Koagenzien, z. B. Dicumylpero xid, können in Durchführung der Erfindung auch Peroxide mit höheren Zerfalltemperaluren, wie z. B. das di-isopropyl-benzene-monohydroperoxid oder tertbulylhydroperoxid verwendet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei an Hand der Figur näher dargestellt.

Das Polymer-Gemisch, z. B. ein Polyäthylen, wird in den Trichter 1 des Extruders 2 eingegeben. Mittels der umlaufenden Schnecke 3 erfolgt zunächst eine Vermischung und anschließend ein Aufschmelzen und ein Homogenisieren des Polymermaterials. Entsprechend der eingestellten Fördergänge wird das homogenisierte Material über den Verbindungsflansch 4 dem 'extruder 5 zugeführt, der als sogenannter Austragsextruder ausgebildet ist. Mit seiner Hilfe wird das angelieferte Material im Spritzkopf 6 auf den elektrischen Leiter 7 z. B. eines Hochspannungskabels aufgebracht Um nun sicherzustellen, daß das verwendete Material soweit von Verunreinigungen frei ist, daß es den gestellten Anforderungen genügt, ist an der Stelle 8 eine schematisch angedeutete Siebvorrichtung angebracht, durch die das homogenisierte Material hindurchgeführt wird. Die infolge von Scherkräften auftretenden erhöhten Temperaturen sind für die Mischung unerheblich, da zu diesem Zeitpunkt das aufbereitete Polymer-Material noch frei von Vernetzungsmitteln ist.

Statt, wie bisher üblich, die Vernetzungsmittel zusammen mit dem Polymer-Material einzugeben, ist wie aus der Figur weiter ersichtlich, an der Stelle 9 im Austragsextruder 5 ein Anschluß vorgesehen, durch den das Vernetzungsmittel in der Phase des Druckaufbaus unmittelbar in die von Verunreinigungen freie und .bereits homogenisierte Mischung eingegeben -ί',τά. Die Vernetzungsmittel werden begierig aufgenoiwrncn, homogen in der Mischung verteilt und ohne Gefahr einer Anvernetzung gemeinsam mit dem Polymer-Material durch den Spritzkopf 6 nach außen getragen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Hersteilung von Umhüllungen, insbesondere Isolierungen, für elektrische Kabel aus peroxidisch vernetzbaren Olefinpolymerisaten oder Olefinmischpolymerisaten, bei dem das Olefinpolymerisat oder Olefinmischpolymerisat zunächst ohne Vernetzungsmittel aufgeschmolzen und homogenisiert sowie gefiltert und das peroxidische Vernetzungsmittel erst nach dem Filtern zugegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisate nach dem Aufschmelzen und Homogenisieren auf Verunreinigungen hin gefiltert und nach der Extrusion eines kontinuierlichen kompakten Massestromes das gereinigte Material erneut homogenisiert und während dieser Homogenisierung mindestens die Vernetzungsmittel (Peroxide) eindosiert und homogen verteilt werden, bevor das Material anschließend als Umhüllung extrudiert wir?!

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vernetzungsmittel dem Material in gelöster flüssiger Form zugegeben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Vernetzungsmittel enthaltende Lösung gleichzeitig spannungssiabilisierend wirkt oder Spannungsstabilisatoren enthält.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bestehend aus zwei durch einen Obergang miteinander verbundenen Extrudei.i, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Extruder (5) Arschlüss." (9) zur Eingabe mindestens der Vernetzungsmittel vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach Ansprach 4, -ladurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an den ersten Extruder (2) eine Sieb- oder FHteranordnung (S) vorgesehen ist.