Spôsob beztlakového chemického sieťovania tvarovaných výrobkov

Číslo patentu: 221180

Dátum: 15.03.1986

Autori: Langfelder Ján, Rado Rudolf, Májek Stanislav

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Vynález rieši technologickú problematiku chemického spôsobu sieťovania už vytvarovaných produktov, vyrobených v súvislosti s aplikáciou vymedzených typov alkánických a alkénických zosietiteľných polymérov, plnených minerálnym plnivom alebo sadzami, prípadne oboma týmito materiálmi. Riešenie je dané predovšetkým v nadväznosti na požiadavky a potreby produkcie v odbore výroby elektrických káblov, pričom možnosť obdobného využitia je daná aj pre obdobné účely pri spracovaní uvedených polymérov, napríklad pri výrobe izolačných rúrok. Podľa vynálezu sa zosietenie dosahuje beztlakovým spôsobom, uplatnením princípu technologickej sorpčnej aditivácie, kde sa vymedzený typ organického peroxidu špecifickým spôsobom aplikuje až na vytvarovaný výrobok, ktorý sa potom sieťuje pri teplote 80 až 100 (C.

Text

Pozerať všetko

ĚĚÍŠĚSĚŠSVĚŤ°ÍĚŠ POPIS VYNÁlEZU iłzneo m, 11 31(751 Autor vynálezu RADO RUDOLF ilng. DTS-C., MÄIEK STANISLAV ing., LANGFELDER IÄN ing. CSO., BRATISLAVA54 Spôsob beztlakovéłio chemického sieťovania tvarovanýeh výrobkovvynález rieši technologickú problemsitlku chemického spôsobu sieťovania už vytvarovąných produktov, vyrobených v súvislosti s aplikáciou vymedzených typov alkánických a alkánických zosietiteľných polýmérov, p 1 nených minerálnym plnivom alebo sadzami,prípadne oboma týmito materiálmi.Riešenie je dané predovšetkým v nadväznosti na požiadavky a potreby produkcie V odbore výroby elektrických káblov, pričom možnosť obdobného využitia je daná aj pre obdobné účely pri spracovaní uvedených p 0 lymerov, napríklad pri výrobe izolačných rúrok.Podľa vynálezu sa zosietenie dosahuje beztlakovým spôsobom, uplatnením princípu technologickej sorpčnej aditivácie, kde sa vymedzený typ organického peroxidu špecifickým spôsobom aplikuje až na vytvaro~ vaný výrobok, ktorý sa potom sieťuje pri teplote 80 až 100 °C.vynález sa týka spôsobu beztlakového chemického sietovania tvarovaných výrobkov,najmä kábelárskych produktov, zhotovených v spojení s aplikáciou nasýtených alebo nenasýtených kopolymérov etylénu alebo ich zmesí s polyetylénom, ktoré sú plnené minerálnym plnivom. Účelom vynálezu je zjednodušiť technologický proces sieťovania výrobkov z týchto materiálov a docieliť tým zvýšenie produktivity výroby, zníženie nakladov na Vulkanizačné zariadenia a úsporu energie.Kopolyméry etylénu s polárnymi alebo nepolárnymi monomérmi, či už termoplastickej alebo elastomérnej povahy, ktoré sú plnené minerálnymi plnivami, prípadne sadzami, a už aj s prípadnými podielmi stabilizátorov, najčastejšie sa používajú v kablovom priemysle pri zhotovovaní izolácií alebo plášťov rozličných káblov a vodičov, resp. polovodivých tieniacich vrstiev u vysokonapäťových káblov, kde sa pritom uvedený materiál spracováva kontinuálnou technológiou vytláčania. Vytláčaná funkčná vrstva sa obvykle zosieťuje v nadväzujúcom kontinuálnom procese, prechodom cez Vulkanizačné potrubie s vyhriatym plynným alebo tekutým sieťovacím médiom nad 180 °C a pri pôsobení tlaku vyššom než 0,5 MPa. Aby sa dosiahli únosné výrobné rýchlosti, -tieto potrubia musia byť, hlavne pri hrubších vytláčanýchv vrstvách, dostatočne dlhé, aby umožnili vyhriatie sieťovaného materiálu na rozpad peroxidu, ako aj jeho rozpad do požadovaného stupňa a V nasledujúcej fáze ochladenie výrobku. Takéto potrubia môžu byť podľa okolností vertikálne alebo horizontálne, pričom vzhladom na uvedené skutočnosti musia mať dĺžku aj vyše 100 m. Pri takýchto dĺžkach sieťovacích potrubí býva už nutné orientovať sa výlučne na horizontálnu alternatívu, ktorá však musí byť konštruovaná V takzvanom retazkovom usporiadaní, teda v tvare sledujúcom súčasne aj previs odťahovaného kábla, spôsobený jeho vlastnou hmotnosťou.Opísané skutočnosti majú za následok viacero závažných nevýhod, ktoré súčasná technika akceptuje jako kompromis. Sú to predovšetkým obmedzené výrobné rýchlosti limitované teplotou a dĺžkou sieťovacieho potrubia. Ďalej sú to stavebné náklady na priestory pre takéto rozmerné zariadenia,ako aj značné investičné náklady na ich vlastný nákup, a v neposlednom rade i spotreba energie na ohrev výrobku na sieťovaciu teplotu, v niektorých prípadoch až na 350 °C, ktorá teplota sa pred navíjaním vzápätí musí znížiť na níže 90 °C.Uvedené nevýhody rieši do určitej miery sieťovanie polymérov vytváraním priečnych väzieb kondenzačnou reakciou silánových koagentov. Takýto alkoxyvinylsilán naštepený na polymérny reťazec poskytuje totiž za prítomnosti vody kondenzačný siloxánový produkt, tvoriaci mostík medzi dvoma reťazcami polyméru. Pri sieťovaní káblov alebo rúrsa prakticky postupuje tak, že tieto výrobky obsahujúce požadované činidlá v dšspergovanom stave, sa za účelom zosletenia vystavia jednoducho pôsobenia vzdušnej vlhkosti,alebo pre urýchlenie procesu sa tieto podrobia niekolkohodinovému pôsobenie účinku vriacej vody. Nevýhodou tohto spôsobu však je, že za prítomnosti plnív tieto silány nevytvárajú vzájomný kondenzačný produkt,ale interakciou s vlhkosťou adsorbovanou povrchom plniva alebo s tu. sa nachádzajúcimi phemicky viazanými hydrozylovými skupinami reagujú za tvorby analogickej väzby, avšak medzi polymérom a plnivom. V prítomnosti plniva nie je preto možné silánmi docieliť kondenzačné sieťovanie polyméru, ale v takýchto prípadoch sa silány používajú na iný účel, a to ako spojovacie činidlá, umožňujúce flexibilnú interakciu v systéme polymér -plnivo, a tým zlepšenie mechanických vlastnosti materialu.Podľa vynálezu sa nevýhody doterajšiehoterizované takým spôsobom beztlakového chemického sieťovania tvarovaných výrobkov,najmä kábelárskych produktov, zhotovených s aplikáciou kopolymérov etylénu alebo ich zmesí s polyetylénom, ktoré sú plnené rninrálnym plnivom alebo sadzami, že na vytvarovaný polymérny povrch takéhoto výrobku sa nanesie v pomere na hmotnosť polyméru 0,5 až 5 hmotnostných percent organického peroxidu vo forme súvislej vrstvy z pastovitej disperzie alebo viskézneho roztoku s obsahom 20 až 70 0/0 peroxidickej zložky, ktorej polčas ropadu pri 103 °C je v rozmedzí 0,1 až 10 hodín, a potom sa výrobokpri teplote 80 až 100 C sieťujé-po dobu 1 až 20 hodín, výhodne vo vode pri tep lote bodu varu.Postupom podla vynálezdjestránit nedostatky doterajšieho- stavu a do cieliť vhodné, beiztlakové sieťovariieí aj u fplinených polymérnych zmesí. Riešenie jeza-. ložené -na sietovaní kopolymérov etylénu a ich plnených ,alebo aditivovanýchľzmesí siceza pomoci peroxidu, tento sa však neprimie ša do východiskovej zmesi pred spracova ním, ale sa špecifickým spôsobom pridáva, až dodatočne na povrch už tvarovaného výrobku. Vplyvom ohriatia výrobku pri atmosferickom tlaku, napríklad vo vode pli teplote bodu varu alebo tomuto bodu blízkej, dochádza k diľúzii peroxidu do polymérneho materiálu, ako aj k jeho súčasnému tepelnému rozpadu a k následnému zosleteníu polyméru. Podmienkou pre zdarný priebeh takto riadeného sieťovacieho procesu je,- aby polčas rozpadu peroxidu pri 100 °C nevybočoval z rozmedzia 0,1 až 10 hodín. Realizácia takéhoto sieťovania polymérov je velmi jednoduchá v porovnaní s inými spôsobmi,umožňuje využiť doterajšie výrobné zariadenia, eliminovať z výrobného procesu rozmerné a nákladné sieťovacie potrubia. Pre neprítomnosť peroxidu vo vytláčanej zmesi dovoľuje dosahovať vyššie výrobné rých 221130losti a vzhlľzeldom na pomerne nízku teplotu diskontiálneljo beztlakového postupu umožňuje aj redukovat spotrebu energie na ohrev pri sictovaní.Skúšobné telesá sa pripravili z etylenekrylátovéłio kopolyméru obsahujúceho 18 hmotnostných 0/0 etylakrylátu, z ktoreho sa pri teplote 140 W) a tlaku 30 MPa lisovall doštičky hrúbky 0,91 i 0,03 mm. Na takto pripravená doštičku sa natieraním jej jednej strany naniesla vrstva peroxidovej pasty v množstve i hmotnostných. percent, ktorá obsahovali 40 hrnotnostnýeh percent 1,1-di-ternbutylperony-Sâ,S-trimetylcyklohexánu a ako zvyšok uhličitan vápenatý V zmesi s alkylbenzénem. Nato sa vzorka zahrievala ponorením vo vode 98 °C tepiej po dobu 12 hodín. Takýmto postupom zosietovaný materiál vykazoval po 12 hodinovej extrakcii xýlénom pri bode varu. 77,1 hmotnostných percent gélu, kým pred zosietením tento bol za daných podmienok úplne rozpustny.,Pre pokus sieťovania metodou sorpčnej aditivácie peroxidu sa použil etylénvinylacetátový kopolymér s obsahom 14 hmotnostných percent vinylacetátu, do ktorého sa V závitkovom hnetáktí pri teplote 125 C a pri 35 obrátkach za minutu prämiešalo 20 hmotnostných percent rozvetveného polyety lenu stoku taveniny 2 g/10 min. Zo získanej zlnesi sa rovnakým postupom ako V príklade 1 pripravili Skúšobné vzorky hrúbky 0.86 i 0,03 mm, na ktoré sa na jednu stranu nanieslo 5 hmotnostných percent pasty pozostrávajúcej z 50 hmotnostných percent disperzie benzoylperoxidu V silikónovom oleji. Po dvojhodinovom ohreve takto priprevenej vzorky vo vode pri bode varu,po 12 hodin 0 vej extrakcii vo vriacom xyléneAko základný polymér sa použil nenasýtený etylenpropylênový kopolymér s lVJooney viskozštou 48 minút pri 126 °C. Rovnako ako V predchádzajúcom príklade 1, 2 sa tu postupovalo pri príprave zmesi a skúšobných teliesok, pri nanášaní peroxidovej zložky,ako aj pri stanovení stupňa zosietenia. Vzorka obsahovala ale 33 hmotnostných percent kriedy s priemerom velkosti astíc 1 až 3 tm a na doštičky hrúbky 0,92 i- 0,02 mm vylisované z takto plnenej zmesi sa nanieslo 5.5 hmotnostných percent Süpercentného roztoku 1,1-di-terc.butylperoXy-S,3,5-trimetylcyklohexánu V alkylttaláte. Po 14 hodin 0 vom zohrievani vzoriek vo vode pri teplote 99 °C sa určil u nich obsah gélu 88,8 hmotnostných percent.Použil sa rovnaký polýmer e rovnaký postup prípravy skúšobných vzoriek a ich zosietoxvzsnia ako v priľglade 2, len s tým rozdielom, že etyiénvinylacetátový kopolymér sa plnil podielom 20 hmotnostných percent plynových sadzí s mernýną povrchom 850 mŽ/g, Pre sieťoveníe doštičiek hrúbky 0,89 t d 0,01 mm sa tu použilo 6,25 hmotnostných percent 1,1-di-tercbutylperoxy-S,3,5-trimetylcykloheiránovej pasty, v ktorej bol peroxid dispergovaný v zmesi 60 hmotnostných percent alkylbenzenu a uhličitanu vápenatého. Stupeň zosietenia vzoriek stanovený po ich lôhodinovom zohrievaní vo vriacej vode vykazoval pri rovnakom stanovení ako v príkladoch 1 a 2 obsah gélu 81,2 hmotnostných percent.Pre prípravu plnenej zmesi sa použil etylénetylalçrylátový kopolymér s podielom 18 hmotnostných percent etylakrylátu, do ktorého sa podľa predtým opísaneho postupu primiešalo 35 hmotnostných percent retortových sadzí a 0,6 hmotnostných percent an tioxidantu typu polymerizovaného 2,2,4-tri metyl-LZ-dihydrochinolínu. Vzorky o hrúbke 0,94 j 0,04 mm pripravené z tejto zmesi a vyššie opísaným štandardným postupom, ktorých jedna strana boia natretá 7,7 hmotnostným. percentami peroxidovej pasty so špecifikáciou podľa príkladu 4, po ldhodinovom sietovaní vo vode teplej 98 °C vykazovali 65 hmotnostných percent gélu.V príkladoch uvedený spôsob beztlakového sietovania hotových tvarovaných výrobkov peroxidom sa aplikoval na zosietenie polovodivej vrstvy tienenie izolácie 22 kV kábla typu AXEKCY 1 185 mmŽ. Táto tieniaoa vrstva hrúbky 1 mm pozostávala z etylénbutylakrylátu kopolyméru s 18 hmotnostnými percentami butylakrylátovej zložky,obsahujúceho 36 hmotnostných percent polovodivých sadzí a 0,85 hmotnostných percent polymerizovaného 2,2,4-trimetyl-1,2-dihydrochinolínu ako antioxidantu. Pri sietovaní sa postupovalo tak, že na povrch polovodivej vrstvy uvedeného zloženia kalibrovým postupom nanieslo 6 hmotnostných percent peroxidovej pasty, obsahujúcej 40 hm. percent 1,1-di-terebutylperoxy-3,3,5-trimetylcyklohexánn a ako zvyšok práškový uhličitan vápenatý, dispergovaný V alkylbenzêne. Žila kábla sa potom zohrievala 12 hodín vo vode teplej 99 °C. Z takto zosietenej polovodivej vrstvy sa pripravili skúšobná vzorky,u ktorých sa postupom podľa predpisu IEC publ. 540 stanovila ich tepelná deformácie pri mechanickom namáhaní, ktorá tu vykazovala hodnotu 86 i 9 0/0. Termooxidačná stabilita zosietenej tieniacej vrstvy bola testovaná dňovým starnutím vo vzdušnom termostate pri teplote 150 °C, po tomto reten 221180cia tažnosti nedosahovala 25 z východiskovej hodnoty.Rovnakým postupom a na rovnakom výrobku sa uvedený spôsob beztlakového sieťovanla aplikoval, kde polovodlvü zmes s obsahom 35 hmotnostných percent vinylacetátu tvoril etylénvinylacetový kopolymér, vo funkcii tieniacej vrstvy 22 kV kábla. Skúšobné vzorky z tieniacej vrstvy zosietenej predtým opísaným postupom vykazovali 105 i 6 tepelnú deformáciu pri mecha nickom namáhani a 38 percentnú retenciu ťažnosti po starnutí. V prípade polovodivej zmesi na báze uvedeného kopolyméru dosahovala sa však po zosietení aj zlúpateľnost tieniacej vrstvy od izolácie, a to v predpísanych hraniciach, pri hodnotení tejto vlastnosti postupom podľa predisu AEIC CS 5-79.Riešenie podľa vynálezu možno využiť bezprostredne najmä V kábelovniach, pri produkcii kábelárskych výrobkov s aplikáciou polymérnych materiálov vymedzených typov.Spôsob beztlakovéh-o chemického sietovania tvarovaných výrobkov, najmä kábelárskych produktov, zhotovených s aplikáciou kopolymérov etylênu alebo ich zmesí s polyetylěnom, ktoré sú plnené minerálnym plnivom alebo sadzami, Vyznačujúci sa tým, že na vytvarovaný polymérny povrch výrobku sa nanesle v pomere na hmotnost polyméru 0,5 až 5 hmotnostných percent organickéhoperoxidu vo forme súvislej vrstvy z pastovitej disperzie alebo visközneho roztoku s obsahom 20 až 70 percent peroxidickej zložky, ktorej polčas rozpadu pri 100 °C je v rozmedzí 0,1 až 10 hodín, a potom sa výrobok pri teplote 80 až 100 °C sletuje po dobu 1 až 20 hodín, výhodne vo vode pri teplote bodu varu.

MPK / Značky

Značky: spôsob, sieťovania, chemického, beztlakového, tvarovaných, výrobkov

Odkaz

<a href="https://skpatents.com/4-221180-sposob-beztlakoveho-chemickeho-sietovania-tvarovanych-vyrobkov.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob beztlakového chemického sieťovania tvarovaných výrobkov</a>

Podobne patenty