188352. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kábelipari termékek nagytérhálósítási fokú és megbízhatóságú extrudált bevonatának előállítására
1 2 A találmány tárgya eljárás kábelipari termékek nagy térhálósitási fokú extrudált bevonatának metilén és/vagy metenil csoportokat tartalmazó természetes vagy mesterséges polimerből, valamint hőhatásra paramágneses gyököket szolgáltató térhálósító szerből és más, földolgozási és/vagy üzemeltetési segédanyagból álló kompozícióból való előállítására. A térhálósított polimerek alkalmazása egyre bővül. Különösképpen érvényes ez a polietilén esetére. A térhálósított polietilén egyik legjelentősebb alkalmazója a kábelipar és várhatóan ez a fölhasználási terület még szélesedni fog. A térhálósított polietilén bevonatú kábelipari termékek üzemi jótulajdonságait, különösképpen a térhálósított poli etilén kábelszigetelés más megoldásokkal szembeni előnyeit már széles körben ismertették, ezért ennek itteni tárgyalása mellőzhető. [Blechschmidt, H. H - Wanser, G: „Erfahrungen mit neueren Kabelisolierstoffen” VWEW-Frankfurt-M. (1980)] Ugyancsak ismeretesek azok a tények, amelyekkel a térhálósított polietilén anyagszerkezeti sajátosságai jellemezhetők, valamint számos megoldás is ismert a polietilén kábelipari térhálósításának gyakorlati megvalósítására. [Voigt, H. U: „Über das Vernetzen von Polyolefinen”, Kautschuk, Gummi, Kunststoffe 34 (1981) No. 3. 197-206.] A találmányunk ismertetéséhez szükséges körben maradva, a továbbiakban csak a kábelipar szempontjából legjelentősebb és a jelenlegi színvonalat képviselő olyan megoldásokat ismertetjük, amelyek a köztu- dalban a kábelipari térhálósítás meghatározás alá esnek. A ma már klasszikusnak számító kábelipari térhálósítás, közismerten vulkanizálás, nyomás alatti vízgőzben történik. Ennél a megoldásnál a vízgőz a hőátadó és nyomásközvetítő közeg. Amint ismeretes, a polietilén kábelszigetelés térhálósitásánál olyan nyomást kell alkalmazni, hogy az általában peroxid típusú térhálósító adalékszer hőbomlással járó működésekor képződő bomlástermékek ne okozhassanak üregeket, gázzárványokat a szigetelőrétegben, mivel azok jelenléte a kábel villamos szigetelési tulajdonságait, megbízhatóságát ismert módon rontaná. Bár a vízgőzös vulkanizálást még ma is alkalmazzák a kábeliparban, a vonatkozó szakirodalomban bőségesen tárgyalt hátrányai miatt, [Ashcraft, A. C: „Water Treeing in Polymeric Dielectrics”, Kabelitems No. 152. Union Carbide Corp. (1979)] mégis, egyre inkább fejlettebb megoldásoknak adja át helyét. A vizgőzös vulkanizálnak legfőbb hátránya a víznek, mint fizikai-kémiai értelemben vett anyagnak a jelenléte mind a vulkanizálási műveletnél, mind az azt követő vízfürdős hűtés folyamán. A víz ugyanis aránylag jól és számottevő, legalábbis a villamos üzemi tulajdonságok szempontjából jelentős mennyiségben bediffundál a forró polietilénbe, majd a lehűlés és nyomáscsökkenés után, az egyensúlyi koncentráció csökkenésével a fölös víztartalom zárványokat képez és így rontja a kábelszigetelés villamos megbízhatóságát. Ezért az eddigi egyik legfejlettebb megoldásnál kiküszöbölték a víz jelenlétét mind a vulkanizálás, mind a hűtés műveletéből. Ez az úgynevezett teljesen száraz vulkanizálási és hűtési eljárás ; 1352 az extruderből kilépő extrudátum további, alakrögzítő kezelésére nyomás alatti nitrogéngázzal működő vulkanizáló és hűtő rendszert alkalmaz. [Craft, D: „The Nokia Completely Dry Curing and 5 Coo]ing System”, Soc. Plast. Eng. Regional Technical Conference, Oak Brook, III. June 19-20. (1979) 1—11.] Ez az eddig legfejlettebb, tehát teljesen száraz eljárás is több változatban ismert. A gyakorlatban eddig legelterjedtebb változatánál 10 a vulkanizálás hőszükségletét sugárzó fűtéssel biztosítják. Az egyik ilyen megoldásnál maga a vulkanizáló cső van fűtőellenállásként kapcsolva. Ez a megoldás azonban igen energiaigényes, ezért alkalmazása inkább csak a nagyobb feszültségszintekre 15 szánt, igényesebb kábelipari gyártmányok esetében indokolt. Ezt a hátrányt kívánja kiküszöbölni például az a megoldás, amelynél a megfelelő mértékig polárosnak megválasztott térhálósítószert alkalmazzák az egyébként meglehetősen apoláros kom- 20 pozícióban és a térhálósítószer dielektromos fűtésével hajtják végre a hőközlést. (DE-OS 26 11 347 és 28 03 252 nyilvánosságrahozatali iratok). Bár ennél a megoldásnál kétségtelenül kisebb tömegeket és anyaghányadot kell felfűteni és ilymódon számot- 25 tevő energiamegtakaritás mutatható ki, de a dielektromos fűtés ipari alkalmazása még korlátozott és ezért ez a megoldás még nem számíthat általános elteijedésre. Amint láttuk tehát, a teljesen száraz eljárás kétségtelen haladást jelentett a korábbi, gő- 30 zös vulkanizálást és vizes hűtést alkalmazó eljárásokhoz képest, hiszen éppen a késztermék, vagyis a kábel megbízhatóságát veszélyeztető egyik legdöntőbb tényezőnek, a víznek kiküszöbölését jelentette, de azért ennél az elvnél és megoldásnál is 35 mutatkoznak hátrányok. Ugyanis a térhálósítás minél hatásosabb megvalósításához, valamint a termelékenység kellő szinten tartása érdekében, a vulkanizátumot egészen hőbomlási határhőmérsékletét megközelítő hőmérsékletre kell fölhevíteni. 40 Igaz ugyan, hogy mindez a közömbös nitrogén atmoszférában történik, de azért nem véletlen, hogy az ilyen eljárások elteijesztésében érdekelt kutatóhelyek kísérletekkel, mérésekkel kívánták bizonyítani, hogy az alappolimer ezen hőmérsékletig 45 hátrányok nélkül hevíthető. [Davidson, D. L: „Thermal Stability of Wire and Cable Compounds in the Dry Nitrogen Gas-Curing Process”, Kabelitems, No. 154. Union Carbide Corp. (1979)] Erre a gyors és pusztán a térhálósitási reakcióhoz nem föltétlenül szükséges mértékű fölhevitésre ugyanis azért van szükség ezeknél az eljárásoknál, mivel csak igy valósítható meg elviselhető hosszúságú gyártósorral, illetve kellő termelékenységgel az ilyen eljárás. Ugyancsak a térhálósitási reakció hőszükségletét kívánta előnyösebben biztosítani a DE 20 59 496 szabadalmi iratban ismertetett megoldás, azáltal, hogy az áramló ömledéket egy forgó tüske körül vezették a szerszámba és ilymódon az ömledékben keletkező belső nyíróhatással melegítették föl mégjobban az anyagot a térhálósitási hőmérsékletre. Hátránya e megoldásnak azonban az, hogy pusztán az áramlási keresztmetszetben egyenlőtlenül megoszló nyíróhatással való, tehát minden további műszaki intézkedés nélküli ilyen melegítés igen ké-2
