DD292008A5 - Verfahren zur herstellung von gefuellten polymer-compounds - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Herstellung von gefuellten Polymer-Compounds auf der Basis von Elast- oder Plastmischungen, vorzugsweise fuer Isolierungen, Maentel und Ausfuellmischungen von elektrischen Kabeln. Erfindungsgemaesz wird in Polymermischungen in den Elektrofiltern der Verbrennungsanlagen der Kohle abscheidende und nachtraeglich in Teilchengroesze klassifizierte Flugasche mit Korngroeszen etwa 0,2 mm-100 mm als Fuellstoff eingearbeitet. Die Flugasche wird mit Gleitmitteln, wie Stearinsaeure, beschichtet.{Fuellstoff; Polymer-Compounds; Isolierungen; Maentel; Ausfuellmischungen; Flugasche; Teilchengroesze; Korngroesze; elektrische Kabel; Elastmischungen; Plastmischungen}

Description

pH-Wert	9-12,5
SiO2(0A)	19-79
FjO3 (%)	1,6-15
AI2O3 (%)	1,4-8,4
CaO (%)	2,0-35
MgO (%)	2,3-8,7
MnO (%)	0,1-0,9
K,0(%)	0,1-0,8
SO3 (%)	2,3-8,7
C|-(%)	0,02-0,05
PjO6 (%)	<0,3
C(%)	0,4-2,8
CO2 (%)	<0,7

Darüber hinaus sind folgende Spurenelemente nachweisbar: V, Ga, Ga, B, Be, Mo, Cu, Ni, Mn, Pb, Th, Sr.

Es ist bekannt, Füllstoffe aus den verschiedensten Gründen in Plast- und Elastmischungen einzusetzen. Inaktive Füllstoffe oder Extender-Füllstoffe erhöhen die Menge und erniedrigen den Preis, aktive Füllstoffe verbessern gezielt bestimmte mechanische oder elektrische Eigenschaften und werden daher auch verstärkende Füllstoffe genannt. Die umfangreiche Palette der heute verwendetenFüll- und Verstärkungsstoffe kennzeichnet die große Bedeutung, welche diese erlangt haben. In Kabelcompounds stehen Kalziumkarbonate (speziell aufbereitete Naturkreide bzw. gefüllte Kreide) mengenmäßig an erster Stelle. Zur Erzielung spezieller Eigenschaften werden weiterhin eingesetzt:

Hoclulisporsos Slll2lunidloxid und Kaolin zur Verbesserung dor oloktrlschen Eigenschaften Aluminiumoxidhydrat und Magnesiumhydroxid zur Vorbossorung dor Flammwidrigkoit Ruß zur Horstollung von loltfählgon Compounds

Ein wosonlllchor Nochtoll vlolor Spozlolfüllstoffo ist dor vorhältnlsmllßlg hoho Prols. (DE-OS 2308225, DE-OS 2515511)

ZIoI der Erfindung

Ziol dor Erfindung ist es, oin Vorfnhron zur Horstollung von gofüllton Polymormlschungon für elektrische Kabol zu findon, das wirtschaftlich Ist und sehr billige Füllstoffe oinsotzt.

Darlegung dos Wotons dor Erfindung

Dor Erfindung liegt die Aufgabo zugrunde, oin Verfahren von gofüllton Polymermischungon zu entwickeln, bei dem Füllstoffe mit schwankender Qualität eingesetzt werden und trotzdom zu Zwischenprodukten mit ausreichender Qualitätskonstanz führen. Erfindungsgemäß wird dio Aufgabo dadurch gelöst, daß in Polymermischungon in den Eloktrofiltorn der Verbrennungsanlagon der Kohlo abscheidende und nachträglich in Teilchengröße klassifizierte Flugasche mit Korngrößen ca. 0,2μΓη-100μηι als Füllstoff für vorzugsweise Isoliorungon, Mäntol und Ausfüllmischungon von elektrischen Kabeln eingearbeitet wird. Die Flugasche wird mit Gleitmitteln, wie Stearinsäure beschichtet. DIo Flugescho kann allein oder in Verbindung mit don üblicherweise angewendeten Füllstoffen, wie Kreide, Kaolin zur Einarbeitung in Plast- odor Elastcompounds auf Fluid- oder Innenmischern odor kontinuierlich arbeitenden Mischanlagen angewendet werdon. Dioso Mischungen eignen sich vorzugsweise für sogenannte Innonmäntol oder Zwickelausfüllungon von Kabeln und Loitungon. Dio Flugasche wird vor ihrem Einsatz gesiobt und/oder windgesichtot. Die üblicherweise in Kabolmischungen verwendeten Füllstoffe, wio z. B. Kreide, sind Produkte mit streng definierten Qualitätsmerkmalen, die in entsprechenden Standards, bzw. Normen, festgelegt sind. Diese genormten Qualitätsmerkmale garantieren gleichbleibendes Vorarboitungsvorhalten und reproduzierbare Qualität der mit diesen Füllstoffen hergestelten Plast- und Elastmischungen.

Überraschend wurde gefunden, daß Flugasche trotz Ihrer schwankenden Qualität als Rezepturbestandteil in Plast- und Elastmischungen einsotzbar ist, ohne dio für Kabelmischungen charakteristischen Kennwerte in unzulässigem Maße zu beeinflussen, wenn auf die gleichzeitige Verwendung von flüssigen Chlorparaffinen mit Chlorgehalten kleiner 55% verzichtet wird. Bei Einsatz der genannten Chlorparaffine wird durch Verwendung von Flugasche als Füllstoff infolge des Gehaltes an bestimmten Metalloxiden die thermische Zersetzung der Chlorparaffine katalytisch beschleunigt, was sich z.B. in PVC-Mischungen derart negativ auf dio thermische Stabilität der Gesamtmischung auswirkt, daß bereits die für die thermoplastische Verarbeitung erforderliche thormischo Stabilität nicht mehr gegeben ist. Bedingt durch ihre Eigonfarbe ist Flugasche nicht für die Herstellung heller bzw. hellfarbiger Mischungen geeignet.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Ausführungsbeispiel 1

In einem 25I Fluidmischer wird ein Dryblend folgender Zusammensetzung hergestellt: 100 Gew.-Toile PVC-S (K-Wert 70) 200Gew.-Teile Flugasche

90 Gew.-Teile Cn-C^-Alkylsulfansäureester von KresoN/Phenolgemischen 6 Gew.-Teile Bleistearat

Die zum Einsatz kommende Flugasche hat folgende Zusammensetzung (Angaben als Oxide): SiO₂ 57,6% AI₂O₃ 10,7%

MgO	2,4%	<0,2mm:	0,6%
CaO	14,8%	0,2-0,09 mm:	6%
SO3	4,4%	0,09-0,045mm:	19,8%
Fe2O3	7,0%	< 0,045 mm:	73,6%
TiO2	1,1%
Na2O	0,5%
K2	1,2%
PH-Wert 11,5
Korngrößenverteilung (Mittelwert):

Das so erhaltene Dryblend wird auf einem Laborextruder zu einem Rundprofil verarbeitet.

Zum Vergleich wird eine gleiche Mischung, jedoch mit 200Gew.-Teilen Kreide C 32 als Füllstoff, hergestellt und extrudiert. Hinsichtlich Mischungsherstellung und Extrusionsverhalten sind keine nennenswerten Unterschiede feststellbar. Bedingt durch den grobkörnigen Anteil der Flugasche ist die Oberfläche des Extrudats vergleichsweise rauh, und infolge der Eigenfärbung der Flugasche wird ein dunkelbraunes Extrudat erhalten.

Trotz dor vergleichsweise rauhen Oborflöcho Ist die Vorwondung dor angeführten Rezeptur als Ausfüllmischung bzw. Innonmantol ohno Nachteile für das Endorzeugnls In Kabeln olnsotzbar.

Ausführungsbolsplel 2

Entsprechend Bolsplol 1 worden vergleichsweise folgondo genannte Isollormlschungs-Rozepturon horgostellt und oxtrudiort:

Rozeptur

Kreido(K-Wert70)

von Kresol'/Phenolgemlschen CaCO) (gemahlene u. windgosichtete Naturkroldo) Flugascho 3-bas. Bloisulfat Bleistearat

100Gow.-Teile 52Gow.-Toilo

54Gew.-Toilo

-Gew.-Teile 2 Gow.-Toilo 1 Gew.-Teil

100Gew.-Toile 62 Gow.-Toilo

- Gew.-Teile

54 Gew.-Teile 2 Gew.-Toile 1 Gow.-Teil

Die chemische Zusammensetzung der Flugasche entspricht der aus Beispiel 1. Die Korngrößenverteilung ist wie folgt gekennzeichnet:

,5%, < 2 pm 36%.

£ΐθμιη 94,2%, <5μιτ> 89,0%,

An den Extrudaten bzw. an aus den Extrudaten hergestellten Prüfkörpern werden folgende Weile gemessen:

Rezeptur	I	Il
Therm. Stabilität (n. VDE 0472)	23 min	22 min
Spez. Volumenwiderstand
bei RT	3,5-1013^Cm	1,3-10"-cm
bei 7O0C	1,9-10"-cm	1,0-10"-cm
Zugfestigkeit vor und	18,2 N/mm2	17,8 N/mm2
nach Alterung (7 d, 8O0C)	18,6 N/mm2	18,5 N/mm2
Bruchdehnung vor und	300%	270%
nach Alterung{7d, 8O0C)	270%	260%
Masseverlust (n. 7 d, 8O0C)	1,3 mg/cm2	1,5 mg/cm2

Die erhaltenen Werte sind vergleichbar gut, was auf eine Eignung von Flugasche als Füllstoff auch in Isoliormischungen hinweist.

Ausführungsbeispiel 3

Aus einer Mischung von 37 Teilen EPDM, 250 Teilen Flugascho nach Ausführungsbeispiel 2,2,2 Teilen Stearinsäure, 7,5 Teilen Paraffin und 22 Teilen Weichmacheröl (aromatisch) werden bei 383 K Walzfelle von 2 mm Dicke hergestellt. Diese Walzfelle werden in Streifen geschnitten, die anschließend auf einem Labor-Extruder (Schneckenlänge: 12 x D, Schneckendurchmesser: 19mm) zu 30 mm breiten und 1,8 mm dicken Bändern extrudiert werden. Die Oberflächenqualität der Bänderist glatt. Das Extrudat entspricht in seinen Eigenschaften den Anforderungen, die an unvulkanisiorte Ausfüllmischungen für Starkstromkabel gestellt werden. Die Bruchdehnung der Mischung liegt bei 240%. Die geringe Weiterreißfestigkeit der Mischung garantiert eino leichte Absetzbarkeit von extrudierten Innenmänteln mit der Hand ohne Verwendung von Werkzeugen.

Claims (2)

1. Vorfahren zur Herstellung von gefüllten Polymer-Compounds, vorzugsweise für Isolierungen und Mäntel und Ausfüllmischungen von elektrischen Kabeln, dadurch gekennzeichnet, daß In Polymor-Compounds in den Elektrofiltern der Verbrennungsanlagen der Kohle abscheidende und nachträglich in Teilchengröße klassifizierte Flugasche mit Korngrößen ca. 0,2 μιτι-10 pm als Füllstoff eingearbeitet wird.

2. Verfahren zur Herstellung von gefüllton Polymor-Compounds nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flugasche mit Gleitmitteln, wio Stearinsäuro, beschichtet wird.

Anwendungsgebiet dor Erfindung

DIo Erfindung betrifft oin Vorfahren zur Herstellung von gofüllton Polymer-Compounds auf der Basis von Elast- odor Plastmischungon, vorzugsweise für Isoliorungon, Mäntol und Ausfüllmlschungon von oloktrischon Kaboln.

Charakteristik dos bokannton Stondos der Technik

Bel dor Vorbronnung von Stein- und Braunkohle In don Kraftworkon fallon gewaltige Mongon Reststoffo aus den Luftreinhaltungen an, von denen nur ein Bruchtoll einer geregelten Wiederverwendung zugeführt wird. Der Hauptantoil golnngt auf Doponion. Diese Rohstoffe» fallon in dor Rogol in den oloktrischon Abschoidorn bzw. in don Entschwofolungsanlagen an (Piotrzoniuk, H.-J.: Verwertungsmöglichkoiton von Rohstoffen aus Anlagen der Luftreinhaltung, in: Thermo Prozeß und Abfalltechnik Jahrbuch, 1. Ausgabe 1986/87, Vulkan Vorlog Essen, S.451-454). Bei der Verbrennung der Braunkohle in don Kraftwerkon ontstohon zwei Aschoarten, die sogenannte Naßascho und die Flugasche. Der Anteil dor Flugasche am gesamten Aschoanfall beträgt ca. 80%. Die Naßasche wird aus einer Wassorwnnno am Boden dos Kessels abgezogen. Sie ist durch don üborwiogondon Anteil an Quarz gekennzeichnet. Dio Flugasche, clio deutlich feiner als die Naßasche ist, wird in don Elektrofiltorn abgeschioden. Sie enthält insbesondere in den Filtorstufon der Mittel- und Nachreinigung dor E-Filter zum Teil erhoblicho Mengen an Calciumoxid und an wasserfreiem Calciumsulfat. Gorade diese beiden Bestandteile ermöglichen es, daß dio Asche in Vorbindung mit don vorhandenon Aluminaten und Silitraten hydraulisch abbindot. Zwar haben verschiedene Forschungsvorhabon gezeigt, daß auch diese Reststoffe zu verwerten sind, doch ist eine Wirtschaftlichkeit derzeit nicht gegeben (Odlor, I.: Ermittlung gooignetor Blähhilfsmittel zur Herstellung marktgängiger Leichtbauzuschlagstoffo aus Braunkohlefilterascho, in: Forschungsbericht Nr. 10305023, Umwoltbundesamt, Berlin (West), 1979 und Böhm, E. und Kunz, P.: Möglichkeiten der verstärkten Verwertung von Rückständen aus Kraftworksfeuerungen, in: Techn. wissenschaftl. Berichte Tw 205, VGB Verlag Esson, 1983). Die bekannton Einsatzgebiete für die Elektrofilterstäubo sind die Herstellung von Beton und Zement und der Straßenbau. Ein Teil der anfallenden Eloktrofiltersthubo wird bei der Betonherstollung als Zuschlagstoff eingesetzt. In verschiedenen Ländern dürfen jeck oh nur Filterstäubo verwendet werri jn, dio aufgrund gewisser Minestanforderungen über ein Prüfzeichen verfügen. Fikerstäuben aus Braunkohlekraftwerken haftet der Nachteil, daß sie keine Produkte einheitlicher Qualität darstellen. Ihre Zusammensetzung schwankt in Abhängigkeit von der Herkunft bzw. Zusammensetzung der verwendeten Braunkohle sowie in Abhängigkeit von den technischen und technologischen Parametern der Verbrennungsanlagen. Die uneinheitliche Qualität der Filterstäube ist ein wesentlicher Grund dafür, daß die Wiederverwendungsmöglichkeiten bisher relativ bogrenzt sind. In der Literatur werden für die wichtigsten Inhaltsstoffe von Braunkohleflugasche folgende Angaben gemacht (als Oxide):