DE1590802B1 - Verfahren zur herstellung eines zusammengesetzten elektrischen leiters - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines zusammengesetzten elektrischen leitersInfo
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Description
3 4
wendigerweise erforderlich, sind eine Zugfestigkeit von wahrscheinlich die Ursache dafür, daß der Leiter
wenigstens 56 kg/cm2, vorzugsweise von wenigstens lunkerfrei ist.
140 kg/cm2, und ein Biegsamkeits-Modulus von weni- Aus der Kreuzkopfdüse 22 gelangt der Leiter in den
ger als 14 000 kg/cm2, vorzugsweise weniger als trockenen Behälter 26, der mit einem inerten Gas wie
3 500 kg/cm2. Wenn die Leiter bei hohen Spannungen 5 Stickstoff gefüllt sein kann. Dadurch werden Schwierigverwendet
werden sollen, so sollte die Umhüllung keiten durch Bruch der Umhüllung beim Extrudieren
eine dielektrische Festigkeit von mehr als 18 000 V/mm vermieden. Die Kammer kann einen durchsichtigen
haben. Deckel oder ein Fenster haben, um das Extrudieren
Die für die äußere Umhüllung verwendeten Stoffe beobachten zu können.
sind solche isolierende thermoplastische Polymere, die io Aus der trockenen Kammer 26 gelangt der Leiter
mit geschmolzenem Alkalimetall reagieren. Beispiele in ein flüssiges Kühlbad 28, um die Isolierungen 12
solcher Polymere sind Verbindungen mit reaktions- und 14 erstarren zu lassen und um den Natriumkern 10
fähigen Drucken, die mit labilen Halogenatomen, zu verfestigen. Als Kühlflüssigkeit wird vorzugsweise
Carboxylgruppen, Hydroxylgruppen u. dgl., zum Bei- ein Öl oder eine andere Flüssigkeit verwendet, die
spiel Polyfluoräthylene, Polyacrylsäure, Floride u. dgl. 15 sowohl gegenüber dem Natrium wie gegenüber der
Weitere Beispiele solcher Stoffzusammensetzungen Isolierung inert ist. Die Verwendung von Öl als Kühlsind
derartige Stoffe, die ursprünglich nur aus nicht mittel dient zur Sicherheit, wenn in den Umhüllungen
reaktionsfähigen Polymeren bestehen, aber in welchen 12 und 14 Risse entstanden sind. Die Temperatur des
die Reaktionsfähigkeit gegen das Alkalimetall ganz Kühlbades kann so eingestellt werden, daß das
oder zum Teil entsteht durch Zusätze, die ihrerseits 20 Kühlen in Übereinstimmung mit der Extrusionsmit
Alkalimetall reagieren können. temperatur, der Länge des Bades, dem Durchmesser
Die reaktionsfähigen Polymere besitzen manche des Leiters, der Abnahmegeschwindigkeit u. dgl.
Eigenschaften, welche die inerten Polymere nicht geschieht. Man kann natürlich auch den Kühlbehälter
aufweisen. Zu diesen Eigenschaften gehören der 28 durch andere Kühlmittel ersetzen, z. B. durch
Widerstand gegen hohe Temperaturen, eine verbesserte 25 gekühlte Luft oder ein Kühlband. Bei Ingangsetzen
Abriebfestigkeit, bessere Biegsamkeit u. dgl. Diese des in F i g. 2 dargestellten Verfahrens extrudiert
Eigenschaften sind entscheidend für die Auswahl des anfangs lediglich das thermoplastische Material aus
jeweils verwendeten Polymeren. den Extrudern, bis die gewünschte Extrusionsgeschwin-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den digkeit und die anderen Bedingungen eingestellt sind.
Figuren dargestellt. 30 Während dieser Anfangszeit kann man die Isolierun-
Die F i g. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen gen 12 und 14 zusammenfallen lassen, wenn sie aus dem
isolierten Leiter gemäß der Erfindung. Er besteht aus Mundstück der Düse austreten, wobei ein fester oder
einem festen Kern 10 aus Alkalimetall, der umgeben fast fester Stab entsteht. Sie können auch die Form
ist von einer verhältnismäßig dünnen zusammen- eines Schlauches behalten, wenn man hierbei Gas unter
hängenden Schicht eines biegsamen inerten Polyolefins 35 Druck durch das mittlere Mundstück der Düse ein-12.
Diese innere Umhüllung ist direkt umgeben von führt. Nach Einstellung der gewünschten Arbeitseiner äußeren Isolierung aus einem reaktiven Poly- bedingungen beginnt man mit dem Zufluß des gemeren
14, z. B. aus vulkanisierbarem Polyäthylen mit schmolzenen Natriums 10 in die Umhüllung 12. Es ist
einem Gehalt eines Peroxydes. wichtig, daß man das geschmolzene Natrium konti-
F i g. 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur 40 nuierlich der Düse 22 und der Umhüllung 12 zuführt,
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. um eine feste Verbindung zwischen dem Kern und
Geschmolzenes Polyäthylen wird von einem Ex- der Isolierung zu schaffen.
truder 20 durch ein inneres ringförmiges Mundstück Das nachstehende Beispiel erläutert die Erfindung,
in einer Kreuzkopf düse 22 gefördert und bildet hier ein Die bei diesem Beispiel verwendeten Kunststoffe
Polyäthylenrohr 12. Ein geschmolzenes thermopla- 45 und ihre Eigenschaften sind die folgenden:
stisches reaktives Polymer 14 wird durch den Extruder
21 durch ein äußeres ringförmiges Mundstück in die Innere Umhüllung (Kunststoff A)
21 durch ein äußeres ringförmiges Mundstück in die Innere Umhüllung (Kunststoff A)
Kreuzkopfdüse 22 gefördert. Beim gleichzeitigen ko- Polymer Polyäthylen
axialen Extrudieren dieser beiden Rohre oder Schläuche Dichte 0,92 g/cm3
entsteht ein Schlauch mit einer inneren Oberfläche 50 Schmelzindex (ASTM D-1238).. 0,2 dg/Min,
von Polyäthylen und einer äußeren Oberfläche von Zugfestigkeit (ASTM D-412) ... 170 kg/cm2
ein Peroxyd enthaltendem vulkanisierbarem Poly- Biegungsmodulus bei 0°C
äthylen. Gleichzeitig mit dem Extrudieren der Um- (ASTM D-790) 3020 kg/cm2
hüllung 12 und 14 wird unter Druck geschmolzenes Durchlässigkeit für Feuchtigkeit
Natriummetall aus einem Vorratsbehälter 24 unter 55 (ASTM E-96-53 T/Verfahren E) 87 mg/(24 Stunden)
Inertgas gefördert, und zwar durch ein mittleres (cm2) (mm)
Mundstück der Kreuzkopf düse 22. Hierbei entsteht üblicher Stabilisator 0,05 bis 0,2 %
ein Stab oder ein Draht aus geschmolzenem Natrium, .. „ TT , ..„ „, „ „x
der den Schlauch oder das Rohr 12 und 14 ausfüllt Außere Umhüllung (Kunststoff B)
und beim Abkühlen erstarrt. Da die thermoplastischen 60 Polymer Polyäthylen
Kunststoffe und das Natrium gleichzeitig extrudiert Dichte 0,92 g/cm3
werden, befinden sich das Polyäthylen der inneren Schmelzindex —
Umhüllung und das Natrium in geschmolzenem Zu- Zugfestigkeit 155 kg/cm2
stand in Abwesenheit von Luft, wenn sie zusammen- Biegungsmodulus bei 25° C 1265 kg/cm2
gebracht werden. Da das ganze System hydraulisch 65 Durchlässigkeit für Feuchtigkeit 87 mg/(24 Stunden)
gefüllt und kontinuierlich gekühlt wird, wird das (cm2) (mm)
Schrumpfen des Metalls beim Kühlen kompensiert. reaktiver Bestandteil Dicumylperoxyd
Dieses Verfahren zum Füllen und Abkühlen ist handelsüblicher Stabilisator 0,1 bis 0,5%
5 6
λ f "^ „ο ω ·™;»ι Ι06 cm/Min. Das Verfahren wurde fortgesetzt, bis die
Ausfuhrungs-Beispiel gewünschte Länge hergestellt war. Es wurden Stücke
Es wurde eine Apparatur verwendet, wie sie in der dieses Leiters abgeschnitten und geprüft. Die Ober-
F i g. 2 dargestellt ist. Eine mit drei Kanälen versehene flächen der Leiter waren glatt und hatten ein gutes
Kreuzkopf düse wurde zwischen zwei einander gegen- 5 Aussehen. Eine Prüfung von frisch geschnittenen Längs-
überliegenden Extrudern angeordnet, so daß der eine und Querschnitten zeigten keine Lunker, eine gleich-
Extruder 21 dem äußeren Ring und der andere mäßige Struktur und ein ausgezeichnetes Anhaften
Extruder 20 dem inneren Ring der Düse den Stoff des Natriums an der inneren Umhüllung aus dem
zuführt. Durch ein isoliertes Rohr war ein darüber Kunststoff A. Der Kunststoff B war thermoplastisch
befindlicher Behälter für Natrium mit der Düse ver- to und wurde während des Extrudierens nicht vulkani-
bunden. Dem inneren Extruder 20 wurde Kunststoff A siert.
und dem äußeren Extruder 21 Kunststoff B zugeführt. Um die äußere Schicht aus dem Kunststoff B zu
Der Kunststoff B wurde auf eine Extrusionstemperatur vulkanisieren, wurde der so hergestellte Leiter etwa
von 165° C, der Kunststoff A auf eine Extrusions- 10 Minuten lang in einem Ofen bei einer Temperatur
temperatur von 150°C erwärmt. Das metallische 15 von 1900C gehalten.
Natrium wurde so weit erwärmt, daß es in der Düse In ähnlicher Weise können Natrium enthaltende
eine Temperatur von 160°C hatte, wobei es unter Leiter hergestellt werden unter Verwendung anderer
einem Druck von 68,6 cm Natrium stand. Die ge- thermoplastischer Stoffe, die mit Natrium reagieren
schmolzenen Kunststoffe A und B wurden gleich- können, wie z. B. aus weichgemachtem Polyvinyl-
zeitig extrudiert, so daß ein aus Schichten bestehender 20 chlorid, aus vulkanisierbaren Kautschukmischungen
Schlauch gefertigt wurde, in welchen man das u. dgl. Es können auch andere Stoffe für die innere
Natrium durch die mittlere Leitung der Düse extru- Umhüllung verwendet werden, die inert gegen Natrium
dierte, und zwar mit einer solchen Geschwindigkeit, sind,_z. B. Polypropylen, Polyneohexen, Copolymere
daß der Schlauch kontinuierlich gefüllt wurde. Das aus Äthylen und Neohexen u. dgl. Der nach diesem
geschmolzene Natrium stand in unmittelbarer Be- 25 Verfahren hergestellte Leiter hatte die folgenden
rührung mit dem geschmolzenen Kunststoff A, wenn Abmessungen:
der gefüllte Schlauch die Kreuzkopf düse verließ. .. „ _. , iic„
Dann kühlte man den mit Natrium gefüllten Schlauch außerer Durchmesser 11,5 mm
durch Hindurchleiten durch ein Ölbad von Raum- Durchmesser des Natriums 7,3 mm
temperatur. Die Abnahmegeschwindigkeit betrug 30 Schichtdicke des Kunststoffs A ... 0,38 mm
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung eines zusammengesetzten elektrischen Leiters mit einem leitenden
Kern aus einem Alkalimetall oder einer Legierung aus zwei oder mehreren Alkalimetallen innerhalb
einer angrenzenden Schutzhülle aus einem organischen Polymer, bei dem der leitende Kern und die
Schutzhülle gleichzeitig durch konzentrische Düsen
der Umhüllung, der die geschmolzene innere Grenzfläche umgibt, hinreichend fest wird, um den Kern in
seiner konzentrischen Lage zu halten, nach deutsche Auslegeschrift 1 490 837.
In der Hauptanmeldung wird ein Verfahren zur Herstellung von isolierten elektrischen Leitern beschrieben,
bei dem ein leitender Kern aus einem Alkalimetall mit einem thermoplastischen Kunststoff
isoliert wird, der gegen das Alkalimetall inert ist. extrudiert werden, wobei das Alkalimetall oder io Derartige isolierte Leiter haben verschiedene Vorzüge
die Legierung und das als Polymer verwendete gegenüber den bekannten isolierten Leitern. Es ist
Polyolefin in geschmolzenem Zustand extrudiert nicht notwendig den Kern zu flechten, ihn abzu-
und miteinander in Berührung gebracht werden, schirmen und gegen Mißbrauch zu schützen. Die
während sich die Berührungsflächen in dem Leiter nach dem Hauptpatent besitzen manche
geschmolzenen Zustand befinden und die äußere 15 unerwartete Eigenschaften wie eine hohe Biegsamkeit,
Oberfläche der Polymerhülle während oder un- eine Dehnbarkeit und die Fähigkeit, Corona-Entmittelbar
nach dem Extrudieren so gekühlt wird, ladungen zu vermeiden. Die Sicherheit sowohl bei
daß der Teil der Umhüllung, der die geschmolzene der Herstellung als auch beim Einbau und beim
innere Grenzfläche umgibt, hinreichend fest wird, Gebrauch sind überraschend angesichts der Reaktionsum
den Kern in seiner konzentrischen Lage zu 20 fähigkeit des leitenden Kernes aus Alkalimetall,
halten, nach deutsche Auslegeschrift 1 490 837, Da das thermoplastische isolierende Material inert
dadurch gekennzeichnet, daß die sein muß gegenüber geschmolzenen Alkalimetallen,
Schutzhülle aus einem Polyolefin mit einer Durch- können nur bestimmte inerte Polymere verwendet
lässigkeit für Wasserdampf von weniger als 186 mg werden. Es gibt Polymere und Polymerzusammenin
24 Stunden/cm2 der Schicht je Millimeter 25 Setzungen, die mit geschmolzenen Alkalimetallen
Schichtdicke gebildet wird und diese durch gleichzeitiges Extrudieren mit einer dickeren, anhaftenden
äußeren Hülle versehen wird, die aus einem isolierenden Polymer besteht, welches reaktiv
gegenüber dem Alkalimetall ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Umhüllung aus einem
reagieren und daher nicht für den vorliegenden Zweck
verwendet werden können, obwohl sie in anderer Beziehung sehr erwünschte Eigenschaften besitzen.
Zu diesen Polymeren und Polymermischungen gehören 30 die Polymere von Fluoräthylen, von Vinylchlorid,
von Acrylsäure, natürlicher und synthetischer Kautschuk mit Einschluß von Vulkanisiermitteln, ebenso
wie thermoplastische Polymere mit reaktionsfähigen Vernetzungsmitteln. Die Reaktionsfähigkeit dieser
vulkanisierenden olefinischen Polymeren gebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 35 Polymere und Gemische läßt ihre Verwendung bei
zeichnet, daß die äußere Umhüllung aus einer Leitern aus Alkalimetallen nicht zu.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, weitere Isolierstoffe für die Durchführung des eingangs
beschriebenen Verfahrens zur Verfügung zu stellen.
ein Peroxyd enthaltenden Polyäthylenmischung gebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die äußere Umhüllung aus einem 40 Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch
vulkanisierbaren Kautschuk gebildet wird. gelöst, daß die Schutzhülle aus einem Polyolefin mit
einer Durchlässigkeit für Wasserdampf von weniger als 186 mg in 24 Stunden/cm2 der Schicht je Millimeter
Schichtdicke gebildet wird und diese durch gleich-
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Umhüllung im wesentlichen
aus Polyvinylchlorid gebildet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 45 zeitiges Extrudieren mit einer dickeren, anhaftenden
zeichnet, daß die äußere Umhüllung aus einem äußeren Hülle versehen wird, die aus einem isolierenvulkanisierten
Polymeren gebildet wird. den Polymer besteht, welches reaktiv gegenüber dem
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, Alkalimetall ist.
dadurch gekennzeichnet, daß die innere Umhüllung Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergezu
einer Wandstärke von 0,13 bis 1,8 mm extru- 50 stellten Leiter besitzen dieselben guten Eigenschaften
diert wird. wie die Leiter nach dem Hauptpatent. So sind sie
beispielsweise ebenso biegsam wie das Isoliermaterial,
sind leicht zu handhaben und einzubauen, und können
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung weitaus billiger hergestellt werden, als die üblichen
eines zusammengesetzten elektrischen Leiters mit 55 Leiter unter Verwendung von Kupfer oder Aluminium
einem leitenden Kern aus einem Alkalimetall oder als Kern. Durch die Möglichkeit, mit Alkalimetallen
einer Legierung aus zwei oder mehreren Alkali- reagierendethermoplastischeKunststoffezuverwenden,
metallen innerhalb einer angrenzenden Schutzhülle kann man aber im Gegensatz zu den Leitern nach dem
aus einem organischen Polymer, bei dem der leitende Hauptpatent die Isolation zum größten Teil aus
Kern und die Schutzhülle gleichzeitig durch konzen- 60 Stoffen bilden, von denen man bisher annahm, daß
trische Düsen extrudiert werden, wobei das Alkali- sie hierfür nicht verwendbar oder brauchbar sind,
metall oder die Legierung und das als Polymer Es besteht die innere Umhüllung bei Leitern gemäß
verwendete Polyolefin in geschmolzenem Zustand der Erfindung aus einem Polymeren von olefinischen
extrudiert und miteinander in Berührung gebracht Kohlenwasserstoffen, das inert ist gegen Alkalimetalle
werden, während sich die Berührungsflächen in dem 65 und eine Durchlässigkeit für Wasserdampf von
geschmolzenen Zustand befinden und die äußere weniger als 186 mg, vorzugsweise weniger als 31 mg
Oberfläche der Polymerhülle während oder unmittelbar in 24 Stunden/cm2 der Schicht und je Millimeter
nach dem Extrudieren so gekühlt wird, daß der Teil Schichtdicke hat. Wünschenswert, aber nicht not-
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| US509796A US3333050A (en) | 1965-11-26 | 1965-11-26 | Alkali metal electrical conductors with reactive polymer insulation |
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Family Applications (1)
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- 1966-11-25 SE SE16176/66A patent/SE342345B/xx unknown
Non-Patent Citations (1)
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|---|
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| GB1159547A (en) | 1969-07-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |