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WO2018133935A1 - Vernetzung von isolationsschichten auf silikonbasis - Google Patents

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Publication number
WO2018133935A1
WO2018133935A1 PCT/EP2017/051052 EP2017051052W WO2018133935A1 WO 2018133935 A1 WO2018133935 A1 WO 2018133935A1 EP 2017051052 W EP2017051052 W EP 2017051052W WO 2018133935 A1 WO2018133935 A1 WO 2018133935A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
silicone rubber
microwave
cable
silicone
crosslinking
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2017/051052
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wojciech MOTYL
Klaus BITTERWOLF
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leoni Kabel GmbH
Original Assignee
Leoni Kabel GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leoni Kabel GmbH filed Critical Leoni Kabel GmbH
Priority to PCT/EP2017/051052 priority Critical patent/WO2018133935A1/de
Publication of WO2018133935A1 publication Critical patent/WO2018133935A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/46—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes silicones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/24—Crosslinking, e.g. vulcanising, of macromolecules
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/28—Treatment by wave energy or particle radiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04—Polysiloxanes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B19/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing insulators or insulating bodies
    • H01B19/04—Treating the surfaces, e.g. applying coatings

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a cable or cable core having one or more silicone-based insulation layers. Furthermore, the invention relates to cables or cable cores with bubble-free insulating layer based on silicone, prepared by this method. In addition, the invention relates to means for carrying out the method, in particular a microwave system.
  • An electrical cable usually comprises at least one metallic conductor, hereinafter also referred to as “cable core” or “conductor”, which is sheathed.
  • a conductor can also consist of several sheathed cable cores, which are combined into units and in turn are sheathed once or several times.
  • silicone rubber based / silicone based materials can be used, whereby in one cable different sheaths of different materials may be present.
  • Silicone rubber-based materials are applied uncrosslinked to the substrate, for example on a cable core, and then crosslinked.
  • This crosslinking has hitherto been carried out at high temperatures in infrared (IR) furnaces (see FIG. 1 a). This is particularly disadvantageous, since the Jardin embarrassedeile existing at the time of networking at these high temperatures
  • EP1900767 B1 discloses a process for the production of silicone foams using microwave radiation.
  • the synthetic procedure described erfor ⁇ changed the addition of magnetite to the absorption of microwave radiation.
  • blowing agents are used to produce foams.
  • silicone-based sheathings for cables or cable cores can be crosslinked by the use of microwave radiation.
  • a metallic conductor is inserted and / or performed in a microwave chamber.
  • the microwave radiation couples into the conductor, the resulting "microwave field" spreads radially symmetrically and runs along the conductor, so that even different geometries can be fully networked (ie the microwave radiation is guided along the metallic conductor and the conductor serves as a kind Antenna).
  • temperatures are not so high that the materials of the cable could outgas.
  • the present invention relates to a method for producing a cable or a cable core, comprising one or more silicone-based insulation layers, comprising the steps: a) applying an uncured silicone rubber-containing composition containing polysiloxanes which the basic building block Si (R, R * included) 0, wherein R and R 'represent inde ⁇ pendently organic substituents, with different Si (R, R') (> Units can be present in a polysiloxane molecule, by means of an extrusion process
  • the silicone rubber-containing composition contains no dielectric inorganic additives other than silica / silicon oxides; and b) crosslinking the applied silicone rubber-containing mass in a monomode microwave chamber with continuous radiation of 2450 MHz ⁇ 100 MHz while continuously passing the applied silicone rubber-containing mass through the mono-mode microwave chamber, wherein the crosslinking is in accordance with one or more of both of the following take place:
  • the invention relates to the use of a microwave system comprising
  • the invention relates to a cable or cable core produced by the method according to the invention.
  • silicone-based insulation layers can be produced on a substructure containing temperature-sensitive materials, for example a cable or cable core covering, for the purpose of a multi-layer construction. So far, it has not been possible to apply a silicone layer to a polyethylene layer or a layer of comparable polyolefin and to crosslink it. In the previously known method of crosslinking insulation ⁇ layers based on silicone used temperatures were too high. With the microwave technique based method of the present invention, lower temperatures may be used so that reflow of the materials already present prior to the application of the silicone layer can be avoided.
  • braids of e.g. Aramid can be coated with silicone bubble-free in higher wall thicknesses.
  • a non-bubble-free coating is possible with known methods only with limited wall thicknesses.
  • a further advantage of the method according to the invention is that the microwave beams are advantageously coupled into the metallic conductor of the cable, the cable core and / or the sheathing and the crosslinking reaction is accelerated.
  • the inventive method is thus more efficient and faster.
  • the conductor in the microwave chamber has a positive effect on the heating. If a metallic conductor is introduced into the waveguide, a coaxial structure results.
  • This has the advantage that the microwave is immediately coupled into the metallic part and the resulting "microwave field" propagates radially symmetrically and runs along the conductor. So the microwave does not run into the empty microwave chamber, where it is reflected by the housing, but can be coupled into the center of the line.
  • two effects are two effects.
  • the microwave immediately inserts into the metallic conductor and, on the other hand, the microwave passes through the silicone insulation layer. As a result, a larger area is "irradiated".
  • the microwave irradiation of the uncrosslinked silicone rubber-containing mass is carried out in a microwave chamber, wherein the microwave radiation is generated by a magnetron and irradiated by means of a waveguide.
  • the coupling of the microwave radiation in the conductor leads to an unexpected disadvantage, namely that the radiation from the microwave chamber can escape through the conductor into the environment.
  • this radiation is “captured" again by the absorber arrangements and at least partially reflected back into the microwave chamber
  • various temperature conditions or a temperature gradient are created in known processes using a plurality of IR ovens, so that the crosslinking initially occurs
  • the absorbers according to the invention make possible a different construction with only one energy source, ie irradiation of the energy exclusively into the microwave chamber
  • the absorbers also increase the safety of the microwave system since they protect the working personnel from radiation.
  • microwave radiation used in the invention suffers no power loss in depth. The microwave penetrates completely into the material and heats it evenly. In IR, the heating is through the
  • a method of making a cable or cable core having one or more silicone-based insulating layers comprising the steps of: a) applying an uncrosslinked silicone rubber-containing composition comprising polysiloxanes containing the basic building block Si (R, R ') O, wherein R and R 'are independent represent organic substituents, wherein different SiC ⁇ R ⁇ O units may be present in a polysiloxane molecule, by means of an extrusion process
  • the unit may already have one or more insulation layers as a sheath of the cable cores to ⁇ ,
  • the silicone rubber-containing composition contains no dielectric inorganic additives other than silica / silicon oxides; and b) crosslinking the applied silicone rubber-containing mass in a monomode microwave chamber with continuous radiation of 2450 MHz ⁇ 100 MHz while continuously passing the applied silicone rubber-containing mass through the mono-mode microwave chamber, wherein the crosslinking is in accordance with one or more of both of the following take place:
  • At least one absorber arrangement is arranged on at least one of the openings of the microwave chamber in order to absorb and at least partially reflect the microwave radiation. Since the microwave radiation couples into the conductor, that is to say the metallic cable core, there is a certain power loss without the absorber arrangement according to the invention that radiation exits the microwave chamber, so that at least partially reflecting back the radiation is advantageous.
  • the starting material i. the metallic cable core, a cable core, or a plurality of combined into one unit cable cores, which may already be covered, to be wound on a winding device.
  • the starting material is then unwound and, optionally after further treatment, passed to an extruder where it is coated with the uncrosslinked silicone rubber-containing composition.
  • the starting material enters through an opening in the microwave chamber and through an opposite opening back out of the microwave chamber again.
  • the umman ⁇ tete product or intermediate product may optionally be rewound on a winding device. It is of course possible at any point of the process to perform additional, additional process steps, such as the application of release agents against the sticking together of the cable on the winding device (coil).
  • a silicone rubber-based sheath is applied to a cable core or a unit of cable cores, the unit already having one or more sheaths.
  • the coupling of the microwave radiation in the conductor has a positive effect because the radial symmetry of the microwave field is more ⁇ layer structure suitable for irradiation.
  • the peroxide crosslinking and addition crosslinking according to the invention does not require the presence of atmospheric moisture, as is the case, for example, with LSR silicones crosslinking in room temperature.
  • the alkenyl substituents are preferably terminal.
  • the alkenyl groups participate in the crosslinking reaction. 3.
  • the process of embodiment 1 or 2, wherein the uncrosslinked silicone rubber-containing composition comprises:
  • polysiloxane molecules in which one or more of R and K are vinyl groups, preferably the polysiloxanes are vinyl group-containing polydimethylsiloxane, and / or
  • hydrophobic fumed silica which is preferably surface-modified.
  • the silicone-rubber-containing composition particularly preferably contains only polysiloxanes and silicon oxide (s), and optionally crosslinking agents and / or catalysts.
  • Fumed silica or fumed silica is made entirely of amorphous silica particles (SiO 2), which are aggregated into larger ⁇ A units. These have a very good dipole moment and are very well activated by microwaves. According to the invention no microwaves ⁇ additive must therefore be added. In addition, the presence of the electrical conductor causes the use of energy to be improved.
  • SiO 2 amorphous silica particles
  • the uncrosslinked silicone rubber-containing composition may contain 0-15% lower viscosity polydimethylsiloxanes than polysiloxane molecules.
  • the uncrosslinked silicone rubber-containing composition is high-temperature crosslinking, and preferably at a temperature of above 95 ° C, preferably in a range of 110 ° C to 220 ° C, crosslinkable.
  • the residence time, based on 1 cm Bestrah ⁇ coupling portion, in the inventive method is preferably from 0.012 s to 0.006 s.
  • the production rate is thus preferably between 50 and 100 m per minute.
  • the uncrosslinked silicone rubber-containing composition is solid (MQ / VMQ) or liquid (LSR) and the degree of polymerization of the uncrosslinked polysiloxanes is preferably 5,000-10,000 for solid silicone rubber and 600-1,800 for liquid silicone rubber.
  • the uncrosslinked silicone rubber-containing composition is solid (MQ / VMQ), i. it is not LSR.
  • radicals R and R 'of the polysiloxanes are independently selected from the group consisting of substituted or unsubstituted Ci-C 8 alkyl groups and substituted or unsubstituted Ci-Cs-alkenyl groups. Fluorine atoms are not preferred substituents. More preferably, the radicals R and R 'are independently selected from the group consisting of methyl, phenyl, vinyl, and fluorine-modified Ci-C 5 alkyl groups. The C 1 -C 8 -alkyl groups and C 1 -C -alkenyl groups are preferably unsubstituted.
  • the radicals R and R are therefore independently selected from the group consisting of methyl, phenyl, and vinyl
  • the silicone rubber-containing composition contains dimethyl-vinylmethyl-siloxane (VMQ) or ⁇ , ⁇ -divinylpolydimethylsiloxane more than 80% of the radicals R and R x are methyl groups and less than 20% are vinyl or phenyl groups, with vinyl groups being present
  • VMQ dimethyl-vinylmethyl-siloxane
  • ⁇ , ⁇ -divinylpolydimethylsiloxane more than 80% of the radicals R and R x are methyl groups and less than 20% are vinyl or phenyl groups, with vinyl groups being present
  • 80% -90% of the radicals R and R 'are methyl groups and 10% -20% are vinyl or phenyl groups
  • about 80% of R and R 'are methyl groups and about 20% are vinyl or phenyl groups with vinyl groups present
  • the uncrosslinked silicone rubber-containing composition is preferably polydimethylsiloxanes (MQ) and / or copolymers of dimethylsiloxane and vinylmethylsiloxane (VMQ).
  • VMQ silicones which are preferred in the present case, non-vinyl-specific peroxides, preferably DCLBP, are used.
  • the silicone rubber-containing composition is based on a one-component silicone rubber, wherein the polysiloxane is either peroxide-crosslinking and the peroxide is mixed, or addition-crosslinking, wherein the crosslinker is already in the polysiloxane is bound and the platinum catalyst is mixed.
  • the silicone rubber-containing composition is based on a two-component silicone rubber, which are addition-crosslinking polysiloxanes in which the platinum catalyst in component A and the crosslinker in component B contained and mixed together just before use.
  • silicone rubber-containing mass 5-40 wt .-% Si0 2 , for example 5 wt .-% Si0 2 , and 5-70%, preferably 20-40%, pyrogenic Si0 2 or precipitated silica.
  • the amount of Si0 2 can be determined, for example, after ashing of the silicone in a muffle open.
  • silicone rubber-containing composition does not contain ferrites, e.g. Magnetite, and / or propellant contains.
  • Propellants are gases or chemical compounds that release gases or water under crosslinking conditions, e.g. Carbonate.
  • silicone rubber-containing composition except silicon oxide / silicon oxides, no dielectric, inorganic additives, such as silicon carbide, silicon carbonitride, Kohlenstoffnanotubes; Iron compounds (e.g., iron carbonyls), carbon black, and metal oxides, especially iron oxide or iron oxide-containing metal oxides.
  • a "wire” is a single, solid metal conductor / strand.
  • a "stranded wire”, eg round strand, pointed strand or flat strand, consists of bundled wires.
  • a core or cable core has a metallic cable Core core, which is sheathed with one or more insulating layers.
  • a “cable” contains cores that are stranded together, optionally with fillers or other elements, and are encased in one or more layers. Conductors can be stranded in pairs or triples, the elements can be stranded one or more layers with fillers for gusset filling and form a unity.
  • PTFE glass silk
  • polyamide polypropylene or cotton filler
  • the wires and strands of copper, or copper, which has a layer support such as tin, nickel or silver on ⁇ has.
  • a first insulating layer based on silicone can be applied to the metallic conductor, ie wire / wires or strand / strands.
  • a subsequent layer for example a second or third layer
  • several combined cable cores can be provided with a silicone-based insulation layer. Either cable cores vers can ⁇ approaches and are optionally provided with further constituents and then surrounded with an insulating layer based on silicone.
  • the unit of several cable cores may already be provided with one or more sheathing (s) and a subsequent layer, eg a second or third layer, is applied to the layer (s) already present on the unit.
  • silicone-based insulation layer further layers can be applied to the cable core or the cable. It is also possible to apply a second or further silicone-based insulation layer directly to a silicone-based insulation layer or to a layer above the silicone-based insulation layer.
  • the insulation materials of the stranded cables can be made of high performance plastics such as fluoropolymers, PEEK, PTFE.
  • the wires can be isolated with silicone, then the wires are stranded and sheathed once again with silicone.
  • the silicone can also be used for the gusset filling to make the cable round.
  • the silicone can be applied directly to the metal, or via another polymer layer.
  • the silicone sheath can be used as a core insulation and / or as a sheath material and / or as a filler. 24.
  • the insulating materials underlying the silicon-based insulating layer are temperature-sensitive materials such as polyolefins, PVC, and thermoplastic elastomers. Such materials would not survive the introduction of temperature by conventional infrared radiation in the crosslinking of silicones. However, since the process according to the invention makes possible milder conditions, the sensitive layers can be spared.
  • substructure may consist of materials or coated, which tend to degas at high temperatures, which may be in the form of bubbles on the silicone insulation. In the use of microwaves according to the invention, temperatures are not so high that the materials could outgas.
  • substrate refers to the substrate to which the silicone-based insulation layer is applied.
  • the mesh pulls air moisture and therefore leads to bubble formation in the silicone at the temperature.
  • the cable comprises a current-carrying element or signal-carrying element, for example a current-carrying wire or a current-carrying conductor and / or a conductor element and / or signal transmission element.
  • a current-carrying element or signal-carrying element for example a current-carrying wire or a current-carrying conductor and / or a conductor element and / or signal transmission element.
  • the cable core is made of one wire (s), e.g. Flat wire, a wire bundle, a wire mesh, e.g. Braided hose, or consists of a strand / multiple strands.
  • wire e.g. Flat wire
  • wire bundle e.g.
  • wire mesh e.g. Braided hose
  • the cable is an endless cable, or the conductor is an endless conductor, or the cable core is an endless cable core, and preferably has a length of at least 500 meters.
  • the cable core has a diameter of> 1 mm.
  • the metal in the core of the cable has a positive influence on the crosslinking of the silicone rubber-containing compound.
  • the metallic conductor acts like an antenna.
  • the microwave couples into the ladder. With the housing of the microwave chamber creates a coaxial structure, which means a homogeneous field propagation between the conductor and the microwave chamber.
  • the invention also relates to a cable or cable core with a bubble-free silicone insulation layer, which can be produced or manufactured using the method according to one of the preceding embodiments, wherein the wall thickness of the silicone-based insulation layer is preferably from 0.5 mm to 4.0 mm.
  • the protruding cable or cable core preferably contains a temperature-sensitive sheath / layer, e.g. a sheath / layer of polyolefin, PVC, or thermoplastic elastomers, or polymers having a temperature of ⁇ 150 ° C.
  • a temperature-sensitive sheath / layer e.g. a sheath / layer of polyolefin, PVC, or thermoplastic elastomers, or polymers having a temperature of ⁇ 150 ° C.
  • the invention also relates to a microwave system which can be used for crosslinking the silicone rubber ⁇ -containing composition according to the inventive method.
  • the microwave system may be configured according to the following embodiments:
  • Microwave system comprising
  • At least one absorber arrangement on at least one of the openings of the microwave chamber the absorber arrangement having one or more chambers, preferably 2-8 or 3-6, particularly preferably 3-4, chambers, and
  • the opposing openings of the mono-mode microwave chamber are designed to pass products in particular with uncrosslinked silicone rubber-containing mass provided cable / cable wires / conductors during the microwave ⁇ warming.
  • the openings of the microwave chamber and absorber for cables are adapted with a cross section of 0.5 mm 2 to 125.0 mm 2 .
  • the distance between the cable and the microwave chamber or the absorber is at least 1.0 cm.
  • the chambers of the absorber arrangement (hereinafter also the "absorber”) are likewise provided with opposing openings so that the products can also be passed through these chambers.
  • the chambers of the absorbers and the mono-mode microwave chamber are arranged in a row. For example, in the manufacture of continuous cable cable coatings, a cable transport system is used that continuously passes the cable product through all of the chambers, including the mono-mode microwave chamber, then further processing steps or the cable product is produced as a finished product.
  • the number of chambers and the length of the absorber are dependent on the line to be crosslinked and the overall structure of the microwave system.
  • a higher performance can be achieved on the product to be processed. This is insbesonde ⁇ re important if to be heated part of the product poorly absorbed microwave radiation.
  • a silicone rubber-based sheath is applied to a cable core or unit of cable cores, the unit already having one or more sheaths.
  • the geometric design has been adapted so that the energy maximum lies in the microwave chamber.
  • a person skilled in the field of High frequency technology can make such an adjustment, in particular a necessary impedance matching of the structure.
  • microwave absorbing additives preferably silicon carbide or a polymer containing a microwave absorbing additive ⁇ coated.
  • the walls of the chambers are made of aluminum, the walls may be coated and can include additional components, for example additional game ⁇ metal plates or chamber walls made of aluminum or other material to enhance the absorbent capacity.
  • the chamber could be equipped with a double wall.
  • At least one absorber assembly is adapted with a plurality of chambers in cross-section at the opening of the mono-mode microwave chamber, to absorb the exit ⁇ de microwave radiation, and / or
  • the chambers of the absorber assembly are provided with two opposing openings.
  • At least one absorber arrangement is arranged after the microwave chamber in such a way that a cable can be passed through this absorber arrangement after passing through the microwave chamber;
  • At least one absorber arrangement is arranged in front of the microwave chamber in such a way that a cable can be led through this absorber arrangement before passing through the microwave chamber.
  • M6 Microwave system according to one of the embodiments M1-M5, wherein at least one absorber arrangement is present, which has two or more chambers and a round and / or concentric geometry.
  • M7 Microwave system according to embodiment M6, wherein the two or more chambers of the at least one absorber arrangement are spaced from each other.
  • Microwave system according to one of the embodiments M1-M7, wherein the chambers of the absorber arrangement have openings with a diameter of> 1mm millimeter.
  • This adaptation can be carried out semi-automatically or preferably fully automatically by software-assisted evaluation of the scattering parameters, which are known to the person skilled in the art, e.g. is known by stepless screws.
  • a cable core preferably has a diameter of> 1 mm.
  • a microwave system according to any of embodiments M1-M9, wherein the monomode microwave chamber and the chambers of the absorber assembly are configured to transport an endless cable through the chambers for irradiation purposes.
  • MII Microwave system according to one of the embodiments MI-MIO, wherein the magnetron has a power consumption of up to 6 kilowatts.
  • a microwave system according to one of the embodiments Ml-Mll, wherein the mono-mode microwave chamber has a cylindrical or rectangular shape, wherein the mono-mode microwave chamber and the chambers of the absorber arrangement comprise two opposing openings, through the middle of an existing cable transport system, a silicone rubber containing mass on i) a metallic cable core, or
  • the microwave chamber may be cylindrical or rectangular.
  • the geometry depends on which local point the field maximum for silicon crosslinking builds up.
  • the mechanical length of the waveguide is adapted to the electrical length of the transmission path, so that the field maximum shifts into the microwave chamber.
  • the cable transport system consists of a cable reel unwinder and rewinder (as detailed in relation to cable manufacture elsewhere).
  • the microwave chamber can be cylindrical or rectangular.
  • the geometry depends on which local point the field maximum for silicon crosslinking builds up.
  • M17 Use of a system consisting of a magnetron and a hollow ⁇ conductor, which connects the magnetron with the mono-mode microwave chamber, for microwave crosslinking of insulating layers based on silicone, preferably to a microwave crosslinking according to the method of embodiment 1.
  • M18 Use of an impedance matching system in a method according to any one of Embodiments 1-32.
  • the impedance matching can be carried out by mechanical displacement of the short circuit or idle in the waveguide or an adjustment semi-automatic or preferably fully automatically by software-based evaluation of the scatter parameters by vectorial network analysis.
  • M19 Use of microwave absorbers in a method according to any of the embodiments described herein, attached to the openings of the microwave chamber to reflect back or absorb leakage radiation into the chamber. In this case, the absorbers are so spaced from the openings or the microwave chamber, that the maxima of the radiation can be adjusted so that they fall into the chambers of the absorber.
  • Cable or cable core with bubble-free insulating layer based on silicone produced or manufactured using the method according to any of embodiments 1-32, wherein the wall thickness of the insulating layer based on silicone is preferably 0.5 mm - 4.0 mm.
  • FIG. 1 a shows a known process for crosslinking silicone coatings by heating in infrared furnaces.
  • FIG. 1b shows the method according to the invention for crosslinking silicone coatings using microwave radiation.
  • Figure 2 shows a series arrangement of 4 absorber chambers, through which a conductor is led with coating of silicone rubber-containing mass.
  • Figure lb shows a cable 14, which is guided over wire guides (coils) 13 by the extruder 12 for Kaltextrusion (about 25 ° C) and then heated in the microwave chamber 11.
  • FIG. 2 shows an absorber arrangement 15 with a series arrangement of four absorber chambers 16, through which a conductor 14 with a coating of silicone rubber-containing compound is guided.
  • cables or cable cores according to the invention can be carried out as described below. 2
  • the system must be cleaned and assembled.
  • the screw and the cylinder are cleaned and the extrusion head is assembled including tools.
  • the coil with the conductor is installed in the unwinder and the conductor itself is passed through the extrusion head.
  • the microwave system is then positioned and aligned so that the conductor passes centrally through the microwave chamber.
  • the uncrosslinked silicone rubber-containing mass is applied to the roll.
  • all components of the uncrosslinked silicone rubber-containing compound are added to the roller and rolled all homogeneously together to form a so-called "coat.” From the coat about 2-3 kg pieces are cut and rolled up fed.
  • the extruder is started. First, it must be completely filled with the material. Once this is done and silicone comes out of the nozzle, a program is started. This program regulates the power of the magnetron as a function of the extrusion speed. First, it is started slowly and the microwave is switched on, after a few seconds the microwave has started up and still has to be adjusted. That the impedance must be adjusted to the cross section of the conductor. However, this is done automatically via software or should be stored as a recipe in the system. Shortly thereafter, the speed is adjusted to production conditions, at the same time the performance of the magnetron is adjusted. The start should be within a few seconds. The networked cable is then wound up on a spool. It may even have to be talcum-treated beforehand or treated with another release agent, but that is independent of the crosslinking process.
  • EP1655328B1 DE19855718, EP1900767 Bl, US 4,980,384, US 4,460,713,

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kabels oder einer Kabelader, mit einer oder mehreren Isolationsschichten auf Silikonbasis. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf Kabel oder Kabeladern mit blasenfreier Isolationsschicht auf Silikonbasis, hergestellt mit diesem Verfahren. Zusätzlich betrifft die Erfindung Mittel zum Durchführen des Verfahrens.

Description

Vernetzung von Isolationsschichten auf Silikonbasis
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kabels oder einer Kabelader, mit einer oder mehreren Isolationsschichten auf Silikonbasis. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf Kabel oder Kabeladern mit blasenfreier Isolationsschicht auf Silikonbasis, hergestellt mit diesem Verfahren. Zusätzlich betrifft die Erfindung Mittel zum Durchführen des Verfahrens, insbesondere ein Mikrowellensystem.
Stand der Technik
Ein elektrisches Kabel umfasst für gewöhnlich mindestens einen metallischen Leiter, im Nachfolgenden auch„Kabeladerkem" oder„Leiter" genannt, der ummantelt ist. Ein Leiter kann auch aus mehreren ummantelten Kabeladerkernen bestehen, welche zu Einheiten zusammengefasst und wiederum einfach oder mehrfach ummantelt sind. Als Material für die Ummantelungen können Silikonkautschuk-basierte/Silikon- basierte Materialien verwendet werden, wobei in einem Kabel verschiedene Ummantelungen aus unterschiedlichen Materialien vorhanden sein können.
Silikonkautschuk-basierte Materialien werden unvernetzt auf den Untergrund aufgebracht, beispielsweise auf einen Kabeladerkern, und anschließend vernetzt. Diese Vernetzung wurde bislang bei hohen Temperaturen in Infrarot (IR)-Öfen (siehe Figur la) durchgeführt. Dies ist insbesondere von Nachteil, da die zum Zeitpunkt der Vernetzung vorhandenen Kabelbestandeile bei diesen hohen Temperaturen
stabil/beständig sein müssen. Das bedeutet, dass bislang keine Silkonummantelun- gen auf hitzeempfindliche Schichten (Untergrund) aufgebracht werden konnten.
Zudem ist bekannt, dass Polysiloxane Mikrowellenstrahlung schlecht absorbieren. Diesbezüglich beschreiben US 4,980,384 und EP1655328B1, dass Mikrowellen- Strahlung nicht geeignet ist, um Silikone ohne Additive zu erhitzen.
Daher wird die Verwendung von dielektrischen anorganischen Additiven zur Erhöhung der Mikrowellenabsorption der Silikonmasse in US 4,980,384, EP 0945916 A2 und EP 1655328 Bl beschrieben. DE 198 55 718 AI beschreibt die Vernetzung von Silikonkautschuken, insbesondere durch Kondensationsvernetzung, mittels Mikrowellenstrahlung zur Herstellung von Formkörpern, beispielsweise Mittel-und Hochspannungsgarnituren für Kunststoff- Energiekabel. Jedoch wird das Herstellen von Silikonisolierungen für Kabel nicht offenbart, insbesondere sind Raumtemperatur-vernetzende Silikone nicht zur Herstellung von Kabelummantelungen geeignet. Darüberhinaus sind die in der DE 19855718 benötigten Vernetzungszeiten von z.B. 25 Minuten (Beispiel 1 der DE 19855718) nicht für die Kabelherstellung geeignet.
EP1900767 Bl offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Silikonschäumen unter Verwendung von Mikrowellenstrahlung. Das beschriebene Syntheseverfahren erfor¬ dert den Zusatz von Magnetit zur Absorption der Mikrowellenstrahlung. Zudem werden Treibmittel verwendet um Schäume herzustellen. Die Herstellung von
Kabelummantelungen ist nicht vorgeschlagen.
US 4,460,713 beschreibt die Herstellung eines elastomerischen Silikonschaums durch Trocknen einer Silikonemulsion mittels Mikrowellenstrahlung.
Im Hinblick auf die oben angeführten Probleme, bestand daher ein Bedürfnis, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Silikonummantelungen für Kabel oder Kabeladern, bereitzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, dass Ummantelungen auf Silikonbasis für Kabel oder Kabeladern durch den Einsatz von Mikrowellenstrahlung vernetzt werden können. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein metallischer Leiter in eine Mikrowellenkammer ein- und/oder durchgeführt. Die Mikrowellenstrahlung koppelt sich in den Leiter ein, das resultierende "Mikrowellenfeld" breitet sich radial symmetrisch aus und verläuft entlang des Leiters, so dass auch unterschiedliche Geometrien vollumfänglich vernetzt werden können (d.h. die Mikrowellenstrahlung wird am metallischen Leiter entlanggeführt und der Leiter dient als eine Art Antenne). Bei der erfindungsgemäßen Verwendung von Mikrowellen entstehen keine so hohen Temperaturen, dass die Materialien des Kabels ausgasen könnten.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kabels oder einer Kabelader, mit einer oder mehreren Isolationsschichten auf Silikonbasis, umfassend die Schritte: a) Aufbringen einer unvernetzten Silikonkautschuk-enthaltenden Masse, enthaltend Polysiloxane, die den Grundbaustein Si(R,R*)0 enthalten, wobei R und R' unab¬ hängig voneinander organische Substituenten darstellen, wobei unterschiedliche Si(R,R')(>-Einheiten in einem Polysiloxan-Molekül vorhanden sein können, mittels eines Extrusionsverfahrens auf
i) einen oder mehrere metallische(n) Kabeladerkern(e), oder
ii) eine Kabelader, oder
iii) mehrere zu einer Einheit zusammengefasste Kabeladern, wobei die Einheit bereits ein oder mehrere Isolationsschichten als Ummantelung der Kabeladern aufweisen kann,
um eine Isolationsschicht zu bilden, wobei
die Silikonkautschuk-enthaltenden Masse außer Siliciumoxid/Siliciumoxiden keine dielektrischen, anorganischen Additive enthält; und b) Vernetzen der aufgebrachten Silikonkautschuk-enthaltenden Masse in einer Mono-Mode-Mikrowellenkammer mit kontinuierlicher Strahlung von 2450 MHz ± 100 MHz, unter kontinuierlicher Durchführung der aufgebrachten Silikonkautschuk- enthaltenden Masse durch die Mono-Mode-Mikrowellenkammer, wobei die Vernetzung gemäß einem oder beiden der Folgenden stattfindet:
i) Additionsvernetzung, wobei einer oder mehrere von R und R' eines Polysilo- xan-Moleküls Alkenylsubstituenten darstellen, die sich mit Silangruppen von Oligosi- loxanen, die als Vernetzer in der Silikonkautschuk-enthaltenden Masse enthalten sind, in Gegenwart von katalytisch wirkenden Salzen und/oder Metallkomplexkatalysatoren verbinden; und
ii) Peroxidvernetzung, wobei sich R und/oder R' von verschiedenen Polysiloxan- Molekülen in Gegenwart von Peroxiden verknüpfen.
Des Weiteren betrifft die Erfindung die Verwendung eines Mikrowellensystems, umfassend
(i) ein Magnetron zur Erzeugung einer ungepulsten, elektromagnetischen Strahlung,
(ii) eine Mono-Mode-Mikrowellenkammer mit zwei sich gegenüberliegenden Öffnungen,
(iii) einen Hohlleiter, welcher das Magnetron mit der Mono-Mode-Mikrowellenkammer verbindet, (iv) mindestens eine Absorberanordnung an zumindest einer der Öffnungen der Mikrowellenkammer, wobei die Absorberanordnung eine oder mehrere Kammern, aufweist, und
(v) ein System zur Impedanzanpassung des Mikrowellensystems,
für die Mikrowellenvernetzung von Isolationschichten auf Silikonbasis, bevorzugt zu einer Mikrowellenvernetzung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Zudem betrifft die Erfindung ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Kabel oder Kabelader.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Isolationsschichten auf Silikonbasis auf einem Unterbau, der temperatursensitive Materialien beinhaltet, beispielsweise eine Kabel- oder Kabeladerummantelung, zum Zwecke eines Mehrschichtaufbaus, hergestellt werden. Bislang war es nicht möglich, eine Silikonschicht auf eine Po- lyethylenschicht oder eine Schicht aus vergleichbarem Polyolefin aufzubringen und zu vernetzen. Die in den bislang bekannten Verfahren zur Vernetzung von Isolations¬ schichten auf Silikonbasis verwendeten Temperaturen waren zu hoch. Bei dem auf Mikrowellentechnik basierenden Verfahren der vorliegenden Erfindung können geringere Temperaturen verwendet werden, sodass ein Aufschmelzen der bereits vor dem Aufbringen der Silikonschicht vorhandenen Materialien vermieden werden kann.
Zudem können Geflechte aus z.B. Aramid (Kevlar) mit Silikon blasenfrei in höheren Wandstärken beschichtet werden. Eine nicht blasenfreie Beschichtung ist mit bekannten Verfahren lediglich bei eingeschränkten Wandstärken möglich.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass sich die Mikrowellenstrahlen auf vorteilhafte Weise in den metallische Leiter des Kabels, der Kabelader und/oder der Ummantelung einkoppeln und die Vemetzungsreaktion beschleunigt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit effizienter und schneller. Insbesondere wirkt sich der Leiter in der Mikrowellenkammer positiv auf die Erwärmung aus. Wird ein metallischer Leiter in den Hohlleiter eingebracht, entsteht ein co- axialer Aufbau. Dies hat den Vorteil, dass sich die Mikrowelle sofort in den metallischen Teil einkoppelt und sich das resultierende "Mikrowellenfeld" radial symmetrisch ausbreitet und entlang des Leiters verläuft. Die Mikrowelle läuft also nicht in die leere Mikrowellenkammer, wobei sie durch das Gehäuse reflektiert wird, sondern kann in das Zentrum der Leitung eingekoppelt werden. Hierbei treten zwei Effekte auf. Zum einen koppelt die Mikrowelle sofort in den metallischen Leiter ein und zum anderen durchläuft die Mikrowelle die Silikonisolationsschicht. Im Ergebnis wird so eine größere Fläche "bestrahlt". Wie bereits beschrieben, erfolgt die Mikrowellenbestrahlung der unvernetzten Sili- konkautschuk-enthaltenden Masse in einer Mikrowellenkammer, wobei die Mikrowellenstrahlung über ein Magnetron erzeugt und mittels eines Hohlleiters eingestrahlt wird. Die Einkoppelung der Mikrowellenstrahlung in den Leiter führt allerdings zu einem unerwarteten Nachteil, nämlich dass die Strahlung aus der Mikrowellenkammer durch den Leiter in die Umgebung austreten kann. Erfindungsgemäß wird diese Strahlung durch die Absorberanordnungen wieder„eingefangen" und zumindest teilweise in die Mikrowellenkammer zurückreflektiert. Wie in Figur la dargestellt ist, werden in bekannten Verfahren unter Verwendung von mehreren IR-Öfen verschiedene Temperaturbedingungen bzw. ein Temperaturgradient geschaffen, sodass die Vernetzung zunächst bei hohen Temperaturen beginnt und dann schrittweise eine Abkühlung erfolgt. Die erfindungsgemäßen Absorber ermöglichen einen anderen Aufbau mit nur einer Energiequelle, d.h. Einstrahlung der Energie ausschließlich in die Mikrowellenkammer. Die Absorber erhöhen hierbei auch die Sicherheit des Mikrowellensystems, da sie das Arbeitspersonal vor Strahlung schützen.
Darüber hinaus kommt es bei der Verwendung eines Mikrowellensystems zu weniger Energieverlusten im Vergleich zu den herkömmlichen IR- Öfen, die auf mehrere hundert Grad Celsius aufgeheizt werden müssen, die Mikrowelle benötigt dieses Vorheizen nicht und das Verfahren ist umweltfreundlicher und kostengünstiger. Insbesondere ermöglicht die Verwendung des hierin beschriebenen Mikrowellensystems eine sehr hohe Energieeffizienz und Produktionsgeschwindigkeit. Auch kann durch das Weglassen von bislang benötigten langen Sinterstrecken eine Platzersparnis erzielt werden. Zudem erleidet die erfindungsgemäß verwendete Mikrowellenstrahlung keinen Leistungsverlust in der Tiefe. Die Mikrowelle dringt komplett in das Material ein und erwärmt es gleichmäßig. Bei IR wird die Erwärmung durch die
Materialdicke im Bauteil gehemmt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die folgenden Ausführungsformen:
1. Verfahren zur Herstellung eines Kabels oder einer Kabelader, mit einer oder mehreren Isolationsschichten auf Silikonbasis, umfassend die Schritte: a) Aufbringen einer unvernetzten Silikonkautschuk-enthaltenden Masse, enthaltend Polysiloxane, die den Grundbaustein Si(R,R')0 enthalten, wobei R und R' unab- hängig voneinander organische Substituenten darstellen, wobei unterschiedliche SiC^R^O-Einheiten in einem Polysiloxan-Molekül vorhanden sein können, mittels eines Extrusionsverfahrens auf
i) einen oder mehrere metallische(n) Kabeladerkern(e), oder
ii) eine Kabelader, oder
iii) mehrere zu einer Einheit zusammengefasste Kabeladern, wobei die Einheit bereits ein oder mehrere Isolationsschichten als Ummantelung der Kabeladern auf¬ weisen kann,
um eine Isolationsschicht zu bilden, wobei
die Silikonkautschuk-enthaltenden Masse außer Siliciumoxid/Siliciumoxiden keine dielektrischen, anorganischen Additive enthält; und b) Vernetzen der aufgebrachten Silikonkautschuk-enthaltenden Masse in einer Mono-Mode-Mikrowellenkammer mit kontinuierlicher Strahlung von 2450 MHz ± 100 MHz, unter kontinuierlicher Durchführung der aufgebrachten Silikonkautschuk- enthaltenden Masse durch die Mono-Mode-Mikrowellenkammer, wobei die Vernetzung gemäß einem oder beiden der Folgenden stattfindet:
i) Additionsvernetzung, wobei einer oder mehrere von R und R' eines Polysilo- xan-Moleküls Alkenylsubstituenten darstellen, die sich mit Silangruppen von Oligosi- loxanen, die als Vernetzer in der Silikonkautschuk-enthaltenden Masse enthalten sind, in Gegenwart von katalytisch wirkenden Salzen und/oder Metallkomplexkatalysatoren verbinden; und
ii) Peroxidvernetzung, wobei sich R und/oder R' von verschiedenen Polysiloxan- Molekülen in Gegenwart von Peroxiden verknüpfen.
Der Ausdruck, dass„unterschiedliche S R^O-Einheiten vorhanden sein können" bedeutet, dass R und K der verschiedenen Si^R^O-Einheiten unabhängig voneinander ausgewählt sind. Üblicherweise trägt die Mehrheit der Si(R,R')0-Einheiten Alkylsubstituenten, z.B. Methylgruppen. Zudem sind Alkenylsubstituenten, z.B. Vinyl- gruppen, vorhanden, die meist endständig sind.
Erfindungsgemäß ist mindestens eine Absorberanordnung an zumindest einer der Öffnungen der Mikrowellenkammer angeordnet, um die Mikrowellenstrahlung zu absorbieren und zumindest teilweise zu reflektieren. Da sich die Mikrowellenstrahlung in den Leiter, d.h. den metallischen Kabeladerkern einkoppelt, kommt es ohne die erfindungsgemäße Absorberanordnung zu einem gewissen Leistungsverlust, dadurch dass Strahlung aus der Mikrowellenkammer austritt, sodass das zumindest teilweise Zurückreflektieren der Strahlung von Vorteil ist.
Die Durchführung des Verfahrens wird nachfolgend näher beschrieben, insbesondere in den Beispielen. Grundsätzlich kann das Ausgangsmaterial, d.h. der metallischen Kabeladerkern, eine Kabelader, oder mehrere zu einer Einheit zusammengefasste Kabeladern, die bereits ummantelt sein können, auf einer Wickelvorrichtung aufgewickelt sein. Das Ausgangsmaterial wird dann abgewickelt und wird, gegebenenfalls nach weiteren Behandlungen, in einen Extruder geführt, wo es mit der unvernetzten Silikonkautschuk-enthaltenden Masse beschichtet wird.
Anschließend wird es zur Vernetzung durch die Mikrowellenkammer hindurchgeführt, das heißt das Ausgangsmaterial tritt durch eine Öffnung in die Mikrowellenkammer ein und durch eine gegenüberliegende Öffnung wieder aus der Mikrowellenkammer wieder heraus. Nach vollständiger bzw. gewünschter Aushärtung kann das umman¬ telte Produkt oder Zwischenprodukt gegebenenfalls wieder auf eine Wickelvorrichtung aufgewickelt werden. Es ist natürlich möglich an jedem Punkt des Verfahrens weitere, zusätzliche Verfahrensschritte durchzuführen, z.B. das Aufbringen von Trennmitteln gegen das Zusammenkleben der Kabel auf der Wickelvorrichtung (Spule).
In einer Ausführungsform wird daher eine Silikonkautschuk-basierte Ummantelung auf eine Kabelader oder eine Einheit von Kabeladern, wobei die Einheit bereits eine oder mehrere Ummantelungen aufweist, aufgebracht. Auch bei diesem mehrschichtigen Aufbau wirkt sich die Einkoppelung der Mikrowellenstrahlung in den Leiter positiv aus, da das radial symmetrische Mikrowellenfeld für die Bestrahlung des Mehr¬ schichtaufbaus gut geeignet ist.
Die erfindungsgemäße Peroxidvernetzung und Additionsvernetzung benötigt nicht das Vorhandensein von Luftfeuchtigkeit, wie es beispielsweise bei in Raumtemperatur vernetzenden LSR Silikonen der Fall ist.
2. Das Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei einer oder mehrere von R und R* eines Polysiloxan-Moleküls Alkenylsubstituenten sind.
Die Alkenylsubstituenten sind bevorzugt endständig. Die Alkenylgruppen nehmen an der Vernetzungsreaktion teil. 3. Das Verfahren nach Ausführungsform 1 oder 2, wobei die unvernetzte Silikon- kautschuk-enthaltenden Masse:
50-80 Gew.-% Polysiloxan-Moleküle enthält, bei denen einer oder mehrere von R und K Vinylgruppen sind, bevorzugt sind die Polysiloxane Vinylgruppen- enthaltendes Polydimethylsiloxan, und/oder
10-40%, bevorzugt 20-40%, oder 20-30%, hydrophobe pyrogene Kieselsäure, die bevorzugt Oberflächenmodifiziert ist, enthält.
Besonders bevorzugt enthält die Silikonkautschuk-enthaltenden Masse nur Polysiloxane und Siliziumoxid(e), sowie gegebenenfalls Vernetzungsmittel und/oder Katalysatoren.
Pyrogene Kieselsäure bzw. pyrogenes Siliciumdioxid, wie es auch genannt wird, besteht vollständig aus amorphen Siliciumdioxid-Partikeln (SiO2), die zu größeren Ein¬ heiten aggregiert sind. Diese besitzen ein sehr gutes Dipolmoment und werden von Mikrowellen sehr gut aktiviert. Erfindungsgemäß müssen deshalb keine Mikrowellen¬ additive zugesetzt werden. Zudem bewirkt das Vorhandensein des elektrischen Lei¬ ters, dass die Energieausnutzung verbessert wird.
Die unvernetzte Silikonkautschuk-enthaltenden Masse kann 0-15% niederviskosere Polydimethylsiloxane als Polysiloxan-Moleküle enthalten.
4. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die unvernetzte Silikonkautschuk-enthaltende Masse hochtemperaturvernetzend ist, und bevorzugt bei einer Temperatur von oberhalb 95°C, bevorzugt in einem Bereich von 110°C bis 220°C, vernetzbar ist. Die Verweilzeit, bezogen auf 1 cm Bestrah¬ lungsabschnitt, beträgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt zwischen 0,012 s und 0,006 s. Die Produktionsgeschwindigkeit beträgt somit bevorzugt zwischen 50 und 100 m pro Minute.
5. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Mikrowellenstrahlung (erzeugt durch ein Magnetron) als einzige Energiequelle verwendet wird. Das Verfahren wird insbesondere unter Verwendung des hierin beschriebenen Mikrowellensystems durchgeführt.
6. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Mikrowellenstrahlung mit einer Leistung von mindestens 900 W, bevorzugt 900 W bis 6 kW oder 900 W bis 2500 W, eingestrahlt wird. Für die Vernetzungsreaktion reichen im Allgemeinen 900 W Leistung. Um jedoch die Produktionsgeschwindigkeit zu erreichen, kann die Leistung erhöht werden.
7. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei das Molekulargewicht der unvernetzten Polysiloxane 250.000 bis 900.000 g/mol beträgt.
8. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die unvernetzte Silikonkautschuk-enthaltenden Masse fest (MQ/VMQ) oder flüssig (LSR) ist und der Polymerisationsgrad der unvernetzten Polysiloxane bevorzugt 5.000-10.000 bei Festsilikonkautschuk und 600-1.800 bei Flüssigsilikonkautschuk beträgt. In einer Ausführungsform ist die unvernetzte Silikonkautschuk-enthaltenden Masse fest (MQ/VMQ), d.h. es handelt sich nicht um LSR.
9. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Reste R und R' der Polysiloxane unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus substituierten oder unsubstituierten Ci-C8-Alkylgruppen und substituierten oder unsubstituierten Ci-Cs-Alkenylgruppen. Fluoratome sind keine bevorzugten Substituenten. Weiter bevorzugt sind die Reste R und R' unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methyl, Phenyl, Vinyl, und Fluor-modifizierten Ci-C5-Alkylgruppen. Bevorzugt sind die d-C8-Alkylgruppen und Ci-Cs-Alkenylgruppen unsubstituiert. In einer Ausführungsform sind die Reste R und R" daher unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methyl, Phenyl, und Vinyl. Insbesondere enthält die Silikonkautschuk-enthaltenden Masse Dimethyl-Vinylmethyl-Siloxane (VMQ) oder α,ω-Divinylpolydimethylsiloxan. Bevorzugt sind mehr als 80% der Reste R und Rx Methylgruppen und weniger als 20% Vinyl- oder Phenylgruppen, wobei Vinylgruppen vorhanden sind. Beispielsweise sind 80% - 90% der Reste R und R' Methylgruppen und 10% - 20% Vinyl- oder Phenylgruppen, wobei Vinylgruppen vorhanden sind. Bevorzugt sind etwa 80% der Reste R und R' Methylgruppen und etwa 20% Vinyl- oder Phenylgruppen, wobei Vinylgruppen vorhanden sind. Beispielsweise sind in den vorstehenden Ausführungsformen weniger als 10% oder weniger als 5% Phenylgruppen vorhanden. In einer Ausführungsform sind ausschließlich Dimethyl-Vinylmethyl-Siloxane (VMQ) als Polysiloxane in der Sili¬ konkautschuk-enthaltenden Masse vorhanden. Zusätzlich sind Oligosiloxane als Vernetzer vorhanden.
10. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die unvernetzte Silikonkautschuk-enthaltenden Masse bevorzugt Polydimethylsiloxane (MQ) und/oder Copolymere aus Dimethylsiloxan und Vinylmethylsiloxan (VMQ) enthält.
11. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Additionsvernetzung eine zwei Komponenten (2K) Platin-katalysierten Reaktion (Hydrosilyierung) ist. Bevorzugt reagieren hierbei Polysiloxane mit Vinyl-Endgruppen (Komponente A) und Si-H Oligosiloxanen (Komponente B, Vernetzer), beispielsweise einem kammförmigen, sternförmigen, oder harzartigen Vernetzer. Als Katalysator wird bevorzugt eine Platin(0)-Verbindung, bevorzugt Hexachloridoplatinsäure mit der Formel H2[PtCI6], verwendet. Bei der Additionsvernetzung auf der Basis von Festsili¬ konkautschuk beträgt die Menge an Katalysator bevorzugt Gew.- 0,5 und 1 Gew.-%.
12. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei eine Peroxidvernetzung durchgeführt wird.
Bei der Peroxidvernetzung wird die Reaktion durch den thermischen Zerfall des Per¬ oxides, der zur Bildung von zwei Radikalen führt, initiiert. Anschließend erfolgt die Radikalübertragung an den Silikonkautschuk entweder durch Substitution eine Wasserstoffatoms eines Alkylsubstituenten, insbesondere bei sogenannten„non-specific" Silikonen, d.h. reinen Dimethyl-Siloxane (MQ) ohne Alkenyl-/Vinyl-Gruppen in der Kette, oder durch Addition an die Doppelbindung von Alkenylsubstituenten, insbesondere bei sogenannten„vinyl-specific" Silikonen, d.h. Dimethyl-Vinylmethyl- Siloxane (VMQ) enthalten Vinylgruppen. Je nach dem welches Silikon vorliegt können unterschiedliche Peroxide verwendet werden. Diese können Dialkyl-, Diaryl-Alkyl- sowie aromatische Diacyl-Peroxide sein. Bevorzugt wird„Bis-(2,4-dichlorbenzoyl- peroxid)" (DCLBP) verwendet. Bei VMQ Silikonen, die vorliegend bevorzugt sind, werden nicht Vinyl-spezifische Peroxide, bevorzugt DCLBP eingesetzt.
13. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Polysiloxane ausschließlich aus Si(R,R')O-Einheiten bestehen.
14. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Silikonkautschuk-enthaltenden Masse auf einem Einkomponenten- Silikonkautschuk basiert, wobei das Polysiloxan entweder Peroxid-vernetzend ist und das Peroxid eingemischt wird, oder Additions-vernetzend ist, wobei der Vernetzer schon in dem Polysiloxan gebunden ist und der Platin-Katalysator eingemischt wird. 15. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Silikonkautschuk-enthaltenden Masse auf einem Zweikomponenten- Silikonkautschuk basiert, wobei es sich um Additions-vernetzende Polysiloxane handelt, bei denen der Platin-Katalysator in der Komponente A und der Vernetzer in der Komponente B enthalten und direkt vor Verwendung zusammengemischt werden.
16. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Silikonkautschuk-enthaltenden Masse 5-40 Gew.-% Si02, z.B. 5 Gew.-% Si02, und 5-70%, bevorzugt 20-40%, pyrogenes Si02 oder gefällte Kieselsäure enthält. Die Menge an Si02 kann beispielsweise nach Veraschen des Silikons in einem Muffeloffen bestimmt werden.
17. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Silikonkautschuk-enthaltenden Masse keine Ferrite, z.B. Magnetit, und/oder Treibmittel enthält. Treibmittel sind Gase oder chemische Verbindungen, die unter Vernetzungsbedingungen Gase oder Wasser freisetzen, z.B. Carbonate.
18. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Silikonkautschuk-enthaltenden Masse außer Siliziumoxid/Siliziumoxiden keine dielektrischen, anorganischen Additive, wie beispielsweise Siliziumcarbid, Siliziumcar- bonitrid, Kohlenstoffnanotubes; Eisenverbindungen (z.B. Eisencarbonyle), Ruß, und Metalloxide, insbesondere Eisenoxide bzw. Eisenoxid-enthaltende Metalloxide, enthält.
19. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Silikonkautschuk-enthaltenden Masse Pigmente enthält.
20. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei wenigstens eine oder mehr Poly(organo)siloxan Isolierungsschichten vorhanden sind und diese entweder nacheinander oder gleichzeitig aufgebracht werden.
22. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei das Kabel ein oder mehreren Adern, die parallel in Längsrichtung des Kabels verlaufen, umfasst oder daraus besteht.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein„Draht" ein einzelner, massiver metallener Leiter/Strang. Eine„Litze", z.B. Rundlitze, Zopflitze, oder Flachlitze, besteht aus gebündelten Drähtchen. Eine Ader oder Kabelader weist einen metallischen Kabel- aderkern auf, der mit einem oder mehreren Isolationsschichten ummantelt ist. Ein „Kabel" enthält Adern die, optional mit Füllern oder anderen Elementen, miteinander verseilt und ein oder mehrlagig ummantelt sind. Adern können Elementweise zu Paaren oder Triples verseilt sein, die Elemente können wieder rum ein- oder mehrlagig mit Füllern zur Zwickelfüllung, verseilt sein und eine Einheit bilden.
Beispielsweise kann PTFE, Glasseide, Polyamid, Polypropylen oder Baumwollfüller zur Zwickelfüllung verwendet werden. Bevorzugt bestehen die Drähte und Litzen aus Kupfer, oder Kupfer, das eine Schichtauflage wie z.B. Zinn, Nickel oder Silber auf¬ weist.
Erfindungsgemäß kann somit eine erste Isolationsschicht auf Silikonbasis auf den metallischen Leiter, d.h. Draht/Drähte oder Litze/Litzen, aufgebracht werden. Es ist aber auch möglich, eine nachfolgende Schicht, z.B. eine zweite oder dritte Schicht, auf eine, oder mehrere, bereits auf dem Leiter vorhandene Schicht(en) aufzubringen. Gleichermaßen können mehrere zusammengefasste Kabeladern mit einer Isolationsschicht auf Silikonbasis versehen werden. Dabei können entweder Kabeladern vers¬ eilt und gegebenenfalls mit weiteren Bestandteilen versehen werden und dann mit einer Isolationsschicht auf Silikonbasis umgeben werden. Alternativ dazu kann die Einheit aus mehreren Kabeladern bereits mit einer, oder mehreren, Ummante- lung(en) versehen sein und es wird eine nachfolgende Schicht, z.B. eine zweite oder dritte Schicht, auf die bereits auf der Einheit vorhandene Schicht(en) aufgebracht. Selbstverständlich können nach dem Aufbringen der Isolationsschicht auf Silikonbasis weitere Schichten auf die Kabelader oder das Kabel aufgebracht werden. Es ist auch möglich eine zweite oder weitere Isolationsschicht auf Silikonbasis direkt auf eine Isolationsschicht auf Silikonbasis oder auf eine Schicht über der Isolationsschicht auf Silikonbasis, aufzutragen.
23. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Isolationsmaterialien der verseilten Kabel (die Ummantelung der verseilten Adern) aus hochleistungs-Kunststoffen wie Fluorpolymere, PEEK, PTFE bestehen können. Erfindungsgemäß können beispielsweise die Adern mit Silikon isoliert werden, dann werden die Adern verseilt und noch einmal mit Silikon ummantelt. Das Silikon kann auch für die Zwickelfüllung verwendet werden, um das Kabel rund zu machen. Das Silikon kann hierbei grundsätzlich direkt auf das Metall aufgetragen werden, oder über eine andere Polymerschicht. Somit kann die Silikonummantelung als Aderisolation und/oder als Mantelmaterial und/oder als Füllmaterial verwendet werden. 24. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Isolationsmateralien, die sich unter der Isolationsschicht auf Silikonbasis befinden (direkt darunter oder mit weiteren Zwischenschichten dazwischen), temperatursensitive Werkstoffe darstellen, wie z.B. Polyolefine, PVC, und thermoplastische- Elastomere. Derartige Materialien würden bei der Vernetzung von Silikonen den Temperatureintrag durch konventionelle Infraroteinstrahlung nicht überstehen. Da das erfindungsgemäße Verfahren aber mildere Bedingungen ermöglicht, können die empfindlichen Schichten geschont werden.
25. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei der Unterbau aus Materialien bestehen kann oder beschichtet sind, die bei hohen Temperaturen zur Ausgasungen neigen, was sich in Form von Blasen an der Silikonisolation ausprägen kann. Bei der erfindungsgemäßen Verwendung von Mikrowellen entstehen keine so hohen Temperaturen, dass die Materialien ausgasen könnten. Der Begriff„Unterbau" bezieht sich hierbei auf den Untergrund, auf den die Isolationsschicht auf Silikonbasis aufgebracht wird.
Leitungen mit Geflecht, wobei Silikon herum gegeben wird. Das Geflecht zieht Luftfeuchtigkeit und führt daher im Silikon zu Blasenbildungen bei der Temperatur.
26. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Schlagrichtung (S-Schlag oder Z-Schlag) und Verseilrichtung im Gleichschlag (unilay) oder im Kreuzschlag (true concentric) vorliegen kann.
27. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei das Kabel ein stromführendes Element oder signalführendes Element, beispielsweise eine stromführende Ader oder einen stromführenden Leiter und/oder ein Leiterelement und/oder Signalübertragungselement, umfasst.
28. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei der Kabelkern aus einem Draht/mehreren Drähten, z.B. Flachdraht, ein Drahtbündel, ein Drahtgestrick, z.B. Geflechtschlauch, oder aus einer Litze/mehreren Litzen besteht.
29. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei das Kabel ein Endloskabel, bzw. der Leiter ein Endlosleiter, bzw. die Kabelader eine Endloskabelader, ist und bevorzugt eine Länge von mindestens 500-Metern aufweist. 30. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei der Kabelkern einen Durchmesser von >1 mm aufweist.
31. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Silikonisolierungsschicht direkt auf den Metall-enthaltenden Kabeladerkern, vorzugsweise unisolierte, beschichtete oder unbeschichtete Drähte oder Litzen bzw. Draht oder Litze, aufgebracht wird.
Das Metall im Kern des Kabels hat einen positiven Einfluss auf die Vernetzung der Silikonkautschuk-enthaltenden Masse. Zum einen wirkt der metallische Leiter wie eine Antenne. Die Mikrowelle koppelt sich in den Leiter ein. Mit dem Gehäuse der Mikrowellenkammer entsteht ein koaxialer Aufbau, dass bedeutet eine homogene Feldausbreitung zwischen Leiter und der Mikrowellenkammer.
32. Das Verfahren nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Silikonisolierungsschicht eine Schichtdicke von 0,5 mm - 4,0 mm aufweist.
Die Erfindung betrifft auch ein Kabel oder Kabelader mit blasenfreier Isolationsschicht auf Silikonbasis, herstellbar oder hergestellt unter Verwendung des Verfahrens nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen, wobei die Wandstärke der Isolationsschicht auf Silikonbasis bevorzugt von 0,5 mm - 4,0 mm beträgt.
Das vorstehende Kabel oder die Kabelader enthält unter der Isolationsschicht auf Silikonbasis bevorzugt eine temperaturempfindliche Ummantelung/Schicht, z.B. eine Ummantelung/Schicht aus Polyolefin, PVC, oder thermoplastische-Elastomere, bzw. Polymeren mit einer Temperatur von < 150°C.
Die Erfindung betrifft auch ein Mikrowellensystem, das zur Vernetzung der Silikon¬ kautschuk-enthaltenden Masse gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden kann. Das Mikrowellensystem kann gemäß den nachfolgenden Ausführungsformen ausgestaltet sein:
Ml. Mikrowellensystem, umfassend
(i) ein Magnetron zur Erzeugung einer ungepulsten, elektromagnetischen Strah¬ lung,
(ii) eine Mono-Mode-Mikrowellenkammer mit zwei sich gegenüberliegenden Öffnungen, (iii) einen Hohlleiter, welcher das Magnetron mit der Mono-Mode- Mikrowellenkammer verbindet,
(iv) mindestens eine Absorberanordnung an zumindest einer der Öffnungen der Mikrowellenkammer, wobei die Absorberanordnung eine oder mehrere Kammern, bevorzugt 2-8, oder 3-6, insbesondere bevorzugt 3-4 Kammern, aufweist, und
(v) ein System zur Impedanzanpassung des Mikrowellensystems.
Die sich gegenüberliegenden Öffnungen der Mono-Mode-Mikrowellenkammer sind ausgestaltet, um Produkte insbesondere mit unvernetzter Silikonkautschukenthaltende Masse versehene Kabel/Kabeladern/Leiter während der Mikrowellener¬ wärmung hindurchzuführen. Insbesondere sind die Öffnungen der Mikrowellenkammer und Absorber für Kabel mit einem Querschnitt von 0,5 mm2 bis 125,0 mm2 angepasst. Hierbei beträgt der Abstand zwischen dem Kabel und der Mikrowellenkammer bzw. dem Absorber mindestens 1,0 cm. Die Kammern der Absorberanord¬ nung (nachfolgend auch der„Absorber") sind ebenfalls mit sich gegenüberliegenden Öffnungen ausgestattet, damit die Produkte auch durch diese Kammern durchgeführt werden können. Die Kammern der Absorber und die Mono-Mode-Mikrowellenkammer sind in einer Reihe angeordnet. Beispielsweise wird bei der Herstellung von Kabelbeschichtungen für Endloskabel ein Kabeltransportsystem verwendet, dass das Kabelerzeugnis durch alle Kammern, einschließlich der Mono-Mode-Mikrowellenkammer kontinuierlich hindurchführt. Anschließend erfolgen weitere Behandlungsschritte oder das Kabelprodukt fällt als fertiges Produkt an.
Die Anzahl der Kammern sowie die Länge der Absorber sind abhängig von der zu vernetzenden Leitung und dem Gesamtaufbau des Mikrowellensystems. Insbesondere kann durch die Erhöhung der Reflexion der Strahlung durch entsprechende Ausgestaltung der Absorber oder durch Erhöhung der Anzahl der Absorberkammern eine höhere Leistung auf das zu bearbeitende Produkt erzielt werden. Dies ist insbesonde¬ re wichtig, wenn der zu erwärmende Teil des Produkts Mikrowellenstrahlung schlecht absorbiert.
In einer Ausführungsform wird eine Silikonkautschuk-basierte Ummantelung auf eine Kabelader oder eine Einheit von Kabeladern, wobei die Einheit bereits eine oder mehrere Ummantelungen aufweist, aufgebracht.
Die geometrische Ausgestaltung wurde dahingehend angepasst, dass das Energiemaximum in der Mikrowellenkammer liegt. Ein Fachmann auf dem Gebiet der Hochfrequenztechnik kann eine derartige Anpassung, insbesondere ein notwendige Impedanzanpassung des Aufbaus, vornehmen.
M2. Mikrowellensystem nach Ausführungsform Ml, wobei
(i) die eine oder die mehreren Kammern, oder die Wände der Kammern, Alumini¬ um enthalten oder daraus bestehen, und/oder
(ii) die Innenwände der Kammern mit Mikrowellen-absorbierenden Additiven, bevorzugt Siliziumcarbid oder ein Polymer, enthaltend ein Mikrowellen¬ absorbierendes Additiv, beschichtet sind.
Bevorzugt sind die Wände der Kammern aus Aluminium gefertigt, wobei die Wände beschichtet sein können und auch zusätzliche Komponenten aufweisen können, bei¬ spielsweise zusätzliche Metallplatten oder Kammerwände aus Aluminium oder einem anderen Material, um die Absorberleistung zu verstärken. Beispielsweise könnte die Kammer mit einer Doppelwand ausgestattet sein.
M3. Mikrowellensystem nach Ausführungsform Ml oder M2, wobei
(i) mindestens eine Absorberanordnung mit mehreren Kammern im Querschnitt an die Öffnung der Mono-Mode-Mikrowellenkammer angepasst ist, um die austreten¬ de Mikrowellenstrahlung absorbieren zu können, und/oder
(ii) die Kammern der Absorberanordnung mit zwei sich gegenüberliegenden Öffnungen ausgestattet sind.
M4. Mikrowellensystem nach einer der Ausführungsformen M1-M3, wobei das Magnetron Mikrowellen mit einer Frequenz von 2450 MHz ± 100 MHz erzeugt.
M5. Mikrowellensystem nach einer der Ausführungsformen M1-M4, wobei
(i) mindestens eine Absorberanordnung derart nach der Mikrowellenkammer angeordnet ist, dass ein Kabel nach dem Hindurchführen durch die Mikrowellenkammer durch diese Absorberanordnung hindurchgeführt werden kann; und/oder
(ii) mindestens eine Absorberanordnung derart vor der Mikrowellenkammer angeordnet ist, dass ein Kabel vor dem Hindurchführen durch die Mikrowellenkammer durch diese Absorberanordnung hindurchgeführt werden kann.
M6. Mikrowellensystem nach einer der Ausführungsformen M1-M5, wobei mindestens eine Absorberanordnung vorhanden ist, die zwei oder mehrere Kammern und eine Runde und/oder konzentrische Geometrie aufweist. M7. Mikrowellensystem nach Ausführungsform M6, wobei die zwei oder mehreren Kammern der mindestens einen Absorberanordnung zueinander beabstandet sind.
M8. Mikrowellensystem nach einer der Ausführungsformen M1-M7, wobei die Kammern der Absorberanordnung Öffnungen mit einem Durchmesser von > 1mm Millimeter aufweisen.
M9. Mikrowellensystem nach einer der Ausführungsformen M1-M8, wobei das System zur Impedanzanpassung über die mechanische Verschiebung des Kurzschlusses (Leerlauf) im Hohlleiter angepasst wird.
Diese Anpassung kann halbautomatisch oder bevorzugt vollautomatisch durch Software gestützte Auswertung der Streuparameter durchgeführt werden, welche dem Fachmann, z.B. durch stufenlose Stellschrauben geläufig ist.
Die Öffnungen der Absorberanordnung sind von der zu vernetzenden Leitung abhängig. Bevorzugt weist ein Kabelkern einen Durchmesser von >lmm Millimeter auf.
MIO. Mikrowellensystem nach einer der Ausführungsformen M1-M9, wobei die Mo- no-Mode-Mikrowellenkammer und die Kammern der Absorberanordnung ausgestaltet ist, um ein Endloskabel zu Bestrahlungszwecken durch die Kammern zu transportieren.
Mll. Mikrowellensystem nach einer der Ausführungsformen MI-MIO, wobei das Magnetron eine Leistungsaufnahme von bis zu 6 Kilowatt hat.
M12. Mikrowellensystem nach einer der Ausführungsformen Ml-Mll, wobei die Mono-Mode-Mikrowellenkammer eine zylindrische oder rechteckige Form aufweist, wobei die Mono-Mode-Mikrowellenkammer und die Kammern der Absorberanordnung zwei sich gegenüberliegende Öffnungen aufweist, durch die mitteis eines vorhandenen Kabeltransportsystems, eine Silikonkautschuk-enthaltende Masse, die auf i) einen metallischen Kabeladerkern, oder
ii) eine Kabelader, oder
iii) mehrere zu einer Einheit zusammengefasste Kabeladern, wobei die Einheit bereits ein oder mehrere Isolationsschichten als Ummantelung der Kabeladern aufweisen kann,
aufgebracht ist, durchgeführt werden kann. Die Mikrowellenkammer kann zylindrisch oder rechteckig aufgebaut sein. Die Geometrie ist abhängig davon, an welcher örtlichen Stelle sich das Feldmaximum zur Silikonvernetzung aufbaut. Die mechanische Länge des Hohlleiters ist auf die elektrische Länge des Übertragungsweges angepasst, sodass sich das Feldmaximum in die Mikrowellenkammer verschiebt.
Das Kabeltransportsystem besteht aus einem Kabelspulen Ab-und Aufwickler (wie bezüglich der Kabelherstellung an anderer Stelle genauer ausgeführt ist).
M13. Absorberanordnung wie in einer der Ausführungsformen M1-M8 definiert.
M14. Verwendung einer Absorberanordnung, wie in einer der Ausführungsformen M1-M8 definiert, zur Absorption und zumindest teilweisen Reflektion, bevorzugt zur Absorption, von Mikrowellenstrahlung.
Die Mikrowellenkammer, kann zylindrisch oder rechteckig aufgebaut sein. Die Geometrie ist abhängig davon, an welcher örtlichen Stelle sich das Feldmaximum zur Silikonvernetzung aufbaut.
M15. Verwendung nach Ausführungsform M14, wobei die Mikrowellenstrahlung zur Härtung einer Polysiloxan-basierten Isolationsschicht eines Kabels erzeugt wird.
M16. Verwendung eines Mikrowellensystems nach einer der vorangegangenen Ausführungsformen zur Vernetzung einer Polydimethylsiloxan-basierten Silikonisolierungsschicht als Kabelummantelung oder Ummantelung eines metallischen
Kabeladerkerns.
M17. Verwendung eines Systems, bestehend aus einem Magnetron und einem Hohl¬ leiter, welcher das Magnetron mit der Mono-Mode-Mikrowellenkammer verbindet, zur Mikrowellenvernetzung von Isolationschichten auf Silikonbasis, bevorzugt zu einer Mikrowellenvernetzung gemäß dem Verfahren von Ausführungsform 1.
M18. Verwendung eines Systems zur Impedanzanpassung in einem Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 1-32. Die Impedanzanpassung kann hierbei mit Hilfe mechanischer Verschiebung vom Kurzschluss bzw. Leerlauf im Hohlleiter bzw. einer Anpassung halbautomatisch oder bevorzugt vollautomatisch durch Software gestützte Auswertung der Streuparameter durch vektorielle Netzwerkanalyse erfolgen. M19. Verwendung von Mikrowellenabsorbern in einem Verfahren gemäß einem der hier beschriebenen Ausführungsformen, die an den Öffnungen der Mikrowellenkammer angebracht sind, um Leckstrahlung in die Kammer zurück zu reflektieren bzw. zu absorbieren. Hierbei sind die Absorber so von den Öffnungen bzw. der Mikrowellenkammer beabstandet, dass die Maxima der Strahlung so eingestellt werden können, dass sie in die Kammern der Absorber fallen.
40. Kabel oder Kabelader mit blasenfreier Isolationsschicht auf Silikonbasis, herstellbar oder hergestellt unter Verwendung des Verfahrens nach einer der Ausführungsformen 1-32, wobei die Wandstärke der Isolationsschicht auf Silikonbasis bevorzugt 0,5 mm - 4,0 mm beträgt.
Die vorliegende Offenbarung soll weiter anhand von Figuren erläutert werden:
Figur la zeigt ein bekanntes Verfahren zum Vernetzen von Silikonummantelungen durch Erhitzen in Infrarot-Heizöfen.
Figur lb zeigt das erfindungsgemäße Verfahren zum Vernetzen von Silikonummantelungen unter Verwendung von Mikrowellenstrahlen.
Figur 2 zeigt eine in Reihe geschaltete Anordnung von 4 Absorberkammern, durch die ein Leiter mit Beschichtung aus Silikonkautschuk-enthaltender Masse geführt wird.
Beispiele
Die Absorberanordnung und das Magnetron sind in Figur lb nicht gezeigt. Figur lb zeigt ein Kabel 14, welches über Drahtführungen (Spulen) 13 durch den Extruder 12 zur Kaltextrusion (ca. 25°C) geführt wird und anschließend in der Mikrowellenkammer 11 erhitzt wird.
Figur 2 zeigt eine Absorberanordnung 15 mit einer in Reihe geschalteten Anordnung von vier Absorberkammern 16, durch die ein Leiter 14 mit Beschichtung aus Silikonkautschuk-enthaltender Masse geführt wird.
Die Herstellung von erfindungsgemäßen Kabeln oder Kabeladern kann wie nachstehend beschrieben durchgeführt werden. 2
20
Zunächst muss die Anlage gereinigt und zusammengebaut werden. Dabei werden zunächst die Schnecke und die Zylinder gereinigt und der Extrusionskopf wird inklusive Werkzeuge zusammengebaut. Die Spule mit dem Leiter wird in den Abwickler eingebaut und der Leiter selbst wird durch den Extrusionskopf geführt. Dann wird die Mikrowellen-Anlage in Position gebracht und so ausgerichtet, dass der Leiter mittig durch die Mikrowellenkammer geführt wird.
Die unvernetzte Silikonkautschuk-enthaltenden Masse wird auf der Walze angesetzt. Hierfür werden alle Bestandteile der unvernetzten Silikonkautschuk-enthaltenden Masse auf die Walze gegeben und alles homogen miteinander zu einem sogenannten „Fell" gewalzt. Von dem Fell werden ca. 2-3kg große Stücke abgeschnitten und aufgerollt. Mit den Stücken wird der Extruder über eine Dosiereinheit gefüttert.
Ist die Silikonmischung und die Anlage vorbereitet, wird der Extruder gestartet. Zunächst muss er vollständig mit dem Material gefüllt werden. Sobald dies erfolgt ist und aus der Düse Silikon herauskommt, wird ein Programm gestartet. Dieses Programm regelt die Leistung des Magnetrons in Abhängigkeit der Extrusionsgeschwin- digkeit. Zunächst wird langsam angefahren und die Mikrowelle eingeschaltet, nach wenigen Sekunden ist die Mikrowelle hochgefahren und muss noch eingestellt werden. D.h. die Impedanz muss auf den Querschnitt des Leiters eingestellt werden. Dies erfolgt aber automatisch über eine Software bzw. soll wie eine Rezeptur im System hinterlegt werden. Kurz darauf wird die Geschwindigkeit auf Produktionsbedingungen hochgeregelt, zugleich wird die Leistung des Magnetrons angepasst. Das Anfahren soll innerhalb von wenigen Sekunden erfolgen. Das vernetzte Kabel wird anschließend auf eine Spule aufgewickelt. Eventuell muss es noch vorher talkumiert oder einem anderen Trennmittel behandelt werden, aber das ist unabhängig von dem Vernetzungsprozess.
Zitierte Druckschriften
EP1655328B1, DE19855718, EP1900767 Bl, US 4,980,384, US 4,460,713,
EP0945916

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Herstellung eines Kabels oder einer Kabelader, mit einer oder mehreren Isolationsschichten auf Silikonbasis, umfassend die Schritte: a) Aufbringen einer unvernetzten Silikonkautschuk-enthaltenden Masse, enthaltend Polysiloxane, die den Grundbaustein Si(R,P )O enthalten, wobei R und R1 unabhängig voneinander organische Substituenten darstellen, wobei unterschiedliche SiCR^O-Einheiten in einem Polysilo- xan-Molekül vorhanden sein können, mittels eines Extrusionsverfahrens auf
i) einen oder mehrere metallische(n) Kabeladerkern(e), oder ii) eine Kabelader, oder
iii) mehrere zu einer Einheit zusammengefasste Kabeladern, wobei die Einheit bereits ein oder mehrere Isolationsschichten als Ummante- lung der Kabeladern aufweisen kann,
um eine Isolationsschicht zu bilden, wobei
die Silikonkautschuk-enthaltenden Masse außer Siliciumoxid/Silicium- oxiden keine dielektrischen, anorganischen Additive enthält; und b) Vernetzen der aufgebrachten Silikonkautschuk-enthaltenden Masse in einer Mono-Mode-Mikrowellenkammer mit kontinuierlicher Strahlung von 2450 MHz ± 100 MHz, unter kontinuierlicher Durchführung der aufgebrachten Silikonkautschuk-enthaltenden Masse durch die Mono- Mode-Mikrowellenkammer, wobei die Vernetzung gemäß einem oder beiden der Folgenden stattfindet:
i) Additionsvernetzung, wobei einer oder mehrere von R und R' eines Po- lysiloxan-Moleküls Alkenylsubstituenten darstellen, die sich mit Silan- gruppen von Oligosiloxanen, die als Vernetzer in der Silikonkautschuk- enthaltenden Masse enthalten sind, in Gegenwart von katalytisch wirkenden Salzen und/oder Metallkomplexkatalysatoren verbinden; und ii) Peroxidvernetzung, wobei sich R und/oder Rx von verschiedenen Polysi- loxan-Molekülen in Gegenwart von Peroxiden verknüpfen. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Silikonkautschuk-enthaltenden Masse
(i) 5-40 Gew.-% SiO2, bevorzugt Gew.-% 20-40%, pyrogenes SiO2 oder gefällte Kieselsäure enthält, und/oder
(ii) keine Ferrite, und/oder Treibmittel enthält.
Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens eine Absorberanordnung an zumindest einer der Öffnungen der Mikrowellenkammer angeordnet ist, um Mikrowellenstrahlung entlang Durchführung der aufgebrachten Silikonkautschuk-enthaltenden Masse durch die Mono-Mode-Mikrowellenkammer, zu absorbieren und reflektieren.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die unvernetzte Silikonkautschuk-enthaltenden Masse:
(i) 60-70 Gew.-% Polysiloxan-Moleküle enthält, bei denen einer oder meh¬ rere von R und R Vinylgruppen sind, bevorzugt sind die Polysiloxane Vinylgruppen-enthaltendes Polydimethylsiloxan, und/oder
(ii) 10-40%, bevorzugt 20-40%, oder 20-30%, hydrophobe pyrogene Kie¬ selsäure, die bevorzugt Oberflächenmodifiziert ist, und/oder
(iii) hochtemperatu ("vernetzend, bevorzugt bei einer Temperatur von oberhalb 95°C vernetzbar, ist.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, wobei
(i) das Molekulargewicht der unvernetzten Polysiloxane 250.000 bis
900.000 g/mol beträgt, und/oder
(ii) die unvernetzte Silikonkautschuk-enthaltenden Masse fest (MQ/VMQ) oder flüssig (LSR) ist und der Polymerisationsgrad der unvernetzten Polysiloxane bevorzugt 5.000-10.000 bei Festsilikonkautschuk und 600- 1.800 bei Flüssigsilikonkautschuk beträgt.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, wobei
(i) die Reste R und R' der Polysiloxane unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus substituierten oder unsubsti- tuierten d-Ce-Alkylgruppen und substituierten oder unsubstituierten d- C8-Alkenylgruppen, und/oder
(ii) die unvernetzte Silikonkautschuk-enthaltenden Masse bevorzugt Poly- dimethylsiloxane (MQ) und/oder Copolymere aus Dimethylsiloxan und Vinylmethylsiloxan (VMQ) enthält.
7. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, wobei die Mikrowellenstrahlung
(i) als einzige Wärmequelle verwendet wird; und/oder
(ii) mit einer Leistung von mindestens 900 W, eingestrahlt wird.
8. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei einer oder mehrere von R und R' eines Polysiloxan-Moleküls Alkenylsubstituenten sind.
9. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, wobei
(i) zwei oder mehr Poly(organo)siloxan Isolierungsschichten vorhanden sind und diese entweder nacheinander oder gleichzeitig aufgebracht werden, und/oder
(ii) die Kabelader, oder die mehreren zu einer Einheit zusammengefassten Kabeladern, bereits ein oder mehrere temperatursensitive Isolations¬ schichten aufweist/aufweisen, insbesondere Polyolefine, PVC, und thermoplastische-Elastomere.
10. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, wobei
(i) der Kabelkern einen Durchmesser von >1 mm aufweist, und/oder
(ii) die Silikonisolierungsschicht eine Schichtdicke von 0,5 mm - 4,0 mm aufweist.
11. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, wobei die Additionsvernetzung eine zwei Komponenten (2K) Platin-katalysierten Reaktion (Hydrosilyierung) ist.
12. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-11, wobei die Silikonkautschukenthaltenden Masse auf einem Einkomponenten- Silikonkautschuk basiert, wobei das Polysiloxan entweder Peroxid-vernetzend ist und das Peroxid ein¬ gemischt wird, oder Additions-vernetzend ist, wobei der Vernetzer schon in dem Polysiloxan gebunden ist und der Platin-Katalysator eingemischt wird.
13. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-11, wobei die Silikonkautschukenthaltenden Masse kein Additiv enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Siliziumcarbid, Siliziumcarbonitrid, Kohlenstoffnanotubes, Eisenverbindungen, Ruß, und Metalloxiden.
14. Verwendung eines Mikrowellensystem, umfassend
(i) ein Magnetron zur Erzeugung einer ungepulsten, elektromagnetischen Strahlung,
(ii) eine Mono-Mode-Mikrowellenkammer mit zwei sich gegenüberliegenden Öffnungen,
(iii) einen Hohlleiter, welcher das Magnetron mit der Mono-Mode- Mikrowellenkammer verbindet,
(iv) mindestens eine Absorberanordnung an zumindest einer der Öffnungen der Mikrowellenkammer, wobei die Absorberanordnung eine oder mehrere Kammern, aufweist, und
(v) ein System zur Impedanzanpassung des Mikrowellensystems, für die Mikrowellenvernetzung von Isolationschichten auf Silikonbasis, bevorzugt zu einer Mikrowellenvernetzung gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10.
15. Kabel oder Kabelader mit blasenfreier Isolationsschicht auf Silikonbasis, herstellbar oder hergestellt unter Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-13, wobei die Wandstärke der Isolationsschicht auf Silikonbasis bevorzugt 0,5 mm - 4,0 mm beträgt.
16. Das Kabel oder die Kabelader nach Anspruch 15, wobei unter der Isolations¬ schicht auf Silikonbasis eine temperaturempfindiiche Ummantelung vorhanden ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020125871A1 (de) * 2018-12-21 2020-06-25 Gerlach Maschinenbau Gmbh Vernetzungsvorrichtung mit monomode-applikator

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4269757A (en) * 1979-03-13 1981-05-26 Toray Silicone Company, Ltd. Siloxane compositions which form ceramics at high temperatures
US4460713A (en) 1982-06-25 1984-07-17 Dow Corning Corporation Microwave cured silicone elastomeric foam
FR2548507A1 (fr) * 1983-06-28 1985-01-04 Lambda Technics Int Applicateur a micro-ondes, a densite d'energie ajustable, destine au traitement d'objets au moins en partie polaires
US4980384A (en) 1988-09-05 1990-12-25 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Foamable silicone rubber composition and method for curing the same
EP0456557A1 (de) * 1990-05-07 1991-11-13 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Schäumbare Silikonkautschukzusammensetzung
US5346932A (en) * 1990-01-26 1994-09-13 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Silicone rubber composition and method for curing the same
US5916940A (en) * 1996-06-27 1999-06-29 Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd. Silicone rubber composition for use in electrical wire covering
EP0945916A2 (de) 1998-03-23 1999-09-29 Fuji Polymer Industries Co,, Ltd. Elektromagnetische Wellen, absorbierende Wärmeleitende geformte Silikongel-Platte und deren Herstellungsverfahren
DE19855718A1 (de) 1998-06-15 2000-05-31 Rcc Polymertechnik Gmbh Verfahren zur kontinuierlichen Vernetzung von reaktiven Organopolysiloxanen, speziell additionsvernetzbare Siliconkautschuksysteme durch Einwirkung von elektromagnetischen Wellen (Mikrowellen) zur Herstellung von Elastomer-Formkörpern
EP1655328B1 (de) 2004-11-04 2007-12-19 Wacker Chemie AG Mikrowellenaktive Silikonzusammensetzungen und daraus hergestellte Formkörper
EP1900767B1 (de) 2006-09-12 2010-03-31 Wacker Chemie AG Mikrowellenschaum

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4269757A (en) * 1979-03-13 1981-05-26 Toray Silicone Company, Ltd. Siloxane compositions which form ceramics at high temperatures
US4460713A (en) 1982-06-25 1984-07-17 Dow Corning Corporation Microwave cured silicone elastomeric foam
FR2548507A1 (fr) * 1983-06-28 1985-01-04 Lambda Technics Int Applicateur a micro-ondes, a densite d'energie ajustable, destine au traitement d'objets au moins en partie polaires
US4980384A (en) 1988-09-05 1990-12-25 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Foamable silicone rubber composition and method for curing the same
US5346932A (en) * 1990-01-26 1994-09-13 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Silicone rubber composition and method for curing the same
EP0456557A1 (de) * 1990-05-07 1991-11-13 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Schäumbare Silikonkautschukzusammensetzung
US5916940A (en) * 1996-06-27 1999-06-29 Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd. Silicone rubber composition for use in electrical wire covering
EP0945916A2 (de) 1998-03-23 1999-09-29 Fuji Polymer Industries Co,, Ltd. Elektromagnetische Wellen, absorbierende Wärmeleitende geformte Silikongel-Platte und deren Herstellungsverfahren
DE19855718A1 (de) 1998-06-15 2000-05-31 Rcc Polymertechnik Gmbh Verfahren zur kontinuierlichen Vernetzung von reaktiven Organopolysiloxanen, speziell additionsvernetzbare Siliconkautschuksysteme durch Einwirkung von elektromagnetischen Wellen (Mikrowellen) zur Herstellung von Elastomer-Formkörpern
EP1655328B1 (de) 2004-11-04 2007-12-19 Wacker Chemie AG Mikrowellenaktive Silikonzusammensetzungen und daraus hergestellte Formkörper
EP1900767B1 (de) 2006-09-12 2010-03-31 Wacker Chemie AG Mikrowellenschaum

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020125871A1 (de) * 2018-12-21 2020-06-25 Gerlach Maschinenbau Gmbh Vernetzungsvorrichtung mit monomode-applikator
CN113196874A (zh) * 2018-12-21 2021-07-30 德国爱德华洁兰赫公司 具有单模施加器的交联设备

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