EuroWire November 2018

Technischer Artikel

in der Natura kristallin sind, neigen sie zur eingefrorenen Spannung wenn sie zu schnell gekühlt werden. Durch diese thermische Analysetechnik, offenbart sich die eingefrorene Spannung als falsche Schmelzspitze in einem Zyklus Aufheizung-Abkühlung-Aufheizung. Bei zu schneller Abkühlung wird vermieden, dass der Mantel schrumpft und der Prozentsatz der vom Polymer zu erreichende Kristallisation erzielt wird (Gleichgewicht). Das Polymer schrumpft wegen der Bewegung der Ketten, die versuchen den eigenen Gleichgewichtszustand zu erreichen; und das Spannungsniveau im Mantel überschreitet die Festigkeit des Polymers, was wiederum zur Rissbildung führt. Anders gesagt, das Gleichgewicht wird durch den Mangel der Bewegung der Ketten bei Temperaturen unter dessen Schmelzpunkt verhindert. Durch ein Verfahren der Erwärmung des Kabelmaterials über den Schmelzpunkt des Polymers hinaus und dann mit der Kühlung bei sehr langsamer Geschwindigkeit um das Gleichgewicht zu sichern, zeigt die graphische Darstellung dieses Zyklus mögliche Unterschiede zwischen dem anfänglichen Zyklus und den darauffolgenden Zyklen. Diese Unterschiede zeigen an, ob in den Verarbeitungstechniken Änderungen durchzuführen sind. Werden LSHF-Compounds mit Blick auf die Herstellung des Gleichgewichts verarbeitet, so können Rissbildungen verhindert werden.

▲ ▲ Abb. 3 : Kabel 3 DDK-Kurve

▲ ▲ Abb. 4 : Kabel 4 DDK-Kurve

3 Beispiel der Analyse eines gerissenen Kabels Neulich forderte ein Kabelhersteller bei Mexichem die Analyse eines Kabels, das in harten Outdoor-Bedingungen installiert wurde und Rissbildungen zeigte. der Fehlersuche des Rissproblems schlossen die Analyse der Produktionsdaten von Compounds ein, um sicherzustellen, dass die geeigneten Wirkstoffe und Verfahren benutzt wurden. Das Unternehmen kombinierte die Bemühungen, um die Produktionsgeschichte zu untersuchen, sowohl beim Kabelhersteller als in der Produktionsumgebung des Compounds. Obwohl dieser Hersteller jahrelang schon erfolgreich LSHF-Kabels herstellte, entschied man sich dafür eine DDK-Analyse mit Musterkabeln durchzuführen und zwar: • Kabel 1 : „Gutes” Kabel, gealtert, mit niedrigerem Durchmesser und dünnerer Wand. Mit diesem Ausbau gab es in über 4 Jahre keinen Ausfall • Kabel 2 : „Gutes” Kabel, mit einem größeren Durchmesser, dickerer Wand und ohne Rissbildung. • Kabel 3 : „Ungeeignetes” Kabel, das im Feld riss. Es wies dasselbe Durchmesser und dieselbe Wanddicke wie bei Kabel 2 auf Die DDK-Analyse wurde am ungeeigneten Kabel sowie an den beiden „guten” Steuerkabeln durchgeführt, mit Einsatz eines Probezyklus Aufheizung-Abkühlung- Aufheizung. Aufheizungszyklus, entsprach die Anfangstemperatur 25°C und ging auf 200°C über, bei einer Aufheizgeschwindigkeit von 10°C pro Minute. Der nächste Zyklus, ein langsames Abkühlungsverfahren, brachte die Temperatur von 200°C auf -25°C bei einer Geschwindigkeit von 5°C pro Minute. Die traditionellen Methoden Für den ersten

Während des zweiten Aufheizungszyklus stieg die Temperatur wieder von -25°C auf 200°C, bei einer Geschwindigkeit von 10°C pro Minute. Siehe Abb. 1. Überprüft man die DDK-Kurve des Kabels 1 in der Abb. 1 , bemerkt man, dass die Kurve der ersten Aufheizung (gestichelte Linie) sich nicht sehr von der Kurve der zweiten Aufheizung unterscheidet (durchgezogene Linie). Das zeigt, dass das Material gut bearbeitet wurde und keine wesentlichen eingefrorenen Spannungsniveaus enthielt. Es war ein erwartetes Ergebnis, da es sich um ein„gutes Kabel” handelte. Der niedrigere Durchmesser und die dünnere Wand vereinfachten eine langsame Abkühlung während der Verarbeitung, was wiederum ermöglichte, dass die Polymer ein Gleichgewicht erreichten, das frei von wesentlichen Spannungsniveaus war. Die DDK-Kurve des Kabels 2 in der Abb. 2 stellt ein sehr ähnliches Verhalten dar. Die Kurve der erste Aufheizung (gestichelte Linie) zeigte gegenüber der Kurve der zweiten Aufheizung (durchgezogene Linie) keine großen Unterschiede. Das zeigt nochmals, ein Kabel, das sachgemäß bearbeitet wurde und keine wesentlichen eingefrorenen Spannungsniveaus enthielt. Obwohl der Hersteller diese Kabel als „gut“ klassifizierte, zeigt die graphische Darstellung Möglichkeiten für eine Prozessoptimierung. Es ist schwerer eine dickere Mantelwand langsam abzukühlen (das kann mit heißem Wasser im Wasserkühlbad erzielt werden). Abb. 2 zeigt, dass das Material mit einer minimalen eingefrorenen Spannung im Compound hergestellt werden kann. Betrachtet man die DDK-Kurve für das Kabel 3, zeigt das „ungeeignete” gerissene

▲ ▲ Abb. 1 : Kabel 1 DDK-Kurve

▲ ▲ Abb. 2 : Kabel 2 DDK-Kurve

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November 2018