AT218591B - Ein- oder mehradrige elektrische Kabel oder isolierte Leiter für beliebige Stromstärken und Spannungen für die Verwendung in hochaggressiven Medien - Google Patents

Description

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  Ein- oder mehradrige elektrische Kabel oder isolierte Leiter für beliebige Stromstärken und Spannungen für die
Verwendung in hochaggressiven Medien 
 EMI1.1 
 

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 Buten sind in verschiedenen Patentschriften der   Patentinhaberin   beschrieben ; sie werden hergestellt durch Copolymerisation (in einem organischen Lösungsmittel) unter niedrigem Druck und in Anwesenheit eines Katalysators, welcher als Reaktionsprodukt einer im organischen Lösungsmittel löslichen Verbindung eines Übergangsmetalls der IV., V. oder VI. Gruppe des periodischen Systems der Elemente mit einer Alkylmetallverbindung eines Metalls der II. oder III. Gruppe des periodischen Systems erhalten wird. 



   Die besonders geeigneten Copolymeren von Äthylen mit Propylen werden vorzugsweise erhalten, indem man die Monomeren in völliger Abwesenheit von Lösungsmitteln bei einer Temperatur zwischen +30   und-100 C   unter solchen Bedingungen umsetzt, dass die Monomermischung   im Polymerisationsautoklaven   in flüssigem Zustand vorliegt,   u. zw.   in Anwesenheit eines Katalysators, welcher als Reaktionsprodukt eines Alkylderivats vonMetallen der   I.,   II. oder III. Gruppe mit einer in den organischen Lösungsmitteln löslichen Verbindung von Übergangsmetallen der IV., V. oder VI. Gruppe des periodischen Systems erhalten wird. 



   Aus den so erhaltenen Copolymeren, die im allgemeinen   10-80% Äthylen   enthalten können, können vulkanisierte Elastomere hergestellt werden ; diese lassen sich insbesondere durch Vulkanisation mit ungesättigten organischen Verbindungen herstellen, die im Molekül eine oder mehrere funktionelle Gruppen saurer Natur aufweisen,   u. zw.   in Anwesenheit von Radikalinitiatoren und vorzugsweise mit Zusatz von basisch polyfunktionellen Substanzen, wie Metalloxyden, zur Vulkanisationsmischung. 



   Elastomere der vorerwähnten Olefincopolymeren können hergestellt werden durch Erhitzen des Copolymers auf   180 - 3000C   mit   l-lao   Schwefel oder einer schwefelabgebenden Substanz, bis eine homogene schwammige Masse erhalten wird, worauf diese Masse allein oder in Mischung mit natürlichen oder synthetischen Kautschukarten gemischt wird ; oder es wird vorgezogen, das Copolymer mit   0,     5- 10%   eines   Radikalinitiators, als welcher insbesondere eine organische Perverbindung   aus der Gruppe der Alkyl-, Arylund Acylperoxyde und Perester in Frage kommt, sowie   0,1-Wo   Schwefel und wenn gewünscht einer Chinonverbindung zu mischen, worauf die Mischung auf Temperaturen zwischen 140 und 1600C erhitzt wird. 



   Die in Frage kommenden gesättigten Copolymeren und die daraus erhaltenen vulkanisierten Elastomeren, die erfindungsgemäss für die Kabel verwendet werden sollen, sind auf diesem Gebiet völlig neue Produkte, welche sich von den traditionellen Copolymeren und Elastomeren sowohl in ihren strukturellen als auch in ihren   physikochemischen Eigenschaften unterscheiden. Es   ist daher durchaus überraschend, dass gefunden wurde, dass sie sich vorteilhaft sowohl zur Herstellung der Isolationsschicht der Leiter als auch zur Herstellung der äusseren Schutzhülle eignen. 



   Die wesentlichen Vorteile, welche sich aus der erfindungsgemässen Anwendung ergeben, sind folgende : a) Die als Basis der Mischungen verwendeten Copolymeren besitzen sehr gute elektrische Eigenschaften und einen sehr niedrigen Aschengehalt (frei von hygroskopischer Asche). b) Die Mischungen auf Basis von   Äthylen-Propylen-oder Äthylen-Buten-Copolymeren werden   durch Berührung mit Kupfer nicht zerstört und machen das Verzinnen des Leiters unnötig. c) Die   vulkanisiertenMischungen   sind ausserordentlich widerstandsfähig gegenüber Hitze, Säuren und Oxydationsmitteln einschliesslich Ozon. Infolgedessen können derartige Kabel unter den schwierigsten Bedingungen sogar ohne Schutz durch einen   B1eimante1   verwendet werden. d) Die Mischungen   auf.

   Basis Äthylen-Propylen-und Äthylen-Buten-Copolymeren können   mit den gleichen Apparaturen hergestellt werden wie sie für die traditionellen Kautschukarten in der Kabelindustrie bereits verwendet werden. Die Bearbeitung, das Auspressen und die Vulkanisation werden nach den üblichen Verfahren durchgeführt und es können daher umpresste, in Autoklaven vulkanisierte Kabel oder Bleimantelkabel ohne irgendwelche Änderung der vorhandenen Apparaturen hergestellt werden. 



   Die verschiedenen Einzelheiten und weitere Vorteile der Erfindung werden im folgenden Beispiel gezeigt, ohne dass diese jedoch hierauf beschränkt werden soll. e) Die elektrischen Eigenschaften des Copolymers und der   Isolationsmischung   sind sehr gut. 
 EMI2.1 
 
<tb> 
<tb> 



  Eigenschaften <SEP> des <SEP> Äthylen-Propylen-Copolymers <SEP> (CI-C3) <SEP> bei <SEP> 22 C
<tb> Dielektrizitätskonstante <SEP> 1, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> Verlustfaktor <SEP> 0, <SEP> 0015 <SEP> 
<tb> Durchschlagfestigkeit <SEP> 28 <SEP> kV/mm
<tb> spezifischer <SEP> Durchgangswiderstand <SEP> 2 <SEP> x <SEP> 1016 <SEP> ss. <SEP> cm
<tb> 
 

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 Eigenschaften der Äthylen-Propylen-Isolationsmischung bei   220C   
 EMI3.1 
 
<tb> 
<tb> Dielektrizitätskonstante <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 
<tb> Verlustfaktor <SEP> 0, <SEP> 03 <SEP> 
<tb> Durchschlagfestigkeit <SEP> 26 <SEP> kV/mm
<tb> spezifischer <SEP> Durchgangswiderstand <SEP> 2 <SEP> X <SEP> 1014 <SEP> Q.

   <SEP> cm
<tb> Eigenschaften <SEP> des <SEP> Äthylen-Buten-Copolymers <SEP> (C2-C4) <SEP> bei <SEP> 220C
<tb> Dielektrizitätskonstante <SEP> 2, <SEP> 2 <SEP> 
<tb> Verlustfaktor <SEP> 0, <SEP> 0018 <SEP> 
<tb> Durchschlagfestigkeit <SEP> 27, <SEP> 5 <SEP> kV/mm
<tb> spezifischer <SEP> Durchgangswiderstand <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> X <SEP> 1016 <SEP> Q. <SEP> cm
<tb> Eigenschaften <SEP> der <SEP> Äthylen-Buten-Isolationsmischung <SEP> bei <SEP> 220C
<tb> Dielektrizitätskonstante <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 
<tb> Verlustfaktor <SEP> 0, <SEP> 035 <SEP> 
<tb> Durchschlagfestigkeit <SEP> 26 <SEP> kV/mm
<tb> spezifischer <SEP> Durchgangswiderstand <SEP> 2 <SEP> X <SEP> 1014 <SEP> Q. <SEP> cm
<tb> 
   Be is piel 1 :

   Mit   folgenden Mischungen wurden dreiadrige Kabel (3 x 16 mm) hergestellt :
Isolationsmischung für die einzelnen Leiter 
 EMI3.2 
 
<tb> 
<tb> Mischung <SEP> aus <SEP> C <SEP> C <SEP> Mischung <SEP> aus <SEP> C2C
<tb> Copolymer <SEP> 100 <SEP> Gew.-Teile <SEP> 100 <SEP> Gew.-Teile <SEP> 
<tb> wasserfreies <SEP> Aluminiumoxyd <SEP> 100 <SEP> Gew.-Teile <SEP> 100 <SEP> Gew.-Teile
<tb> MgO <SEP> 2 <SEP> Gew.-Teile
<tb> PbO <SEP> 2 <SEP> Gew.-Teile
<tb> tert. <SEP> Butylperoxyd-tetrachlorid <SEP> 4 <SEP> Gew.-Teile <SEP> 4 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Schwefel <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> Gew.-Teile <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> Gew.-Teile <SEP> 
<tb> 
 Jede Mischung hatte folgende mechanische Eigenschaften :

   
 EMI3.3 
 
<tb> 
<tb> Mischung <SEP> aus <SEP> C2C3 <SEP> Mischung <SEP> aus <SEP> C2C4
<tb> Zugfestigkeit <SEP> 75 <SEP> kg/cm2 <SEP> 70 <SEP> kg/cm2
<tb> Bruchdehnung <SEP> 350% <SEP> 350%
<tb> Modul <SEP> bei <SEP> 300% <SEP> 37 <SEP> kg/cm2 <SEP> 33 <SEP> kg/cm2
<tb> 
 Mischung für die äussere Hülle : 
 EMI3.4 
 
<tb> 
<tb> Mischung <SEP> aus <SEP> C2C3 <SEP> Mischung <SEP> aus <SEP> C2C4
<tb> Copolymer <SEP> 100 <SEP> Gew.-Teile <SEP> 100 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Russ <SEP> 70 <SEP> Gew.-Teile <SEP> 70 <SEP> Gew.-Teile
<tb> 'MgO <SEP> 2 <SEP> Gew.-Teile
<tb> PbO <SEP> 2 <SEP> Gew.-Teile
<tb> tert. <SEP> Butyl-peroxyd-tetrachlorid <SEP> 4 <SEP> Gew.-Teile <SEP> 4 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Schwefel <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> Gew.-Teile <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> Gew.-Teile <SEP> 
<tb> 
 Jede Mischung hat die folgenden Eigenschaften :

   
 EMI3.5 
 
<tb> 
<tb> Mischung <SEP> aus <SEP> C <SEP> C <SEP> Mischung <SEP> aus <SEP> C2C
<tb> Zugfestigkeit <SEP> 175 <SEP> kg/cm2 <SEP> 160 <SEP> kg/cm2
<tb> Bruchdehnung <SEP> 390% <SEP> 360%
<tb> Modul <SEP> bei <SEP> 300'10 <SEP> 98 <SEP> kgl <SEP> cm2 <SEP> 90 <SEP> kg/cm2
<tb> 
 

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In diesen Mischungen wurden absichtlich keine Stabilisatoren gegen das Altern verwendet, um die Widerstandseigenschaften des Copolymers zu zeigen. Die Alterungsschutzmittel verbessern diese Eigenschaften. 



   Die Leiter wurden mit der ersten Mischung mittels einer Umpressmaschine bei ungefähr 1000C mit einer Geschwindigkeit von 25 m/min bedeckt, worauf das Copolymer in einem Rohr, in welchem direkt Wasserdampf unter einem Druck von 15   kg/cm2   eingeblasen wurde, vulkanisiert wurde. Die Leiter haben eine Isolationsschicht mit einer Dicke von 1 mm. 



   Die drei wie oben beschrieben isolierten Leiter, welche wie üblich überzogen worden waren, wurden dann zusammen mit der Mischung für   die Schutzhülle umpresst, u. zw.   auf   ähnliche Art   wie oben beschrieben, wie dies auch gewöhnlich in der Industrie für elektrische Kabel durchgeführt wird. 



   Die so erhaltenen Kabel wurden auf die Gleichmässigkeit der Isolationsschicht kontrolliert, und sie wurden einer Prüfspannung von 4000 V zwischen den Leitern und zwischen dem Kabel und der Erde unterworfen. Vier Kabelstücke wurden folgendem Alterungsversuch ausgesetzt :
1. Ein Muster von jeder Copolymermischung wurde (unter Schutz der Kupferenden) 30 Tage lang in kalte 68%ige Salpetersäure eingetaucht. Nach dieser Behandlung zeigten die Muster keine Spur einer Schädigung. Das Kabel widerstand einer Prüfspannung von4000 V zwischen denLeiternund zwischen dem Kabel und der Erde.

   Die Schutzhülle und die Isolationsschicht der einzelnen Leiter wurden von den Leitern entfernt und dilatometrischen Versuchen unterworfen, wobei folgende Ergebnisse erhalten wurden : 
 EMI4.1 
 
<tb> 
<tb> äussber <SEP> Hülle <SEP> Mischung <SEP> aus <SEP> C2C3 <SEP> Mischung <SEP> aus <SEP> C2C
<tb> Zugfestigkeit <SEP> 98 <SEP> kg/cm2 <SEP> 86 <SEP> kg/cm2
<tb> Bruchdehnung <SEP> 500% <SEP> 450%
<tb> Modul <SEP> bei <SEP> 300% <SEP> 75 <SEP> kg/cm2 <SEP> 70 <SEP> kg/cm2
<tb> Isolationsüberzug <SEP> Mischung <SEP> aus <SEP> C2C3 <SEP> Mischung <SEP> aus <SEP> C2C4
<tb> Zugestigkeit <SEP> 58 <SEP> kg/cm2 <SEP> 54kg/cm2
<tb> Bruchdehnung <SEP> 620 <SEP> % <SEP> 600 <SEP> % <SEP> 
<tb> Modul <SEP> bei <SEP> 300% <SEP> 28 <SEP> kg/cm2 <SEP> 26 <SEP> kg/cm2
<tb> 
 
2.

   Ein Stück jedes Kabels wurde 30 Tage lang in kalte   98&commat;oigne   Schwefelsäure eingetaucht ; hierauf widerstand es einem Versuch, bei welchem eine Prüfspannung von   4000   V einerseits zwischen je zwei Leitern und anderseits zwischen Kabel und Erde angelegt wurde. 



   Die mechanischen Eigenschaften der vom Kabel entfernten Hüllen waren wie folgt : 
 EMI4.2 
 
<tb> 
<tb> äussere <SEP> Hülle <SEP> Mischung <SEP> aus <SEP> C2C3 <SEP> Mischung <SEP> aus <SEP> C, <SEP> C <SEP> 
<tb> Zugfestigkeit <SEP> 85 <SEP> kg/cm <SEP> 75 <SEP> kg/cm2
<tb> Bruchdehnung <SEP> 560 <SEP> % <SEP> 520%
<tb> Modul <SEP> bei <SEP> 300% <SEP> 68 <SEP> kg/cm2 <SEP> 58 <SEP> kg/cm2
<tb> Isolationsüberzug <SEP> Mischung <SEP> aus <SEP> C2C3 <SEP> Mischung <SEP> aus <SEP> C <SEP> C <SEP> 
<tb> Zugfestigkeit <SEP> 48 <SEP> kg/cm <SEP> 2 <SEP> 45 <SEP> kg/cm2 <SEP> 
<tb> Bruchdehnung <SEP> 600 <SEP> lo <SEP> 62010 <SEP> 2 <SEP> 
<tb> Modul <SEP> bei <SEP> 300% <SEP> 26 <SEP> kg/cm2 <SEP> 23 <SEP> kg/cm2
<tb> 
 
3. Jedes Kabel wurde 8 Tage lang in einen Trockenschrank mit Luftzuführung bei 1200C gebracht. 



  Nach dieser Behandlung erschien die äussere Oberfläche der Hülle etwas klebrig, zeigte aber trotzdem eine sehr gute Konsistenz. Jedes Kabel widerstand der Prüfspannung von 4000 V zwischen je zwei Leitern und zwischen den Leitern und Erde. Die Schutzhülle und der Isolationsüberzug wurden mechanisch geprüft und gaben folgende Ergebnisse :

   

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 EMI5.1 
 
<tb> 
<tb> äussere <SEP> Hülle <SEP> Mischung <SEP> aus <SEP> Cl <SEP> Mischung <SEP> aus <SEP> C2C <SEP> 4 <SEP> 
<tb> Zugfestigkeit <SEP> 50 <SEP> kg/cm2 <SEP> 42 <SEP> kg/cm2
<tb> Bruchdehnung <SEP> 650 <SEP> % <SEP> 630 <SEP> % <SEP> 
<tb> Modul <SEP> bei <SEP> 300% <SEP> 28 <SEP> kg/cm2 <SEP> 21 <SEP> kgl <SEP> cm2 <SEP> 
<tb> Isolationsüberzug <SEP> Mischung <SEP> aus <SEP> C <SEP> C <SEP> Mischung <SEP> aus <SEP> C2C
<tb> Zugfestigkeit <SEP> 48 <SEP> kg/cm2 <SEP> 40 <SEP> kg/cm <SEP> 2 <SEP> 
<tb> Bruchdehnung <SEP> 600 <SEP> % <SEP> 580 <SEP>   & <SEP> 
<tb> Modul <SEP> bei <SEP> 300% <SEP> 18 <SEP> kg/cn <SEP> 15 <SEP> kg/cm <SEP> 
<tb> 
 
 EMI5.2