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Plastische Masse
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In einem idealen Dielektrikum liegen die Spannungs-und Stromvektoren eines sinusförmigen Wechselstromes etwa im Winkel von 900 zueinander. Der dielektrische Verlust wird durch die Gleichung W = E I cos e ausgedruckt, in der W den Energieverlust in Watt, E die Spannung, I den Strom und eden Phasenwinkel zwischen dem Strom und der Spannung bedeutet. Für ein ideales Dielektrikum ist der Energieverlust 0, da e gleich 900 und der cos e gleich null ist. Bei einem Energieverlust im Dielektrikum ist der Phasenwinkel zwischenspannung undStrom kleiner als 900 und der Leistungsfaktor, der cos e, erhöht sich in dem Masse, wie die Verlustleistung ansteigt.
Beim Messen des Leistungsfaktors eines Dielektrikum ist es üblich, weil der cos e gewöhnlich klein ist, diesen Wert als prozentualen Leistungsfaktor auszudrücken, d. h. als cos e mal 100.
In der Zeichnung ist auf der Ordinate der Leistungsfaktor in % und auf der Abszisse die Frequenz in Megahertz aufgetragen.
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Kurve C : 100 Gew.-Teile Medium-Thermal-Russ auf 100 Teile Polyäthylen
Kurve D : entspricht Kurve C ; die Masse enthält aber gemäss der Erfindung zusätzlich noch 3, 5 Teile tert. -Butylperbenzoat und 5 Teile MgO, sie wurde 10 Minuten bei 1760C gehärtet.
Ein Vergleich der Kurven C und D zeigt die bemerkenswerte Verkleinerung des Leistungsfaktors, wie sie bei Befolgung der Anweisung gemäss der Erfindung erreicht wird. Wenn auch der Leistungsfaktor des erfindungsgemässen Materials höher ist als der von ungefülltem handelsüblichem Polyäthylen (\g1. Kur\e D mit Kurve A), so liegt er doch innerhalb der gleichen Grössenordnung wie der von Polyäthylen mit nur geringem Russgehalt, wie er zur Verbesserung des Ultraviolettwiderstandes (Kurve B) angewendet wird, und ist ausreichend klein, so dass das Material gemäss der Erfindung als Isoliermaterial für Leiter verschiedener Art, z. B. als Leitungsdraht und für Hochfrequenzzwecke, verwendet werden kann.
Das erfindungsgemässe Material besitzt darüber hinaus physikalische Eigenschaften, die denen der bisher bekannten Polyäthylenmassen weit überlegen sind. Ausser der bereits erwähnter höheren Spannung an der Streckgrenze können mit den Massen gemäss der Erfindung isolierte Vorrichtungen Temperaturen bis zu 180 C unterworfen werden, ohne dass ein merkliches Erweichen der Isolierung stattfindet, und können sogar Temperaturen bis zu 2000C unterworfen werden, ohne dass das Isoliermaterial seine Form verliert, vorausgesetzt, dass es sich in ungespanntem Zustand befindet. Das Isoliermaterial schmilzt auch bei noch höheren Temperaturen nicht und fällt nicht vom Leiter ab, sondern verkohlt, ohne dass vorher eine flüssige Phase gebildet wird.
Die erfindungsgemässen Massen sind zwar entflammbar, aber weniger leicht als reines Polyäthylen, sie brennen langsamer und fallen beim Verbrennen nicht ab.
An Stelle des beispielsweise genannten Vernetzungsmittels tert.-Butylperbenzoat können auch andere organische perbenzoxygruppenhaltige Verbindungen verwendet werden, vorausgesetzt, dass sie ausreichend nicht flüchtig sind und ihre Zersetzungstemperatur so hoch liegt, dass sie in die Polyäthylen-Russ-Mischung eingemischt werden können, ohne dass bereits beim Mischvorgang eine Vernetzung erfolgt.
Das in dem Beispiel verwendete tert.-Butylperbenzoat hat folgende Strukturformel :
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Eine andere geeignete im Handel erhältliche Verbindung ist p-Menthan-perbenzoat :
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und Cumylperbenzoat :
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Allgemein sind Verbindungen der nachstehenden allgemeinen Formel geeignet :
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in der R einen Alkyl-, Aryl- oder Cycloalkylrest bedeutet.
Vorzugsweise verwendet man Mischungen von Verbindungen der vorstehenden allgemeinen Formel mit Verbindungen der allgemeinen Formel
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in der jedes R einen Alkyl-, Aryl- oder Cycloalkylrest bedeuten kann, vorausgesetzt, dass die Verbindungen die oben angegebenen physikalischen Eigenschaften haben.
Die erforderliche Menge des verwendeten Vernetzungsmittels hängt in geringem Masse von seiner Fliichtigkeit und der Temperatur ab, bei der die einzelnen Arten von Polyäthylen vermischt werden müssen. Sie liegt zwischen 1, 5-10 Teilen auf 100 Teile Harz. Es muss nur ausreichend Vernetzungsmittel vorhanden sein, damit eine erhebliche Vernetzung bei der anschliessenden Wärmebehandlung erfolgt.
Das verwendete Metalloxyd muss mit der bei del Wärmebehandlung sich bildenden Benzoesäure
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BaOab ; vorzugsweise verwendet man wenigstens 1 Gew.-Teil auf 100 Teile Harz. Grössere Mengen bewirken eine weitere Verbesserung des Leistungsfaktors ; über etwa 10 Teilen erfolgt jedoch keine wesentliche Verbesserung mehr.
In dem Beispiel wurden 100 Teile Russ auf 100 Teile Harz verwendet ; man kann aber auch bis zu 175 Teile Russ verwenden, ohne dass der Leistungsfaktor wesentlich ansteigt. Es können auf Wunsch auch weniger als 100 Teile Russ, beispielsweise nur 25 Teile, verwendet werden. Mit dem erfindungsgemässen Material erhält man Isolierungen mit einem Leistungsfaktor von unter 0,'2fI/o bei einer Frequenz von etwa l Megahertz.
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