DE1515631C

DE1515631C - Verfahren zur Herstellung von isolier ten elektrischen Kabeln

Info

Publication number: DE1515631C
Authority: DE
Inventors: Paul G Midland Mich Bork (V St A)
Original assignee: Dow Corning Corp , Midland, Mich (V St A)
Publication date: 1971-07-01

Description

Seit langem wird für die Isolierung von elektrischen Leitern und Kabeln viel Zeit, Mühe und Geld aufgewendet, um neue und bessere Isolationssysteme zu entwickeln, da die bekannten nicht allen Anforderungen genügen. So werden beispielsweise an ein Schiffskabel 5 besondere Anforderungen gestellt. Insbesondere Kabel, die als elektrische Leiter auf Kriegsschiffen Verwendung finden, müssen sehr genauen Betriebsvorschriften genügen und außerdem so billig wie möglich sein. Eines der Hauptprobleme bei der Herstellung von isolierten elektrischen Kabeln für diesen Verwendungszweck besteht darin, solche zu finden, die den sogenannten »Gasflammentest« (beschrieben in »section 4. 7. 9. of Military Specification Mil-C-2194 D«) ohne Beeinträchtigung ihrer Isolierung und ihrer elektrischen Eigenschaften bestehen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von isolierten elektrischen Kabeln aus einem oder mehreren elektrischen Leitern, von denen jeder mit einer Organopolysiloxanisolierschicht umspritzt wird und alle Leiter zusammen mit einem wasserdichten Mantel umhüllt und darüber mit einer Metalldrahtarmierung versehen werden. Aus der deutschen Patentschrift 1 119 356 ist es zwar bereits bekannt, lineare, flüssige, niederviskose, hitzehärtbare Organo=-25 polysiloxane, die Si-gebundene Alkyl-, Aryl- und reaktionsfähige Olefingruppen enthalten, gegebenenfalls zusammen mit einem hochviskosen flüssigen Organopolysiloxan, die in Gegenwart von Peroxidkatalysatoren härtbar sind, zum Isolieren von elektrischen Leitern, vornehmlich jedoch zum Einbetten und Eingießen von elektrischen Teilen zu verwenden, wobei zur Verminderung der Schrumpfung kieselsäurehaltige Füllstoffe zugegeben werden können.

Der Erfindung liegt jedoch die technische Aufgabe zugrunde, isolierte elektrische Kabel mit verbesserten Eigenschaften, die für militärische Zwecke verwendet werden können, herzustellen, da sie nicht nur den Gasflammentest bestehen, sondern darüber hinaus keine Beeinträchtigung der Isolier- und elektrischen Eigenschäften erfahren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für die Organopolysiloxanisolierschicht zu Elastomeren härtbare Formmassen verwendet werden, die im wesentlichen aus 100 Gewichtsteilen eines hochviskosen, Vinylgruppen enthaltenden Diorganopolysiloxans, 1 bis 100 Gewichtsteilen eines flüssigen" Vinylgruppen enthaltenden Diorganopolysiloxans, worin das Verhältnis von Vinylgruppen zu Si-Atomen mindestens 2,5: 1000 beträgt, 5 bis 45 Gewichtsteilen eines verstärkenden Siüciumdioxidfüllstoffes, 20 bis 200 Gewichtsteilen eines nichtverstärkenden kieselsäurehaltigen Füllstoffes und einem Härtungsmittel bestehen, die auf dem Leiter gehärtet werden.

Bei der Herstellung von isolierten elektrischen Kabeln von mehradrigem Aufbau, wobei die einzelnen Leiter nach dem Umspritzen mit der Organopolysiloxanisolierung miteinander verkabelt werden, können diese mit einem Füllstoff und bzw. oder Bindemittel verbunden werden, beispielsweise mit einem Gemisch aus Organopolysiloxanen und Füllstoffen, um einen festen, gutgerundeten Zusammenhalt zu erzielen, und Verwicklungen zu verhindern. Das ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Bei Durchführung dieser Maßnahme ist es möglich, die Stärke des wasserdichten Mantels (C) zu vermindern, der in erster Linie als Barriere gegen Feuchtigkeit und andere Verunreinigungen dient.

Gegebenenfalls kann jeder mit Organopolysiloxanen isolierte Leiter noch mit einer zähen, abriebfesten Schicht überzogen werden. In diesem Fall erfolgt die Verkabelung selbstverständlich erst nach dem Aufbringen der abriebfesten Schicht. Dieser zähe, abriebfeste Überzug kann beispielsweise durch Umspritzen mit Polyäthylen oder Polyamid hergestellt werden, oder er kann aus Glasseidengeflecht bestehen. Das Vorhandensein eines derartigen Überzugs ist für das Bestehen des »Gasflammentests« nicht wesentlich. Die Verwendung dieses Überzugs ist jedoch vorteilhaft, wenn der isolierte Leiter durch eine Rohrleitung gezogen oder über eine scharfe Kante einer Abschlußmuffe gebogen werden soll, wobei die Organopolysiloxanisolierung beschädigt werden könnte. Der abriebfeste Überzug besteht vorzugsweise aus Glasseidengeflecht.

Spezielle Ausführungsformen der erfindungsgemäß erhältlichen Kabel sind in den Fig. 1 und 2 der Zeichnung dargestellt.

F i g. 1 zeigt ein Kabel aus dem Leiter 1, der mit einer Organopolysiloxanisolierung 2 umspritzt ist, daiüber befindet sich ein Glasseidengeflecht 3, ein wasserdichter Mantel 4 und eine Metalldrahtarmierung 5;

F i g. 2 zeigt ein Kabel aus mehreren Leitern 1, von denen jeder mit einer Organopolysiloxanisolierung 2 umspritzt und mit einem Polyamidmantel 7 umgeben ist; die einzelnen Leiter sind durch ein Füll- und/oder Bindemittel 6 verbunden, mit einer Therephthalsäure-Äthylenglykol-Polyester-Folie 8 und einem Asbestband 3 umwickelt; darüber ist ein wasserdichter Mantel 4 und eine Metalldrahtarmierung 5 angeordnet.

In den Formmassen der angegebenen Zusammensetzung für die isolierende Umspritzung der Leiter bedeuten die organischen Substituenten an den Si-Atomen in den flüssigen und hochviskosen Diorganopolysiloxanen beliebige, gegebenenfalls halogenierte Kohlenwasserstoffreste. Beispiele hierfür sind Alkylreste, wie Methyl-, Äthyl-, Isopropyl-, Butyl-, Decyl-, Dodecyl-, Octadecyl- und Myricylreste; Cycloalkylreste, wie Cyclobutyl-, Cyclopentyl- und Cyclohexylreste; Arylreste, wie Phenyl-, Xenyl- und Naphthylreste; Alkarylreste, wie Tolyl-, Xylyl- und Mesitylreste; Aralkylreste, wie Benzyl-, /3-Phenyläthyl- und /3-Phenylpropylreste; Alkenylreste, wie Vinyl-, AlIyI- und Octadecenylreste; Alkinylreste, wie Propinyl- und Äthinylreste; Cycloalkenylreste, wie Cyclopentenyl- und Cyclohexenylreste; halogenierte Reste der genannten Kohlenwasserstoffreste, wie Chlormethyl-, y-Brompropyl-, 3,3,3 -Trifluorpropyl-, Chlorcyclohexyl-, Dichlorphenyl-, Bromxenyl-, «,α,α-Trifluortolyl-, Trifluorvinyl- und Brompropargylreste. Selbstverständlich muß das flüssige Diorganopolysiloxan mindestens einige Vinylreste in dem angegebenen Verhältnis enthalten.

Vorzugsweise werden Formmassen, die folgende wesentliche Bestandteile enthalten, verwendet:

100 Gewichtsteile eines hochviskosen Methylvinylpolysiloxans, 2 bis 15 Gewichtsteile eines flüssigen Methylvinylpolysiloxans, worin das Verhältnis von Vinylgruppen zu Si-Atomen mindestens 5:1000 beträgt, 20 bis 40 Gewichtsteile eines verstärkenden Siliciumdioxydfüllstoffes, 50 bis 125 Gewichtsteile eines nichtverstärkenden kieselsäurehaltigen Füllstoffes und ein Härtungsmittel.

Besonders geeignet hierfür sind Formmassen aus folgenden Bestandteilen: 100 Gewichtsteile eines hoch-

viskosen Methylvinylpolysiloxans, 5,25 Gewichtsteile eines flüssigen Methylvinylpolysiloxans, worin das Verhältnis von Vinylgruppen zu Si-Atomen mindestens 5: ICOO beträgt, 30 Gewichtsteile eines verstärkenden Siliciumdioxydfüllstoffes, 85 Gewichtsteile eines nicht- . verstärkenden kieselsäurehaltigen Füllstoffes und ein Peroxyd als Härtungsmittel.

Die hochviskosen und flüssigen Diorganopolysiloxane, die Füllstoffe und Härtungsmittel sind bekannte Produkte. Die verstärkenden Füllstoffe sind solche, deren Oberfläche mindestens 50 m²/g beträgt, gemessen durch Stickstoffabsorption. Die nicht verstärkenden kieselsäurehaltigen Füllstoffe haben Oberflächen von weniger als 50 m²/g und dienen als Streckmittel und damit zur Kostensenkung der Zusammensetzung. Diese nicht verstärkenden Füllstoffe sind jedoch in nicht genau bekannter Weise an der Wirksamkeit der Isoliermasse beteiligt. Von den bekannten Härtungsmitteln sind im allgemeinen organische Peroxyde bevorzugt. Spezielle Beispiele für Füllstoffe und Härtungsmittel sowie spezielle Beispiele für bevorzugte Zusammensetzungen der Isoliermasse werden in den folgenden Beispielen aufgeführt.

Die einzelnen Bestandteile der Formmasse sind zwar bekannt, es war jedoch nicht vorhersehbar, daß" durch die erfindungsgemäße Kombination der Formmasse Kabelisolierungen erhalten werden, die höchsten Anforderungen genügen. Diese Anforderungen beziehen sich insbesondere auf die Einwirkung durch Feuer, durch das Isolierschichten üblicher Art zerstört werden. Wird jedoch die erfindungsgemäß beanspruchte Formmassenzusammensetzung zur Herstellung einer derartigen Isolierschicht verwendet, bildet diese bei Einwirkung von Feuer einen ascheförmigen Rückstand, der die elektrischen Isoliereigenschaften der ursprünglichen Isolierung mindestes so lange aufrechterhält, bis die erforderlichen Reparaturen des Kabels durchgeführt worden sind. Das heißt, wenn die Isolierschicht, die den elektrischen Leiter umhüllt, aus der erfindungsgemäß verwendbaren Formmasse hergestellt worden ist, können die Kabel extrem hohen Temperaturen ausgesetzt werden, die zur Zerstörung der Organopolysiloxanelastomeren führen, aber während der Zerstörung derselben werden die elektrischen Isoliereigenschaften von dem gebildeten ascheförmigen Rückstand übernommen, so daß die Inbetriebhaltung des Kabels mindestens so lange gewährleistet ist, bis dasselbe repariert werden kann. Als Maß für die Überprüfung dieser hervorragenden Eigenschaften der mit den erfindungsgemäßen Isolierschichten hergestellten Leiter dient der sogenannte »Gasflammentest«, den alle der in den Beispielen hergestellten Kabel bestanden.

Wie insbesondere aus Beispiel 3 ersichtlich, ist für den erfindungsgemäßen Verwendungszweck nicht nur der hohe Füllstoffzusatz, sondern vor allem der Zusatz des flüssigen Methylvinylpolysiloxans von besonderer Bedeutung, da mit derselben Formmasse isolierte Kabel ohne diesen Zusatz den Gasflammentest nicht bestanden.

Gegebenenfalls können der Isoliermasse noch übliehe Zusätze, wie Weichmacher, Pigmente, Hitzestabilisierungsmittel und Mittel zur Verhinderung der Verstrammung zugegeben werden.

B e i s ρ i e 1 1

Durch Vermischen von 100 Gewichtsteilen eines hochviskosen Methylvinylpolysiloxans, etwa 5,25 Gewichtsteilen eines flüssigen Methylvinylpolysiloxans von 10 000 cSt/25°C, worin das Verhältnis der Vinylgruppen zu Si-Atomen etwa 5,7: 1000 betrug, 30 Gewichtsteilen eines verstärkenden Siliciumdioxidfüllstoffes, 10 Gewichtsteilen eines flüssigen Phenylmethylpolysiloxanweichmachers, 1,7 Gewichtsteilen einer Cerverbindung als Hitzestabilisierungsmittel, 90 Gewichtsteilen eines nichtverstärkenden Siliciumdioxidfüllstoffes und 0,75 Gewichtsteilen eines Dichlorbenzoylperoxid-Härtungsmittels wurde eine Formmasse hergestellt.

Mit dieser Formmasse wurden Drahtleiter umspritzt und die Formmasse anschließend gehärtet. Die so isolierten Drähte wurden dann mit einem Kabelmantel umgeben, gefüllt und mit einer Metalldrahtarmierung umgeben. Das so erhaltene Kabel wurde dem Gasflammentest, wie in section 4. 7. 9. der Military Specification Mil-C-2194 D beschrieben, unterworfen. Das Kabel bestand die Prüfung.

B ei spiel 2

Das Verfahren aus Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Abänderung, daß an Stelle des nicht verstärkenden Siliciumdioxyds ein Gemisch aus nicht verstärkendem Siliciumdioxydfüllstoff und einem Aluminiumsilikat-Ton als Streckmittel oder ein Aluminiumsilikat-Ton allein in der Formmasse eingesetzt wurde. Folgende Mengen an Streck- bzw. Füllstoffen wurden verwendet:

	Nicht verstärkender	Aluminium
Formmasse	Siliciumdioxydfüllstoff	silikat-Ton
	Gewichtsteile	Gewichtsteile
1	70	20
2	50	40
3	20	70
4	—	90
5	—	100

Mit diesen fünf Formmassen isolierte Kabel bestanden alle den Gasflammentest.

Beispiel 3

Aus 100 Gewichtsteilen eines hochviskosen Methylvinylpolysiloxans, 5 Gewichtsteilen flüssigem Methylvinylpolysiloxan gemäß Beispiel 1, 25 Gewichtsteilen eines verstärkenden Siliciumdioxydfüllstoffes, 13,6 Gewichtsteilen eines flüssigen, Hydroxylgruppen aufweisenden Dimethylpolysiloxan-Weichmachers, 4 Gewichtsteilen eines Hitzestabilisierungsmittels und 90 Gewichtsteilen eines nicht verstärkenden Siliciumdioxyds als Streckmittel wurde eine Formmasse hergestellt.

Aus denselben Bestandteilen, jedoch ohne Zugabe des flüssigen Methylvinylpolysiloxans, wurde eine zweite Formmasse hergestellt.

Mit jeder Formmasse wurden isolierte Kabel hergestellt, die wie im Beispiel 1 geprüft wurden. Die mit der ersten Formmasse hergestellten Kabel bestanden den Test, während die mit der zweiten Formmasse hergestellten Kabel nach 40 Minuten versagten. Daraus geht hervor, daß das Vinylgruppen enthaltende, flüssige Diorganopolysiloxan für die Zusammensetzung von entscheidender Bedeutung ist.

Beispiel 4

Mit der Formmasse aus Beispiel 1 wurden Leiter aus Draht umspritzt und die Formmasse dann gehärtet. Anschließend wurde die Isolierung aus Organopolysiloxanelastomeren mit einem langkettigen synthetischen Polyamid umspritzt. Sieben der so hergestellten Leiter wurden miteinander verkabelt und die Zwischenräume mit einem handelsüblichen Binde- und Füllmittel (einer Asbest-Leinöl-Paste) ausgefüllt. Die verkabelten Leiter wurden zuerst mit einer wasserabstoßenden Folie aus Terephthalsäure-Äthylenglycol-Polyester und dann mit einem Asbestband umwickelt. Anschließend wurde das Asbestband mit einem wasserdichten Mantel aus plastischen Vinylverbindungen umspritzt. Schließlich wurde über dem wasserdichten Mantel eine Metalldrahtarmierung angebracht und das fertige Kabel mit Aluminiumfarbe besprüht. Das Kabel bestand den Gasflammentest aus Beispiel 1. Die Struktur dieses Kabels ist in F i g. 2 der Abbildung gezeigt.

Beispiel 5

Das Verfahren aus Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jeweils 11, 17, 65, 25, 33, 50 oder 75 Gewichtsteile des flüssigen Vinylgruppen enthaltenden Diorganopolysiloxans in der Formmasse verwendet wurden. Es wurden praktisch die gleichen Ergebnisse erhalten.

Beispiel 6

-5S5-

30

Das Verfahren der vorhergehenden Beispiele wurde wiederholt, wobei an Stelle der flüssigen, Vinylgruppen enthaltenden Diorganopolysiloxane solche flüssigen, Vinylgruppen enthaltenden Diorganopolysiloxane verwendet wurden, deren Viskositäten im Bereich von 10 bis 1 000 000 cSt/25°C lagen und worin das Verhältnis der Vinylreste zu Si-Atomen im Bereich von 2,5 : 1000 lag. Es wurden praktisch die gleichen Ergebnisse erhalten.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von isolierten elektrischen Kabeln aus einem oder mehreren elektrischen Leitern, von denen jeder mit einer Organopolysiloxanisolierschicht umspritzt wird und alle Leiter zusammen mit einem wasserdichten Mantel umhüllt und darüber mit einer Metalldrahtarmierung versehen werden, dadurch gekennzeichnet, daß für die Organopolysiloxanisolierschicht zu Elastomeren härtbare Formmassen verwendet werden, die im wesentlichen aus 100 Gewichtsteilen eines hochviskosen, Vinylgruppen enthaltenden Diorganopolysiloxans, 1 bis 100 Gewichtsteilen eines flüssigen Vinylgruppen enthaltenden Diorganopolysiloxans, worin das Verhältnis von Vinylgruppen zu Si-Atomen mindestens 2,5:1000 beträgt, 5 bis 45 Gewichtsteilen eines verstärkenden Siliciumdioxidfüllstoffes, 20 bis 200 Gewichtsteilen eines nicht verstärkenden kieselsäurehaltigen Füllstoffes und einem Härtungsmittel bestehen, die auf dem Leiter gehärtet werden.

2. Verfahren zur Herstellung von isolierten elektrischen Kabeln von mehradrigem Aufbau nach Anspruch 1, wobei die einzelnen Leiter nach dem Umspritzen mit der Organopolysiloxanisolierschicht miteinander verkabelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß diese mit einem Füllstoff und bzw. oder Bindemittel verbunden werden.

3. Verfahren zur Herstellung von isolierten elektrischen Kabeln nach Anspruch 1 und 2, die eine abriebfeste Schutzschicht enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Leiter nach dim Umspritzen mit der Organopolysiloxanisolierschicht mit einer zähen, abriebfesten Schicht überzogen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen