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Elektroisoliermassen auf der Basis von Olefinpolymerisaten Die- vorliecende
Erfindung betrifft Elektroisoliermassen auf der Basis von Olefinpolymerisaten,-
die Mittel zur Erhöhung der elektrischen Zeitstandfestigkeit enthalten.
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Die üblichen Elektroisoliermassen (d.h. solche ohne Mittel zur Erhöhung
der elektrischen Zeitstandfestigkeit)- auf der Basis von Olefin polymerisaten Weisen
gegenüber vergleichbaren anderen Elektroisoliermass#en bekanntlich eine Reihe von
Vorteilen auf. Von Nachteil is t jedoch, daß sie eine relativ schlechte elektrische
Zeitstandfestigkeit haben, d.h., daß aus ihnen hergestellte Isolierungen unter dem
Einfluß-relativ hoher elektrischer Spannung schon nach-kurzer Zeit durchschlagen,
also eine kurze Lebensdauer besitzen. Diese Eigenschaft macht die üblichen Elektroisoliermassen
auf der Basis von Olefinpolymerisaten ungeeignet für den Einsatz in der Hochspannungstechnik,
insbesondere aber ungeeignet als Isoliermassen für Hochspannungskabel, da hier eine
lange Lebensdauer der Isolierung eine wesentliche Voraussetzung ist.
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Um dem geschilderten Mangel entgegenzuwirken, kann man - gemäß
802A7 den französischen Patentschriften 1 464 601 und
1 464 609 den
Elektroisoliermassen auf der
Basis von.Olefinpolymerisaten besondere Mittel zur Erhöhung der elektrischen Zeitständfestigkeit
(sog. "Spannungsstabilisatoren") zusetzen. Diese Mittel sind chemische Verbindungen,
die Gruppen-mit starken Konjugationseffekten enthalten, vor allem Verbindungen,
die eine oder mehrere Nitrogruppen sowie gegebenenfalls zusätzlich weitere reaktive
Gruppen enthalten. Mit der Verwendung solcher Verbindungen ergibt sich wiederum
eine Reihe von Nachteilen: Sei es, daß die Verbindungen gesundheitsschädlich und/oder
explosibel sind, sei es, daß sie in Peroxide enthaltenden Isoliermassen zu unerwünschten
Nebenreaktionen Anlaß geben oder sei es, daß sie fest sind, womit die Gefahr der
Entmischung besteht (Ausblühen, Nesterbildung). Da das Einarbeiten der Mittel in
die Isoliermassen sowie das Verarbeiten der Isoliermassen selbst bei relativ hohen
Temperaturen erfolgen muß (die Olefinpolymerisate sind relativ hochschmelzend!),
sind die erstgeschilderten Nachteile besonders schwerwiegend (Vergiftungsgefahr,
Explosionsgefahr, Peroxid-Zersetzungsgefahr).
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Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Elektroisohermassen
der eingangs definierten Art aufzuzeigen, die mit den vorerwähnten Nachteilen nicht
oder in erheblich geringerem Maße belastet sind.
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Es wurde gefundene, daß diese Aufgabe gelöst werden kann, wenn man
spezielle Diester als Mittel zur Erhöhung der elektrischen Zeitstandfestigkeit verwendet.
Gegenstand
der Erfindung sind dementsprechend Elektroisoliermassen auf der Basis von Olefinpolymerisaten,
die Mittel zur Erhöhung der elektrischen Zeitstandfestigkeit enthalten. Die erfindungsgemäßen
Massen sind dadurch gekennzeichnet, daß sie als . Mittel zur Erhöhung,der
elektrischen Zeitstandfestigkeit' Diester aus Benzoldicarbonsäuren und aliphatischen,
1 bis 10,
vorzugsweise 1 bis 4, Kohlenstoffatome aufweisenden,
einwertigen Alkoholen enthalten.
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Für den erfindungsgemäßen Zweck besondersgut geeignete Diester sind
solche, bei denen der Alkohol ein Alkanol ist. Beispiele für solche Diester sind
der Dimethyl-, der Diäthyl-i de-r Di-npropyl-,der Diisopropyl-, der Di-n-butyl-
und der Diisobutylester der o-Benzoldiearbonsäure sowie der Dimethyl- und der Diäthylester
der m-Benzoldiearbonsäure. Gut geeignete Diester sind solche# bei denen der Alkohol
ein Alkanoi ist, dessen Alkylkette du-oh ein Äthersauerstoffatom unterbrochen ist,
z.B. der Di-(3-oxa-n-bu-Vyl-)estercbr o-Benzoldiearbonsäure. Geeignet sind schließlieh
auch sonstige Diester der definierten Art.-In jedem Fall i st es von Vorteil, wenn
der Diester bei Normaltemperatur (20 0 C) flüssig ist. Nicht von Bedeutung
ist es hingegen, ob die beiden Alkoholreste des Diesters vom gleichen
Al-
kohol oder von verschiedenen Alkoholen herrühren. Wie sich gezeigt-hat.,
ist es im allgemeinen zweckmäßig, die Di-ester in einer Menge vo n 095 bis
5 Gew.%, vorzugsweise 1 bis 3 Gewo-%p - bezogen auf
das Ge'samtgewicht der Isoliermasse - anzuwenden.
Die erfindungsgemäßen
Elektroisoliermassen sind solche-auf der Badis von Olefinpolymerisaten.Unter "Olefinpolymerisaten"
werden dabei die einschlägig üblichen verstanden (vgl. z.B. die vorzitierten französischen
Patentschriften). Insbesondere werden verstanden Homo- und Copolymerisate des Äthylens.
Vor allem aber werden verstanden Polyäthylene der Dichte 0.918 bis 0.960,
vorzugsweise der Dichte um 0,920. Die Isoliermassen können zusätzlich zu den Olefinpolymerisateri
die einschlägig üblichen Hilfs- bzw. Zusatzstoffe enthalten, z.B. Vernetzungsmittel,
wie Peroxide;'Stabilisatoren gegen thermischen Abbau; Lichtstabilisatoren; Ruß sowie
andere Pigmente oder Füllstoffe.
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Das Herstellen der Isoliermassen aus ihren Bestandteilen kann mit
einschlägig üblichen Vorrichtungen auf einschlägig übliche Weise erfolgen; insbesondere
durch homogenes Vermischen bei Temperaturen von 150 bis 170 0 C in
Schnecken- oder Walzenmischvorrichtungen.
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Die-erfindungsgemäßen Elektroisoliermassen eignen sich insbesondere
für Kabel, vor allem für Hochspannungskabel.
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Die in den Beispielen genannten Teile und Prozente beziehen sich auf
das Gewicht.
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Der in den Beiapielen gebrauchte Meßwert "Anzahl der Durchschlägd11
wird wie folgt bestimmt: Aus den Isoliermassen werden auf einer Presse in üblicher
Weise kreisrunde Prüfscheiben herge" .stellt, die einen Durchmesser von
69 mm und eine Dicke von 5 mm
haben und in der Mitte
eine kegelförmige Vertiefung aufweisen (Kegeltiefe 4 mm, Scheitelwinkel des, Kegels
50 OC). Die kegelförmige Vertiefung sowie ein Teil der ebenen Gegenfläche
(auf einem Kreis von 25 mm Durchmesser) werden mit Leitsilber etwa
0,1 mm dick metallisiert (vgl. Abbildung, Buchstabe A). Die beiden
Metallauflagen dienen im Durchschlagversuch als Elektroden, wobei der kegelförmigen
Elektrode die Hochspannung durch eine Nadel zugeführt wird, während die ebene Gegenfläche
geerdet wird. Alle Durchschlagversuche werden unter Öl durchgeführtw An
je 10 Prüfscheiben der angegebenen Art wird zunächst eine-Spannung von 20
kVeff (50 Hz) eine Stunde lang angelegt.und die Anzahl der dabei durchgeschlagenen
Proben in der zugehörigen Spalte in den Tabellen der Beispiele vermerkt. Die restlichen
(d.h. die ni'cht durchgeschlagenen) Proben werden dann während einer Stunde der
Spannung 25 kVeff (50 Hz) unterworfen, wobei auch hier die Anzahl
der durchgeschlagenen Proben vermerkt wird. Schließlich werden die auch jetzt noch
nicht durchgeschlagenen Proben einer Belastung mit 30 kVeff (50 Hz)
während einer Stunde ausgesetzt, worauf wiederum die Anzahl der durchgeschlagenen
Proben registriert wird. Z.B. ist der Tabelle in Beispiel 1 zu entnehmen,
daß das erfindungsgemäß stabilisierte Polyäthylen alle 3 Spannungsstufen
ohne Durchschlag durchsteht, während das entsprechende "nackte" Polyäthylen zu
80 % in der ersten-Spannungestufe (20 kV) durchschlägt und die restlichen
20 % dann in der nächsten Stufe.
Beispiel 1
100
Teile,eines handelsüblichen granulierten Polyäthy'lens der Dichte 0,920 wird
in an sich üblicher Weise auf einer Mischwalze bei einer Temperatur von
160 0 C mit 2 Teilen des Dimethylesters der o-Benzoldiearbonsäure homogen
vermischt. Aus der so hergestellten Masse werden Prüfscheiben der oben definierten
Art hergestellt.
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Zum Vergleich wird genau so verfahren wie vorstehend beschrieben,
jedoch ohne Mitverwendung des Diesters.
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Die an den Prüfscheiben gewonnenen Meßwerte sind in der folgenden
Tabelle wiedergegeben,
| Anzahl der Durchschläge bei |
| 20 kV 25 kV 30 kV |
| Beispiel 1 0 0 0 |
| Blindversuch 8 2 0 |
Beispiele 2 bis 6
Es wird gearbeitet in völliger Analogie zu Beispiel
1, jedoch mit den in der folgenden Tabelle nach Art und Menge angegebenen
Diestern. Die dabei gewonnenen Meßwerte sind ebenfalls in der Tabelle angegeben.
In der Tabelle bedeuten:
| Diäth.-o = Diäthylester der o-Benzoldicarbonsäure |
| Di-n-but.-o = Di-n-.butylester der o-Benzoldicarbonsäure |
| Di-i-but.-o = Di-i-butylester der- o-Benzoldicarbonsäure |
| Dimeth.-m- = Dimethylester der m-Benzoldiearbonsäure |
| Diäth.-m = Diäthylester der m-Beinzoldicarbonsäure |
| Bsp. Diester Anzahl der Durchschläge bei |
| Nr. Art Teile 20 kV 25 kV 30 kV |
| 2 Diäth.-o 2 0 0 1 |
| 3 Di-n-but.-o 2 0 0 2. |
| 4a Di-i-but.-o .2 0 0 1 |
| 4b 3 0 0 0 |
| 5 Dimeth.-m 2 0 0 1- |
| 6 Diäth.-m 2 0 0 1 |