DE1694346A1

DE1694346A1 - Polyaethylenmassen und damit ueberzogene Kabel

Info

Publication number: DE1694346A1
Application number: DE1967G0051492
Authority: DE
Inventors: Betts Joseph Elwood; Mackenzie Burton Thornley
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1966-11-02
Filing date: 1967-10-31
Publication date: 1972-03-16
Also published as: NL6714360A; JPS5031187B1; FR1543109A; BE705353A; US3553348A; GB1153030A; NL151417B; DE1694346B2; SE331754B; BR6793851D0

Description

Dipl-lng. Lothar Michaelis Dr. Horst Schüler Dr. Erhart Ziegler

Patentanwalt Patentanwalt Patentanwalt

6 Frankfurt/Main 1 6Frankfurt/Main 1 6 Frankfurt/Main I

Postfach 3011 Taunusstr. 20 Pottfach 3011 Postfach 3011

749-20-1037/410-188

General Electric Company, 1 River Road, Schenectady, N.Y., USA POLYÄTHYLENMASSEN UKO DAHIl! ÜBERZOGENE KABEL

Die Erfindung betrifft gefüllte, härtbare Polyäthylenmaeeen und insbesondere solche Massen, die für Isolations strecke brauchbar sind, sowie elektrische Drähte und Kabel, die mit diesen Isolationen überzogen sind.

Thermohärtende oder vernetzte Poly&thylenmassen sind allgemein bekannt und finden breite Anwendung, insbesondere als Ieolationsmaterialien für Drähte und Kabel. Bei der herkömmlichen Herstellung von Drfihten und Kabel, bei der derartige Isolationsmat er ialien verwendet werden, werden Füllstoffe oder andere Zusätze dem Polyäthylen einverleibt, die zusammengefügte Mischung dann maschinell auf einen metallischen Leiter als Ieolierüber-

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zug aufgetragen und anschließend unter Bildung eiass gehaftet©!! ^es*n@tgt@n Überzuges gehärtet» DIs phys Eigenschaften und die Arbsitskenngrößen der Is©Istis>in häng@sa in erster Linie von der Anwendung ab» und die Missh'/a^fihran w®räen entsprechend den gewünschten Eigenschaften variiert.

Bei Starkstromkabeln für die übertragung relativ hoehgespanntör Leistungen wird eine hohe elektrische Stabilität im Hinblick auf Feuchtigkeit gefordert. Dieselbe wird gemäß einer Testmethode der Underwriter Laboratorien bestimmt, die in deren "Standard for Safety, Rubber Insulated Wir© and Cables",, U.L. 44, 6. Ausgabe, beschrieben ist. Bei diesem Test wird eine Kabelprobe von 15,545 m (51 Fuß) Länge abgeschnitten und an jedem Ende werden 2,54 cn (1 Zoll) von der Umhüllung befreit. 15,24 m (50 Fuß) dieses B werden in Wasser von 75⁰C getaucht, wobei sich 15,24 cm (6 Zc über der Wasseroberflachs befinden. Es wird eine Spannung von 600 Volt Wechselstrom (A.C.) angelegt und ,jeweils nach 24 Stunden, nach 7 Tagen und dann all® 7 Tage der Isolationswiderstand der Isolierung genessen. Bei Kraftstromkabeln, die geeignet sind, Leistungen von etwa 600 Volt und mehr au übertragen, soll die Isolierung einen hohen Isolationswiderstand über die gesamte

-period« Test >'. aufweisen, die sich über mehsre Wochen erstrecken kann ο Zusätzlich soll die Isolierung eine relativ konstante, induktive Belastbarkeit (sptalfie induktive capacitance} und einen relativ konstanten Leistungsfaktor (power ^otor; aufweisen, die nach den Anweisungen der Insulated Power Cable Engineers Association (IPCEA) 7arsuche EM SO und EM 1000, durchgeführt werden. '

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Ein© vernetzt© Polyäthyl©n-Is©lationsmasse- , die einen Füllstoff aufzeigt_s wsleher kein© besonder© Behandlung erfahren hat, seigt eine sehneile Verminderung des Xeol&tionswiderstandes _o Dies führt wj&erum au eln@m unerwünschten Ansteigen der spezifise&em induktiven Belastbarkeit und ü®m Leistungsfaktors und dadm*sh gesteigert© alektrisehe Verlust® und lokal© Erhitzung und Durchschlage ο

Vs?n@tstes Polyäthylen weist einen Toleranspegel für Füllstoffe ^ eawi© ©in© relativ niedrig© flammhemmend© Wirkung auf. Weiterhin kenn v@?netsgtes P%äthyl@K smr bei mäSigtn Geschwindigkeiten verax'beit©t werden, was ein übersi@h©n mit relativ dickeren Isolations? wand dimensionen erforderlieh raaehen oder aber zu AussehuB führen kann« Als Ergebnis hat- snsan dureh Verwendung einer eopolym@ren Mischung und/oder dureh Verwendung spezieller.oder vorbehandäter Füllstoffe, verbesserte Produkte entwickelt, die in einem gewissen Ausmaß bestimmt© Nachteile beheben. Die Anforderungen bezüglich besserer elektrisches* Eigenschaften konnten λ indessen noch nicht verbessert wsrden«

Darüberhina^s ergeben Leitungsdrähte für die übertragung relativ niedrig gespannter Leistungen _s s„B. unter 300 Volt, zusätasliche Probleme wegen der relativ kleinen Abmessungen des Drahtes und isisbesondere wegen der Notwendigkeit, @in@ Isolation zu verwenden, deren Wandstärke so dünn wie möglich ist. So ist es beispielsnoch nicht möglish gewesen_s eine Isolation für einen Leiher aus teilen _s die- 'sineift großen Anteil an ehemisch

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netstem Polyäthylen aufweist und eine Wandstärke wn weniger als 0,794 mm (i/32 Zoll) besitzt, ohne eine Litse oder Schutzhülle eu verwenden. Wenn die Litze oder Schutzhülle bei den Drahtaufbau nicht verwendet wird, weist die Drahtisolierung keine ausreichende physikalische Festigkeit oder Flammbeständigkeit .auf, um die ^Dn den Underwriter Laboratorien aufgestellten scharfen Anforderungen zu erfüllen. Andererseits ist die Herstellung derartiger dünnwandiger Drahterzeugnisse mit einer Litze oder Schutzhülle isitraubend und kostspielige

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Masse zu schaffen, die besonders als Isolationsmasse für Drähte und Kabel brauchbar ist und die besonders bei erhöhten Temperaturen verbessert® physikalische und elektrische Eigenschaften und Arbeitskenngrößen aufweist und weiterhin besonders für die Isolierung von Starkstromkabeln brauchbar ist. Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Besehreibung.

Die vorliegenden Erfindung betrifft ganz allgemein eine Masse aus

1. einem härtbaren, äthylenhaltigen Polymer .

2. ftiem Härtungsmittel und

3. einem Füllstoff₄ der aus Aluminiumsilikat, Aluminiumoxyd, Kalsiumsilikat, Hagnesiumsilikat oder Mischungen dieser Stoffe besteht, und welcher mit einen Alkoxyeilan behandelt worden ist.

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Bei öes? Herstellung dieser Masse werden das Polymer , der Ftillstoff a das Alkoxysilan und di© anderen Ziasääe In einem B&nbury s^j innig miteinander gemischt. Während dieser @r Füllstoff mit, den Alkoxysilan behandelt, wodureh das

Problem de* elektrischen Stabilität des Füllstoffes in Wasser behüben wird. Der Mischung wird dann ein geeignetes Häs?tungsmittel» -zweckmäßig ein tertiäres Peroxyd, einverleibt, um beim Aushärten ein© ¥@i"neteung des Polymers au bewirken. Die erhaltene Hasse weist nach dem gärten, insbesondere bei erhöhten Temperaturen, überlegene physikalische und elektrische Eigenschaften sowie ArbeitskenngrOssen ©üf, die nachfolgend im einzelnen abgehandelt werden. So ist es beispielsweise möglich, gemäß der vorliegenden Erfindung gehärtete Massen herausteilen, die bei 15O⁰C Zugfestigkeiten von nicht weniger als 56,0 kg/cm (800 pounds per square inch) und Durchschlags festigkeiten von nicht weniger als 1000 Volt pro 0,025** um (1000 Volt pro mil) aufweisen, wobei sie leicht tu Drahtisolierungen mit relativ dünnen Abmessungen, z.B. 0,397 mm (1/64 inch) verarbeitet werden können und wobei keine Litse oder Schutshülle notwendig ist.

Falls gewünscht, kann das Polyäthylen allein oder in Verbindung mit ehern oder mehreren anderen Polymeren verwendet werden, dies hängt jedoch weitgehend von den Anfoderungen ab, die an das Endprodukt gestellt werden. Di· Hasse umfaßt daher einen äthylenhaltigen Bestandteil, der aus Polyäthylen, Mischungen aus Polyäthylen und anderen Polymeren oder aber aus Cöpolymeren aus Äthylen und anderen polymevioierbaren Materialien besteht. Ein Xthylenoopoly»er ver-

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bessert im allgemeinen die Vararbeitbarkeit der Masse und weiterhin erleichtert ®s eixi@ erhöhte Füllstoff -Polymer-Wechselwirkung od©r FüllBtofftolerang und fuhrt daher su ainea Produkt mit verbesserter physikalischer Festigkeit und elektrischen Eigenschaften . Geeignete Copolymere des Xthylens umfas3#n beispielsweise Vinylacetat, Xthylaerylat_a und Buten-I, wobei das Copolymer etwa 75 bis 90 Gewichtsprozent Äthylen aufweist und der Rest aus dem anderen polymerisierbar«!! Material besteht. Xm Vergleich mit einen Homopolymer des Polyäthylens trägt die ©©- polymere Komponente, a.B. das Vinylacetat, sur besseren Verarbeitbarkeit und eu überlegene» HSrtungsgsschwindigkelten b©i, und demssufolge kann die Isolationsmaesa bei relativ höheren Geschwindigkeiten verarbeitet oder aufgetragen werden. Von gleicher Bedeutung ist« daß das Copolymer die Füllstoffverträglichkeit wesentlich steigert, so daß es möglich wird, die verwendete Füllstoffmenge in der Isoliermasse asu vergrößern _o Im Endeffekt zeichnet sich die gehärtete Masse durch einen bemerkenawerten Anstieg der Zähigkeit und in den elektrischen Eigenschaften aus. Die Xthylenmenge in dem ver wendeten Copolymer ändert die Eigenschaften des Endproduktes, und aus diesem Grunde kann diese Menge variiert werden, um die gewünschten Resultate su erhalten. Für gewisse Anwendungen, insbesondere für dünnwandige Isolationsmaterialien ohne Litsen oder Schutshülle, besitzt ein Copolymer mit weniger als ungefähr 75 Gewichtsprosent Äthylenmonomeren keine ausreichenden physikalischen Eigenschaften, insbesondere Zugfestigkeit. Wenn andererseits Verarbeitungseigen-

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und schnalle? Härtungsgeschwindigkeiten gewünscht werden, sollte das Copolymer nicht mehr als etwa 90Ji Xthylen aufweisen. Weiterhin vermindert sich die FüllstofVerträglichkeit mit einer ansteigenden Menge an Xthylenmonomeren. Bei einer bevorzugten AusfOhrungsform wird ein Copolymer mit etwa 75 bis 90 Gewichtsprozent Xthylen und 10 bis 25 Gewichtsprozent Vinylacetat verwendet» Ein optimales Gleichgewicht zwischen diesen Eigenschaften wird beispielsweise mit einer Masse erreicht» die 80 bis 85 Gewichtsprozent Xthylen und. ©twa 15 bis 20 Gewichtspresst Vinylacetat aufweist _o

Das Polyäthylen oder dag Copolymer aus Xthylen kann mit einem chlorhaltigen Polymer, wie einem chlorierten Polyäthylen, chlorsulfoniertem Polyäthylen und einem Polyvinylchlorid vermischt sein, um die flammhemmende Wirkung der Masse zu verbessern. Es ist an sieh bekannt, daß di© flammhemmenden Eigenschaften der Polyäthylenmassen durch Verwendung eines chlorhaltigen Polymem vergrößert werden können und daß diese Massen bis zu etwa 35 Gewiehtsprosent Chlor, bezogen auf das Gesamtgewicht aller anwesenden Polymere , enthalten können. Ein höherer Chlorgehalt kann die mechanischen Eigenschaften der Masse , insbesondere die Zugfestig* keit, nachteilig beeinflussen und fet außerdem unwirtschaftlich. Die Chlormenge hängt von der im Endprodukt gewünschten flamnhemmenden Eigenschaft ab_c Für relativ dünnwandige Isolationsmaterialien ohne Litzen oder Schutzhüllen kann der Chlorgehalt etwa 2 Gewichtsprozent betrag©?? und dabei imines.» nosh eine ausreichende

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Wirkung aufweisen« Isa allgemeinen besiteen

nach &©r ^erliegenden Erfindung hergestellten Isolationen 2 bis 8 O©Ähtsp^asent. Ghl©f bes@g@n auf ä&s Gesamtgewicht des» mwä- §©nd©n Folyre®r© und vorsugsweiee etwa 3'bis 5 Gewichtsprozent· Das ©hlorhalt&g© Folpies» ist r©lativ teurer ala das P©l •und ©us diese» Grund ist as wfesehenswgrfe, den geingeten Chl©i?g@ halt su ^©rwenäen, der- tin© ausr©i©hend@ flammhemmend©"Wirkung ergibt, damit di@ gehärtete Mass® den von den Underwriter Laboratorien f©stg@l©^n Flammtest* erfüllte Die .Zugfestigkeit Endproduktes wird im sllg®mtin©n durch ©inen höheren Anteil nicht chlorierten Polymeren od^r Cop©lysi@reh ebenfalls verg es \fh?d jedoch wenigstens m±n Mindestgehalt tron etwa 2 Gewichts-Chlor b<§g©g@n auf die g©si§mtm Palmer anteil© v©rw@iiäet _Jt dem Produkt "di@ gewünscht© flai3mh©mm@nd@ Wirkung zn v©rl@iheoo Die Anteile der Ingrediensien können daher innerhalb d#r festgelegten Grenzen variiert werden, um die für die Isplationsiaassen gewünschten mechanischen Eigenschaften und die Arbeitskenng^ößen si- ergeben.

Ein geeigneter Füllstoff, der aus Aluminiumsilikat, Aluminiumoxyd, KalEiumsilikat₈ Magnesiumsilikat oder Mischungen dieser Stoffe bestehen kann, wird den poXym®r@n Materialien einverleibt. D<sr bei der vorliegenden Erfindung brauchbare Füllstoff kann ge-

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wises inert© V@runr@inigKmg©gi enthalten, wobei als Beispiel Metalloxide,d@r©n Meag© Im B@r©i@h von etwa 5 pr©s©nfc dee Füllstoffes liegt, genannt werden Füll@toffsa&t@ri&l£@n sind allgemein bekannt und auf dem ^kt X@i@ht ©rhältlieh« Di@ Art d@s TOrw<§»cl@^@n Füllstoffes

itgeSs(iod ⁹^©a &©b g©^TirfInsehten Eigeneehaften des Endab und kasm ^©e ©in@m Faehaann ©hn© weiteres bestimmt . Di® FullstoffMateriali^n sind in k@nnsei@hn@nd@r Weise i, um d@n F@u@htigk@it@g<@halt auf weniges» als 0,5 Geau ^edusi©^@n und si® besitzen Teilchen in des? v@n 2 Mikron im Dwrehmess®? und ©in spesifis@hes Gewicht ^on ©twa 2₅5 bis 2₉8. Es ist jed©eh aueh ein Magnesium- ailikatfülläiotr anwendbar ₉ d©x- @ine plattenartige Struktur aufweist, eine Teilchengröße won nieht mehr als 6 Mikron besitzt und zweckmäßig eine ep@gifiseh@ Ob@x»fläshe v@n 18 bis 20 qm /g (bestimmt nach der BET Gasabsorptionsmethode) und ein spezifisehes Gewicht von etwa 2,7 bis 2,8 aufweist. Dieser Magnesiumsilikatfüllstoff ist besonders in dünnwandigen Xsolationsmaterialien, die keine Litze oder Schutzhülle aufweisen, brauchbar und wird von der Sierra Tale Company unter dem Handelsnamen Mistron Vapor Tale vertrieben.

Die Funktion der Füllstoffs in polymeren Isalmtionsmaseen ist allgemein bekannt. In erster Lini© steigert ein verstärkender Füllstoff die physikalisch, a Fe»tigkeitseigenschaften der Masse, einschließlich beispieleweis© gygfestigkeit und Widerstand gegen

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plastisches Fließe» b@i erhöht©» ^mp^^jh%u^&no gusStslieh steigert eier Füllstoff dl® £mi%^hmi!z®mi® ltfi^feKg und die THi??^>-^ä?hschl&gsfestigkeit d©s gehorteten Produktes- Ir Abhängigkeit ·ψ@& ü®n gewünschten -Eigenschafta» des gehaVk®t@n Produktes ka»ß daher die Menge des in die Hasse einverleibten Füllösffes variieren» In ei»@r Masse, die gin Xfchyleneopol^i&sr verwendet* ±Bt die Füll-

der Masse weseatli-sh gesteigert, und aus diesem ist es mögliehj, den Füllstoff gehalt in cstaeia relativ breiten Bereich m. variies»©»» Der Füllstoffgehalt kann im Ber^ieh van 25 bis *l§ Gewichtsprozent d®r 2iasse variieren, und er liegt sugsweise bei etwa 30 bis 40 0ewi@htspr©2@nt. Wenn Mengen verwendet werden, die unter dem vorstehend genannten Hininalwart liegen, weist die gehärtete Masse nicht die gewünschten physikalischen Eigenschaften wie Zugfestigkeit und Zerreißfestigkeit auf. Die maximale Menge an Füllstoff, die der Polyäthyleninasee einverleibt werden kann, hängt von der Fülletoff-Polymer-Wechselwirkung ab. Im allgemeinen ist es bei eine Folyäthylenmasse möglich, bis su etwa 33 Gewichtsprozent Füllstoff sususetsen. Bei einem Copolymer, beispielsweise aus Xthylen und Vinylacetatj kann indes«an die Menge des verstärkenden Füllstoffes bis. su etwa 45 Gewichtsprozent gesteigert werden. Im Bndeffekt kann also eine Masse hergestellt werden, die,insbesondere bei erhöhten Temperaturen,überlegene physikalisch© Eigenschaften und Arbeitskennsahlen aufweist»

Der Füllstoff wird ?>ilt ai-i&ai Alko^ysilan behandelt, vorzugsweise mit einem Alkoxy si3.mk₉ das aaa «isnem niederen Alky !alkoxy

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oder AXkinyXslkoxysiXan besteht«, Halogenierte Silane wie Chlorsilane sind nicht erwünscht wegen ihrer korrosiven Wirkung und den schädlichen Einflüssen auf die elektrischen Eigenschaften. Bei der praktischen Durchführung der Erfindung werden der Füllstoff und das Alkoxysilan dem polymeren Material getrennt zuggseiis'e nnd die Mischung wird dann in einea Banbury-Mischer gemmi.Behtc. Während dieser Mischoperation überzieht das Alkoxysilan offensichtlich den Füllstoff oder wirkt darauf ein, der seinerseits offensichtlich die Füllstoff-Polymer-Wechselwirkung erleichtert. Der Füllstoff wird mit etwa 0,2 bis 3 Gewichtsprozent Alkoxysilan behandelt. Ein Überschuß an Alkoxysilan wirkt offensichtlich als Weichmacher, der die Zugfestigkeit und die elektrischen Eigenschaften der gehärteten Massen herabzusetzen scheint und daher vermieden werden sollte. Geeignete Alkoxysilane umfassen beispielsweise Methyläthoxysilan, Methyltri-(2-methoxyäthoxy)silan, Dimethyl-diäthoxysilan, Allyltrimethoxysilan und Vinylsilane wie Vinyl-tri-(2-methoxy-äthoxy)silan_s Vinyltrimethoxysilan und Vinyltriäthoxysilan.

Während der Mischoperation wM der Mischung ein geeignetes Härtungsmittel zugesetzt. Bei der typischen Mischoperation, beispielsweise auf einer Zwei-Rollen-Gummiraühle oder auf einem Banbury-Miacher, wird zunächst das polymere Material zugesetzt, dann der Füllstoff und irgendwelche anderen Zusätze, wie Antioxidantien, Stabilisatoren, Pigmente usw. und letztlich das Härtungsmittel. Die Misch-

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operation wird innerhalb eines Temperaturbereiches durchgeführt, der hoch genug ist, um die Mischung füs» die Verarbeitung ausreichend plastisch zu halten, jedoch unter der Reaktionstemperatur oder der Zersetzungstemperatur des Härtungsmittels liegt, so daß das Härtungsmittel sich nicht zersetzt und dadurch wenigstens eine teilweise Härtung odr Vernetzung des polymeren Materials während des normalen Mischzyklus bewirkt. Zweckmäßigerweise ist das bei dem Verfahren verwendeten Härtungsmittel ein Peroxyd, vorzugsweise ein tertiäres Peroxyd, das durch wenigstens eine Struktureinheit der Formel

C C C-C-O-O-C-C

gekennzeichnet ist, welches sich bei Temperaturen über 130 C zersetzt. Die Verwendung dieser Peroxyd-Härtungemittel für die Durchführung einer Vernetzung in polymeren Verbindungen ist in den U.S. Patenten 3,079,370 und 2,888,424 von Secopio und Gilbert beschrieben worden. Ein anderes Härtuntpnittel umfaßt acetyIonische hochmolekulare Diperoxydverbindungen, die in der U.S. Patentschrift 3»214,422 beschrieben sind. Durch diese Bezugnahme werden die in den vorgenannten Patentschriften entKLtenen Offenbarungen in die vorliegende Anmeldung aufgenommen.

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Der Anteil des verwendeten Peroxyds hängt weitgehend von den begehrten mechanischen Eigenschaften in dem gehärteten Produkt ab, beispielsweise von der Warmzugfestigkeit. Ein Bereich von etwa 0,5 bis 10 Gewichtsteilen Peroxyd auf 100 Teile des Gesaratgehaltes an Polymere erfüllt die meisten Anforderungen, und der gewöhnliche Anteil liegt in der Größenordnung von 3 bis 4 Teilen Peroxyd. Bei einem typisehen Herstellungsverfahren, bei dem ein tertiäres Peroxyd als Härtungamittel verwendet wird, erfolgt das Mi- ^ sehen bei einer Temperatur von etwa 100 bis 130⁰C und vorzugsweise bei 110 bis 120⁰C. Wenn das Zusammenmischen bei einer Temperatur erfolgt, die wesentlich über dem vorstehend genannten Temperaturmaximum liegt, zersetzt sich das Peroxyd und bewirkt dadurch eine vorzeitige Härtung von wenigstens einem Teil der polymeren Verbindung. Dadurch ist die Masse schwierig zu verarbeiten und das Endprodukt weist eine unregelmäßige oder aufgerauhte Oberfläche auf. Die resultierende zusammengemischte Mischung wird anschließend durch Strangpressen weiter verarbeitet, um einen Isolationsüberzug für Drähte oder Kabel zu liefern. Das verarbeitete Produkt wird dann durch übliche Dampfhärtung bei etwa 205 bis 210⁰C (40ObLs JtIO⁰F) und 17,5 kg/cm² (250 psig) gehärtet.

Anhand der nachfolgenden Beispiele wird die Erfindung weiter erläutert:

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- 14 -Beispiel I

Eine Isolationsmaese wurde durch Verarbeiten von 91,6 Teilen eines Copolymers aus 83 Gewichtsprozent Polyäthylen und 17 Gewichtsprozent Vinylacetat susammen mit 8,4 Teilen chloriertem Polyäthylen, 0,9 Teilen Kalziuia-Stearat als dsitmittel, 2,8 Teilen Bleistabilisator, 3,7 Teilen Farbpigment und 1,5 Teilen PoIytrimethyldihydroehinolin als /nt&oxidant auf einem Banbury-Mischer bei einer Mischtemperatur von etwa 93° bis 121°C (200 bis 250⁰F) verarbeitet, bis die- Mischung auf der Mischwalze sich miteinander verbunden hatte, Anschließend wurden 72,5 Teile Magnesiumsilikatfüllstoff, der unter dem Handelsnamen "Mistron Vapor Talc" vertrieben wird, sowie 0,9 Teile Vinyl-tri-(2-methoxyäthoxy)silan zugesetzt und die Mischoperation auf dem Banbury-Mischer fortgesetst_a bis die Mischung im wesentlichen hohogen war« Sobald die Mischung auf der Mühle gleichmäßig war und die Temperatur auf etwa 104 bis 110^uC (220 bis 230⁰F) einreguliert war, wurden 3*2 Teile Di-oC-cumyl-peroxyd zugesetzt und wie bei den vorhergehenden Zusätzen in die Masse eingearbeitet« Die zusammengemischte Masse wurde dann von der Mühle abgezogen,auf Raumtemperatur abgekühlt und durch herkömmliche Mittel granuliert und dann zur Beschickung eines üblichen Extruders verwendet, um als Isolationsraaterial auf Drähte aufgepreßt zu werden.

Die »usammengemiechte Masse wurde in einer Wandstärke von 0,397 mm (1/64 Inch) auf einen festen Leiter mit der Nummer 18 AWG aufge-

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zwar in einer Extrusionsgeschwindigkeit, die so eingestellt war, daß sich für die Härtung in einer Dampfkammer, die auf einer Temperatur von etwa 204⁰C (i»00°P) und einem Druck von 17,5 kg/cm (250 psig) gehalten war, eine Verweilaeit von 15 bis 20 Sekunden ergab.

Das Erzeugnis wurde im Vergleich mit einem neopenübereogenen Standarddraht ausgewertet, der eine 0,794 mm (1/32 Ich) dicke Neoprenwand auf einem massiven Leiter mit der Nummer 18 AWQ aufwies. Die Testergebnisee Bind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt und veranschaulichen die ausgezeichneten Arbeitskenneahlen des erfindungegemäßen Ereeugnisses,und sie sseigen in vieler Hinsicht die überlegene Leistungsfähigkeit oder die gleiche Leistungsfähigkeit der erfindungsgemäßen Drahtisolation, die nur die Hälfte der beim Neopren erforderlichen Wandstärke aufweist.

Tabelle	Wandstärke	I	NEOPRBN
		NEUES ERZEUGNIS	0,794 «a
Ursprüngliche physikalische Eigenschaften:	0,397 mm	(1/32 inch)
Zugfestigkeit Dehnung	(1/64 inch)
	1550 600*
2780 21O)C

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Physikalischen Eigenschaften bei 15⁰C

Zugfestigkeit Dehnung

II82

HQ5

350*

Horisontaler Flammentest abgebrannte Strecke

abtropfende brennende Teilehen

-5-50,8 mm
X2 inch)

keine

_. * mm Xl inch)

k@ine

Plastisches Fließen bei 135 C Kilovolt bis &um Durchschlag 20.1 kV

•18 ο 3 kV

Volt pro 0,025*« mm (1 rail) in Wasser bei Raumtemperatur 1250

600

Xsolationswiderstand

ft, 20 Std. bei

15.6°C

7 Tagen in Wasser bei 3192

139

Oson, in 0.032 Kongentration 1" Dorn C 6,35 nan) If

keine Rißbil- versagte dung nach 3 Mo- na^h 3 naten Stwndexi

Mechanische Vasserabsorption aig/645 cm ( mgm/in )

Hitzealterung - Dehnung 17 Tage bei 136⁰C, % orig. 90 Tage bei 113⁰C, % orig.

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12?

Brüchig Brüchig

Bad

iC- H0S»igontal-Flararaent©Bt wird aaoh den von den Underwriter

aufgestellten "Standards for Safety, Rubber Insulated Wires and Cables", U.L» 44, 6, Ausgabe, durchgeführt. Bei diesem 2©8i *d,¥d die G©s©h'id.ndigkeife gemessen, mit der ©in© Flamme entlang ein@r horisontalert Prob© ά®Β fertigen Drahtes oder Kabels weit©rläui*t_s und dieser Test erfordert weiterhin, daß keine brennende^ Tropfen oder Teilehen während ester nach der Anwendung der Testvon der Probe abfallen. Die bei diesem Versuch erhaltenen

sseigen, daß für dünnwandige Anwendungen, beispielsweise bei V@rw®ndung als Leiterdraht in Pluoreszens-Lampen · Vorsehalt- @rfindungsg@mäß@ Isolationsprodukt zufriedenstellend

Bei der Prüfung des plastischen Flußes wird ein Kabel oder eine Drahtprobe von 55»88 cm Länge (22 inen) abgeschnitten und an jedem Ends diö Isolierung auf eine Länge von 2,54 cm (1 inch) entfernt. Ein glatter Messingstab von 3,175 mm (1/8 inch) Durchmesser wird au einem Ring von 31,75 mm (1 i/4 ich) Durehmesser gebogen und an einen Haken aufgehängt. Das Kabel wird durch den Messingring geführt, und die von der Isolierung befreiten Enden des Kabels werden aneinander befestigt. Die Kabelschleife wird von dem Hessingring getragen, und ein Gewicht von 1,36 kg (3 pound) an die Kabelsehleife gehängt. Diese Anordnung wird dann einer 6 stündige"n Hitzealterung bei 135⁰C in einem gut ventilierten Ofen unterwerfen. Die Probe wird dann eine STunde lang auf Raumtemperatur abgekühlt, und anschließend wird eine Spannung von 6000 Volt Wechselstrom eine Hinute lang awischen Kabelleiter und Meeeingring angelegt.

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Pur den dielektrischen Test wird eine swei Fuß lang© Probe abgeschnitten und van jedem Ende der· Probe 2,5¹J em (i ineh) von ä©i Umhüllung befreit. Die Prob© wisr-d dann auf einem Da^n v©n o_ä35 (1/4 iaeh) Durchmesser gewickelt, und zwa.3» in einer solchen Wft:tsf daß di© sn@inand©rli®gsndsn Kabsl geggnsiimnde? stoßen_β Di© K&~ belprabe wii»d dann von dem D^s»n ab^ewiekalt, und das VEsfahxⁱ®n wi?d wi@d@?holt_e wobei da» Kabel in entgegengesetster Rlehtwsg auf d@n Dorn aufgswiekölt wi^d« Dis Prob© wii?d dann von dem Dar« ©ntf©2»nt und in Leitungswasser mit ©iner Temperatur von 20 bis 25⁰C in einsr solehon Weise eing@taueht, daß di© von der befreiten Lsäterenden außerhalb des Wassers sind. Zwischen dem Ka belleiter und dem Wasser wird dann eine Minute lang ein© v©n 6000 Volt Weeh^selstrom angelegt.

Der Isolationswiderstandstest wird nach der Richtlinie Nr. der Underwriter Laboratorien "Standards for Insulated Wir©s Cables", 6. Ausgabe 196I, durchgeführt. Nach diesen Test werden !5,24 m (50 feet) Draht in Wasser getaucht, welches auf 15»6⁰C 20 Stunden lang gehalten wird, und der Widerstand wird Ansehli@ä@nd wird es 7 Tage lang in Wasser von 75°C getaucht, auf 15,6°C abgekühlt und der Widerstand wiederum gemessen. Test ist wichtig, um die Peuchtigkeitsstabilität der Isolatian au veranschaulichen, und die Testresultate zeigen die Leistungsfähigkeit des neuen erfindungsgemäß-sn Produktes

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Tfird naeh der Richtlinie Kr. S-19-81» Paragraph 68, 5» Ausgabe, Januar 1964, der X_eP_oCZ„A. durchgeführt. Die Testprobe«, werden am EMe von 3 Ständen der festgesetsten Testperiode · Die Neoprsnpreb© versagt© dabei ₉ weil sie be&erkens-

Sprung© seigti^ währeM dae erfindisrigsgeraäße Produkt sogar

-C-??rit M®nafemi nosh k©in@ Sprünge aufwies.

Bei um& naeh fe· Rieh<5lin© Nr. Hk der Underwriter Laboratorien

Isulated Wis»@s and Gabl®3^M _siliihang A-2, 6. Ausgabe, Mai 19β1* f!hrten WassftsT-abBorptioEistest wurde der Draht 7 Tage lang in Wasser von 70⁰C ©ingetauaht. Auen hierbei »©igte das ©rfindungs-Produkt überlegen©« Eigengehaftren.

Der Hitsealtsriangst@3t. mn?de ebenfalls aaeh dsr Richtlinie Nr. kk "Rubber insulated Wiros and Cables", 6. Ausgabe_s 196I der Underwriter XfEboratorien durchgeführt. Die Drah&igolafcion gemäß der vorliegenden Erfindung erlangt© in diesem Test die Genehmigung, die für Drähte für kontimsierliehesi Betrieb bei 105⁰C erforderlich ist«

Beispiel 2

Zwei Proben A und B wurden im wesentlichen wie in Beispiel I besehrieben gemäß den nachfolgenden Rezepten hergestellt.

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JISSLJ

Polyäthylen (von niedriger Dichte) 100 IGO

1.75 1.75

Thermal RuÄ-Fas»bpigm@nt 5 5

Aluminiumsilikat-Füllstoff 50 50

Vinyl-tri-(2-methossy-äthoxy) silan —- O₀ 5

Di- *--eumyl-peroxyd 3.2 3.2

Der AluniniuasilikatfQllstoff wird unter &©r Handelebeselehnusig "Whites GlEy" von ü®r F^eeport Kaolin Co vertrieben und hat im wesentliehen di@ ^©^stehend bes€hrieb@n@n Eigenschaftenο

Zusätsli@h wurde ©in Kontrollversuch durehgeführt, und gwar in der gleichen Weise und nach dem gleichen Re&ept mit der Ausnahme, daß kein Methoxyeil&n tu der Mischung srageseösfc mirde.

Jede dieser drei suesnunengemiisehteii Massen wurde in @in@r Wandstärke von I₈ 191 mm (3/64 ineh) auf ©inen massiven Leiter der Nr. %k AWQ aufgepreßt. Die Proben *mrd@n dann im Hinbl&c auf die äiktrlsche Stabilität gegenüber Feuchtigkeit durcih Messung des Is©lationswid©s»siSandea (IR) sowie im Hinblick auf

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Belastbarkeit (SXC) und Verlustfaktor (PF) getestet. Allerdings wurden die Tests für SI0 und PP gemäß I.P.CE.A. (vorstehend b@s©hrieb@n> modifiziert unter Verwendung einer 15,24 in C50 feet) Spule anstelle einer 3,O5n>(iO feet) Spule, und sie wurden über einen Eeitraust von mehreren Woehen durchgeführt. Außerdem wuröesi SIC und PF für Prsto© A und den Vergleichsversueh bei 10 Volt und einer Weehselsahl von 1000 (cycles) gemessen, während Probe B unter sshfirferen Bedingungen unter 80 Volt pro 0,0254 mm (mil) bei einer Weohselsahl von 60 gemessen wurde. In der naehfolgenden Tabelle seigen die Ergebnisse die Überlegenheit des Gegenstandes der vorliegenden Erfindung.

Tabelle II

Elektrische Stabilität gegenüber Feuchtigkeit

Zeit

1 Woche 5 Wochen 8 Wochen 10 Woehen

Probe A IR (Megohm /304,8 m(1000 feet))

4700

7400

9600

10500

SIC	2PF
2.80	0.65
2,81	0.54
2.81	0.49
2.81	0.48

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BAD ORIGINAL

	Probe B	SXC	HE
Zeit	ZR (M@gohm/304,8 ra (SOOO fetsfc))	2.63	Oo99
1 Woche	3.0714	2.67	0,95
5 W©eh©n	5331	2.67	0.99
8 Wochen	3409	2.69	io04
IO Wochen	2586
	Vergleichsprobe	SZC	\|£E
Zeit	IR-(HeKObm/304,8 m (1000 feet))	5.3	10.2
1 Tag	50,000	5.78	5.4
1 Woche	95	5.83	4.8
2 Wochen	16	5.86	4.7
3 Wochen	3.6	5.89	4.8
4 Wochen	1.3

Die Ergebnisse dieser Teats zeigen eine überraschend schnelle Herabsetzung des Zsolationswiderstandes der Kontrollprobe und die ausgezeichnete Leistungsfähigkeit der nach der vorliegenden Brfindung hergestellten Proben.

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Claims

® Füllstoff aus Aluisdniumailikatj, Aluminiumoxyd,

naeh Ansprueh 1, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Material ein Copolymer aus Äthylen und Λ Vinylacetat ist.

4. Masse naeh Ansprueh I₉ dadurch ge ken η se i c h - η ® t β daft das polymere Material aus einer Mischung von Polyäthylen und eänem chlorhaltigen Polymer besteht.

3» M®.gg@ nach Anspruch t\_s dadurch gekennseich- «las ehlorhalfcige Polymer chloriertes Polyäthylen ist.

209812/1673 BADORlQfNAt,

6. Nasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Füllstoff mit etwa 0,2 bis 3 Gewichtsprozent des besagten Alkoxysilans behandelt worden

ist. ,/'

i ■

7· Nasse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das besagte Alkoxysilan ein Vinylsilan ist.

8. Eine härtbare Masse, dadurch gekennseiehn β t „ daß sie aus folgenden Komponenten besteht:

(a) einem Copolymer von Äthylen und Vinylacetat mit etwa 75 bis 90 Gewichtsprosent Polyäthylen,

(b) einem chlorierten Polyäthylen in ausreichender Menge, damit der Chlorgehalt in dem Bereich von etwa 2 bis 8 Gewichtsproeent. besogen auf dieses kombinierte Gewicht des Copolymers und des chlorhaltigen Polyäthylens^liegt, .

(c) einem Füllstoff, der im wesentlichen aus Magnesiumsilikat mit eher plattenartigen Struktur und einer Teilchengröße von nicht über 6 Mikron besteht, der mit etwa 0,2 bis 3 Qewiehtsprosent Vinylsilan. behandelt worden ist und

(d) etwa 0,5 biß 10 Gewichtiteilen Di- ot-eumyl-peroxyipro 100 Gewichteteile des Copolymers und des chlorierten Polyäthylens.

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9. Hasse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Mischung etwa 80 bis 85 Gewiohtsprosent Polyäthylen enthält und der Chlorgehalt etwa 3 bis 5 Gewichtsprozent beträgt·

10. Das durch Vernetsung der in den Ansprüchen 1 bis 9 beanspruchten Kasse erhaltene Produkt·

11· E&ktrischeo Kabel aus einen metallischen Leiter und einer wärmehärtenden Isolation, die den Leiter umgibt» dadurch gekennzeichnet, daft die Isolation aus dem in Anspruch 10 beanspruchten Produkt besteht.

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BAD ORIGINAL