DE1694346B2

DE1694346B2 - Wärmehärtbare Masse zur Herstellung von isolierenden Stoffen für elektrische Drähte und Kabel

Info

Publication number: DE1694346B2
Application number: DE1694346A
Authority: DE
Inventors: Joseph Elwood Westport Betts; Burton Thornley Monroe Mackenzie
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1966-11-02
Filing date: 1967-10-31
Publication date: 1975-01-23
Also published as: GB1153030A; SE331754B; JPS5031187B1; BE705353A; US3553348A; FR1543109A; NL6714360A; DE1694346A1; NL151417B; BR6793851D0

Description

_ _o. Silikon behandeltes Aluminiumsilikat enthält, eine

von 0,5 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf 20 verbesserte Zugfestigkeit sowie eine verbesserte die Gesamtmasse, verwendet wird, und Durchschlagfctitikeitauf.

als behandelter Füllstoff 25 bis 45 Gewichts- Ferner ist auster FR-PS 1 221 423 ein Verfahren

Prozent, bezogen auf die Gesamtmasse, eines zur Herstellung von Beschichtungen bekannt, bei dem Magnesiumsilikats, das mit 0,2 bis 3 Ge- Pigmente, wie anorganische Oxyde, die in einer wäßwichtsprozent, bezogen auf das Magnesium- 25 rigen Dispersion einer filmbildenden Substanz, wie

c-ütat .„;. ~:„™ An._ :i-_ _L.,...,,. _eine. poiyacryj.Verbindung, dispergiert sind, mit

einer wasserlöslichen siliziumorganischen Verbindung hydrophobiert werden, um die Verträglichkeit der so behandelten Pigmente mit der filmbildenden Substanz zu verbessern.

Thermohärtende oder vernetzte Polyäthylenmassen sind allgemein bekannt und finden breite Anwendung, insbesondere als Isolationsmaterialien für Drähte und Kabel. Bei der herkömmlichen Herstellung von Drähten und Kabeln, bei der derartige Isolationsmaterialien verwendet werden, werden Füllstoffe oder andere Zusätze dem Polyäthylen einverleibt, die zusammengefügte Mischung dann maschinell auf einen metallischen Leiter als Isolierüberzug aufgetragen und anschließend unter Bildung eines thermogehärteten vernetzten Überzuges gehärtet. Die physikalischen Eigenschaften und die Arbeitskenngrößen der Isolation hängen in erster Linie von der Anwendung ab, und die Mischverfahren werden entsprechend den gewünschten Eigenschaften variiert.

Bei Starkstromkabeln für die Übertragung relativ hochgespannter Leistungen wird eine hohe elektrische Stabilität im Hinblick auf Feuchtigkeit gefordert. Dieselbe wird gemäß einer Testmethode der Under-

siiikat, mit einem Alkoxysilan behandelt

worden ist, verwendet werden.
2. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich zu dem Äthylenpolymerisat ein chlorhaltiges Polymerisat in einer solchen Menge enthält, daß der Chlorgehalt, bezogen auf das Gesamtgewicht der polymeren Materialien, 2 bis 8 Gewichtsprozent ausmacht, um der Masse Flammfestigkeit zu verleihen und das behandelte Magnesiumsilikat eine blättchenförmige Struktur hat und eine Teilchengröße von nicht mehr als 6 Mikron aufweist.

40

Die Erfindung betrifft eine wärmehärtbare Masse
zur Herstellung von isolierenden Stoffen für elektrische Drähte und Kabel, bestehend aus
'a) Polyäthylen, Mischungen aus Polyäthylen und
anderen Polymerisaten oder Mischpolymerisaten
aus Äthylen und anderen mischpolymerisierbaren Monomeren, _e -- ~

b) einem üblichen Härtungsmittel für die Vernet- 5° writer Laboratorien bestimmt, die in deren »Standard zung der Masse und for Safety, Rubber Insulated Wires and Cables«,

c) einem mit einer siliziumorganischen Verbindung behandelten Füllstoff.

Eine wärmehärtbare isolierende Masse der eingangs genannten Art ist aus der FR-PS 1 307 208

U. L. 44, 6. Ausgabe, beschrieben ist. Bei diesem Test wird eine Kabelprobe von 15,545 m Länge abgeschnitten und an jedem Ende werden 2,54 cm von der Umhüllung befreit. 15,24 m dieses Kabels werden in Wasser von 75° C getaucht, wobei sich 15,24 cm über der Wasseroberfläche befinden. Es wird eine Spannung von 600 Volt Wechselstrom angelegt und jeweils nach 24 Stunden, nach 7 Tagen und dann alle

aus

bekannt. Diese bekannte isolierende Masse enthält ils Füllstoff ein mit einem flüssigen Silikon behandeltes Aiuliniumsilikat. Die isolierenden Massen dieser bekannten Zusammensetzung sind jedoch weder hin-

Mchtlich ihrer mechanischen noch ihrer elektrischen 60 7 Tage der Isolationswiderstand der isolierung geEigenschaften zufriedenstellend. So sind insbesondere messen. Bei Kraftstronikabeln, die geeignet sind, die Zugfestigkeit und die elektrische Durchschlagfestigkeit verbesserungsbedürftig.

Der Erfindung lag daher insbesondere die Aufgabe _.. _D —._r „..·., ~.~

fugrunde, eine wärmehärtbare isolierende Masse zu 65 sich über mehrere Wochen erstrecken kann. Zusätz-•chaffen, die gegenüber der aus der FR-PS 1 307 208 Hch soll die Isolierung eine relativ konstante, spezifeekannten Masse verbesserte mechanische und elek- fisch induktive Belastbarkeit und einen relativ konirische Eigenschaften aufweist. Weiter soll die erfln- stanten Leistungsfaktor aufweisen, die nach den An

Leistungen von etwa 600 Volt und mehr zu übertra gen, soll die Isolierung einen hohen Isolationswiderstand über die gesamte Testperiode aufweisen, die

^ieuneen der insulated Power Cable Engineers iSS& (IPCEA) Versuche EM 60 und EM 1000, yjrchgefuhrt werden. ,„.,_,,. τ? Eine vernetzte Polyäthylen-Jsolationsnmsse, die L^n Füllstoff aufweist, welcher keine besondere Be- . fZdiune erfahren hat, zeigt eine schnelle Varmindene des Isolationswiderstandes. Dies führt wiederum ,einem unerwünschten Ansteigen der spezifischen • rtuktiven Belastbarkeit und des Leistungsfaktors nd verursacht dadurch gesteigerte elektrische Ver- 10 liste und lokale dielektrische Erhitzung und Durch-

Venetztes Polyäthylen weist einen Toleranzpegel «ir Füllstoffe sowie eine relativ niedrige flamra-Γ¹ ende wirkung auf. Weiterhin kann vernetztes 15 Polyäthylen nur bei mäßigen Geschwindigkeiten verrbeitet werden, was ein Überziehen mit relativ JV _n Isolationswand und dimensionen erforderlich machen oder aber zu Ausschuß führen kann. Als Freebnis hat man durch Verwendung einer copoly- 20 meren Mischung und, oder durch Verwendung sperieller oder vorbehandelter Füllstoffe, verbesserte Produkte entwickelt, die in einem gewissen Ausmaß hestimmte Nachteile beheben. Die Anforderungen bezüglich besserer elktrischer Eigenschaften konnten 25 indessen noch nicht verbessert werden.

Darüber hinaus ergeben Leitungsdrahte fur die Übertragung relativ niedrig gespannter Leistungen, ζ B unter 300 Volt, zusätzliche Probleme wegen der relativ kleinen Abmessungen des Drahtes und insbe- 30

_ndere wegen der Nocwendigkeit, eine Isolation zu verwenden, deren Wandstärke so dünn wie möglich ist So ist es beispielsweise noch nicht möglich gewesen eine Isolation für einen Leiterdrah: herzustellen, die einen großen Anteil an chemisch veraetztem Poly- 35 äthvlen aufweist und eine Wandstärke von weniger als 0 794 mm besitzt, ohne eine Litze oder Schutzhülle'zu verwenden. Wenn die Litze oder Schutzhülle bei dem Drahtaufbau nicht verwendet wird, weist die Drahtisolierung keine ausreichende physikalische Festigkeit oder Flammbeständigkeit auf, um die von den Underwriter Laboratorien aufgestellten scharfen Anforderungen zu erfüllen. Andererseits ist die Herstellung derartiger dünnwandiger Drahterzeugnisse mi einer Litze oder Schutzhülle zeitraubend und

BeFdM Herstellung der erfindungsgemaßen Masse werden das Polymerisat, das Magnesiumsihkat, das Alkoxysilan und die anderen Zusätze in einem Banbury-Mischer innig miteinander gemischt. Wahrend dieser Mischoperation tritt das Magnesiumsihkat mit dem Alkoxysilan in eine Wechselwirkung, wodurch die elektrische Stabilität des Füllstoffes m Wasser verbessert wird. Der Mischung wird dann ein seeignetes Härtungsmittel, zweckmäßig ein tertiäres Peroxyd, einverleibt, um beim Aushärten eine Vernetzung des Polymerisats zu bewirken. Die erhaltene Masse weist nach dem Härten, insbesondere bei erhöhten Temperaturen, überlegene physikalische und elektrische Eigenschaften sowie Arbeitskenngroßen S die nachfolgend im einzelnen abgehandelt werden. So ist es beispielsweise möglich, gemäß der vorliegenden Erfindung gehärtete Massen herzustellen, die bei 150° C Zugfestigkeiten von nicht weniger als 56,0 kg/cm* unJ Durchschlagfestigkeiten von nicht weniger als 1000 V/0,0254 mm aufweisen, wöbe, sie leicht zu Drahtisolierungen mit relativ dünnen Ab-"n. z. B. 0,397 mm, verarbeitet werden können und wobei keine Litze oder Schutzhülle notwendig ist.

Falls gewünscht, kann das Polyäthylen allein oder in Verbindung mit einem oder mehreren anderen Polymerisaten verwendet werden, dies hängt jedoch weitgehend von den Anforderungen ab, die an das Endprodukt gestellt werden. Die Masse umfaßt daher einen äthyknhaltigen Bestandteil, der aus Polyäthylen, Mischungen aus Polyäthylen und anderen Polymerisaten oder aber aus Copolymerisaten aus Äthylen und anderen mischpolymerisierbaren Monomeren besteht. Ein Äthylencopolymerisat verbessert im allgemeinen die Verarbeitbarkeit der Masse, und weiterhin erleichtert es eine erhöhte Füllstoff-Polymer-Wectuelwirkung oder Füllstofftoleranz und führt daher zu einem Produkt mit verbesserter physikalischer Festigkeit und elektrischen Eigenschaften. Geeignete Copolymerisate des Äthylens umfassen Vinylacetat, Äthylacrylat, und Buten-I, wobei das Copolymerisat 75 bis 90 Gewichtsprozent Äthylen amweist und der Rest aus dem anderen polymerisierbaren Monomeren besteht. Im Vergleich mit einem Homopolymerisat des Polyäthylens trägt die mischpolymerisierbare Komponente, z. B. das Vinyacetat, zur besseren Verarbeitbarkeit und zu überlegenen Härtungsgeschwindigkeiten bei, und demzufolge kann die Isolationsmasse bei relativ höheren Geschwindigkeiten verarbeitet oder aufgetragen werden. Von gleicher Bedeutung ist, daß das Copolymerisat die Füllstoff- « verträglichkeit wesentlich steigert, so daß es möglich wird, die verwendete Füllstoffmenge in der Isoliermasse zu vergrößern. Im Endeffekt zeichnet sich die gehärtete Masse durch einen bemerkenswerten Anstieg der Zähigkeit und in den elektrischen Eigenschaften aus. Die Äthylenmenge in dem verwendeten Copolymerisat ändert die Eigenschaften des Endproduktes, und aus diesem Grunde kann die Menge variiert werden, um die gewünschten Resultate zu erhalten. Für gewisse Anwendungen, insbesondere für dünnwandige Isolationsmaterialien ohne Litzen oder Schutzhülle, besitzt ein Copolymer mit weniger als ungefähr 75 Gewichtsprozent Äthylenmonomeren keine ausreichenden physikalischen Eigenschaften, insbesondere Zugfestigkeit. Wenn andererseits Verarbeitungseigenschaften und schnelle Härtungsgeschwindigkeiten gewünscht werden, sollte das Copolymerisat nicht mehr als etwa 90°/o Äthylen aufweisen. Weiterhin vermindert sich die Füllstoffverträglichkeit mit einer ansteigenden Menge an Äthylenmonomeren. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Copolymerisat mit etwa 75 bis 90 Gewichtsprozent Äthylen und 10 bis 25 Gewichtsprozent Vinylacetat verwendet. Ein optimales Gleichgewicht zwischen diesen Eigenschaften wird beispielsweise mil einer Masse erreicht, die 30 bis 85 Gewichtsprozent Äthylen und etwa 15 bis 20 Gewichtsprozent Vinyl

acetat aufweist.

Das Polyäthylen oder das Copolymerisat au Äthylen kann mit einem chlorhaltigen Polymerisat wie einem chlorierten Polyäthylen, chlorsulfonierter Polyäthylen und einem Polyvinylchlorid, vermisch werden, um die flammhemmende Wirkung der Mass zu verbessern. Es ist an sich bekannt, daß die flamm hemmenden Eigenschaften von Polyäthylenmasse durch Verwendung eines chlorhaltigen Polymers vei größert werden können, und daß diese Massen bis ζ etwa 35 Gewichtsprozent Chlor, bezogen auf das Gi samtgewicht aller anwesenden Polymerisate, enthalte

können. Ein höherer Chlorgehalt kann die mechani- wert liegen, weist die gehärtete Masse nicht die gesehen Eigenschaften der Masse, insbesondere die wünschten physikalischen Eigenschaften wie Zug-Zugfestigkeit, nachteilig beeinflussen. Die Chlormenge festigkeit und Zerreißfestigkeit auf. Die maximale hängt von der im Endprodukt gewünschten flamm- Mengi an Füllstoff, die der Poly4thylenmasse emverhemmenden Eigenschaft ab. Für relativ dünnwandige 5 leibt werden kann, hSngt von der Fullstoff-Polymen-Isolationsmaterialten ohne Litzen oder Schutzhüllen sat-Wechselwirkung ab. Im allgemeinen ist es bei kann der Chlorgehalt 2 Gewichtsprozent betragen einer Polyäthylenmasse möglich, bis zu etwa 33 Ge- und dabei immer noch eine ausreichende flamm- wichtsprozent Füllstoff zuzusetzen. Bei einem Copolyhemmende Wirkung aufweisen. Im allgemeinen be- merisat, beispielsweise aus Äthylen und Vinylacetat, sitzen die nach der vorliegenden Erfindung hergestell- io kann indessen die Menge des verstärkenden Füllten Isolationen 2 bis 8 Gewichtsprozent Chlor, bezo- stoffes bis zu etwa 45 Gewichtsprozent gesteigert gen auf das Gesamtgewicht der anwesenden Poly- werden. Im Endeffekt kann also eine Masse hergemerisate, und vorzugsweise etwa 3 bis 5 Gewichts- stellt werden, die, insbesondere bei erhöhten Tempeprozent. Es ist wünschenswert, den geringsten Chlor- raturen, überlegene physikalische Eigenschaften und gehalt zu verwenden, der eine ausreichende flamm- 15 Arbeitskennzahlen aufweist.

hemmende Wirkung ergibt, damit die gehärtete Masse Der Füllstoff wird mit einem Alkoxysilan behänden von den Underwriter-Laboratorien festgelegten deit_r vorzugsweise mit einem Alkoxysilan, das aus Flammtest erfüllt. Die Zugfestigkeit des Endproduk- einem niederen Alkylalkoxysilan. Alkenylalkoxytes wird allgemein durch einen höheren Anteil an silan oder Alkinylalkoxysilan besteht. Halogenierte nicht chlorierten Polymerisaten oder Copolymerisa- 20 Silane wie Chlorsilane sind nicht erwünscht wegen ten ebenfalls vergrößert, es wird jedoch wenigstens ihrer korrosiven Wirkung und rten schädlichen Einein Mindestgehalt von etwa 2 Gewichtsprozent Chlor, flüssen auf die elektrischen Eigenschaften. Bei der bezogen auf die gesamten Polymerisatante«e, verwen- praktischen Durchführung der Erfindung werden der det, um dem Produkt die gewünschte flammhemmende Füllstoff und das Alkoxysilan dem polymeren Ma-Wirkung zu verleihen. Die Anteile der Ingredienzien 25 terial getrennt zugesetzt, und die Mischung wird können daher innerhalb der festgelegten Grenzen dann in einem Banbury-Mischer gemischt. Während variiert werden, um die für die Isolationsmassen ge- dieser Mischoperation überzieht das Alkoxysilan wünschten mechanischen Eigenschaften und die Ar- offensichtlich den Füllstoff oder wirkt darauf ein, der beitskenngrößen zu ergeben. seinerseits offensichtlich die Füllstoff-Polymerisat-

Das bei der vorliegenden Erfindung als Füllstoff 30 Wechselwirkung erleichtert. Der Füllstoff wird mit

verwendete Magnesiumsilikat kann gewisse inerte etwa 0,2 bis 3 Gewichtsprozent Alkoxysilan behan-

Verunreinigungen enthalten, wozu z. B. Metalloxyde, del«. Ein Überschuß an Alkoxysilan wirkt offensicht-

deren Menge im Bereich von etwa 5 Gewichtsprozent lieh als Weichmacher, der die Zugfestigkeit und die

des Füllstoffes liegt, gehören können. Der Feuchtig- elektrischen Eigenschaften der gehärteten Massen

keitsgehalt des Magnesiumsilikats wird in üblicher 35 herabzusetzen scheint und daher vermieden werden

Weise Eiuf weniger als 0,5 Gewichtsprozent reduziert, sollte. Geeignete Alkoxysilane umfassen beispiels-

die Teilchengröße liegt in der Größenordnung von weise Methyläthoxysilan,Methyltri-(2-methoxy)-silan,

2 Mikron im Durchmesser. Das spezifische Gewicht Dimethyl-diäthoxysilan, Allyltrimethoxysihn und Vi-

beträgt 2,5 Hs 2,8. Es ist jedoch auch ein Magnesium- nylsilane wie Vinyl-tri-(2-methoxy)-silan, Vinyltri-

silikatfüllstoff anwendbar, der eine plattenartige 4° methoxysilan und Vinyltriäthoxysilan.

Struktur aufweist, eine Teilchengröße von nicht mehr Während der Mischoperation wird der Mischung

als 6 Mikron besitzt und zweckmäßig eine spezifische ein geeignetes Härtungsmittel zugesetzt. Bei der ty-

Oberfläche von 18 bis 20 qm^z/g (bestimmt nach der pischen Mischoperation, beispielsweise auf einer

BET Gasabsorptionsmethode) und ein spezifisches Zwei-Rollen-Gummimühle oder auf einem Banbury-

Gewicht von etwa 2,7 bis 2,8 aufweist. Dieser Ma- 45 Mischer, wird zunächst das polymere Material zuge-

gnesiunisilikatfüllstoff ist besonders in dünnwandigen setzt, dann der Füllstoff und irgendwelche anderen

Isolationsmaterialien, die keine Litze oder Schutz- Zusätze, wie Antioxidantien, Stabilisatoren, Pigmente

hülle aufweisen, brauchbar. und letztlich das Härtungsmittel. Die Mischoperation

Die Funktion der Füllstoffe in polymeren Iso- wird innerhalb eines Temperaturbereiches durchgelationsmassen ist allgemein bekannt. In erster Linie 50 führt, der hoch genug ist, um die Mischung für die steigert ein verstärkender Füllstoff die physikalischen Verarbeitung ausreichend plastisch zu halten, jedoch Festigkeitseigenschaften der Masse, einschließlich unter der Reaktionstemperatur oder der Zersetzungsbeispiel sweise Zugfestigkeit und Widerstand gegen temperatur des Härtungsmittels liegt, so daß das Härplastisches Fließen bei erhöhten Temperaturen. Zu- tungsmittel sich nicht zersetzt und dadurch wenig-Sätzlich steigert der Füllstoff die feuerhemmende Wir- 55 stens eine teilweise Härtung oder Vernetzung des kung und die Durchschlagsfestigkeit des gehärteten polymeren Materials während des normalen Misch-Produkl.es. In Abhängigkeit von den gewünschten zyklus bewirk.. Zweckmäßigerweise ist das bei dem Eigenschaften des gehärteten Produktes kann daher Verfahrzn verwendeten Härtungsmittel ein Peroxyd, die Menge des in die Masse einverleibten Füllstoffes vorzugsweise ein tertiäres Peroxyd, das durch wenig* variieren. In einer Masse, die ein Äthylencopolymeri- 60 stens eine Struktureinheit der Formel
sät verwendet, ist die Füllstofftoleranz der Masse

wesentlich gesteigert, und aus diesem Grund ist es C C
möglich, den Füllstoffgehalt in einem relativ breiten I i
Bereich zu variieren. Der Fiillstoffgehalt kann im Be- C—C—O—O—C—C
reich von etwa 25 bis 45 Gewichtsprozent der Masse 65 | |
variieren, und er liegt vorzugsweise bei etwa 30 bis c C
40 Gewichtsprozent. Wenn Mengen verwendet werden, die unter dem vorstehend genannten Minimal* gekennzeichnet ist, welches sich bei Temperaturen

über 130° C zersetzt. Die Verwendung dieser Peroxyd-Härtungsmittel für die Durchführung einer Vernetzung in polymeren Verbindungen ist in den USA.-Patenten 3 079 370 und 2 888 424 von Recopio und Gilbert beschrieben worden. Ein anderes Härtungsmittei umfaßt acetylenische hochmolekulare Diperoxydverbindungen, die in der USA.-Patentschrift 3 214 422 beschrieben sind.

Def Anteil des verwendeten Peroxyds hängt weitgehend von den begehrten mechanischen Eigenschaf- ten in dem gehärteten Produkt ab, beispielsweise von der Warmzugfestigkeit. Ein Bereich von etwa 0,5 bis 10 Oewichtsteilen Peroxyd auf 100 Teile des Gesamtgehaltes an Polymere erfüllt die meisten Anforderungen, und der gewöhnliche Anteil liegt in der Größen- Ordnung von 3 bis 4 Teilen Peroxyd. Bei einem typischen Herstellungsverfahren, bei dem ein tertiäres Peroxyd als Härtungsmittel verwendet wird, erfolgt das Mischen bei einer Temperatur von etwa 100 bis 130⁰C und vorzugsweise bei 110 bi» 120⁰C. Wenn ao 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 as ist die Masse schwierig zu verarbeiten, und das Endprodukt weist eine unregelmäßige oder aufgerauhte Oberfläche auf. Die resultierende zusammengemischte Mischung wird anschließend durch Strangpressen weiterverarbeitet, um einen Isolationsüberzug für Drähte oder Kabel zu liefern. Das verarbeitete Produkt wird dann durch übliche Dampfhärtung bei etwa 205 bis 210° C und 17,5 kg/cm* gehärtet.

An Hand der nachfolgenden Beispiele wird die Erfindung weiter erläutert:

Beispiel I

Eine Isolationsmasse wurde durch Verarbeiten von 91,6 Teilen eines Copolymerisate aus 83 Gewichtsprozent Äthylen und 17 Gewichtsprozent Vinylacetat zusammen mit 8,4 Teilen chloriertem Polyäthylen, 0,9 Teilen Kalzium-Stearat als Gleitmittel, 2,8 Teilen Bleistabilisator, 3,7 Teilen Farbpigment und 1,5 Teilen Polytrimethyldihydrochinolin als Antioxidans auf einem Banbury-Mischer bei einer Mischtemperatur von etwa 93 bis 121° C verarbeitet, bis die Mischung auf der Mischwalze sich miteinander verbunden hatte. Anschließend wurden 72,5 Teile Magnesiumsilikat-Füllstoff sowie 0,9 Teile Vinyl-tri-(2-methoxyäthoxy)-siian zugesetzt und die Mischoperation auf dem Banbury-Mischer fortgesetzt, bis die Mischung im wesentlichen homogen war. Sobald die Mischung auf der Mühle gleichmäßig war und die Temperatur auf etwa 104 bis 110⁰C einreguliert war, wurden 3,2 Teile Di-ft-cumy-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 Isolationsmaterial auf Drähte aufgepreßt zu werden.

Die zusammengemischte Masse wurde in einer Wandstärke von 0,397 mm auf einen festen Leiter mit einem Durchmesser von etwa 0,1 cm aufgepreßt, und zwar mit einer Extrusionsgeschwindigkeit, die so eingestellt war, daß sich für die Härtung in einer Dampfkammer, die auf einer Temperatur von etwa 204° C und einem Druck von 17,5 kg/cm* gehalten war, eine Verweilzeit von 15 bis 20 Sekunden ergab.

Tabelle I Neues Erzeugnis

Neopren

Wandstärke Ursprüngliche physikalische Eigenschaften: Zugfestigkeit

Dehnung

Physikalische Eigenschaften bei 150° C Zugfestigkeit

Dehnung

U. L. horizontaler Flarmnentest Abgebrannte Strecke Abtropfende brennende Teilchen Plastisches Fließen bei 135° C

kV bis zum Durchschlag

Durchschlagfestigkeit

V pro 0,0254 nun in Wasser bei Raumtemperatur Isolationswiderstand

Megaohm/305 m, 20 Std. bei 15,6°C

nach 7 Tagen in Wasser bei 75° C

Ozon, in 0,03 Ve KonzentratioQ, 6,35-mm-Dom Mechanische Wasserabsorption, mg/6,45 cm*

iEtzealterong — Dehnung

17Tagebei 136⁰C, ·/· orig.

90 Tage bei 113° C, »/β orig.

0,397 mm

195 kg/cm« 210Vo

83 kg/cm* 14QVe

+50,8 mm keine

20,1 kV 1250

3192 4456

keine Rißbildung nach 3 Monaten

58 74

0,794 mm

108,5 kg/cm* 600Vo

28 kg/cm« 35QV»

+25,4 mm keine

18,3 kV 600

139 46

versagte nach 3 Stunden

125

brüchig bruchig

409584/381

Das Erzeugnis wurde im Vergleich mit einem neoprenüberzogenen Standarddraht ausgewertet, der eine 0,794 mm dicke Neoprenwand auf einem massiven Leiter mit einem Durchmesser von etwa 0,1 cm aufwies. Die Testergebnisse sind in der vorstehenden Tabelle aufgeführt und veranschaulichen die ausgezeichneten Arbeitskennzahlen des erfindungsgemäßen Erzeugnisses, und sie zeigen in vieler Hinsicht die Überlegene Leistungsfähigkeit oder die gleiche Leistungsfähigkeit der erfindungsgemäßeTi Drahtisolation, die nur die Hälfte der beim Neopren erforderlichen Wandstärke aufweist.

Der Horizontal-Flammtest wird nach den von den Underwriter-Laboratorien aufgestellten »Standard for Safety, Rubber Insulated Wires and Cables«, U.L. 44, €. Ausgabe, durchgeführt. Bei diesem Test wird die Geschwindigkeit gemessen, mit der eine Flamme entlang einer horizontalen Probe des fertigen Drahtes oder Kabels weiterläuft, und dieser Test erfordert weiterhin, daß keine brennenden Tropfen oder Teilchen während oder nach der Anwendung der Testflamme von der Probe abfallen. Die bei diesem Versuch erhaltenen Resultate zeigen, daß für dünnwandige Anwendungen, beispielsweise bei der Verwendung als Leiterdraht in Fluoreszenz-Lampen-Vorschaltgeräten, das erfindungsgemäße Isolationsprodukt zufriedenstellend arbeitet.

Bei der Prüfung des plastischen Flußes wird ein Kals.1 oder eine Drahtprobe von 55,88 cm Länge abgeschnitten und an jedem Ende die Isolierung auf eine Länge von 2,54 cm entfernt. Ein glatter Messingstab von 3,175 mm Durchmesser wird zu einem Ring von 31,75 mm Durchmesser gebogen und an einem Haken aufgehängt. Das Kabel wird durch den Messingring geführt, und die von der Isolierung befreiten Enden des Kabels werden aneinander befestigt. Die Kabelschlrife wird von dem Messingring getragen und ein Gewicht von 1,36 kg an die Kabelschleife gehängt Diese Anordnung wird dann einer östündigen Hitzealterung bei 135° C in einem gut ventilierten Ofen unterworfen. Die Probe wird dann 1 Stunde lang auf Raumtemperatur abgekühlt, und anschließend wird tine Spannung von 6000 Volt Wechselstrom 1 Minute lang zwischen Kabelleiter und Messingring angelegt.

Für den dielektrischen Test wird eine zwei Fuß lange Probe abgeschnitten und von jedem Ende der Probe 2,54 cm von der Umhüllung befreit. Die Probe wird dann auf einem Dorn von 6,35 mm Durchmesser gewickelt, und zwar in einer solchen Weise, daß die aneräanderliegeoden Kabel gegeneinanderstoßen. Die Kabelprobe wird dann von dem Dorn abgewickelt, und das Verfahren wird wiederholt, wobei das Kabel in entgegengesetzter Richtung auf den Dorn aufgewickelt wird. Die Probe wird dann von dem Dorn entfernt und in Leitungswasser mit einer Temperatur von 20 bis 25° C in einer solchen Weise eingetaucht, daß die von der Isolierung befreiten Leiterenden außerhalb des Wassers sind. Zwischen dem Kabelleiter und dem Wasser wird dann 1 Minute lang eine Spannung von 6000 Volt Wechselstrom angelegt

Der Isolationswiderstandstest wird nach der Richtlinie Nr. 44 der Underwriter-Laboratorien »Standards for Insulated Wires and Cables«, 6. Aasgabe 1961, durchgeführt Nach diesem Test werden 15,24 m Draht in Wasser getaucht, welches auf 15,6° C ZO Stunden lang gehalten wird, und der Widerstand wird gemessen. Anschließend wird es 7 Tage lang in Wasser von 75° C getaucht, dann auf 15,6° C abge kühlt und der Widerstand wiederum gemessen. Diese Test ist wichtig, um die Feuchtigkeitsstabilität dei Isolation zu veranschaulichen, und die Testresultat« zeigen die überlegene Leistungsfähigkeit des neue« erfindungsgemäßen Produktes.

Der Ozontest wird nach der Richtlinie Nr. S-19-81 Paragraph 68, 5. Ausgabe, Januar 1964, de IP.C.Z.A. durchgeführt. Die Testproben werdei

ίο am Ende von 3 Stunden der festgesetzten Testperiodi begutachtet. Die Neoprenprobe versagte dabei, wei sie bemerkenswerte Sprünge zeigt, während das er findungsgemäße Produkt sogar nach 3 Monaten keim Sprünge aufwiest.

Bei dem nach der Richtlinie Nr. 44 der Under writer-Laboratorien »Rubber Insulated Wires am Cables«, Anhang A-2, 6. Ausgabe, Mai 1961, durch geführten Wasserabsorptionstest wurde der Drah 7 Tage lang in Wasser von 70° C eingetaucht. Aucl

ao hierbei zeigte das erfindungsgemäße Produkt über legene Eigenschaften.

Der Hitzealterungstest wurde ebenfalls nach de Richtlinie Nr. 44 »Rubber Insulated Wires an< Cables«, 6. Ausgabe, 1961, der Underwnter-Labora

as torien durchgeführt. Die Drahtisolation gemäß de vorliegenden Erfindung erlangte in diesem Test dii Genehmigung, die für Drähte für kontinuierliche] Betrieb bei 105° C erforderlich ist.

Beispiel 2

Zum Nachweis der durch die Verwendung voi Magnesiumsilikat, das mit einem Alkoxysilan be schichtet ist, gegenüber einem in gleicher Weise be handelten Aluminiumsilikat als Füllstoff erzielte! Vorteile wurden die beiden Füllstoffe in ein Copoly meres aus Äthylen und Vinylacetat eingearbeitet

Tabelle II

Bestandteile

Copolymer aus Äthylen und

Vinylacetat

Chloriertes Polyäthylen ....'.

Aluminiumsilikat Magnesiumsilikat ...........

Vinyl-tris-(2-methoxyäthoxy> silan

Di-a-cumylperoxyd

(40«/. aktiv)

Polvtrimethyldihydrochinoiin

(Antioxydationsmittel)

Cakramstearat (Gleitmittel) Dibasisches Bleiphthalat (Stabilisator)

Testergebnisse

Ursprüngliche Zugfestigkeit in kg/cm*

as fttSSg***??

pun*schlagfestigkeit in Volt/ 0,0254 mm Schichtdicke in Wasser bei Raumtemperatur

Versuch Nr.

1 I 2

90 10 70

1,5 10

1.5 1,0

178 33

940

1461

11 12

Die aus der vorstehenden Tabelle ersichtlichen T-Verfahren die Zugfestigkeit und nach

Bestandteile wurden in einem Banbury-Mischer ver- ASTMD 149-61-Verfahren die Durchschlagfestij

mengt anschließend mit einem 2-Walzen-Walzwerk bestimmt. Den Meßergebnissen ist zu entnehmen,

bei einer Temperatur von 82 bis 88° C homogenisiert unter gleichet» Bedingungen durch Magnesiumsi

und anschließend mit Dampf 15 Sekunden bei einem 5 (Versuch Nr. 2) gegenüber Aluminiumsilikat i

Druck von 16j5 kg/cm² gehärtet. raschend bessere Werte erhalten werden. Die a

An den Probc'ft wurden nach dem ASTM D 412-64- gebenen Teile bedeuten Gewichtsteile.

Claims

Patentansprüche: I, Wärmehärtbare Masse zur Herstellung von isolierenden Stoffen für elektrische Drähte und Kabel, bestehend aus a) Polyäthylen, Mischungen aus Polyäthylen und anderen Polymerisaten oder Mischpolymerisaten aus Äthylen und anderen tnischpolymerisierbaren Monomeren, b) einem üblichen Härtungsmittel für die Vernetzung der Masse und c) einem mit einer siliziumorganischen Verbindung behandelten Füllstoff, dadurch gekennzeichnet, daß

1. die Äthylen-Mischpolymerisate 75 bis 90 Gewichtsprozent einpolymerisiertes Äthylen enthalten,

2. das Peroxyd-Härtungsmittel in einer Menge

dungsgemäße Masse besonders für die Isolierung von Starkstromkabeln brauchbar sein und allgemein verbesserte Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen aufweisen.

Diese Aufgaben werden gemäß der Erfindung bei der eingangs definierten wärmehärtbarer, isolierenden Masse dadurch gelöst, daß die Äthylenmischpolymerisate 75 bis 90 Gewichtsprozent einpolymerisiertes Äthylen enthalten, das Peroxyd-Härtungsmittel in ίο einer Menge von 0,5 bis 10 Gewichtsprozent von der Masse verwendet wird und als behandelter Füllstoff 25 bis 45 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmajsse, eines Magnesiuinsilikats verwendet wird, das mit 0,2 bis 3 Gewichtsprozent, bezogen auf das Magnesiumsilikat, mit einem Alxoxysilan bebandelt worden ist. Eine solche Masse weist, wie sich aus dem folgenden Beispiel 2 ergibt, gegenüber < ^lsr aus der FR-PS I 307 208 bekannten Masse, die ein mit einem