DE2159668B2 - Elektrisches Kabel - Google Patents
Elektrisches KabelInfo
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Description
niederes Alkyl
HO
C,H2,-P-O-
(C1H2x)H
OR
is\, in welcher M die Wertigkeit von π besitzt und
Lithium, Natrium, Kalium, Kupfer, Magnesium, Calcium, Zink, Strontium, Cadmium, Barium, Aluminium,
Titan, Zirkon, Zinn, Vanadin, Antimon, Chrom, Wolfram, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel oder Dibutylzinn
ist; R ein aiiphatisches, cycloaliphatische oder aromatisches Radikal mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen
ist; χ gleich Null bis 6 ist; y gleich 1 bis 4 ist; und η gleich 1 bis 4 ist.
2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabilisator Nickel-bis-(3,5-di-tert.-
butyl-4-hydroxybenzyl-phosphonsäure-monoäthylat)
ist.
3. Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Isolierung auch 0,01 bis zu 2 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Polymeren,
eines Kupferinhibitors enthält.
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Kabel mit ein aus mehreren Polyolefin-isolierten, elektrischen
Leitern, die von einer Kohlenwasserstoffgallerte umschlossen sind.
Telefonkabel, welche in der Erde verlegt sind, weisen im allgemeinen eine Anzahl einzelner isolierter Leiter
auf, welche die Erdölgallerte bzw. Vaseline oder in ähnliches Material auf der Basis halbflüssiger Kohlenwasserstoffe
eingetaucht sind. Die Erdölgallerte ist dazu da, um den Zutritt von Wasser zum Leiter im Falle eines
Bruches der Isolation zu verhindern. Die Kabel werden jedoch häufig über lange Zeitspannen bei erhöhten
Temperaturen betrieben, so daß es notwendig ist, Oxidationsstabilisatoren in Polyolefinisolierungsmaterialien,
insbesondere Polyäthylen- oder Polypropylenisolierungen, einzuarbeiten.
Viele gegenwärtig verfügbare Stabilisatoren werden jedoch durch die Erdölgallerte aus dem Polyolefin
extrahiert, und daher wird die Stabilität des Polyolefins durch verlängertes Eintauchen in die Erdölgallerte vermindert,
was zur Zersetzung des Polyolefins mit einhergehendem Bruch der Isolierung rings um den Leiter
führt.
Aus der französischen Patentschrift 14 63 543 sind bestimmte Metallphosphonatmonoalkylate bekannt, die
zur Verbesserung der Wärmestabilität von Polyolefinen während der Formgebung verwendet werden können.
In dieser Druckschrift findet sich jedoch kein Hinweis darauf, daß diese Verbindungen über längere Zeit wirksame
Oxidationsstabilisatoren sind, wenn die mit den bekannten Verbindungen stabilisierten Polyolefine in
einer Erdölgallerte eingebettet vorliegen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereit-
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereit-
ä stellung eines elektrischen Kabels, das einen oder mehrere Polyolefin-isolierte Leiter aufweist, die von einer
halbflüssigen Kohlenwasserstoffgallerte umgeben sind, wobei das Kabel auch bei erhöhten Temperaturen über
lange Zeitspannen funktionsfähig bleiben soll, ohne daß eine Zersetzung der Polyolefinisolierung eintritt
Gegenstand der Erfindung ist ein elektrisches Kabel aus einem oder mehreren isolierten elektrischen Leitern
mit einer Isolierung aus einem Olefinpolymeren, die von einer Kohlenwasserstoffgallerte umschlossen
sind, wobei das Polymere 0,001 bis zu 5 Gew.-°/o, bezogen auf das Polymere, eines Stabilisators enthält, dadurch
gekennzeichnet, daß der Stabilisator ein Derivat einer phosphorhaltigen Säure der Formel:
niederes Alkyl
(CxH2x)H
OR
ist, in welcher M die Wertigkeit von η besitzt und Lithium,
Natrium, Kalium, Kupfer, Magnesium, Calcium, Zink, Strontium, Cadmium, Barium, Aluminium, Titan,
Zirkon, Zinn, Vanadin, Antimon, Chrom, Wolfram, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel oder Dibutylzinn ist; R
ein aiiphatisches, cycloaliphatisches oder aromatisches Radikal mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen ist; at gleich Null
bis 6 ist; y gleich 1 bis 4 ist; und η gleich 1 bis 4 ist.
Es wurde gefunden, daß die erfindungsgemäß verwendeten Verbindungen- wirksame Oxidationsstabilisatoren
für Polyolefine sind, und eine ausreichende Beständigkeit gegenüber einer Extraktion durch Erdölgallerte
bzw. ein Material auf Basis halbflüssiger Kohlenwasscrstoffe aufweisen, selbst wenn die erfindungsgemäßen
Kabel längere Zeit bei erhöhter Temperatur gehalten werden.
Das Kation M kann ein Metall sein wie Lithium, Natrium, Kalium, Kupfer, Magnesium, Calcium, Zink,
Strontium, Cadmium, Barium, Aluminium, Titan, Zirkon, Zinn, Vanadin, Antimon, Chrom, Wolfram, Mangan,
Eisen, Kobalt und Nickel, es kann aber auch ein Komplex sein wie Dibutylzinn und Nickelacetat.
Die HO-Gruppe steht vorzugsweise in p-Stellung zu der Gruppierung
Die HO-Gruppe steht vorzugsweise in p-Stellung zu der Gruppierung
OR
Das Radikal R ist zweckmäßig Phenyl oder niederes Alkyl wie Äthyl. Die niedere Alkylgruppe und die
Gruppe (C,H2x)H sind vorzugsweise beide tertiäre
Alkylgruppen wie beispielsweise tertiäres Butyl, und stehen zweckmäßig in o-Stellungen zur —OH-Gruppe.
Der Wert von y beträgt vorzugsweise 1.
Ein besonders bevorzugtes Derivat der phosphorhaltigen Säure ist Nickel-bis-(3.5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzyl-phosphonsäure-monoäthylat).
Befriedigende Stabilisierung des Olefinpolymeren kann erreicht werden, wenn man das Derivat der phos-
phorhaltigen Säure in Mengen im Bereich von 0,001 bis 5,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, verwendet
Die Menge an Derivat der phosphorhaltigen Säure liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 1,5 Gew.-%, beispielsweise
bei etwa 0,5 Gew.-%.
Das Olefinpolymere ist zweckmäßig ein Propylenpolymeres wie Polypropylen, ist jedoch vorzugsweise
ein Copolymeres des Propylens mit Äthylen oder einem anderen alpha-Olefin wie beispielsweise Buten-1. Copolymere
des Propylens mit Äthylen besitzen eine besonders brauchbare Kombination von Eigenschaften,
einschließlich guter Schlagfestigkeit und Schnittbeständigkeit.
Jeder isolierte Leiter kann zweckmäßig einen Einzelleiter mit einer einzelnen isolierenden Schicht aufweisen,
wobei die einzelne Schicht aus einem Olefinpolymeren gebildet wird, welches ein Derivat einer phosphorhaltigen
Säure der definierten Art enthält Kabel, welche aus solchen isolierten Leitern gebildet werden,
sind besonders geeignet für Niederspamungsanwendüngen
wie Telephonverteilerkabel. Die Isolierung auf dem Leiter kann fest oder geschäumt sein.
Zusätzlich zu dem Derivat der phosphorhaltigen Säure kann das Polymere, welches das Isoliermaterial
bildet, andere bekannte Zusätze enthalten wie Antisäuren, Metallabbauinhibitoren und auch andere Antioxydationsmittel.
Bei Verwendung eines Propylenpolymeren enthält dieses typischerweise einen Diester einer
Thiodicarbonsäure die den Dilauryl- oder Distearylester der Thiodipropionsäure. Das Polymere kann auch jo
als weiteres Antioxydationsmittel einen Komplex gehinderter phenolischer Verbindung des Typs enthalten,
wie er zur Stabilisierung von Propylenpolymeren bekannt ist Zu solchen phenolischen Verbindungen zählen:
Tris-p.S-di-tert-Butyl^-hydroxybenzylJ-isocyanu- js
rat; Pentaerythrit-tetra-[J?(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat];
1,1,3-Tris-(2'-Methyl-5'-tert.-butyl-4'-hydroxyphenyl)butan
und l,3,5-Trimethyl-2,4,6-tris-[3'5'-di-tert-butyl-4'-hydroxy-benzyl]benzol.
Eine Querschnittsansicht durch ein erfmdungsgemäßes elektrisches Kabel ist in der Zeichnung veranschaulicht
Das Kabel ist ein Telephonverteilerkabel und weist eine Anzahl einzelner Telephonleitungen 1 auf, von
denen eine jede aus einer einzelnen Isolierschicht 2 und einem zentralen Leiter 3 besteht Die Isolierschicht 2
ist aus einem Propylenpolymeren gebildet, welches 03
Gew.-°/o Nickel-bis-{3J-di-tert-butyl-4-hydroxybenzylphosphonsäure-monoäthylat)
und 0,5 Gew.-% Dilaurylthiodipropionat enthält Die Einzelleitungen 1 sind in
Erdölgallerte 4 eingetaucht und diese wiederum ist in einer äußeren Hülle 5 enthalten, welch letztere aus dem
gleichen Polymeren gebildet sein kann wie das Polymere, welches die Isolierschicht 2 bildet
Es wird eine Reihe von Versuchen durchgeführt, um die Wirkung des Eintauchens in Erdölgallerte auf die
Lebensdauer von Polymerproben im Ofen zu bestimmen, welche verschiedene Stabilisatorsysteme enthalten.
Spritzgegossene Tafeln, welche unterschiedliche Stabilisatorsysteme
enthalten, werden für unterschiedliche Zeitdauer in Erdölgallerte eingetaucht, welche bei 80° C
gehalten wird. Die Tafeln werden dann aus der Erdö!- gallerte entfernt und mit einem Tuch gereinigt, um
überschüssige Erdölgallerte von den Tafeln zu entfernen. Die Lebensdauer der Tafeln im Ofen werden dann
durch Altern in einem Luftumwälzofen bestimmt, welcher bei 150° C gehalten wird. Das Altern des Polymeren
wird durch visuelle Prüfung und Versprödung eingeschätzt.
Die Tafeln werden bereitet indem man die Stabilisatoren in das Polymerpulver unter Bildung eines Pulver-Vorgemisches
einverleibt, welches dann zur Bildung einer Tafel bei 270°C spritzgegossen wird.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle wiedergegeben:
Versuch bzw. | Zusätze und | Lebensdauer im | 1 | Ofen bei | 150° C | (Tage) nach | Eintauchen | in Erdölgallerte bei | 2 | 11 | 80° C für: |
Vergleichs | zugesetzte Menge | Tag | Wochen Monate | 14 | |||||||
versuch | (Gew.-%) | kein | 18 | 2 | 4 | 1 | 2 | 4 | 17 | 5 | 4 |
21 | Tage | Tage | Woche | Wochen | 29 | >28 | Monate | ||||
a | 0.5A + 0.5B | 23 | 56 | 21 | 13 | 25 | 13 | 32 | >28 | U | |
b | 0,75 A+ 0,75 B | 23 | 25 | 31 | 2! | 28 | 20 | 51 | 8 | 17 | |
C | 03 C+0,75 B | 45 | 29 | 63 | 48 | 36 | 29 | 51 | 3 | 4 | |
1 | 0,5 D+0,5 B | 25 | 33 | 31 | 31 | 30 | 29 | 21 | 9 | >35 | |
2 | 0,2C + 0,5B + 0,5D | 33 | 24 | 38 | 33 | 35 | 31 | 11 | 8 | >J5 | |
d | 0,5 E+ 0,5 B | 44 | 41 | 34 | 31 | 24 | 20 | 29 | 4 | ||
e | 0,5 F+ 0,5 B | 33 | >j5 | 29 | 21 | 19 | — | 13 | — | ||
f | 0,2C + 0,5B + 0,5F | 42 | 41 | 30 | 25 | ||||||
g | 0.2C+0.5B | >35 | >35 | ||||||||
A ist 1,1,3-tris-i2'-Methyl-5'-tert.-butyl-4'-hydroxyphenyl)-butan.
B ist Dilauryl-thiodipropionat
C ist Pentaerythrit-tetra-rj3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionat]..
D ist Nickel-bis-(3^-di-terL-butyl-4-hydroxybenzylphosphonsäure-monoäthylat).
E ist Tri-ß.S-di-tert.-butyl-^-hylroxybenzylJisocyanurat.
F ist Di-(n-octadecyl)-3,5-di-tet L-butyl-4-hydroxybenzyl-phosphonat.
Ein weiterer Test wird an einer Tafel aus Polypropy- b5 Formel:
Jen durchgeführt, welche M Gew.-* des Zusatzes B; Ch3-CO~NHNH-CO-QH8-CO-NHNH-CO-CH3
0,5 Gew.-% des Zusatzes D; 0,02 Gew.-% Calcium- ό
stearat und 0.25 Gew.-% tines Kupferinhibitors der enthält. Nach 120tägiger Eintauchung in Erdölgallerte
bei 8O0C besitzt die Tafel eine Lebensdauer im Ofen bei
15O0C von 26 Tagen.
Ein Kupferdraht von 0,5 mm Durchmesser wird mit einem Überzug von 0,2 mm Dicke aus der gleichen
Polypropylenmasse isoliert. Man erzielt befriedigende Isolation.
Die erfindungsgemäß verwendeten Leiter sind besonders geeignet zum Gebrauch bei Konstruktionen,
welche in den britischen Patentschriften 9 95 582, 10 95 639, 11 04 450, 11 54 886 und 11 75 850 beschrieben
sind.
Verfahren zur Herstellung dieser Konstruktionen sind in den britischen Patentschriften 1120011 und
12 03 138 beschrieben.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Elektrisches Kabel aus einem oder mehreren isolierten, elektrischen Leitern mit einer Isolierung
aus einem Olefinpolymeren, die von einer Kohlenwasserstoffgallerte
umschlossen sind, wobei das Polymere 0,001 bis zu 5 Gew.-%, bezogen auf das
Polymere, eines Stabilisators enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabilisator ein
Derivat einer phosphorhaltigen Säure der Formel:
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