DE2244446A1

DE2244446A1 - Cable coatings - comprising peroxide crosslinked polyethylenes contg stabiliser and surface-treated silicate filler

Info

Publication number: DE2244446A1
Application number: DE19722244446
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr Saure; Johann Dipl Chem Wartusch
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1972-09-11
Filing date: 1972-09-11
Publication date: 1974-03-21

Abstract

Electrical insulators esp. cable coatings comprise a polythene homo- or copolymer cross-linked with a peroxide e.g. di-tert-butyl-peroxy-diisopropylbenzene, and contg. a phenolic anti-ageing agent e.g. 4,4'-thio-bis-(3-methyl-6-tert-butylphenol), in combination with a surface-treated silicate filler, e.g. kaolin or talc coated with a silane e.g. vinyltris-(ethoxymethoxy)silane or a long-chain carboxylic acid e.g. stearic. The presence of the surface-treated filler enables smaller amts of stabiliser to be used thereby improving the dielectric characteristics of the insulator, without interfering with the crosslinking process.

Description

"Elektrische Isolierteile, insbesondere Umhüllungen für Leiter und Kabel'1 Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Isolierteile, insbesondere Umhüllungen für Zweiter und Kabei aus peroxidisch vernetzten, stabilisierten und mit oL>erflächenbehandelten Füllstoffen versehenen Äthylen-Polymeren. "Electrical insulating parts, especially sheaths for conductors and Kabel'1 The present invention relates to electrical insulating parts, in particular Coverings for second and kabei made of peroxidically crosslinked, stabilized and Ethylene polymers provided with oil-treated fillers.

Es sind bereits Isolierstoffmisehungen aus vernetztem Polyäthylen (VPE) bekannt, welche Füllstoffe enthalten und mit Alterungsschutzmitteln versehen sind. Die besonderen Vorteile von füllstoffhaltigen Nischungen auf Basis von venetztem Polyäthylen liegen auf verschiedenen Gebieten, beispielsweise seien erwähnt: Deformationsfestigkeit in der Wärme, insbesondere oberhalb des Kristallitschmelzbereiches, verbessertes Wärmeleitvermögen, günstigerer Verlauf des Widerstandes in Abhängigkeit von der Temperatur, hohe Glimmbeständigkeit.There are already Isolierstoffmisehungen made of cross-linked polyethylene (VPE) known which fillers contain and provided with anti-aging agents are. The particular advantages of filler-containing niches based on cross-linked Polyethylene are used in various fields, for example: deformation resistance in the heat, especially above the crystallite melting range, improved Thermal conductivity, more favorable course of the resistance depending on the Temperature, high glow resistance.

Es ist auch schon bekannt, oberflächenbehandelte Füllstoffe in Kombination mit Alterungsschutzmitteln, z.B. auf Basis eines heterozyklischen Amins, für elektrische Isolierzwecke zu verwenden (OS 1 694 346). Derartige Mischungen lassen aber bezüglich ihrer dielektrischen Eigenschaften zu wünschen übrig. Insbesondere werden die dielektrischen Eigenschaften dann verschlechtert, wenn man, um eine bessere Stabilisierung zu erreichen, größere Zusatzmengen der vorgenannten Alterungsschutzmittel anwendet. Eine niedrigere Dosierung dieser Alterungsschutzmittel läßt zwar günstigere dielektrische Eigenschaften erwarten, meist uinl dann aber der Mischung keinoausreichende Alterungsschutzwirkung mehr gewährt. Zudem beeinträchtigen manche Alterungsschutzmittel den Vernetzungsvorgang, Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, I¢iolierteile unter Verwendung von gerillten, vernetzten athylen-Polymeren herzustellen, wobei ein einwandfreier Vernetzun;:ivorgang gewährleistet sein soll, eine ausreichende Stabilisierung erreicht wird und die dielektrischen Eigenschaften verbessert werden.It is also already known to combine surface-treated fillers with anti-aging agents, e.g. based on a heterocyclic amine, for electrical To be used for insulation purposes (OS 1 694 346). Such mixtures can, however, regarding their dielectric properties left over. In particular the dielectric properties are then deteriorated when one goes to a better one To achieve stabilization, larger amounts of the aforementioned anti-aging agents are added applies. A lower dosage of these anti-aging agents can be cheaper Expect dielectric properties, but usually not sufficient for the mixture Anti-aging effect granted more. In addition, some anti-aging agents have an adverse effect the crosslinking process, the present invention is based on the object I ¢ iolierteile using grooved, crosslinked ethylene polymers, wherein a flawless networking: i process should be guaranteed, a sufficient Stabilization is achieved and the dielectric properties are improved.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß für die Herstellung von elektrischen Isolierteilen, insbesondere für Umhüllungen für Leiter und Kabel, aus peroxidisch vernetzten, stabilisierten und mit oberflächenbehandelten F-illstoffen versenenen Äthylen-Polymeren erfindungsgemäß oberflä.chenbehandelte Füllstoffe auf Silikatbasis in Fombination mit einem .henolischen Alterungsschutzmittel in der Mischung verwendet werden.This object is achieved in that for the production of electrical Insulating parts, in particular for sheaths for conductors and cables, made of peroxidic crosslinked, stabilized and covered with surface-treated fillers Ethylene polymers according to the invention surface-treated fillers based on silicate used in combination with a phenolic anti-aging agent in the mixture will.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei Verwendung von silikatischen Füllstoffen allein, die nicht oberflächenbehandelt sind, eine Inhibierun" des Vernetungsvorganges auftreten kann. Ferner hat sich gezeigt, daß bei Verwendung von Alterungsschutzmitteln auf aminischer Basis nicht die angestrebten verbesserten dielektrischen Eigenschaften erzielt werden können.The invention is based on the knowledge that when using silicate fillers alone, which are not surface-treated, an inhibition " the crosslinking process can occur. It has also been shown that when using of amine-based anti-aging agents did not provide the desired improved dielectric properties can be achieved.

Wie eingehende Versuche erkennen ließen, können diese ITachteile dadurch beseitigt werden, daß Mischungen verwendet werden, die ein phenolisches Alterungsschutzmittel enthalten, wobei diese j Jedoch nur in Kombination Rit Füllstoffen anzuwenden sind, welche oberflächenbehandelt sind. Durch die Oberflächenbehandlung von silikatischen Füllstoffen wird vermieden, daß eine Inhibierung des Vernetzungsvorganges auftreten kann, während der Zusatz des phenolischen Alterungsschutzmittels die Gewähr dafür bietet, daß bei ausreichender Alterungsbeständigkeit gleichzeitig gute dielektrische Eigenschaften der Isolierteile erreicht werden.As detailed tests have shown, this can lead to disadvantages eliminated that mixtures are used which contain a phenolic anti-aging agent contain, whereby these j However only in combination rit fillers apply which are surface treated. By surface treatment of silicate Fillers prevent the crosslinking process from being inhibited can, while the addition of the phenolic anti-aging agent, the guarantee for it offers that with sufficient aging resistance at the same time good dielectric Properties of the insulating parts can be achieved.

So wird bei Anwendung der Erfindung für ein mit Bisperoxid veräietzes Polyäthylen ein hoher Vernetzungsgrad erreicht, welcher sich in einem Gelgehalt von 90o ausdrückt.Thus, when using the invention for a bisperoxide is used Polyethylene achieves a high degree of crosslinking, which results in a gel content of 90o expresses.

Die Alterungsbeständigkeit (rißfreie Zeit bei 150°-Alterung) betr.igt beispielsweise mehr als 4 Wochen.The aging resistance (crack-free time at 150 ° aging) concerns for example more than 4 weeks.

Der dielektrische Verlustfaktor tan # beträgt sogar bei einer Meßtemperatur von 1200C weniger als 5 . 10-3 Für die Erfindung können Äthylen-Polymere Anwendung finden, wie z.B. Pobyäthylen, Copolymerisate des ethylens, z.B. aus Äthylen-Vinylazetat, oder Äthylen-Propylen-Polymere, gegebenenfalls auch Terpolymere sowie Abmischungen von den genannten Polymerisaten.The dielectric loss factor tan # is even at a measuring temperature from 1200C less than 5. 10-3 Ethylene polymers can be used for the invention find, such as Pobyethylene, copolymers of ethylene, e.g. from ethylene-vinyl acetate, or ethylene-propylene polymers, optionally also terpolymers and mixtures of the polymers mentioned.

Diese Äthylenpolymeren werden in an sich bekannter Weise mit geeigneten Peroxiden, wie z.B. Ditertiärbutylperoxi-diisopropylbenzol, unter Termperatureinwirkung vernetzt.These ethylene polymers are mixed with suitable in a manner known per se Peroxides, such as e.g. di-tert-butylperoxy-diisopropylbenzene, under the influence of temperature networked.

Als phenolisches Alterungsschutzmittel für die Kombination nach der Erfindung haben sich besonders in o- und p-Stellung substituierte Einkern- bzw. Mehrkernphenole als günstig erwiesen, wie z.B. 4,4'rThio-bis -(3 methyl - 6-tertiärbutylphenol), bzw. 2,2'-Methylen-bis -(4 methyl - 6-tertiärbutylphenol) Als Füllstoffe kommen im Hinblick auf die Verwendung in Isolierungen für Leitungen und Kabel solche auf Silikatbasis, die z.B. Kaolin oder Talkum, in Frage.As a phenolic anti-aging agent for the combination according to the Invention, mononuclear resp. Polynuclear phenols proven to be beneficial, such as 4,4'rthio-bis - (3 methyl - 6-tertiary butylphenol), or 2,2'-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol) as fillers with regard to their use in insulation for lines and cables Silicate base, e.g. kaolin or talc, are in question.

Ferner werden un-ter Silikatfüllstoffen auch Quarzprodukte, sowie pyrogen gewonnene Kieselsäure verstanden. Für den höheren Spannungsbereich haben sich entwässerte Kaoline als besonders vorteilhaft verwiesen. Die Füllstoffe werden zweckmäßigerweise vor der Einmischung in die Isoliermischung einer getrennten Oberflächenbehandlung ausgesetzt, wobei sie hydrophobiert werden.Furthermore, under silicate fillers there are also quartz products, as well understood fumed silica. Have for the higher voltage range dehydrated kaolins as referenced particularly advantageous. the Fillers are expediently before being mixed into the insulating mixture subjected to separate surface treatment, whereby they are made hydrophobic.

Eine Mischung mit einem auf diese Weise oberflächenbehandelten Füllstoff hat z.B. gegenüber dem Eindringen von Feuchtigkeit eine größere Resistenz, als wenn der nicht oberflächenbehandelte Füllstoff zusamnen mit dem Überzugsmittel gemeinsam in die Mischung eingebracht wird (vgl. OS 16 94 346).A mixture with a filler surface-treated in this way e.g. has a greater resistance to the ingress of moisture than if the non-surface-treated filler together with the coating agent together is introduced into the mixture (see. OS 16 94 346).

Als Überzugsmittel für die Füllstoffe kommen Silane, z.B.As coating agents for the fillers there are silanes, e.g.

Vinylalkoxysilane, wie Vinyl-tris- (äthoxymethoxy) silane in Frage, welche mit ihren funktionellen Gruppen eine chemische Bindung sowohl mit dem Füllstoff als auch mit der Polymermatrix eingehen können. Ferner kommen als Überzugsmittel für die Oberflächenbehandlung auch langkettige Karbonsäuren in Frage, z.B. Stearinsäure, Oxystearinsäure oder Ölsäure u.a., deren Kohlenwasserstoffrest eine gIte Verträglichkeit mit den Äthylen-Polymeren bewirkt.Vinylalkoxysilanes, such as vinyl tris (ethoxymethoxy) silanes in question, which with their functional groups form a chemical bond with both the filler as well as with the polymer matrix. They are also used as coating agents Long-chain carboxylic acids can also be used for surface treatment, e.g. stearic acid, Oxystearic acid or oleic acid, etc., whose hydrocarbon radical is compatible with the ethylene polymers.

Je nach den zu stellenden Anforderungen können die Zusatzmengen an Alterungsschutzmittel in weiten Grenzen variieren; zweckmäßig werden Zusätze von 0,1 - 2 Gew.-/o, vorteilhaft 0,3 Gew.-%,bezogen auf die Mischung, angewendet.Depending on the requirements to be made, the additional quantities can be Anti-aging agents vary within wide limits; Additions of 0.1-2% by weight, advantageously 0.3% by weight, based on the mixture, is used.

Auch der Füllstoffgehalt wird dem jeweiligen Einsatzzweck angepaßt; er sollte vorteilhaft in der Größenordnung von 20-40 Gew-%, bezogen auf die Mischung, liegen.The filler content is also adapted to the respective application; it should advantageously be in the range of 20-40% by weight, based on the mixture, lie.

4 Seiten Beschreibung 4 Patentansprüche4 pages description 4 claims

Claims

Claims 1 .; Electrical insulating parts, in particular casings for conductors and cables, made of peroxidically crosslinked stabilized and surface-treated Ethylene polymers provided with fillers, characterized in that phenolic Anti-aging agents in combination with surface-treated fillers Silicate base can be used in the mixture.

2. insulating parts according to claim 1, characterized in that as Anti-aging agents mononuclear or polynuclear phenols substituted in o- and p-positions are used.

3. insulating parts according to claim 1, characterized in that fillers which have been treated with a silane can be used.

4. insulating parts according to claim 1, characterized in that fillers which are treated with long-chain carboxylic acids can be used.