DE2345320A1 - PROCESS FOR MANUFACTURING SELF-REGULATING, ELECTRICALLY CONDUCTIVE PRODUCTS - Google Patents

PROCESS FOR MANUFACTURING SELF-REGULATING, ELECTRICALLY CONDUCTIVE PRODUCTS

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DE2345320A1
DE2345320A1 DE19732345320 DE2345320A DE2345320A1 DE 2345320 A1 DE2345320 A1 DE 2345320A1 DE 19732345320 DE19732345320 DE 19732345320 DE 2345320 A DE2345320 A DE 2345320A DE 2345320 A1 DE2345320 A1 DE 2345320A1
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    • H01B1/20Conductive material dispersed in non-conductive organic material
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    • B29C48/08Flat, e.g. panels flexible, e.g. films

Description

SAYCHEM CORPORATION 300 Constitution Drive, Menlo Park, California 94 025, V.St.A.SAYCHEM CORPORATION 300 Constitution Drive, Menlo Park, California 94 025, V.St.A.

Verfahren zur Herstellung von sich selbst regelnden, elektrisch leitenden ErzeugnissenProcess for the production of self-regulating, electrically conductive products

Elektrisch leitende thermoplastische Massen wurden früher durch Zusatz von elektrisch leitendem Russ zu einer Polymerisatgrundmasse hergestellt. Bei einer Art derartiger Massen hat man von der Tatsache, dass das betreffende Material einen nicht-linearen positiven Temperaturkoeffizienten des spezifischen Widerstandes aufwies, Gebrauch gemacht, van sich selbst regelnde oder strombegrenzende, halbleitende Erzeugnisse zu erhalten. In der USA-Patentschrift 3 243 753 ist eine solche Masse beschrieben, die 25 bis 75 Russ enthält, um den herum eine polymere Einbettungsmasse durch Polymerisation an Ort und Stelle erzeugt worden ist. Wenn die Temperatur einer solchen Masse durch Anstieg der Temperatur der Umgebung oder durch Widerstandsheizung steigt, dehnt sich die polymere Einbettungsmasse wahrscheinlich schneller aus als die Russteilchen, die der Masse in Form einer untereinander verbundenen Anordnung von Kanälen elektrische Leitfähigkeit verleihen. Die dadurch verursachte Verminderung in der Anzahl von stromführenden Ka-Electrically conductive thermoplastic compounds were previously produced by adding electrically conductive carbon black to a polymer base compound. In one type of such masses van to sustain itself controlled or current-limiting, semi-conductive products you of the fact that the material in question had a non-linear positive temperature coefficient of resistivity, exercised. US Pat. No. 3,243,753 describes such a compound which contains 25 to 75 liters of carbon black, around which a polymeric embedding compound has been produced by on-site polymerization. If the temperature of such a mass increases as the ambient temperature rises or through resistance heating, the polymeric embedding mass is likely to expand faster than the carbon black particles, which give the mass electrical conductivity in the form of an interconnected array of channels. The resulting reduction in the number of live cables

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nälen vermindert den durch Widerstandsheizung erzeugbaren .Energiebetrag. Dieses Merkmal der Selbstbegrenzung kann z.B. in wärmeführenden Rohren in chemischen Anlagen für den Gefrierschutz oder zum Aufrechterhalten des Strömungsvermögens von zähflüssigen Sirupen angewandt werden. Bei solchen Anwendungen erreichen und behalten Erzeugnisse, die aus der elektrisch leitenden Masse gefertigt sind, idealerweise eine Temperatur, bei der die Energie, die durch Wärmeleitung an die Umgebung verlorengeht, gleich derjenigen Energie ist, die aus dem elektrischen Strom gewonnen wird. Wenn die Temperatur der Umgebung dann sinkt, wird·die erhöhte Wärmeleitung an die Umgebung durch eine erhöhte Energieerzeugung auf Grund der Abnahme des Widerstandes ausgeglichen, die ihrerseits wieder die Folge der verminderten Temperatur des Erzeugnisses ist. Die Gleichheit zwischen Wärmeübertragung und Energieerzeugung wird dann bei einem neuen Temperaturspiegel erreicht. Wenn umgekehrt die Umgebungstemperatur steigt, wird der Wärmeübergang von dem elektrisch leitenden Erzeugnis vermindert, und der Anstieg des spezifischen Widerstandes infolge der erhöhten Temperatur vermindert oder unterbricht die Widerstandsheizung.nallen reduces the amount of energy that can be generated by resistance heating. This self-limiting feature can be used, for example, in heat-carrying pipes in chemical plants for anti-freeze protection or to maintain the fluidity of viscous syrups. In such applications Products made from the electrically conductive mass ideally reach and maintain a temperature in which the energy that is lost through heat conduction to the environment is equal to the energy that is lost from the electric current is obtained. If the temperature of the environment then drops, the increased heat conduction to the environment offset by increased energy production due to the decrease in resistance, which in turn is the result the reduced temperature of the product. The equality between heat transfer and energy production then becomes reached at a new temperature level. Conversely, when the ambient temperature rises, the heat transfer from the electrically conductive product decreased, and the increase in resistivity due to the increased temperature decreased or interrupts the resistance heating.

Sich selbst regelnde leitfähige Massen können natürlich auch · auf anderen Gebieten als für die Widerstandsheizung verwendet werden, z.B. zur Wärmemessung und zur Stromunterbrechung. In allen Fällen ist der hohe Russgehalt der meisten bekannten Massen dieser Art von Nachteil. Hohe Rusobeladungen gehen mit schlechterer Bruchdehnung, Spannungsbruchfestigkeit und Tieftemperatursprödigkeit Hand in Hand. Ferner scheint der hohe Russgehalt auch das Stromregelvermögen der elektrisch leitenden Massen zu*beeinträchtigen. Wenn eine halbleitende thermoplastische Masse von auqsen her erhitzt und ihr spezifischer Widerstand in Abhängigkeit von der Temperatur (auf der Abszisse) in ein Diagramm eingetragen-wird, zeigt die so erhaltene Kurve des spezifischen Widerstandes einen Anstieg mit der Temperatur von dem niedrigen Raumtemperaturwert (Ri) bisSelf-regulating conductive masses can of course also be used in fields other than resistance heating e.g. for heat measurement and power interruption. In in all cases the high carbon black content of most known compositions of this type is a disadvantage. High loads of ruso go with it poor elongation at break, tensile strength and low temperature brittleness Hand in hand. Furthermore, the high soot content also appears to improve the current control capacity of the electrically conductive ones To affect crowds *. When a semiconducting thermoplastic Mass heated from the outside and its specific resistance as a function of the temperature (on the abscissa) is entered in a diagram, shows the thus obtained Resistivity curve shows an increase with temperature from the low room temperature value (Ri) to

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zu einem "bestimmten Punkt des "Spitzenwiderstandes" (Rp),. worauf eine weitere Temperaturerhöhung zu einem steilen Abfall des spezifischen Widerstandes führt, der mit dem Schmelzen der polymeren Einbettungsmasse Hand in Hand geht. Um dieses "Durchgehen" des spezifischen Widerstandes und die damit verbundene irreversible Änderung des spezifischen Widerstandes zu vermeiden, hat man vorgeschlagen, die polymere Einbettungsmasse zu vernetzen, in welchem Falle der spezifische Widerstand bei der Temperatur des Spitzenwiderstandes langsam absinkt und dann bei weiterer Erhöhung der Umgebungstemperatur konstant bleibt. Vernetzte halbleitende Erzeugnisse mit hohen Russgehalten weisen aber einen unerwünscht niedrigen spezifischen Widerstand auf, wenn sie durch Einwirkung sehr hoher oder niedriger Umgebungstemperaturen auf die Temperatur des Spitzenwiderstandes gebracht werden. In solchen lallen kann die schlechte Wärmeleitfähigkeit die Zerstreuung der Wärme verhindern und dadurch zum Auebrennen führen.to a "certain point of" peak resistance "(Rp), whereupon a further increase in temperature leads to a steep drop of the specific resistance, which goes hand in hand with the melting of the polymer embedding compound. To this "Passing through" the specific resistance and the associated To avoid irreversible change in resistivity, it has been proposed to crosslink the polymeric embedding compound, in which case the resistivity slowly decreases with the temperature of the tip resistance and then with a further increase in the ambient temperature remains constant. Crosslinked semiconducting products with high carbon black contents, however, have an undesirably low specificity Resistance occurs when the temperature of the is affected by very high or low ambient temperatures Tip resistance are brought. In such baboons, the poor thermal conductivity can cause the heat to be dissipated prevent and thereby lead to burnout.

Es wäre daher wünschenswert, wenn man halbleitende, sich selbst regelnde Erzeugnisse von erheblich geringerem Russgehalt herstellen könnte, die unter anderem verbesserte Biegsamkeit und sonstige physikalische Eigenschaften aufweisen, und wenn man dabei das Verhältnis Rp/Ri wesentlich erhöhen könnte. Die lösung dieser Aufgaben wurde aber weitgehend durch den äusserst hohen spezifischen Widerstand verhindert, den Polymerisate mit niedrigen Russgehalten bei Raumtemperatur aufweisen. In dem Technischen Bex-icht S-8 über Pigm en truss der Cabot Corporation, betitelt "Ca3?bon B3.acks for Conductive Plastics", zeigen Kurven der Abhängigkeit des spezifischen Widerstandes von dem prozentualen Russgehalt für verschiedene Polymerisate, die 11YuIcan XC-72", einen Ölofenruss, enthalten, spezifische Widerstandswerte von 100 000 0hm»cm oder mehr, die bei Russgehalten von etwa 15 f<>. asymptotisch zunehmen. Von anderer Seite ist über ähnliche hohe spezifische Widerstandswerte bei niedrigen Russgehalten berichtet worden.It would therefore be desirable to be able to produce semiconducting, self-regulating products with a significantly lower carbon black content, which, among other things, have improved flexibility and other physical properties, and if the ratio Rp / Ri could be increased significantly in the process. However, the solution to these tasks was largely prevented by the extremely high specific resistance that polymers with low carbon black contents have at room temperature. In the Technical Report S-8 on Pigm en truss of the Cabot Corporation, entitled "Ca3? Bon B3.acks for Conductive Plastics", curves show the dependence of the specific resistance on the percentage of carbon black for various polymers containing 11 YuIcan XC- 72 ", an oil furnace soot, contain specific resistance values of 100,000 ohm» cm or more, which increase asymptotically at soot contents of about 15 f <>. Similar high specific resistance values have been reported from other sources at low soot contents.

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In neuerer Zeit hat man spezifische Widerstandswerte, die niedrig genug für den Gefrierschutz sind, "bei niedrigen Russgehalten durch Anwendung "besonderer Abscheidemethoden, wie Beschichtung mit EiIfe von Lösungsmitteln, erreicht. Extrudierte, sich selbst begrenzende Massen sind z.B. in der USA-Patentschrift 3 435 401 beschrieben worden; wenn man jedoch versucht hat, diese Massen mit niedrigen Russgehalten herzustellen, haben sie spezifische Widerstandswerte bei Raumtem-More recently, one has resistivity values low enough for anti-freeze protection "with low soot levels by using "special separation methods, such as coating with solvents, achieved. Extruded, self-limiting masses are described, for example, in U.S. Patent 3,435,401; if you do tried to produce these masses with low soot contents, they have specific resistance values at room temperatures

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peratur von 10 Ohro-cm und mehr gezeigt, die praktisch ebenso hoch sind wie diejenigen der polymeren Einbettungsmassen selbst. In der britischen Patentschrift 1 201 166 wird das Vermeiden von Heissschmelzmethoden dringend angeraten, wenn wesentliche elektrische Leitfähigkeiten bei Russgehalten von weniger als et v/a 20 fi erzielt werden sollen, leuerdings wurde jedoch gefunden, dass extrudierte thermoplastische Massen, die nicht mehr als etwa 15 Gewichtsprozent elektrisch leitfähigen Russ enthalten, durch Verminderung ihres spezifischen Widerstandes auf technisch annehmbare Werte verbessert werden können, indem man das Extrudat längere Zeit, häufig langer als 15 Stunden, auf Temperaturen über etwa 120° C, vorzugsweise von mindestens etwa 150 C, und über dem Kristallschmelzpunkt der polymeren Einbettungsmasse hält. Diese Methoden bilden den Gegenstand des Patents ...... (gleichzeitig eingereichte Patentanmeldung - internes Zeichen 287 444 - , betitelt "Verfahren zur Herstellung von elektrischen Widerstandskörpern mit positivem, nicht-linearem Widerstandskoeffizienten")· Wenn die polymere Einbettungsmasse vernetzt ist, führt eine so langandauernde Wärmebehandlung nicht zur "Thermostrukturierung" des in ihr enthaltenen Kohlenstoffs. Andererseits führt die' Einwirkung von Temperaturen oberhalb des Kristallschmelzpunktes der Einbettungsmasse zum Pliessen des Extrudats. Je nach dem Grad der Formänderung reicht die Wirkung eines solchen FIiessens von starken Schwankungen in der elektrischen Wattleistung über die Länge des wärmebehandelten Extrudats hinweg bis zur völligen Zerstörung. Man hat zwartemperature of 10 ear-cm and more is shown, which are practically as high as that of the polymeric embedding compounds themselves. In British Patent 1 201 166, the avoidance of hot-melt methods is urgently advised if there are significant electrical conductivities with soot contents of less than et v / a 20 fi are to be achieved, but it has recently been found that extruded thermoplastic compositions which contain no more than about 15 percent by weight of electrically conductive carbon black can be improved by reducing their specific resistance to technically acceptable values by leaving the extrudate for a longer time, often longer than 15 hours, at temperatures above about 120 ° C., preferably of at least about 150 ° C., and above the crystalline melting point of the polymeric embedding compound. These methods form the subject of the patent ...... (patent application filed at the same time - internal reference 287 444 - entitled "Process for the production of electrical resistance bodies with positive, non-linear resistance coefficient") such a long-lasting heat treatment does not "thermo-structure" the carbon it contains. On the other hand, the action of temperatures above the crystalline melting point of the embedding compound leads to the extrudate being poured over. Depending on the degree of change in shape, the effect of such a flow ranges from strong fluctuations in the electrical wattage over the length of the heat-treated extrudate to complete destruction. One has

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versucht, die Form des zuerst erhaltenen Extrudats dadurch zu "bewahren, dass man über das Extrudat eine dieses umgebende Isolierschicht aus einem Werkstoff extrudiert hat, der bei der Wärmebehändlungstemperatur seine Form beibehält, d.h. aus einem Werkstoff, der bei der Wärmebehandlung nicht seinen Erweichungspunkt oder seinen Kristallschmelzpunkt oder -schmelzbereich erreicht. Käufig verursachte jedoch der für diese Ummantelung gewählte Werkstoff eine Erhöhung des spezifischen Widerstandes des wärmebehandelten Extrudats weit über die praktisch zulässigen Bereiche hinaus. Es bestand daher weiter das Bedürfnis, Richtlinien zu finden, nach denen geeignete Ummantelungswerkstoffe ausgewählt werden können.tries to change the shape of the extrudate obtained first "preserve that one has extruded a surrounding insulating layer over the extrudate made of a material that has the heat treatment temperature maintains its shape, i.e. off a material that does not have its softening point or its crystalline melting point or melting range when subjected to heat treatment achieved. However, buy caused the for this coating The selected material increases the specific resistance of the heat-treated extrudate far beyond that practically permissible ranges. There was therefore still a need to find guidelines according to which suitable sheathing materials can be selected.

Die Erfindung beruht auf der Feststellung, dass geeignete Mantelwerkstoffe, die in Wärmebehandeltern Zustand die erforderlichen spezifischen Widerstandseigennchaften aufweisen, diejenigen sind, die zusätzlich zu ihrer Formhaltigkeit bei der Wärmebehandlungstemperatür des elektrisch leitenden Innenmaterials einen nennenswerten Grad von Restspannungszustand (residual strain) aufweisen, wenn sie selbst von Raumtemperatur auf die Wärmebehandlungstemperatur erhitzt werden.The invention is based on the finding that suitable sheath materials, which have the required resistivity properties in the heat-treated condition, those are, in addition to their shape retention in the Heat treatment temperature of the electrically conductive interior material exhibit a significant degree of residual strain when even from room temperature heated to the heat treatment temperature.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von sich selbst regelnden, elektrisch leitenden Erzeugnissen, bei dem eine Masse aus einem kristallinen thermoplastischen Polymerisat, die, bezogen auf die Gesamtgewichtsmenge, bis zu 15 Russ enthält, auf ein Paar von auf Abstand stehenden, langgestreckten, parallelen Elektroden zu einem die beiden Elektroden verbindenden Steg extrudiert und das Extrudat sodann bei oder über der Temperatur des Kristallschmelzpunktes des Polymerisats und oberhalb 120 C wärmebehandelt wird, wobei der Russgehalt und die Wärmebehandlungsbedingungen so aufeinander abgestimmt werden, dass der spezifische Uiderstand bei Raumtemperatur im Bereich von 5 bis 100 000 Ohm<>cm liegt, dadurch gekennzeichnet, dass man vor der Wärmebehand-The invention therefore relates to a process for the production of self-regulating, electrically conductive products, in which a mass of a crystalline thermoplastic polymer, which, based on the total amount by weight, contains up to 15 ° carbon black, on a pair of spaced apart , elongated, parallel electrodes are extruded to form a web connecting the two electrodes and the extrudate is then heat-treated at or above the temperature of the crystalline melting point of the polymer and above 120 C, the carbon black content and the heat treatment conditions being coordinated so that the specific resistance is at room temperature in the range from 5 to 100,000 ohms <> cm, characterized in that before the heat treatment

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lung auf das Extrudat eine dieses umgebende, elektrisch isolierende Schicht aus einem thermoplastischen Werkstoff extrudiert, der mit dem Polymerisat unverträglich und "bei der Wärmebehandlungstemperatur der Masse formbeständig ist, und der, wenn er von Raumtemperatür auf die Wärmebehandlungstemperatür erhitzt wird, einen Restspannungszustand (residual strain) aufweist.treatment on the extrudate is a surrounding, electrically insulating Layer of a thermoplastic material extruded, which is incompatible with the polymer and "at the heat treatment temperature the mass is dimensionally stable, and when it moves from room temperature to the heat treatment temperature is heated, a residual strain having.

Der Restspannungszustand ist eine Eigenschaft, die viele Polymerisate bei erhöhter Temperatur aufweisen. Ein solcher Spannungszustand (strain) kann quantitativ wahrgenommen werden, indem man ein Gummiband, das man zwischen den Fingern gespannt hält, erwärmt. Dabei beobachtet man einen merklichen Anstieg der Kraft, die erforderlich ist, um das Band gespannt zu halten. Die von dem Band ausgeübte erhöhte Kompressionskraft ist anscheinend ähnlich der Spannungsbelastung (stress), der die erfindungsgemäss ummantelten, russhaltigen Extrudate bei der Wärmebehandlung ausgesetzt werden. Das Vorhandensein und die Stärke des Restspannungszustandes eines gegebenen Polymerisats bei der Wärmebehandlungstemperatur des elektrisch leitenden Materials kann quantitativ mit einer geeigneten Vorrichtung, wie dem Instron-Prüfgerät, bestimmt werden. Eine extrudierte Länge des zu untersuchenden Materials wird bei Raumtemperatur zwischen den Greifbacken des Instron-Gerätes eingeklemmt, worauf man genügende Spannung zur Einwirkung bringt, um einen gegebenen Spannungszustand auf der Ablesevorrichtung zu verzeichnen. Dann wird das Material auf die Y/ärmebehandlungstemperatur erhitzt und der Spannungszustand bei der Wärmebehandlungstemperatur verzeichnet. Wenn dieser Viert höher ist als derjenige bei Raumtemperatur, eignet sich das Material zu diesem Ausmass für die Verwendung im Sinne der Erfindung. Andererseits zeigen Werkstoffe, die bei oder unterhalb der Wärmebehandlungstemperatur erweichen oder ihren Schmelzpunkt erreichen, eine deutliche Entspannung, bevor diese Temperatur erreicht ist, und zeigen daher bei der Wärme-The state of residual stress is a property that many polymers have exhibit at elevated temperature. Such a state of tension (strain) can be perceived quantitatively, by warming a rubber band that is held taut between the fingers. A noticeable increase is observed the force required to keep the belt taut. The increased compressive force exerted by the band is apparently similar to the stress that the According to the invention, coated, soot-containing extrudates in the Exposed to heat treatment. The presence and strength of the residual stress state of a given polymer at the heat treatment temperature of the electrically conductive material can quantitatively with a suitable device, such as the Instron tester. An extruded length of the material under test is given at Room temperature pinched between the jaws of the Instron, whereupon there is enough tension to act brings to a given state of tension on the reading device to be recorded. Then the material is heated to the heat treatment temperature and the state of stress recorded at the heat treatment temperature. If this fourth is higher than that at room temperature, it is suitable the material to this extent for use within the meaning of the invention. On the other hand, materials with or soften or theirs below the heat treatment temperature Reach melting point, a significant relaxation before this temperature is reached, and therefore show at the heat

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behandlungstemperatur entweder keinen Spannungszustand oder einen geringeren Spannungszustand als bei Raumtemperatur. Im Falle von Werkstoffen, die beim Erhitzen auf die Wärmebehandlungstemperatur thermisch, aushärten, kann es vor dem Beginn der Aushärtung zu einer anfänglichen Entspannung kommen; im Falle von geeigneten Werkstoffen, wie wärmehärtbaren Siliconkautschuken, die gemäss einer Ausführungsform der Erfindung verwendet werden, erholt sich aber das Material wieder von dieser Entspannung, und bei den Wärmebehandlung tempera tür en tritt in einem im Sinne der Erfindung wertvollen Ausmass ein Eestspannungszustand ein. Besonders bevorzugte Mantelwerkstoffe sind Polyätherpolyurethane, z.B. dasjenige, das von der Mobay Chemical Company unter der Bezeichnung "Texin 591-A" in den Handel gebracht wird, wobei es sich um ein Polymerisat handelt, das keine reaktionsfähigen Endgruppen aufweist, eine Hafttemperatur von 152 C, eine Shore A-Harte von 91 - 3, eine Zugfestigkeit von 455 kg/cm und eine Bruchdehnung von mehr als etwa 500 $ hat. Ein anderes geeignetes Polymerisat ist ein thermoplastisches Polyesterpolyurethan, das von der B.F. Goodrich Company unter der. Bezeichnung "Estane 58305" in den Handel gebracht wird und eine Hafttemperatur von 149 C aufweist. Im Falle von russhaltigen Extrudaten, deren polymere Einbettungsmassen erheblich höhere Kristallschmelztemperaturen aufweisen als die Polyäthylene, für deren Ummantelung die letztgenannten Massen vorzugsweise verwendet werden, haben sich Copolymerisate aus Vinylidenfluorid und Hexafluorpropen, z.B. die unter der Bezeichnung "Viton" von der Firma E.I. du Pont de Nemours and Company in den Handel gebrachten Copolymerisate, als geeignet erwiesen. Andere geeignete Stoffe sind dem Fachmann auf Grund der vorstehend und nachstehend angegebenen Bedingungen geläufig.treatment temperature either no stress state or a lower state of stress than at room temperature. in the Case of materials that when heated to the heat treatment temperature thermal, hardening, there may be an initial relaxation before hardening begins; in the In the case of suitable materials, such as thermosetting silicone rubbers, according to one embodiment of the invention are used, but the material recovers from this relaxation, and tempera doors during the heat treatment a residual stress state occurs to an extent that is valuable within the meaning of the invention. Particularly preferred sheath materials are polyether polyurethanes, e.g. that derived from Mobay Chemical Company under the designation "Texin 591-A" in is brought on the market, which is a polymer which has no reactive end groups, a Adhesion temperature of 152 C, a Shore A hardness of 91-3, one Has a tensile strength of 455 kg / cm and an elongation at break greater than about $ 500. Another suitable polymer is a thermoplastic polyester polyurethane available from B.F. Goodrich Company under the. Designation "Estane 58305" in is brought on the market and has a sticking temperature of 149 C having. In the case of soot-containing extrudates, their polymeric embedding compounds have significantly higher crystal melting temperatures have than the polyethylene, for the sheathing of which the latter compounds are preferably used copolymers of vinylidene fluoride and hexafluoropropene, e.g. those under the name "Viton" from the company EGG. du Pont de Nemours and Company commercialized copolymers have been found to be suitable. Other suitable substances are familiar to the person skilled in the art on the basis of the conditions given above and below.

Um sich, selbst begrenzende Massen zu erhalten, muss die polymere Einbettungsmasse, in der der elektrisch leitende Buss verteilt ist, einen in geeigneter Weise nicht-linearen Wärme-In order to obtain self-limiting masses, the polymer must Embedding compound in which the electrically conductive bus is distributed, a suitably non-linear thermal

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ausdehnungskoeffizienten aufweisen, aus welchem Grunde ein gewisser G-rad von kristallinem Anteil für wesentlich gehalten wird. Im allgemeinen eignen sich für die Zwecke der Erfindung Polymerisate mit einem kristallinen Anteil von mindestens etwa 20 i* ("bestimmt durch Röntgenbeugung). Zu den vielen Polymerisaten, die als Einbettungcmassen für den Russ verwendet werden können, gehören Polyolefine, wie Polyäthylene von niedriger, mittlerer und hoher Dichte, sowie Polypropylen, PoIybuten-(i), Poly-(dodecamethylenpyromellithsäureimid), Copolymerisate aus Äthylen und Propylen, Copolymerisate aus Dienen mit nioht-konjugierten Doppelbindungen und zwei weiteren Monomeren, Polyvinylidenfluorid, Copolymerisate aus Polyvinylidenfluorid und Tetrafluoräthylen usw. Begrenzimgstemperaturen, die nach dem gewünschten Anwendungszweck bemessen sind (z.B. für den Gefrierschutz, für die thermostatische Anwendung usw.) kann -man durch geeignete Wahl der polymeren Einbettungsmacse erluilten. So kann man z.Bo Erzeugnisse mit Selbstbegrenzungstemperaturen von etwa 38° C, 54° C, 66° C, 82° C bzw. 121° C mit Gemischen aus Wachs und Copolymerisaten aus Äthylen und Vinylacetat, mit Hochdruckpolyäthylen, Kiederdruckpolyäthylen, Polypropylen sowie mit Polyvinylidenfluorid erhalten. Andere wichtige Paktoren bei der Auswahl des Polymerisats sind unter bestimmten Umständen die gewünschte Bruchdehnung, der gewünschte Umgebungswiderstand sowie die leichte Extrudierbarkei-t. Have expansion coefficients, for which reason a certain degree of crystalline content is considered essential. In general, polymers with a crystalline content of at least about 20 i * ("determined by X-ray diffraction) are suitable for the purposes of the invention. Polyolefins, such as polyethylenes of lower, medium and high density, as well as polypropylene, polybutene (i), poly (dodecamethylene pyromellitic acid imide), copolymers of ethylene and propylene, copolymers of dienes with non-conjugated double bonds and two other monomers, polyvinylidene fluoride, copolymers of polyvinylidene fluoride, etc. which are dimensioned according to the desired application purpose (e.g. for anti-freeze, for thermostatic application, etc.) can be determined by a suitable choice of the polymeric embedding mass. For example, products with self-limiting temperatures of around 38 ° C, 54 ° C, 66 ° C, 82 ° C or 121 ° C with mixtures of wax and copoly merisates obtained from ethylene and vinyl acetate, with high-pressure polyethylene, low-pressure polyethylene, polypropylene and with polyvinylidene fluoride. Other important factors in the selection of the polymer are, under certain circumstances, the desired elongation at break, the desired environmental resistance and ease of extrudability.

Besonders bevorzugte Werkstoffe für die Einbettungsraasse sind Gemische aus mehreren Bestandteilen, in welchem Falle der Rust?- mit einem Geinischbestandteil zu einer Vormischung verarbeitet wird, worauf man dann die Vormischung mit dem Hauptbestandteil des Polymerisatgernisches mischt. Der erste und der zweite Bestandteil des Polyraerisatgemisches werden so ausgewählt, dass sie beim Mischen miteinander eine positive freie Mischenergie liefern. Ihre dabei auftretende Unverträglichkeit hat offenbar die Wirkung, dass sich darin enthaltener Russ in be-Particularly preferred materials for the embedding race are Mixtures of several ingredients, in which case the rust? - is processed with a Geinisch constituent to a premix, whereupon one then the premix with the main constituent of the polymer mixture mixes. The first and the second Components of the Polyraerisatgemisches are selected so, that when mixed with one another they deliver a positive mixing free energy. Your resulting intolerance apparently the effect that the soot contained therein is

- 8 40981Λ/0872 OFUGINAL INSPECTED- 8 40981Λ / 0872 OFUGINAL INSPECTED

grenzten Bereichen der polymeren Einbettungsmasse ansammelt, und solche Gemische haben sich als äusserst beständig gegen die Einwirkung abwechselnd hoher und niedriger Temperaturen bei der praktischen Verwendung erwiesen. Die in geringerem Anteil vorliegende Komponente des PolymerisatgeEisches wird so ausgewählt, dass sie mit Russ besser verträglich ist als die Hauptkomponente, während die letztere auf Grund der physikalischen Eigenschaften ausgewählt wird,.die das Gesamtextrudat aufweisen soll. Das Gewichtsverhältnis der Hauptkomponente zu der in geringerer Menge vorliegenden Komponente, mit der der Russ zunächst gemischt wird, beträgt vorzugsweise mindestens 3:1. Die besonders bevorzugten Gemische enthalten Polyäthylen als Hauptkomponente, während der andere Bestandteil ein Copolymerisat aus Äthylen und einem Vinylester, wie ein Oopolymerisat aus Äthylen und Vinylacetat oder ein Gopolymerisat aus Äthylen und Acrylsäureäthylester, ist. Ein besonders bevorzugter Extrudatkern enthält etwa 70 Gewichtsteile Polyäthylen und 20 Gewichtsteile Copolymerisat aus Äthylen und Acrylsäureäthylester. Es wird für wesentlich gehalten, dass der Mantelwerkstoff mit der polymeren Einbottungsmasse des Kernextrudats unverträglich (d.h. nicht mischbar) ist. Immer, wenn für den atranggepressten Mantel der gleiche Werkstoff verwendet wurde wie für den Kern der Einbettungsmasse oder für die Hauptpolymerisatkomponente desselben, war der spezifische Widerstand des wärmebohandelten Erzeugnisses unerwünscht hoch; Werkstoffe für zusätzliche Mantel, die etwa noch auf den unmittelbar an die russhaltige Einbettungsmasse angrenzenden Mantel aufgebracht v/erden, kön nen aber ohne Rücksicht auf die Verträglichkeit mit anderen Bestandteilen des Erzeugnisses ausgewählt werden.limited areas of the polymer embedding compound accumulates, and such mixtures have proven to be extremely resistant to the action of alternately high and low temperatures in practical use. The component of the polymer mixture, which is present in a smaller proportion, is selected so that it is more compatible with carbon black than the main component, while the latter is selected on the basis of the physical properties that the entire extrudate should have. The weight ratio of the main component to the component present in a smaller amount, with which the carbon black is initially mixed, is preferably at least 3: 1. The particularly preferred mixtures contain polyethylene as the main component, while the other component is a copolymer of ethylene and a vinyl ester, such as a copolymer of ethylene and vinyl acetate or a copolymer of ethylene and ethyl acrylate. A particularly preferred extrudate core contains about 70 parts by weight of polyethylene and 20 parts by weight of a copolymer of ethylene and ethyl acrylate. It is considered essential that the jacket material is incompatible (ie not miscible) with the polymer embedding compound of the core extrudate. Whenever the same material was used for the extruded jacket as for the core of the embedding compound or for the main polymer component thereof, the specific resistance of the heat-treated product was undesirably high; Materials for additional coat, v as yet applied to the immediately adjacent to the carbon black-containing embedding ground shell / ground Koen but NEN be selected without regard to the compatibility with other ingredients of the product.

Als Russorten werden die gleichen verwendet, die herkömmlicherweise in·elektrisch leitfähigen plastischen Massen verwendet werden, z.B. hochgradig strukturierte Sorten, wie Ftirnace- und Ohannelruss. Auch andere herkömmliche Zusätze,The same types of soot are used as those conventionally used in electrically conductive plastic compounds e.g. highly structured varieties such as Ftirnace and Ohannel soot. Also other conventional additives,

409814/0872409814/0872

ORIGINALORIGINAL

Jti 23^-5320 Jti 23 ^ -5320

287 442 ^υ 287 442 ^ υ

wie Oxydationsverzögerer, können der polymeren Einbettungsmasse beigemischt werden. Besondere geeignete Zusätze sind Stoffe, wie Wachse, die zwar mit dem Hauptbestandteil des Gemisches verträglich sind, aber einen niedrigeren Schmelzpunkt haben. Dies führt zu dem Ergebnis, dass eine gegebene Wattleistung schon bei einer niedrigeren Temperatur erreicht wird, möglicherweise, weil das schmelzende. Wachs zunächst ein Maximum in der Widerstands-Temperaturkurve verursacht. Das Mischen erfolgt auf übliche Weise und besteht im allgemeinen aus dem Mischen im Banbury-Mischer, dem Mahlen und dem Krümeln, bevor das sich selbst begrenzende Erzeugnis aus e'er Schmelze stranggepresst wird.such as oxidation retardants, can be added to the polymeric embedding compound be added. Particularly suitable additives are substances such as waxes, although they are the main constituent of the mixture are compatible, but have a lower melting point. This leads to the result that a given wattage is reached even at a lower temperature, possibly because the melting point. Wax in first Caused a maximum in the resistance-temperature curve. That Mixing is done in the usual way and generally consists of mixing in the Banbury mixer, grinding and crumbling, before the self-limiting product from e'er melt is extruded.

Nach der bevorzugten Ausführungsform wird die russhaltige Einbettungsmasse auf ein Paar von auf Abstand stehenden, langgestreckten Elektroden zu einem Stab oder vorzugsweise einem Erzeugnis von hantelförmigem Querschnitt extrudier.t, en dass die extrudierte thermoplastische Masse die Elektroden sowohl einkapselt als auch miteinander verbindet.According to the preferred embodiment, the carbon black-containing embedding mass is extrudier.t a pair of stationary spaced apart elongated electrodes into a rod or, preferably, a product of dumbbell cross-section, en that the extruded thermoplastic mass, the electrodes of both encapsulates and interconnects.

Das Strangpressen des Isolierinantels kann nach dem bekannten Röhrenextrusioneverfahren erfolgen, d„h. indem man über den Kern einen rohrförmigen Abschnitt extrudiert, der dann in einem Abstand von einigen Zoll von dem Strangpresskopf, solange er noch geschmolzen ist, auf den Kern gezogen wird, indem man zwischen dem Kern und dem Mantel verminderten Druck aufrechterhält. Each einem anderen Verfahren kann man den Mantel durch unmittelbares Strangpressen unter Verwendung einer geeigneten Pressform auf den Kern aufbringen. Jedoch wird das Röhrenstrangprossverfahren bevorzugt, besonders wenn das herzustellende Erzeugnis einen komplizierten (z.B„ einen hanteiförmigen) Querschnitt aufweist. The extrusion of the insulating jacket can according to the known Tube extrusion processes take place, ie. by using the Core extruded a tubular section, which was then a few inches from the extrusion head as long as when it is still molten, it is drawn onto the core by maintaining reduced pressure between the core and the cladding. Each other method can be used to extrude the jacket by direct extrusion using a suitable Apply the mold to the core. However, the tubular extrusion process is preferred, especially when the product to be manufactured has a complicated (e.g., dumbbell-shaped) cross-section.

Die Wärmebehandlung erfolgt bei Temperaturen von mehr als etwa 120 G, vorzugsweise von mindestens etwa 150 C, und jeden-The heat treatment takes place at temperatures of more than about 120 G, preferably of at least about 150 C, and every

- 10 4098U/0 872- 10 4098U / 0872

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

2 3/· '-I?O 2 3 / · '-I? O

287 442 AA " 287 442 AA "

falls bei oder über dem Schmelzpunkt oder Schmelzbereich der polymeren Einbettungsmasse, in der der Russ verteilt ist. Die Wärmebehandlungsdauer richtet sich nach der Art der jeweiligen Einbettungsinasse und der Menge des darin enthaltenen Rusoes. Jedenfalls muss die Wärmebehandlung lange genug durchgeführt werden, um den spezifischen Widerstand des wärmebehändelten Erzeugnisses so weit herabzusetzen, dass die Gleichung 2 L + 5 log-in ^ — 45, vorzugsweise < 40, erfüllt ist (in der L den gewichtsprozentualen Anteil des Russes, bezogen auf die Gewichtsmenge des elektrisch leitfähigen Materials, und R den spezifischen Widerstand bedeutet), und die hierfür in jedem besonderen Fall erforderliche Zeit lässt sich leicht empirisch bestimmen. In typischer Weise erfolgt die Wärmebehandlung im Verlaufe von mehr als 15 Stunden, gewöhnlich im Verlaufe von etwa 24 Stunden. Wenn das Erzeugnis A^ährend dieser ganzen Zeit ständig auf der Wärmebehandlungstemperatur gehalten wird, ist es ratsam, die Kühlung nach Beendigung der- Wärineb eh andrang so zu steuern, dass mindestens etwa 1 1/2 Stunden erforderlich sind, bis das Erzeugnis Raumtemperatur angenommen hat. Die Steuerung der Kühlung ist jedoch weniger wichtig, wenn die erforderliche Gesamtwärjüebebaoidlungszcit in drei ungefähr gleiche Stufen unterteilt wird., wobei ö.o.s Erzeugnis zwischen den einzelnen Wärmebehandlungsstufen jedesmal auf Raumtemperatur gekühlt wird.if at or above the melting point or melting range of the polymeric embedding compound in which the carbon black is distributed. The duration of the heat treatment depends on the type of embedding compound and the amount of ruso contained therein. In any case, the heat treatment must be carried out long enough to reduce the specific resistance of the heat-treated product so far that the equation 2 L + 5 log-in ^ - 45, preferably <40, is fulfilled (in which L is the percentage by weight of the carbon black, based on the amount by weight of the electrically conductive material, and R denotes the specific resistance), and the time required for this in each particular case can easily be determined empirically. Typically, the heat treatment takes more than 15 hours, usually about 24 hours. If the product is kept at the heat treatment temperature all this time, it is advisable to control the cooling after the end of the heat flow so that at least about 1 1/2 hours are required until the product has reached room temperature . The control of the cooling is less important, however, if the required total heat build-up time is divided into three roughly equal stages, with the product being cooled to room temperature each time between the individual heat treatment stages.

Nach Beendigung der Wärmebehandlung und gegebenenfalls nach dem Hinzufügen eines weiteren Isolierraantels, z.B» aus Polyäthylen, wird das sich selbst begrenzende Element zweckmässig der Einwirkung einer ionisierenden Bestrahlung unterworfen, um den russhaltigen Kern zu vernetzen. Vorzugsweise arbeitet man mit derjenigen Strahlungsdosis, die erforderlich ist, um das Polymerisat so weit zu vornetzen, dass es den für den jeweiligen Anwendungszweck nötigen Grad an Wärmebeständigkeit erlangt, ohne dass der kristalline Anteil der polymeren Einbettungsmasse dabei zu stark a/bsinkt, d.h. ein Gesamt-After the end of the heat treatment and, if necessary, after the addition of another insulating wreath, e.g. »made of polyethylene, the self-limiting element becomes expedient subjected to the action of ionizing radiation, to network the soot-containing core. The radiation dose that is required is preferably used is to wet the polymer so far that it is the for degree of heat resistance required for the respective application obtained without the crystalline portion of the polymeric embedding material dropping too much, i.e. a total

■ - 11 -■ - 11 -

4098U/08774098U / 0877

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

kristallinitätsgrad der russhaltigen Einbettungsmasse von weniger als etwa 20 fo wird vorzugsweise vermieden,, Bei Beachtung dieser Richtlinien kann man mit Strahlungsdosen im allgemeinen Bereich zwischen 2 und 15 Megarad und vorzugsweise von etwa 12 Megarad arbeiten.The degree of crystallinity of the soot-containing embedding compound of less than about 20 % is preferably avoided. If these guidelines are observed, radiation doses in the general range between 2 and 15 megarads and preferably of about 12 megarads can be used.

Falls in den folgenden Beispielen nichts anderes angegeben ist, beziehen sich Teile und Prozentwerte auf das Gewicht, und alle spezifischen Widerstandswerte werden bei Raumtemperatur mit einer Wheatstone1sehen Brücke gemessen.Unless otherwise indicated in the following examples, parts and percentages are by weight and all resistivity values are measured at room temperature using a Wheatstone 1 bridge.

Beis])iel 1 Beis]) ie l 1

Ein Banbury-Mischer wird mit 34,5 kg Polyäthylen (Dichte 0,929), 14,5 kg eines Gemisches aus 34 $> "Vulcan XC-72" und einem Copolymerißat aus Äthylen und Acrylsäureäthylester (Dichte 0,930 g/cm , Acrylsäureäthylestergehalt 18 $>) zusammen mit 0,45 kg Oxydationsverzögerer beschickt. Der Kolben wird geschlossen, und man beginnt mit dem Mischen. Wenn tie Temperatur 115-120° C erreicht, wird der Ansatz ausgeschüttet, auf einen Zweiwalzenstuhl gebracht und in Streifen geschnitten, die einer Krümelstrangpresse zugeführt werden. Die gekrümelte Mischung wird sodann auf zwei parallele, verzinnte Kupferelektroden (20 AWG 19/32) zu einem Extrudat von hanteiförmigem Querschnitt stranggepresst. Die Elektroden stehen in einem Mittenabstand von 6,9 mm voneinander, und der sie verbindende Steg ist 0,38 mm dick, wobei mindestens 0,2 mm der Dicke der halbleitenden Mischung auf die die Elektroden umgebenden Teile entfallen. Die Extrusion erfolgt in einer plastifizierenden Strangpresse mit einem Querkopfansätζ (Davis-Standard 51-mm-Strangpresse, 24/1 L/D, mit PE-Schnecke). Sodann wird die gleiche Strangpresse so angeordnet, dass sie einen 0,2 min dicken Isoliermantel aus Polyurethan ("Texin 591-A" der Mobay Corporation) extrudiert. Zur optimalen geometrischen Anpassung bedient man sich einer herkömmlichen Röhrenextrusionsmethode, bei der das geschmolzene Rohr einem Yakuum (von beispielsweiseA Banbury mixer is filled with 34.5 kg of polyethylene (density 0.929), 14.5 kg of a mixture of 34 $> "Vulcan XC-72" and a copolymer of ethylene and acrylic acid ethyl ester (density 0.930 g / cm, acrylic acid ethyl ester content 18 $> ) loaded together with 0.45 kg of oxidation retarder. The flask is closed and mixing begins. If tie temperature reaches 115-120 ° C, the mixture is poured out, placed on a two-roll mill and cut into strips, which are fed to an extruder crumbs. The crumbled mixture is then extruded onto two parallel, tinned copper electrodes (20 AWG 19/32) to form an extrudate with a dumbbell-shaped cross-section. The electrodes are at a center-to-center distance of 6.9 mm from one another, and the web connecting them is 0.38 mm thick, with at least 0.2 mm of the thickness of the semiconducting mixture on the parts surrounding the electrodes. The extrusion takes place in a plasticizing extruder with a cross head attachment (Davis standard 51 mm extruder, 24/1 L / D, with PE screw). The same extruder is then arranged to extrude a 0.2 minute thick insulating jacket of polyurethane ("Texin 591-A" from Mobay Corporation). A conventional pipe extrusion method is used for optimal geometric adaptation, in which the molten pipe is subjected to a yakuum (from, for example

- 12 Λ 0 9 8 1 A/0872- 12 Λ 0 9 8 1 A / 0872

125-500 mm Wassersäule) ausgesetzt wird, um das Rohr in. einem Abstand von 75 mm von dem Strangpresskopf um den halbleitenden Kern herum zum Zusammenfallen zu bringen. Das ummantelte Produkt wird dann auf Aluminiumscheiben (660 mm Durchmesser) aufgespult und 24 Stunden in einem Ofen mit Luftumlauf einer Temperatur von 150 C ausgesetzt. Nach diesem Wärmestruktur!erverfahren und nach dem Kühlen auf Raumtemperatur im Verlaufe von 1 1/2 Stunden wird der spezifische Widerstand der Probe bei verschiedenen Temperaturen bestimmt. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführte125-500 mm water column) is exposed to the pipe in. A Distance of 75 mm from the extrusion head around the semiconducting Core around to collapse. The coated product is then wound onto aluminum disks (660 mm diameter) and exposed to a temperature of 150 ° C for 24 hours in a circulating air oven. According to this heat structure process and after cooling to room temperature over 1 1/2 hours, the specific resistance of the sample becomes determined at different temperatures. The results are shown in the table below

Tabelle ITable I.

Änderung des spezifischen Widerstandes mit der Temperatur T, 0C R, Ohm«cm Change in specific resistance with temperature T, 0 CR, Ohm «cm

44th 800800 55 910910 99 600600 2020th 950950 6969 900900 481481 500500 6 1506 150 000000

16 27 3816 27 38

49 60 71 8249 60 71 82

9393

Beispiele 2 bisExamples 2 to

Es werden weitere Extrudate mit verschiedenen Polymerisaten und Russgehalten, soweit nichts anderes angegeben ist, nach Beispiel 1 hergestellt. Die polymeren Einbettungsmassen in den verschiedenen Beispielen sind die folgenden: Beispiel 2: Ein Gemisch aus 3 Gewichtsteilen Hochdruckpolyäthylen und 1 Gewichtsteil Copolymerisat aus Äthylen und Acrylsäureäthylester; Beispiel 3: ein Gemisch aus 5 Gewichtsteilen Hochdruckpolyäthylen und 1 Gewichtsteil Copolymerisat aus Äthylen und Vinylacetat; There are further extrudates with different polymers and carbon black contents, unless otherwise indicated, after Example 1 produced. The polymeric embedding compounds in the various examples are as follows: Example 2: A mixture of 3 parts by weight of high-pressure polyethylene and 1 part by weight of ethylene and copolymer Acrylic acid ethyl ester; Example 3: a mixture of 5 parts by weight of high pressure polyethylene and 1 part by weight of a copolymer of ethylene and vinyl acetate;

- 13 409814/0872 - 13 409814/0872

* 23*5320 * 23 * 5320

Beispiel 4: Polyvinylidenfluorid;Example 4: polyvinylidene fluoride;

Beispiel 5: ein Gemisch aus 3 Gewiehtsteilen Polyäthylen mittlerer Dichte und 1 Gewichtsteil Copolymerisat aus Äthylen und Acrylsäureäthylester;Example 5: a mixture of 3 parts by weight of medium-sized polyethylene Density and 1 part by weight copolymer of ethylene and ethyl acrylate;

Beispiel 6: ein Gemisch aus 3 Gewiehtsteilen Mederdruckpolyäthylen und 1 Gewichtsteil Copolymerisat aus Äthylen und Acrylsäureäthylester;Example 6: a mixture of 3 parts by weight of medium pressure polyethylene and 1 part by weight of a copolymer of ethylene and ethyl acrylate;

Beispiel 7: ein Copolymerisat aus Äthylen und Propylen ("Polyallomer" der Eastman Chemical Company); Beispiel 8: Polybuten-(1);Example 7: a copolymer of ethylene and propylene ("Polyallomer" from Eastman Chemical Company); Example 8: Polybutene- (1);

Beispiel 9' ein Copolymerisat aus Polyvinylidenfluorid und Tetrafluoräthylen ("Kynar 5200" der Pennwalt Chemical Comp.)·Example 9 ' a copolymer of polyvinylidene fluoride and tetrafluoroethylene ("Kynar 5200" from Pennwalt Chemical Comp.)

Bei allen Gemischen wird zunächst der 'Russ mit der den geringeren Anteil "bildenden Komponente zu einer Vormischung verarbeitet, die -dann mit der anderen Polymerisatkomponente vermischt wird. Die ummantelten Extrudate eines jeden dieser Beispiele zeigen einen nicht-linearen positiven Temperaturkoeffizienten des spezifischen Widerstandes. Die Ergebnisse sind die folgenden:In all mixtures, the 'soot with the lower Proportion "forming component processed into a premix which -then mixed with the other polymer component will. The jacketed extrudates of each of these examples show a non-linear positive temperature coefficient of the specific resistance. The results are as follows:

- 14 4098 U/0872- 14 4098 U / 0872

442442

t-lt-l

inin

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k ! W k! W.

φ Φ Ö Ξφ Φ Ö Ξ ■dP P ο■ dP P ο

Φ H · cö :ro co OΦ H cö: ro co O

Φ 1 Pi BΦ 1 Pi B

rd Μ Φ Ο R CQ .rd Μ Φ Ο R CQ.

Pi ,υ φ a gPi, υ φ a g &■¥> UG& ■ ¥> basement Pi CO P1 Pi CO P 1

CO CQCO CQ

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cm tncm tn

in VO C- coin VO C- co

4098U/0872 - 15 -4098U / 0872 - 15 -

^}-tn^} - tn

ΦΦ OO OO OO OO OO OO οο οο II. OO OO OO OO OO OO οο οο OQOQ cncn F—F— CMCM cncn CTiCTi CTiCTi CMCM t>0t> 0 *^-* ^ - [—[- tntn "vf"vf OO tntn 33 £j£ j τ—τ— CMCM τ—τ— τ—τ— CMCM τ—τ— CMCM •H•H •Η• Η •Η• Η •Η• Η •Η• Η •Η• Η •Η• Η •rl• rl •Η• Η dd ΦΦ ΦΦ ΦΦ ΦΦ ΦΦ ΦΦ ΦΦ ΦΦ ΦΦ ,Q, Q , Ω γΩγΩ , Ω ,Q, Q , Ω , Ω EjEj cjcj c~{c ~ { ,3, 3 c~{c ~ { CJCJ ΦΦ —---- QQ ωω CMCM ιηιη OO CMCM ιηιη "^"^ CMCM τ-τ- ΟΟ OO OO ΘΘ οο OO OO οο OO ιηιη 0000 οο οο OO τ—τ— cncn OO CTiCTi RR. OO οο OO τ—τ— τ—τ— τ—τ— cncn c~jc ~ j cncn οο tntn OO OO cncn OO VDVD •Η• Η •Η• Η •Η• Η •Η• Η OO T—T— τ—τ— ΦΦ Q)Q) ΦΦ φφ τ—τ— «Η«Η •H•H ,Q, Q , Ω ?ο ? ο , Ω CMCM PhPh φφ •Η• Η •Η• Η \—\ - ΦΦ ΦΦ VDVD VDVD VDVD ιηιη OO OO OO οο •Η• Η OO ιηιη tntn V-""V - "" i "i " λ' ""λ '""
MM.
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ν-ν- οο οο CMCM VDVD ωω cncn COCO VDVD C-C- ιηιη οο MM. •Ν• Ν •ν• ν »,», " οο CMCM VDVD CMCM CMCM ιηιη \—\ - COCO

cncn

cn tncn tn

tntn

Beispiel 10Example 10

Man stellt nach. Beispiel 1 ein mit Polyurethan ummanteltes Extrudat her. Dieses Extrudat wird neunmal nacheinander je 3 Stunden bei 149° C wärmebehandelt, wobei man das Erzeugnis zwischen den einzelnen Wärmebehandlungsperioden jedesmal auf Raumtemperatur erkalten lässt. Dann wird das warme "behändelte Erzeugnis nach der Röhrenextrusxonsmethode mit einem letzten Isoliermantcl aus Polyäthylen (0,3 mm dick) versehen und durch Bestrahlen mit einer Gesamtdoois von 12 Megarad an Elektronenstrahlen von 1 Kev durch und durch vernetzt. Der so erhaltene Streifen zeigt bei den nachstehend angegebenen Temperaturen die folgenden Werte für den spezifischen Widerstand.One adjusts. Example 1 a coated with polyurethane Extrudate. This extrudate is made nine times in a row each Heat-treated for 3 hours at 149 ° C, whereby the product between the individual heat treatment periods Let room temperature cool down. Then the warm one is handled Provide the product with a last insulating jacket made of polyethylene (0.3 mm thick) using the tubular extrusion method and put it through Irradiate with a total of 12 megarads of electron beams networked through and through by 1 kev. The strip thus obtained shows at the temperatures given below the following values for the resistivity.

Tabelle IIITable III

T, 0CT, 0 C R,R, Ohm·cmOhm · cm T, 0OT, 0 O R,R, 0hmOhm • cm• cm 1616 4 8004,800 6060 6969 900900 2727 5 9105 910 7171 481481 500500 3838 9 6009 600 8282 66th 150150 000000 4949 20 95020 950 9393 >> 2 χ2 χ 10^10 ^ B e i s ρ iB e i s ρ i e 1 ee 1 e 11 bis 1511 to 15

Soweit nichts anderes angegeben ist, werden nach dem Verfahren des Beispiels 1 weitere Polymerisate als Mantelwerkstoffe verwendet und auf ihre Eignung geprüft. Die Ergebnisse sind die folgenden:Unless otherwise stated, the method of Example 1 is used to produce further polymers as sheath materials used and checked for suitability. The results are as follows:

- 16 4098U/0872 - 16 4098U / 0872

287 442287 442

345320345320

TabelleTabel

IYIY

iei-
piel
ie-
play
Mant elwerks tο ffMant elwerks tο ff Wärmebe
handlung s-
zeit bei
1490G, h
Heat re
action s-
time at
149 0 G, h
Spezifischer
Wi derstand
bei Raumtemp.
nach der Wär
mebehandlung ,
Ohm.cm
More specific
Resistance
at room temp.
after the heat
treatment,
Ohm.cm
____ keiner (Kontrolle)none (control) 2424 3 1853 185 1111 Polyvinylidenfluorid von
hohem Molekulargewicht
("Kureha .1000")
Polyvinylidene fluoride from
high molecular weight
("Kureha .1000")
3030th 4 9904,990
1212th Polyätherpolyurethan
("Texin 591-A")-
Polyether polyurethane
("Texin 591-A") -
2424 3 1853 185
1313th Polyvinylidenfluorid von
niedrigem Molekularge
wicht ("Kureha 850")
Polyvinylidene fluoride from
low molecular weight
weight ("Kureha 850")
3030th 72 00072,000
1414th Siliconkautschuk
(General Electric Co.)
Silicone rubber
(General Electric Co.)
2020th 5 2605 260
1515th "Silastic S-2288""Silastic S-2288" 2424 5 5505 550

Zu Vergleichszwecken werden anderweitig gleic?ie Extrudate mit Mänteln aus zwei verschiedenen Polyamiden versehen, von denen bekannt ist, dass sie bei 149° C keinen Restspannungszustand aufweisen, nämlich PolylaurylIactarn bzw. Poly-11-aminoundecansäure, die von der Aguitane-Organico Company unter1 der Bezeichnung "Nylon 12" bzw. "Nylon 11" «rhältlich sind. Nach
der Wärmebehandlung betragen die Werv. für den spezifischen
Widerstand 278 000 bzw. 2 220 000 0hm-era.
For comparison purposes, the same extrudates are otherwise provided with jackets made of two different polyamides, which are known to have no residual stress state at 149 ° C., namely polylauryl lactarn or poly-11-aminoundecanoic acid, which are sold by the Aguitane-Organico Company under 1 the designation "Nylon 12" or "Nylon 11" are available. To
of the heat treatment are the Werv. for the specific
Resistance 278,000 or 2,220,000 ohm-era.

B e i s ρ i e 1 B ice ρ i e 1

1616

Ein Banbury-Mischer wird mit 3780 g Polyvinylidenfluorid und 306 g elektrisch leitendem Furnace-Russ beschickt. Der Ansatz wird 7 Minuten gemischt und, sobald die Temperatur 171° C erreicht hat, ausgeschüttet. Dann wird das Material, wie in
Beispiel 1, gemahlen, zerschnitten, gekrümelt, extrudiert und mit einem Mantel umgeben, wofür man ^in Copolymerisat aus
Hexafluorpropylen und Vinylidenfluorid ("Viton" der Firma Du
A Banbury mixer is charged with 3780 grams of polyvinylidene fluoride and 306 grams of electrically conductive furnace black. The batch is mixed for 7 minutes and, as soon as the temperature has reached 171 ° C., poured out. Then the material, as in
Example 1, ground, cut, crumbled, extruded and surrounded with a jacket, for which one ^ in copolymer from
Hexafluoropropylene and vinylidene fluoride ("Viton" from Du

- 17 4098 U/0872- 17 4098 U / 0872

iCTEDiCTED

287 442 /? 234532°287 442 /? 234532 °

Pont) verwendet. Dann wird die Probe 2 Stunden bei 204° C v/ärmebehandelt, worauf ihr spezifischer Widerstand bei Raumtemperatur 1050 Ohm.cm beträgt. Sin Vergleichsextrudat ohne Hantel zeigt nach der V/ärmebehandlung einen spezifischen Widerstand bei Raumtemperatur von 3 740 000 Ohm«cm, woraus sich die Bedeutung des Restspannungszustandes des Mantelwerkstoffs bei besonders niedrigen Russgehalten ergibt.Pont) is used. Then the sample is 2 hours at 204 ° C v / heat-treated, indicating its specific resistance at room temperature 1050 Ohm.cm. Sin comparative extrudate without Dumbbell shows a specific resistance after heat treatment at room temperature of 3,740,000 ohm-cm, from which the importance of the residual stress state of the sheath material at particularly low soot contents.

- 18 -4098 U/0872 - 18 - 4098 U / 0872

Claims (9)

2 3 A b 3 2 G2 3 A b 3 2 G Raychem CorporationRaychem Corporation 287 442287 442 PatentansprücheClaims /1. Verfahren zur Herstellung von eich selbst regelnden, elektrisch leitenden Erzeugnissen, bei dem eine Masse aus einem kristallinen thermoplastischen Polymerisat, die, bezogen auf die Gesamtgewichtsmenge, bis zu 15 f» Russ enthält, auf ein Paar von auf Abrrband stehenden, langgestreckten, parallelen Elektroden zu einem die beiden Elektroden verbindenden Steg extrudiert und das Extrudat sodann bei oder über der Temperatur des Kristallschmelzpunktes des Polymerisats und oberhalb 120 C wärmebehandelt wird, wobei der Russgehalt und die Wärmebehandlungsbedingungen so aufeinander abgestimmt v/erden, daos der spezifische Widerstand bei Raumtemperatur im Bereich von 5 bis 100 000 . 0hm«cm liegt, dadurch gekennzeichnet, dass Dian vor der Wärmebehandlung auf das Extrudat eine dieses umgebende, elektrisch isolierende Schicht aus einem thermoplastischen Werkstoff extrudiert, der mit dem Polymerisat unverträglich und bei der Wärmebehandlung^temperatur der Masse formbeständig ist, und der, wenn er von Raumtemperatur auf die Wärmebehandlungstemperatur erhitzt wird, einen Restspannun g s zus tand aufwe ist./1. Process for the production of self-regulating, electrically conductive products in which a mass is made a crystalline thermoplastic polymer which, based on the total amount by weight, contains up to 15% carbon black, on a pair of elongated, parallel electrodes to form a web connecting the two electrodes and the extrudate then at or above the temperature of the crystalline melting point of the polymer and above 120 ° C., wherein the soot content and the heat treatment conditions must be coordinated with one another so that the specific resistance at room temperature in the range of 5 to 100,000. 0hm «cm, characterized in that Dian is in front of the Heat treatment of a surrounding, electrically insulating layer made of a thermoplastic material on the extrudate Extruded material that is incompatible with the polymer and dimensionally stable at the heat treatment ^ temperature of the mass and that, when heated from room temperature to the heat treatment temperature, has a residual stress g s state is up. 2. Verf£ihren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Wärmebehandlung bei mindestens 150 C vornimmt.2. Verf £ their according to claim 1, characterized in that the heat treatment is carried out at at least 150 ° C. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder ?., dadurch gekennzeichnet, dass man <Ls isolierende Schicht eine solche aufbringt, die im wesentlichen aus einem Polyätherpolyurethan besteht. 3. The method according to claim 1 or ?., Characterized in that <Ls insulating layer is applied which consists essentially of a polyether polyurethane. - 19 A098U/0872 - 19 A098U / 0872 ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED 442 Iq 2 3 A b 3 2 O.442 Iq 2 3 A b 3 2 O. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dans man als isolierende Schicht eine solche aufbringt, die im wesentlichen aus einem Copolymerisat aus Hexafluorpropen und Vinylidenfluorid besteht.4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that such an insulating layer is applied as the insulating layer, which essentially consist of a copolymer of hexafluoropropene and vinylidene fluoride. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als isolierende Schicht, eine solche aufbringt, die im wesentlichen aus einem Siliconkautschuk besteht, der bei oder unterhalb der V/ärmebehandlungsxemperatur wärmehärtbar ist.5. The method according to claim 1 or 2, characterized in that an insulating layer is applied as the insulating layer, consisting essentially of a silicone rubber which is thermoset at or below the heat treatment temperature is. 6. Verfahren zur Herstellung von sich selbst regelnden, elektrisch leitenden Erzeugnissen, dadurch gekennzeichnet, dass man (1) auf ein Paar von auf Abstand stehenden, langgestreckten, parallelen Elektroden einen die Elektroden miteinander verbindenden Steg aus einer Masse extrudiert, die im wesentlichen aus (a) einem kristallinen thermoplastischen Polymerisat und (b) elektrisch leitende^ Russ besteht, wobei der gewichtsprozentuale Anteil des Russes, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse, höchstens 10 beträgt, (2) auf das in Stufe (1) erzeugte Extrudat eine dieses umgebende, elektrisch isolierende Schicht extrudiert iind (3) das so erhaltene Erzeugnis bei oder über dem Kristallschraelzpunkt des Polymerisats bei mindestens etwa 1^0 C so lange wärmebehandelt, bis der spezifische elektrische Widerstand des Erzeugnisses bei Raumtemperatur im Bereich von etwa 5 bis 100 000 0hm.cm liegt, wobei die isolierende Schicht im wesentlichen aus einem thermoplastischen Stoff besteht, der mit dem genannten Polymerisat unverträglich ist, bei der V/ärraebehandlungsteraperatur formbeständig ist und beim Erhitzen λ^οη Raumtemperatur auf die Wärmeboliandlungstemperatur einen gewissen Grad von RBstspannungüzustaxLd aufweist.6. Method of making self-regulating, electrically Conductive products, characterized in that (1) a pair of spaced-apart, elongated, parallel electrodes extruded a web connecting the electrodes from a mass, consisting essentially of (a) a crystalline thermoplastic polymer and (b) electrically conductive carbon black exists, whereby the percentage by weight of soot, based on the total weight of the mass, is a maximum of 10, (2) A surrounding, electrically insulating layer is extruded onto the extrudate produced in step (1) iind (3) the product thus obtained at or above the The crystal melting point of the polymer is at least about 1 ^ 0 C heat treated until the specific electrical Resistance of the product at room temperature is in the range of about 5 to 100,000 ohm.cm, the insulating layer consists essentially of a thermoplastic material with the said polymer is incompatible with the treatment temperature is dimensionally stable and when heated to λ ^ οη room temperature the heat-curing temperature a certain degree of RBstspannungüstensaxLd has. - 20 - ORIGINAL INSPECTED- 20 - ORIGINAL INSPECTED 4098U/08724098U / 0872 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man als isolierende Schicht eine solche aufbringt, die im "wesentlichen aus einem Polyätherpolyurethan "besteht.7. The method according to claim 6, characterized in that an insulating layer is applied as the insulating layer which consists “essentially of a polyether polyurethane”. 8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man als isolierende Schicht eine solche aufbringt, die im wesentlichen aus einem Copolymerisat aus Hexafluorpropen und Vinylidenfluorid besteht.8. The method according to claim 6, characterized in that one applies as an insulating layer that is im consists essentially of a copolymer of hexafluoropropene and vinylidene fluoride. 9. Verfahren nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man als Polymerisat ein Gemisch aus einem grösseren Anteil Polyäthylen und einem geringeren Anteil eines Copolymerisats aus Äthylen und einem Vinylester verwendet.9. The method according to claim 6 to 8, characterized in that the polymer is a mixture of a larger one Proportion of polyethylene and a smaller proportion of a copolymer made from ethylene and a vinyl ester. - 21 409814/0872 - 21 409814/0872
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