DE2348227B2 - Isoliermaterial zur ummantelung elektrischer leiter sowie verfahren zur herstellung von isolierten elektrischen leitungen unter verwendung eines solchen isoliermaterials - Google Patents

Description

45 Die Erfindung betrifft ein Isoliermaterial zur Ummantelung elektrischer Leiter, das ein polymeres Material sowie einen Stabilisator enthält, wobei dai polymere Materia! wenigstens etwa 74 Gewichtsprozent Polyvinylchlorid und eine Verbindung enthält, die durch Elektronen wenigstens zu 20%>strahlungsverretzt ist und zu mindestens 50 Gewichtsprozent aus eL.em bifunktionellen Monomer besteht und in dem polymeren Material mit etwa 30 bis 50 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile dieses Materials enthalten ist, wobei das bifunktionelle Monomer aus einer Gruppe ausgewählt ist. die aus CH,C (CH₁; ^OO (CH,), OCOC (CH₃) CH, oder CH,C (CH₁) COO (CH₂CH₂O),. COC (CH₃) CH₂ besteht, wobei t einen mittleren Wert von 3 bis 40 und y einen mittleren Wert von 1,5 bis 20 hat. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung von isolierten elektrischen Leitungen unter Verwendung des Isoliermaterials, insbesondere Litzen und isolierten Drähten für verseilte Kabel oder Verdrahtungen, die wenigstens eine Ader autweisen.

Ein bekanntes Isoliermaterial dieser Art (L¹S-PS 36 23 940) ist zur Isol^:erung von Verteilerkabeln geeignet, mit d^nen in einem Fernsprechamt ein Vermittlungsschrank mit einem Hauptverteilergestell verbunden ist. an das die zu den Teilnehmern führenden, mehradrigen Kabel über Abzweigkabel angeschlossen sind. Dieses Material hat Eigenschaften, die es erlauben, eine einlagige Isolierung an Stelle der früher üblichen, in der Herstellung teuren mehrschichtigen Isolierung der Kabelade;η zu verwenden Eine aus diesem Material bestehende einschichtige Isolierung hat eine hohe Abriebfestigkeit, so daß sie durch die bei Umschaitungen im Fernsprechamt auftretende mechanische Beanspruchung nicht beschädigt wird. Außerdem ist diese Isolierung den Vorschriften entsprechend schwer entflammbar und hat eine so hohe Hitzebeständigkeit, daß sie nicht durch Abtropfen von Lötzinn und durch Üben ragung der Wprme beschädigt wi^d. die beim I <>ten benachbarter Leitungen auftritt

Bei dem bekannten Isoliermaterial werden feste basische Bleisalze als Stabilisatoren verwendet, weil diese Bleisalze sehr gute elektrische Eigenschaften der Isolierung ergeben. Wird dieses Isolierniu,erial 7iir Vprnet7unp bestrahlt. FO tritt aber eine unerwünschte Verfärbung auf. Eine hohe Farbgenauigkeit und Lichtbeständigkeit der Isolierung ist aber notwendig, um die Kabeladern, insbesondere bei vieladrigen Kabeln, an den Farben voneinander unterscheiden zu können.

Es ist an sich bekannt, zur Vermeidung einer Verfärbung von PVC-Erzeugnissen flüssige organometallische Stabilisatoren, wie Barium-Kadmium-Stabilisatoren, zu verwenden (»Kunststoffe«, Bd. 60, 1970, Heft 5, S. 8, linke Spalte, vierter Absatz). Diese Stabilisatoren gewährleisten zwar eine ausgezeichnete Lichtstabilität des PVC-Mat^riaK. verschlechtern aber die elektrischen Eigenschaften des PVC-Isoliermaterials erheblich (»Kunststoffe«, Bd. 60. 1970. Heft 5, S. 8, linke Spike, zweiter Abschnitt sowie Abbildungen 9 und 10, und »The Stabilization of

Polyvinyl Chloride«, Chevassus, 1963, S. 271, zweiter Absatz). Barium-Cadmium-Stabilisatoren ergeben sogar wesentlich schlechtere elektrische Eigenschaften der Isolierung als Bleistabilisatoren. Darum wurden bisher flüssige organometallische Stabilisatoren in solchem PVC-Material nicht für Isolierungen verwendet, bei denen es auf die elektrischen Eigenschaften wesentlich ankommt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Isoliermaterial der eingangs erwähnten Art einen Stabilisator zu wählen, der bei der Strahlenvernetzung des Isoliermaterials einerseits eine Verfärbung verhindert, andererseits aber die elektrischen Eu_-.,...;haiten des Isoliermaterials nicht beeinträchtigt.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. F- aat sich überraschend herTüsgesielii, daß d*. flüssige organometallische Stabilisator bei j.i- ^tranlungsvernetzten Isolierung nicht nur die gewünschte Farbgenauigkeit und Lichtbeständigkeit gewahrleistet, sondern infolge der Strahlungs\ernetzung seine für die elektr .sehen Eigenschaften der Isolierung nachteiligen Eigenschaften verliert, so daß die Isolierung eine hohe Durchschlagfestigkeit und sonstige ausgezeichnete elektrische Eigenschaften aufweist. Das erfindungsgemäße Isoliermaterial kann daher auch dann eingesetzt werden, wenn die elektrischen Eigenschaften der Isolie rung besonders zu beachten sind. Die Abriebfestigkeit, die Hitzebeständigkeit und die Entflammbarkeit des Isohermaterials werden durch den flüssigen organometallischen Stabilisator nicht beeinträchtigt. Da das Isoliermaterial mit Elektronenstrahlen vernetzt werden kann, ergibt sich als weiterer Vorteil eine hohe Strangpreßgeschwindigkeit, so daß die Serienfertigung von isolieren Leitungen verbessert und beschleunigt werden kann.

Durch die Zugabe der Bestandteile gemäß Anspruch ? aßt sich die Verarbeitung des !soliermateriaK erleichtern, die Flammfestigkeit verbessern und das Isoliermaterial in geeigneter Weise einfärben. Die Merkmale des Anspruches 3 geben ein bevorzugtes Ausführungsbeispicl an. Zur Verbesserung der Dehnungseigenschaften, die den Bedingungen bei der Herstellung ι¹ τ Leitungen genügen müssen und die außerdem eine ausreichende Festigkeit der Leitungen gewährleisten sollen, kann dem Isoliermaterial gemäß Anspruch 4 chloriertes Polyethylen zugesetzt werden

Das "^rfir.uLr.gsgemäße Verfahren /ur Herstellung von isolierten elektrischen Leitungen unter Verwendung des erfindungsgemäßeu Isoliermaterials im ti ure π die Merkmale des Anspruches 5 gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden mit weiteren Einzelheiten an Hand von Ausführuni;sbeispielen und der Zeichnung naher erläutert. Es /eigi

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäß isolierten Draht,

F i g. 2 ein Diagramm, das den prozentualen Anteil an vernetzten! PVC im Verhältnis zur Bestrahlungsdosis in Megarad für plastifizierte und für nicht plastifiziert!; Verbindungen zeigt.

Wie Fig. 1 zeigt, ist die Ader IO einer isolierten Leitung 12 mit einer Schicht 11 ummantelt, die aus siner isolierten Vcrbindi. ·.· besteht. Die ai rinanderfolgenden Abschnitte der Leitung 12 werden zur Strahlenvernetzung der die Ummantelung bildenden Verbindung mit Elektronenstrahlen hoher Energie bestrahlt, so daß die Isolierung die gewünschten Eigenschaften erhält.

Das Material der Ader 10 ergibt keine Schwierigkeiten. Üblicherweise besteht das tür die Adern von Fernsprechkabeln verwendete Material aus Kupfer und/oder Aluminium oder Legierungen dieser beiden Metalle. Die Adern werden meist verzinnt, um die Herstellung von Lötverbindungen zu erleichtern. Diese üblichen Herstellungsverfahren ergeben keine Probleme.

Eine geeignete, extrudierbare Verbindung auf Polymer-Basis enthält PVC-Harz (ein Homopolymer). Es können auch — ohne merkbare Nachteile — handelsübliche PVC-Polymere verwendet werden, die bis zu 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise aber bis zu höchstens 10 Gewichtsprozent, Comonornere oder andere Zuschlagstoffe enthalten, wie beispielsweise V. jpylen. Es kann eines der üblicherweise für elektrische Isolierungen bestimmten, für allgerre^;ne Zwecke verwendbaren PVC-Harze verwendet werden. Derartige geeignete PVC-Harze müssen eine Lösungsviskositäl im Bereich von 0,90 bis 1,29 und eine elektrische Leitfähigkeit von weniger als 6 Ohm/cm g haben (ASTM-Norm von 1966: GP4-Ü00Ü3 bis einschließlich GP 7-0ÜÜÜ3).

Diese elektrische Eigenschaft ist natürlich keine zwingende Voraussetzung für dit; Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre.

Die Partikelgröße, das Stampf- oder Schüttgewicht, die Weichmacherabsorption und der Trockenfluß des PVC-Harzes können beliebig groß gewählt werden und sind für die Isolierung nicht kritisch.

Die geeignete extrudierbare Verbindung enthält keinen Weichmacher. Ein Weichmacher könnte die ausgezeichneten Eigenschaften des Polymers beeinträchtigen, so daß die Abriebfestigkeit, die Hitzebeständigkeit und die geringe Entflammbarkeit beeinträ.htigt werden könnten. Außerdem treten bei Verwendung von Weichmachern, insbesondere monomeren Weichmachern weitere Schwierigkeiten auf. beispielsweise Lack-Ablösung, Verlaufen b/v.. Ab fließen, und Temperaturbeständigkeit, insbesondere bei Alterung.

Die Verbindung enthält außerdem eine feste Substanz, die geeignet ist, der extrudierten, infolge Bestrahlung isolierenden Verbindung die gewünschten Dehnungseigensch ften zu verleihen, so daß diese Eigenschaften auch nach der Bestrahlung beil ehalten bleiben. Bestimmte ab Zuschlagstoffe zu verwendende Polymere mit hohem Molekulargewicht erhöhen die Dehnharkeit des Isoliermaterial, ohn>; daß die Abriebiesiigkeit vermindert wird. Eine geeignete feste Substanz, Jie die Dehnungseigenschaften der bestrahlten Verbindung verbessert, enthalt chloriertes Polyäthylen.

Eine chloriertes Polyäthylen mit acht Gewiditsteüen auf hundert Teile PVC oder hundert Teile des zugemischten PVC (soweit verwendet) ist für diese Zwecke geeignet. Wenn dieser Zuschlagstoff nicht beigefügt wird, h; t das erzeugte Isoliermaterial nicht die gewünschten Dehnungseigenschaften. Werden mehr als acht Gewichtsteile verwendet, so werden die Abriebfestigkeit and die Hitzebeständigkeit der Isolierung beeinträchtigt.

Ein chloriertes Polyäthylen, das von der D.iw Chemical Company unter der Bezeichnung CPF. 4213 auf den Markt gebracht wird, ist für die erfindungsgemäße Verbindung geeignet.

Die Vernetzung wird mit Hilfe eines Monomers den, tritt eine übermäßige Vernetzung auf, wobei oder eines Monomergemisches erzeugt. Die Verbin- gleichmäßig die Dehnbarkeit verringert und die Entdung oder Mischung, die zum Extrudieren geeignet fiamrnbarkeit begünstigt wird,
ist, weist ein vernetzendes Medium auf, das ein bi- Obwohl die Klasse der beschriebenen vernetzenden funktionelles Monomer folgender Art enthält: CH₂C 5 Monomere für die Erfindung von Bedeutung ist, kön-(CH₃) COO (CH₂)_X OCOC (CH₃) CH₂ oder CH₂C nen, wie dargelegt, bis zu 50 Gewichtsprozent, vör-COO (CH₂CH₂O)J, COC (CH₃) CH₂. Die Indizes χ zugsweise eine geringere Menge bis zu 25 Gewichtsund y haben Mittelwerte, die für χ zwischen 3 und prozent, anderer vernetzender Bestandteile beige-40iin(1 für ν zwischen 1,5 und 20 lieger Die oberen mischt werden. Beispielsweise kann Butylmethyl-Grcn'Acrte von r und y können nicht wesentlich to acivlat zugesetzt werden, wodurch eine größere FlexiübciM. hntten wt rden, weil dadurch eine merkbare bilität erreicht werden kann. ίϊίη solcher Zusatz von Vcrmii dcning der Abricbfestigkeit eintreten würde. mindestens 25 Gewichtsprozert am gesamten ver-Die uiitcrcn Grenzwerte von χ und y haben mög- netzenden Medium erlaubt eine Herabsetzung der lit.hePACisc noch größere Bedeutung, weil die erfin- unteren Grenzwerte von χ und y auf di<- Hälfte. Ein dunt-ecin.iüc Mischung oder Verbindung Keinen 15 zugemischtes vernetzendes Medium kann zur F.rhö-Wcul iin-hcr enthält. hung der vernetzenden Wirkung dienen.

Oimohl von der Weichmacherwirkung des ver- So kann Triallvlphosph;·: ugcmischt werden. Jas

netzenden Mediums während der Bestrahlung etwas kein bifunktionelles. sondern ein trifunktinnclles Mo-

vcrlorenecht, wurde angenommen, daß die verblei- nomer ist.

beide Wirkung ausreicht, um die Herstellung zu er- 20 Mit dem 1 > . .mylharz. dem chlorierten Polyäthy-

IciJitcrn und eine für Verdrahtungs- und Verkabc- len und dem vernetzenden Monomer wird ein Paraf-

Uiciiszweckc genügende Flexibilität zu erhalten. Ver- finwachs-Gleitmitlei kombiniert.beispielsweise »Arco-

siii he hatten ergeben, daß eine Verbesserung der wax", das von Atlantic-Richfield hergestellt wird,

Dt hnuncseigenschaften des hergestellten Materials oder »Sunoco 4412". hergestellt von Sun O'! Co. 7--as

nr'Acndie wai. Das ciilnrierte Polyäthylen wurde 25 Paraffinwachs ¹St ein Herstcllungs-Hilfsmittel. insbe-

y.liioctzt. um diese I orucrang zu erfüllen. sondere für die Extrudicrune Fm solcher Zusatz hat

Fm- das Isoliermaterial ist es wesentlich, daß min- als weiteren Vorteil die Tendenz, die Adhäsion der

s ^ςί 1 Gewichtsprozent vorzugsweise mindestens Isolierung 11 auf der Ader 10 zu vermindern. Das

-1 iitspro/ent. des vernetrenden Mediums ein Paiaffinwachs wirkt in dieser Beziehung als äuße^res

Monomer enthalten. Wird der prozentuale 30 Gleitmittel, das sich auf der Ader 10 verteilt und da-

des Monomers in dem vernetzenden Medium durch die Adhäsion verringert.

crt. so nehmen die I.ülwärmebeständigkeii Eine bevorzugte Konzentration von Paraffinwachs

c Abriebfestigkeit ab. während die Dehnungs- beträgt 0.5 bis 1,5 Gewichtsteile auf 100 üewithts-

/iinehmcn l'mpekchrt wird durch eine Erhö- teile des gesamten polymeren Materials. Bei Verwen-

ics prozentualen Anteils an Monomer in dem 35 dung von weniger als 0,5 Gewichtsteilen wird die

vernetzenden Medium die Dehnbarkeit vermindert Herstellung schwieriger, weil die Gefahr besteht, daß

und die Bcstandiekcit gegen I.ötwärme und Abtrieb die Verbindung an der Extruderschnecke verklebt

cr'ii ^; ■ Fm geeignetes Monomer für diese Verbin- (nicht dargestellt). Außerdem wird die Abisolierung

(!,■nt ' iotraäthvlenglucoldimethacrylat (TEGDM). der fertigen Leitung erschwert. Werden andererseits

Da- IF GDM-Monomer hat in jedem Molekül 40 mehr als 1,5 Gewichtsteile verwendet, so ist die Gleit-

/Mf! Doppelbi ndungen. Solche Doppelbindungen wirkung im Extruder zu groß. Das Material verbleibt

h.ibcn besonder'· chemische Eigenschaften, die in der dadurch länger im Extruder und kann durch die

Pol·· mer-Chemie von croßem Interesse sind. Für die Scherungswärme verbrennen.

f.ileende Beschreibung des Bestrahlungseffektes wer- Die Verbindung enthält weiterhin ein Stabilisatoren die Doppelbindungen vereinfacht als Punkte be- 45 system, das die Bildung von Salzsäure verhindern trachtet, deren ί a™. die Stellen angibt, an denen soll. Dieser Bestandteil ermöglicht das Extrudieren unter dem Finfluß der E.tktronenbestrahlung Reak- des Materials, das dadurch verarbeitet werden kam., iioneii eintreten. ohne daß irgendwelche Verfärbungen auftreten.

F^:s ist zweckmäßig., die Konzentrationen in Ge- Bei den in üblicher Weise hergestellten Vinyl-

wuhtsteücn auf der Basis von hundert Teilen des 50 Erzeugnissen, die nicht bestrahlt werden, ist die Farb-

poivmercn Materials anzugeben. Das polymere Mate- gebung unproblematisch. Obwohl der thermische Zer-

nnl ist hier definiert als Polyvinylchlorid plus chlo- fall, durch den die physikalischen Eigenschaften ver-

rienes Polväthylen oder als das gesamte beigegebene lorengehen. immer Schwierigkeiten bereitet hat,

Pi>i> \jp.vlchlorid und das gesamte Polyäthylen. Die so konnte der übliche teste Stabilisator mit Erfolg ein-

dcf'-iicrtcn Konzentrationen ergeben daher Gemische 55 gesetzt werden, um den thermischen Zerfall zu ver-

<>d·■' Verbindungen mit mehr als einhundert Teilen. hindern.

Der Anteil des TEGDM-Gemisches beträgt vor- Wird das Material abt. bestrahlt, so tritt dadurch

ζ. . -weise M) bis ^O Gewichtsteile auf 100 Gesamt- eine beachtliche Verfärbung auf. wenn ein fester Sta-

n PVC und chloriertem Polväthylen. Werden bilisator verwendet wird. Das ist unangenehm, weil

ii "0 Gewichtsteile des TEGDM Gemisches 60 Bleisalzstabilisatoren an sich zur Verwendung als pri-

irt. so nimmt die Anzahl der Vernetzungen märe Isolation ideal geeignet sind. Andererseits ist

..' ν d 1: h die liest ändigkeit gegen Fließen unter ein flüssiger me.allischer Stabilisator für seine aus-

H .nd i'Cfcn Abrieb ebenfalls abnimmt. Die Ver- gezeichnete Stabilisierung bekannt, die vor einer Be-

: ,η- h.it dann ähnliche F-igenschaften wie PVC. Strahlung erhalten wird" Auf Grund dieser Eige"-

N.1. htnl" unter anderem darin bestehen, daß 65 schäften empfiehlt sich die Verwendung eines flüssi-

1 Il i/i ι ifHAirkung fließt bzw keine genügende gen metallischen Stabilisators in einer Ummantelung.

H ■ ' n'd i-krit h.it Wenn mehr ah fünfzig Ge- Da dieser Stabilisator aber die elektrischen Eigen-

'. 11 < iMM Gcmisihcs verwendet wer- schäften der Isolierung verschlechtern, wird er für

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eine elektrische Primärisolierung nicht verwendet. Es war auch bekannt, wie ein flüssiger metallischer Stabilisator auf Bestrahlung reagieren würde.

Eine Verbindung mit einem flüssigen metallischen Stabilisator hat also nach dem Strangpressen, aber S vor der Elektroncnbeslrahlung unerwünschte elektri sche Eigenschaft .1. Beispielsweise entstanden Durch- »chia'ge, wenn die isolierung mit eitler Hochspannung von ungefähr 100Ö V beaufschlagt wurde.

Demgegenüber ist die Verbindung mit Zusatz cn flüssigem organometallischem Stabilisator wahrend ■nd nach der Bestrahlung nicht nur unempfindlich legen thermischen Zerfall und unerwünschte Vertärbung. sondern erhält auch die gewüischtcn dielektrischen F.igenschaften. Die Isolierung hat eine Durch Schlagfestigkeit bis zu mindestens 5000 V. Übcrfaschcndcrweisc werden die dielektrischen figcn-Schaften der fertigen Isolierung durch den flussigen Stahi'isator nicht verschlechtert. Vermutlich ist das darauf zurückzuführen, daß ein flüssiger metallischer Stabilisator wahrscheinlich einen anderen Ablauf der Stabilisierung ergibt als ein fester Stabilisator.

Fs ist in/unchmcn. daß die Bestrahlung der Verbindung den flüssigen Stabilisator daran hindert, die elektrischen Isoliereigcnschatlen der fertige lsolation /u verschlechtern Vor der Bestrahlung ist der flüssire metallische Stabilisator, ein polares Material, in der Verbi dune frei beweglich und elektrisch leitend Infolge der Bestrahlung wird der flüssige S' biY.itor in das derüst des Polymers eingebaut, und (die Isfi.iiionseiLiinschaften der fertigen Isolierung Uctilen verbessert.

Bei einer bevorzugten Verbindung werden RGeukhtstcile eines flüssigen organometallischen Stabilisator*· auf IfKI Gewichtsteile des polymeren Materials verwendet Die empfohlene Stabilisatormenge ist civv;!^ ir·-[',er als die in gewöhnlich unvernetzten Verbindungen angcccHene Menge, da sonst durch die Bestr.'i" :ung ein Zerfall des PVC eintreten kann. Zweckmatfie w-ird ein Stabilisator in einer Konzentration von vier bis ungefähr neun Teilen des gesamten polymeren Materials, d h des gesamten PVC-Harzes mit dem chlorierten Polyäthylen, beigegeben. Werden bedeutend w-eniger ah vier Teile des Stabilisators verwendet, tritt eine erhebliche Verschlechterung der Isolierung während der Bestrahlung ein, besonders bei größeren Strahlungsdosen. Durch ein Überschreiten der maximalen Konzentration wird die Stabilität offensichtlich etwas erhöh'., während die Dehnungseigenschaften und die Verarbeitbarkeit der Verbindung verschlechtert werden.

Ein geeigneter organometallischer Stabilisator enthält einen metallischen Stabilisator, der einen Phosphitcheiatbildner enthält sowie ein Bariumstearat, ein Cadmiumstearat. ein Bariumäthylhexoat. ein Bariumcadmiumlaurat oder ein Bariumcadmiummyristat. Ein metallischer Stabilisator mit einem Phosphitchelatbildner kanu einen Barium-Cadium-Zink-Phosphit-Stabilisator oder ein Barium-Cadium-Phosphit enthalten. Ein flüssiger Barium-Cadium-Zink-Stabiiisator. der von der Ferro Chemical Company unter der Bezeichnung Ferro 5002 bezogen werden kann, hat sich als ein geeigneter Bestandteil erwiesen.

Als Zusatz zu dem flüssigen oiganometallischen Stabilisator kann eine kleine Menge eines Bleisalze?, wie z. B. ein zweibasisches Bleiphthalat, verwendet werden.

Der Verbindung wird auch ein zweibasisches Bleistearat beigefügt. Das Bleistcarat ebenso wie andere Bleisalze werden in Vinylverbindungen als Stabilisatoren verwendet. Sie dienen weiterhin als Gleitmittel und erleichtern damit die Herstellung und verringern die Adhäsion des Materials.

Eine bevorzugte Verbindung enthalt 1 Gewichtsteil des zwcibasischert Bleistearats auf lÖÖ Gewichtsteile des gesamten polymeren Materials. Bei Verwendung von weniger als 1 Gewichtsteil des Bleisalzes tritt thermischer Zerfall in Form einer Verfärbung der Verbindung auf. Wird mehr als 1 Gewichtsteil des zweibasischen Bleistearats verwendet, treten Schwierigkeiten bei der Herstellung auf, und der Bestandteil kanu ;ius der Verbindung austreten. Übermäßige Zugabe des zweibasischen Bleistearats könnte auch zum Rutschen im F.xtruder führen (nicht dargestellt), so daß die Verbindung nicht in der gewünschten Weise aus dem Extruder austritt.

Untersuchungen haben ergeben, daß ein zwc.· ba· ischcs Bleistearat. wie es von der Naiional Lead C< :ipany unter dem Handelsnamen DS 207 vertrieben wird, oder ein zweibasisches Bleiphthalat. wie es von derselben Firma unter dem Handelsnamen Dytha! vertrieben wird, geeignete Bestandteile für die erfindungsgemaßc Verbindung sind

Die Verbindimg enthalt auch einen Zusatz zur Verhinderung der Entflammbarkeit, z. B. Antimontrio\id. Eine Verbindung mit 3 Gewichtsteilen Antimontrioxid auf 100 Gewichtsteile des polymeren Materials ist für Bcstrahfungszwecke ausreichend. Eine höhere Konzentration dieses Bestandteiles ergibt einen kleinen zusatzlichen Vorteil, jedoch wirkt der Bes'andteil bei höheren Konzentrationen als Fremdstoff innerhalb der Verbindung. Bei Verwendung von weniger als 3 Gewichtsteilen wird der Schutz gegen Entflammbarkeit ungenügend.

Schließlich »vird der Verbindung ein Farbträger beigegeben, um die I citungen voneinander unterscheiden zu können. Die Farbträger können organisch oder anorganisch sein und können bis zu ungefähr 1 Gewichtsteil des polymeren Materials zugeeehen werden. Es ist bekannt, daß für bestimmte Z'Accke einzelne ^parbträger bevorzugt werden. Eine Arf'ähliing dieser Farbträger ist hier nicht notwendig Da die Verbindung nach Beigabe des Farbträgers und allen anderen Zusätzen bestrahlt wird, sollten diese Zusätze durch die Bestrahlung nicht zerstört ν erden. Sie sollen die Bestrahlung auch nicht ungünstig beeinflussen.

Für eine zusätzliche Farbstärke enthält die Verbindung 0,2 Gewichtsteile Titandioxid auf lOOGewichtstcile des gesamten polymeren Materials. Bei Zugabe von weniger als 0,2 Gewichtsteilen dieses Bestandteiles, der in Pulverform verwendet wird, geht die Deckfähigkeit der Farbe verloren, und die Ader ist durch die Isolierung hindurch sichtbar. Bei Verwendung von mehr als 0,2 Teilen tritt eine teilweise Verringerung der Zugfestigkeit und der Dehnbarkeit auf.

Es kann natürlich Fälle geben, in denen der Bestandteil zur Verhinderung der Entflammbarke^:t und die Farbeieenschaften, die für die bevorzugte Verwendung der Isolierung erforderlich sind, nicht benötigt werden. In solchen Fällen braucht die Verbindung kein Antimontrioxid und Titandioxid zu enthalten.

Die mit dem s.rahlungsvernetzten PVC isolierte Leitung hat die physikalischen und elektrischen Eigenschaften, die für ihre Verwendung in Verteiler-

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Gestellen und Vermittlungsschränken notwendig sind. sätzlichen frei-n Radikale mit den reaktionsfreudigen

D?ese Leitung ha^ einen Durchmesser von 1 mm, Stellen im Netzwerk und vergrößern damit de Menge

während die bisher verwendeten Leitungen mit drei- des vernetzten Materials. Am Ende des Bejahtang

35 Ili Dhser von etwa 14 mm prozesses ist fast die gesarate ursprüngliche Struktur

während die bisher verwendeten Leitungen mit drei- des vernetzten Materials. Am Ende des Bejg

35er Isolierung Durchmesser von etwa 1,4 mm prozesses ist fast die gesarate ursprüngliche Struktur

hauen Durch Verwendung des erfindungsgemäßen 5 in ein einziges großes dreidimensionales Netzwerk

Isoliermaterial* ist daher eine wesentliche Verringe- von PVC und polymensiertem Monomer umgevan

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wesentlich mehr Leitungen untergebracht werden. Da sind die Eigenschaften der ert.gen Isolierung von ein nicht mehr verwendetes Leiterpaar mit geringerer >° Interesse. Die Struktur der Ummantelung ist ment Zugbeanspruchung herausgezogen werden kann, kann einfach und gle.chmäßig, wie es nach der ■ Digen auch der Gesamtquerschnitt des Kabelbaumes zusatz- Ausführungen erwartet werden konnte 1 > trι.«.cine Hch verringert werden. Ein weiterer Vorteil liegt in Pha.enentmischung auf. Obwohl die«e Im mischung der Verminderung der Herstellungskosten. Die Um- sehr gering ist (in der Größenordnung von zweiniinmantelung enthält zwar einige teure Bestandteile, 15 derlei /<). liefert sie wahrscheinlich die ern.ruer doch wurden einif·; Verfahrensschritte, vor allem die liehe hohe Härte in Verbindung mit der gewun .uiien langwierigen Verfahrensstufen eingespart. Dehnbarkeit. Die eine Phase ist reich an AL jno

Auch die I agerhaltung und die Montage werden die andere reich an polymerisiertem Monomer, vereinfacht, weil wesentlich mehr Isolierdraht auf die Der Einfluß der Bestrahlung auf eine nicht plasti-

vorhandenen Rollen oder Trommeb gewickelt wer- *° fizierte Verbindung ist in Fig. 2 an Hand der den kann und bei der Verdrahtung eine Rolle länger Kurve 1 dargestellt. Die Meßwute dieser Kurven verwendet werden kann. wurden mit Proben ungefähr gleicher konzentration

Durch die Verringerung des Außendurchmessers erhalten. Die Kurve 1 gibt die Werte für ein·- Frone der beschriebenen Leitungen ist der Gesamtdurch- ohne Weichmacher an und die Kurve 2 die Werte tür messer eines Kabels mit der gleichen Zahl von 25 eine Probe mit Weichmacherzusatz. Aderpaaren kleiner. Dadurch wird für das Kabel Auf c.r Ordinate sind die Meßwerte für cmc Infra-

selbst wen.ger Ummantelungsmaterial benütigt. rotabsorption aufgetragen, die ein direktes Maß fur

Die Bedingungen für die Extrudierung sind natür- die verbleibende Anzahl von funktioneilen Olefinbmlich mit Ausnahme der Bestrahlung und der Zusam- düngen im vernetzenden Monomer sind. Dieses Lrmensetzung des Strangpreßmateriais unverändert. Die 3<j gebnis kann mit anderen Meßer Dennissen in Bc/ie-Ausgangsmischung kann durch Trockenmischung hung gesetzt werden, wie z. B. dem M^lekularhergestellt werden. Sie enthält PVC-Harz, das ver- gewicht, d;i, ebenfalls einen Hinweis auf den Vernetnetzende Medium, den Stabilisator, den Bestandteil zungsgrad liefert.

zur Verhinderung der Entflammbarkeit, den Färb- Die empfohlene Strahlungsdosis für die bcschne-

träger und die Gleitmittel. Am zweckmäßigsten wird 35 bene Verbindung liegt zwischen 0.01 und lOMegadie Trockenmisvhung »-geschmolzen« und dann zer- rad. Die verschiedenen Eigenschaften, die durch Verkleinert Die Trockenmischung kann jedoch auch netzung verbessert werden, können wenigstens zum direkt in den Extruder eingeführt werden In diesem Teil in Prozenten des zu vernetzenden Polymers anStadium wird f'.as PVC erweicht, d. h. durch das Mo- gegeben werden, also in Gewichtsprozent des PVC, nomcT plastifiziert und fließt daher leichter unter 40 das infolge der Bestrahlung in Tetrahydrofuran Einwirkung von Wärme und Druck. (THFI unlöslich geblieben ht Danach entspricht die

Nach dem Mischen wird die Verbindung wie empfohlene Dosis einem Vernetzungsgrad von ungeübüch stranggepreßt. Mehrere Versuche wurden mit fähr 20% bis etwas mehr als 60° o". Weniger Straheinem 64-mm-Extruder und Querspritzkopf durchge- lung ergibt eine unzureichende Vemei/ung, die im führt. Bei einer 0,8 mm starken Ader und einer 45 Vergleich zum thermoplastischen Material keine be-0,2 mm dicken Lmmantclung wurden bei ei».er Tem- deutende Verbesserung der Abriebfestigkeit und der peratur von ungefähr 160 C leicht Strangpreß- Wärmebeständigkeit liefert. Eine höhere Strahlungsgeschwindigkeiten von 762 m min am Spritzkopf er- dosis führt zu keiner weiteren wesentlichen Verbessereicht. Eine Isolierschicht von 0,2 mm Dicke ist f Jr rung dieser Eigenschaften.

Fernmeldeleitungen üblich. 50 Aus F1 g. 2 ist erkennbar, daß die Vernetzung am

Die PVC-Moleküle sind in diesem Stadium nicht wirkungsvollsten bei Abwesenheit eines Weichvernetzt. Unter Wärme oder Druck wird die Verbin- machers ist. Eine bevorzugte Höchstdosis bei Abdung daher fließen. Der ummantelte Leiter wird dann Wesenheit eines Weichmachers beträgt ungefähr einer hochenergetischen Elektronenstrahiung ausge- S Megarad. Die Wirksamkeit der Bestrahlung hängt setzt. Durch den Aufprall dieser Elektronen werden 55 natürlich auch von der Art des vernetzenden Mesehr hochaktive Stellen erzeugt, sogenannte freie Ra- diums ab. Sie kann durch Einlagerung eines trifunkdikale. Diese freien Radikale setzen eine chemische tionellen Monomers vergrößert werden. Reaktion in Gang, durch die viele der zugegebenen Im allgemeinen jedoch ist die obere Grenze der

Monomermoleküle verbunden werden. Bei diesem angegebenen Dosis nicht kritisch und kann überProzeß werden auch einige PVC-Moleküle miteinan- 60 schritten werden. Während eine Erhöhung der Dosis der verbunden oder vernetzt. zu vergrößerter Abriebfestigkeit und besserer Wärme-

Diese Vernetzung der PVC-Moleküle durch das beständigkeit führen kann kann gleichzeitig eine zu-Monomer geht so lange weiter, bis alle Monomere nehmende Steifheit beobachtet werden Daher hängt reagiert haben. Zu diesem Zeitpunkt gibt es weitere die optimale Dosis für den beabsichtigten Verwen- -: tive Steifen, die aber alle schon an das polymere 6₅ dungszweck von den gewünschten Eigenschaften ab. ν r-werk des PVC und des reagierten Monomers an- Die Strahlendosis sollte einen Wert" von ungefähr gc~: ^:nssen sind. Werden weitere freie Radikale an 15 Megarad nicht üoerschreiten da die Zerfallfreisu ?VC-Ketten gebildet, verbinden sich die zu- geschwindigkeit so groB werden kann daß sie durch

keine vertretbare Stabilisatormei.ge mehr kontrolliert werden kann.

Der Begriff »Megarad« ist in seinem üblichen Sinne verwendet, d. h., er bedeutet ¹Ao der Energie, die in der Probe absorbiert wird, in Joule/g. Da im wesentlichen die gesamte Strahlung bei den im allgemeinen verwendeten Energiemengen in den Leitungen üblicher Ausbildung absorbiert wird, gibt diese genormte Bezeichnung sehr gut die genaue Menge der vom Polymer absorbierten Energie an.

Geeignete Strahlungsenergien sind bekannt. Für den hi·'r gewünschten Zweck sollten die Teilchenenergien im wesentlichen 100 keV überschreiten und vorzugsweise einen Wert zwischen 300 und 500 keV für eine 0,2 mm dicke Isolierung haben. Der erforderliche Wert ist natürlich eine Funktion der Bestrahlungsdauer und dec Abstandes zwischen dem Beschleuniger und der Leitung 12.

Geeignete Strahlungsquellen sind Elektronenbeschleuniger, wie z. B. Van-der-Graaf-Beschleuniger. Es kann auch Gammastrahlung verwendet werden.

Eine geeignete Elektronenstrahlqueüe ist der im Handel erhältliche χ Radiation Dynamics Dynacote Accelerator«, Modell Nr. 400-50, ein Elektronenstrahlbeschleuniger mit 400 keV bei 50 mAsec.

In der folgenden Tabelle mit Beispielen sind Proben von isolierten Leitungen angeführt, für deren ίο Herstellung die erfindungsgemäße Verbindung und das beschriebene Verfahren angewendet wurden. Entsprechend F i g. 1 besteht die Leitung in diesen Beispielen aus der Ader 10 aus verzinntem Kupfer und der Isolierschicht 11 mit der angegebenen Dicke Zum Vergleich wurden alle dargestellten Beispiele unter Verwendung des PVC-Homopolymers und des TEGDM-Monomers hergestelli. Alle Mengen sind m Ge .vichtsleilen angegeben.

Bestandteil	Konzen	Beispiel	•Nummer	3	4	5	6	7
	trations-			92,0	100	95	100	92
	bereich	1		8,0	0	5	0	Q
PVC	92 bis 100	100	92	40,0	40	38	30	50
Chloriertes Polyäthylen	ObisS	0	8	1,5	1	1	0,5	1,5
Tr.GDM	30 bis 50	40	40	8,0	4	7,5	5	8
Paraffinwachs	0,5 bis 1,5	0,5	1.5	1,0	0	1	1	1
Flüssiger Stabilisator	4 bis 9	9.0	8,0	0	3,0	0	0	0
Zweibasisches Bleistearat	Obis I	1,0	1,0	3.0	0	0	0	3
Zweibasisches Bleiphthalat	0bis3	0	0	0.2	0.2	0.2	0,2	0.2
Antimontrioxid	0 bis 3	0	0	0,8	0,°	OH	0,8	0,8
Titandioxid	0 bis 0,2	0	0,2		5	4.6	5	5
Drahtstäike (mm)		0,8	0.6	1,2	1.3	1,2	1,0	1,5
Dosis (Megarad)		5	5
Lötwärmbeständigkeit		1,2	0,85	80 bis	30 bis	ti) bis	100 bis	40 bis
(0,454 kg) —sek*)				100	50	80	120	60
Plastische Dehnung (° o)		60 bis	80 bis	0,91 bis	l,14bis	0,91 bis	0,68 bis	1,36 bis
		80	100	1.14	1,36	1,28	0,91	1,59
Adhäsion (kg)		1,36	0,68 bis
			0,91

*) Für diesen Versuch werden zwei Anschlußklemmen mit quadratischem Querschnitt in einem horizontalen Abstand von 4,75 mm angeordnet. Ein Ende des Drahtes wird abisoliert und an die erste Anschlußklemme gelötet. Ein nicht ?' solierter Teil des Drahtes wird über eine benachbarte Anschlußklemme geiegt. Das freie isolierte Ende des Drahtes ν -Vd mit 0.454 kg belastet. Das abisolierte Ende ist an die erste Anschlußklemme gelötet oder auf andere Weise, beispielsweise im wire-wrap-Verfahren, mit der ersten Anschi· 3klemmc verbunden. Die benachbarte Anschlußklemme wird mit Lötwärme erhitzt, bis ein Kurzschluß zwischen den beiden Klemmen festgestellt wird. Die in der Tabelle angegebenen Zahlen geben die bis zum Kurzschluß erforderliche Zeit in Sekunden an.

Ersichtlich genügt die Isolierung in allen Beispielsfällen den geforderten Werten der Lötwärmebeständigkeit, plastischer Verformung und Adhäsion.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Isoliermaterial zur Ummantelung elektrischer Leiter, das ein polymeres Material sowie einen Stabilisator enthält, wobei das polymere Material wenigstens etwa 74 Gewichtsprozent Polyvinylchlorid und eine Verbindung enthält, die durch Elektronen wenigstens zu 20% strahlungsvernetzt ist und zu mindestens 50 Gewichtsprozent aus einem bifunktionellen Monomer besteht und in dem polymeren Material mit etwa 30 bis 50 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile dieses Materials enthalten ist, wobei das bifunktionelle Monomer aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus

CH₂C (CK₃) COO (CHs)₁ OCOC (CH₃) CH₂

CH₂C(CH₁₁)COO(CH₂Ch₂O)₃₁COC(CH₃)CH.,

besteht, wobei χ einen mittleren Wert von 3 bis 40 und y einen mittleren Wert von 1,5 bis 20 hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabilisator eine flüssige organometa'lische Verbindung aus einer Gruppe ist, die aus einem metallischen Stabilisator besteht, der einen Phosphitcbeiatbildner, ein Bariumstearat, ein Cadmiumstearat. ein Bai umäthyihexoat, ein Bariumcadmiumlaurat und ein Bariumcadmiummyristat enthält.

2. Isoliermaterial nach /nsp'achl, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial ein Gleitmittel, einen schwer entflammbaren bestandteil zur Verbesserung der Flanimfestigkeit sowie einen Farbträger aufweist.

3. Isoliermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung auf jeweils 100 Gewichtsteik- des polymeren Materials enthält:

a) 0,5 bis 1,5 Gewichisieik Paraffinwachs,

b) 4 bis 9 Gewichtsteile des fiüs,igen orga-

nometallischen Stabilisators,

c) 0 bis 1 Gewichtsteil zweibasisches Blei-

stearat,

d) 0 bis 3 Gewichtsteile schwer entflamm

bare Bestandteile,

5°

e) 0 bis 0,2 Gewientsteile Farbträger.

4. Isoliermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Material ein chloriertes Polyäthylen enthält.

5. Verfahren zur 'Herstellung von isolierten elektrischen Leitungen unter Verwendung des Isoliermaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 4, insbesondere Litzen und isolierten Drähten für verseilte Kabel oder Verdrahtungen, die wenigstens eine Ader aufweisen, dad rch gekennzeichnet, daß nach Aufbringen der einen flüssigen organometallischen Stabilisator enthaltenden Isolierung auf aufeinanderfolgende Abschnitte der Ader durch Strangpressen die vorlaufenden, nacheinander isolierten Abschnitte der Leitung mit Elektronen bestrahlt werden, wobei die Elektronen zum Durchdringen der Isolierung beschleunigt werden, um eine zur wenigstens 2O°/oigen Vernetzung der fertigen Isolierung ausreichende Strahlungsdosis zu erzeugen.