DE2406540B2

DE2406540B2 - HIGH VOLTAGE POLYOLEFINE-BASED INSULATION WITH A STABILIZER ADDITION

Info

Publication number: DE2406540B2
Application number: DE19742406540
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr.phil. 3500Kassel; Wagner Heinz Dipl.-Ing. 3501 Fuldatal; Wartusch Johann 3501 Vellmar Saure
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1974-02-12
Filing date: 1974-02-12
Publication date: 1976-02-19
Also published as: DE2406540A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hochspannungsisolation auf Polyolefinbasis mit einem Stabilisatorzusatz auf Basis von Aromaten.The present invention relates to high voltage polyolefin-based insulation having a Additive of stabilizers based on aromatics.

Stabilisatorzusätze für Isoliermischungen bzw. Isolationen von Hochspannungskabeln sind bekannt. Sie sollen die Resistenz der Isolation gegenüber elektrischen Feldbeanspruchungen verbessern.Stabilizer additives for insulating compounds or the insulation of high-voltage cables are known. she are intended to improve the resistance of the insulation to electrical field stresses.

Als Stabilisatorzusätze sind bereits Mischungen aus aromatischen Kohlenwasserstoffölen mit aktiven Stabilisatoren, wie z. B. halogenierte oder mit Nitrogruppen substituierte Aromaten bekannt (DT-OS 15 69 396). Weiterhin sind auch schon Stabilisatorzusätze auf Basis von verzweigten oder geradkettigen Kohlenwasserstoffen bekannt, die gegebenenfalls auch mit aromatischen Ringen substituiert sein können (DT-PS 12 48 773).Mixtures of aromatic hydrocarbon oils with active stabilizers, such as B. halogenated or substituted with nitro groups aromatics known (DT-OS 15 69 396). There are also stabilizer additives based on branched or straight-chain hydrocarbons known, which can optionally also be substituted with aromatic rings (DT-PS 12 48 773).

Die bekannten Stabilisatoren weisen zumeist den Nachteil auf, daß sie sich bei Hochspannungsisolationen auf Polyolefinbasis in dielektrischer Hinsicht nachteilig auswirken. Durch Verdünnen oder Vermischen der aktiven Stabilisatorzusätze mit aromatischen ölen, wie z. B. auf Basis von Terphenylen, kann die vorgenannte nachteilige Wirkung nur zum Teil behoben werden. Substituierte, flüssige Kohlenwasserstoffe, wie Methylnaphthaline, haben oftmals den Nachteil, daß sie den Vernetzungsvorgang bei einer Isolierung aus vernetzbarem Polyäthylen beeinträchtigen können bzw. bei der Verarbeitung auf Grund ihrer hohen Flüchtigkeit Schwierigkeiten bereiten.The known stabilizers mostly have the disadvantage that they are used in high-voltage insulation based on polyolefin in dielectric terms have a detrimental effect. By diluting or mixing the active stabilizer additives with aromatic oils, such as B. based on terphenylene, the aforementioned adverse effect can only be partially eliminated. Substituted, liquid hydrocarbons, such as methylnaphthalenes, often have the disadvantage that they stop the crosslinking process when isolated from crosslinkable Polyethylene can affect or during processing due to its high volatility To cause difficulties.

Reine nicht substituierte Aromaten allein eignen sich ebenfalls nicht als Stabilisatorzusatz, da sie als hochschmelzende kristalline Substanzen keine hinreichende Homogenität in der Isoliermischung gewährlei-Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegen Spannungsbeanspruchung stabilisierte Polyolefin-Isolierung für Hochspannungszwecke zu schaffen, die ein verbessertes Durchschlagverhalten S bei hohen Feldstärkebeanspruchungen aufweist und darüber hinaus in dielektrischer Hinsicht sich nicht nachteilig auswirkt Darüber hinaus ist eine Homogenität in der Isoliermischung zu gewährleisten; außerdem muß verhindert werden, daß auf Grund eines zu hohenPure unsubstituted aromatics alone are also not suitable as a stabilizer additive, since they act as high-melting crystalline substances do not guarantee sufficient homogeneity in the insulating mixture The present invention is based on the object of a stabilized against stress stress To create polyolefin insulation for high voltage purposes that have improved breakdown behavior S at high field strength stresses and, moreover, not in dielectric terms disadvantageous effects In addition, homogeneity in the insulating mixture must be ensured; aside from that must be prevented from being due to too high a

ίο Dampfdrucks des Stabilisators bei thermischer Dauerbeanspruchung dieser aus der Kabelisolation herausdiffundiert. Nur so kann ein wirksamer Dauerschutz gewährleistet werden.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß derίο Vapor pressure of the stabilizer diffuses out of the cable insulation in the event of continuous thermal stress. This is the only way to guarantee effective long-term protection.
The invention is characterized in that the

is Stabilisatorzusatz aus einem flüssigen bzw. leicht verfiüssigbaren Gemisch aus hocharomatischen Kohlenwasserstoffen auf Basis von Phenanthren und weiteren mindestens drei kondensierte Kerne aufweisenden substituierten Aromaten besteht. Vorteilhaftis stabilizer additive from a liquid or light Liquid mixture of highly aromatic hydrocarbons based on phenanthrene and further substituted aromatics having at least three condensed nuclei. Advantageous

zo besteht der Stabilisatorzusatz aus Phenanthren und Methylphenanthren und weiteren mono- oder disubstituierten artgleichen kondensierten Aromaten.zo, the stabilizer additive consists of phenanthrene and methylphenanthrene and other mono- or disubstituted substances similar condensed aromatics.

Eine Stabilisatormischung, bei der das Verhältnis von Phenanthren zu Methylphenanthren etwa 2 :1 beträgt, hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen. Dem Gemisch sind weiterhin Anteile von Fluoranthen sowie substituierten Fluorenen zugesetzt worden, um die flüssige Phase und damit eine optimale Wirksamkeit der Mischung sicherzustellen.A stabilizer mixture in which the ratio of phenanthrene to methylphenanthrene is about 2: 1, has been found to be particularly beneficial. The mixture still contains portions of fluoranthene as well substituted fluorene has been added to the liquid phase and thus an optimal effectiveness of the Ensure mix.

Die Mischung nach der Erfindung kann dadurch erhalten werden, daß die gewünschten Komponenten bzw. Komponentengemische durch eine fraktionierte Destillation aus einem Teeröl gewonnen werden.The mixture according to the invention can be obtained by adding the desired components or component mixtures can be obtained from a tar oil by fractional distillation.

Besonders vorteilhaft eignet sich eine bei Raumtemperatur flüssige Fraktion, die von Naphthalinen weitestgehend befreit, Fluoren, Methylfluoren, Phenanthren, Methylphenanthren sowie Fluoranthen und noch höhersiedende mehrkernige Aromaten enthält.
Für eine ausreichende Stabilisatorwirkung haben sich Zusätze von 0,1 bis 5 Gewichtsprozent, insbesondere 0,5 bis 1,5 Gewichtsprozent, bezogen auf die Isoliermischung, erwiesen.A fraction which is liquid at room temperature and which has been largely freed from naphthalenes and which contains fluorene, methyl fluorene, phenanthrene, methylphenanthrene and fluoranthene and higher-boiling polynuclear aromatics is particularly advantageous.
For a sufficient stabilizer effect, additives of 0.1 to 5 percent by weight, in particular 0.5 to 1.5 percent by weight, based on the insulating mixture, have proven.

Wie Versuche gezeigt haben, wirkt sich die Stabilisatormischung nach der Erfindung bei Kabelisolation günstig aus, die besonders hohen elektrischen Feldbeanspruchungen ausgesetzt sind.As tests have shown, the stabilizer mixture according to the invention has an effect on cable insulation favorable, which are exposed to particularly high electrical field stresses.

Für die Herstellung der gegen elektrische Beanspruchungen stabilisierten Isolationen kommen als Polyolefine in erster Linie Äthylen-Homo- oder Copolymerisate oder Mischungen von beiden in Betracht. Solche Polymerisate werden je nach dielektrischen und thermischen Anforderungen an eine Isolierung in Form von unvernetzten Materialien oder von zusätzlich durch Peroxide bzw. durch energiereiche Strahlen vernetzten Materialien verwendet. Insbesondere bei vernetztem Polyäthylen (VPE) kann die stabilisierende Wirkung der erfindungsgemäßen Zusätze durch Peroxidspaltprodukte verstärkt und zeitlich verlängert werden.
In weiterer Ausbildung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Stabilisatorzusatz für vernetzte Polyolefinmischungen zu verv/enden, die mit mineralischen, feinkörnigen gegebenenfalls oberflächenbehandelten Füllstoffen versehen sind. In solchen Mischungen bewirkt der Stabilisatorzusatz offensichtlieh eine Verbesserung des Grenzflächenverhaltens zwischen Füllstoff und dem verwendeten Polymeren.Ethylene homopolymers or copolymers or mixtures of the two are primarily used as polyolefins for the production of the insulation stabilized against electrical stresses. Such polymers are used, depending on the dielectric and thermal requirements for insulation, in the form of uncrosslinked materials or materials that are additionally crosslinked by peroxides or by high-energy radiation. In the case of crosslinked polyethylene (VPE) in particular, the stabilizing effect of the additives according to the invention can be intensified and extended over time by peroxide cleavage products.
In a further embodiment of the invention, it has proven to be advantageous to use the stabilizer additive for crosslinked polyolefin mixtures which are provided with mineral, fine-grained fillers that may have been surface-treated. In such mixtures, the addition of a stabilizer obviously has the effect of improving the interface behavior between the filler and the polymer used.

Claims

Patent claims:

1.High-voltage insulation based on polyolefin with a stabilizer additive based on aromatics, characterized in that the stabilizer additive consists of a mixture of highly aromatic Hydrocarbons based on phenanthrene and at least three other condensed Substituted aromatics having cores

2. High-voltage insulation according to claim 1, characterized in that the stabilizer additive Phenanthrene and methylphenanthrene and other mono- or disubstituted of the same kind condensed Has aromatics.

3. High-voltage insulation according to claim 2, characterized in that the stabilizer mixture Contains phenanthrene and methylphenanthrene in a ratio of approximately 2: 1.

4. High-voltage insulation according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Stabilizer mixture contains proportions of fluoranthene and substituted fluorene.

5. High-voltage insulation according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Stabilizer mixture in a crosslinked polyolefin with a mineral filler is included.