DE2521564B2 - Halbleitende kunststoffmasse fuer elektrische kabel - Google Patents

Halbleitende kunststoffmasse fuer elektrische kabel

Info

Publication number
DE2521564B2
DE2521564B2 DE19752521564 DE2521564A DE2521564B2 DE 2521564 B2 DE2521564 B2 DE 2521564B2 DE 19752521564 DE19752521564 DE 19752521564 DE 2521564 A DE2521564 A DE 2521564A DE 2521564 B2 DE2521564 B2 DE 2521564B2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ethylene
weight
percent
compositions
plastic compound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19752521564
Other languages
English (en)
Other versions
DE2521564C3 (de
DE2521564A1 (de
Inventor
Keith Andrew Piscataway; Fisher Eugene Jay Brunswick; Ongchin Lucio Warren; N.J. Lloyd (V.StA.)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Union Carbide Corp
Original Assignee
Union Carbide Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Union Carbide Corp filed Critical Union Carbide Corp
Publication of DE2521564A1 publication Critical patent/DE2521564A1/de
Publication of DE2521564B2 publication Critical patent/DE2521564B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2521564C3 publication Critical patent/DE2521564C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00Power cables
    • H01B9/02Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients
    • H01B9/027Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients composed of semi-conducting layers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/04Carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L21/00Compositions of unspecified rubbers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04Homopolymers or copolymers of ethene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/08Copolymers of ethene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/08Copolymers of ethene
    • C08L23/0846Copolymers of ethene with unsaturated hydrocarbons containing other atoms than carbon or hydrogen atoms
    • C08L23/0869Acids or derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/10Homopolymers or copolymers of propene
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/24Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising carbon-silicon compounds, carbon or silicon
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/002Inhomogeneous material in general
    • H01B3/004Inhomogeneous material in general with conductive additives or conductive layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/44Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins
    • H01B3/441Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins from alkenes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/02Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/03Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/06Polyethene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/10Homopolymers or copolymers of propene
    • C08L23/12Polypropene

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf halbleitende Kunststoffmassen auf der Basis von Äthylenmischpolymeren und Ruß, die als Schirm- bzw. Abschirmmaterialien für elektrische Leiter, welche in Hochspannungsdrähten und -kabeln benutzt werden, verwendet werden.
Elektrischer Draht und elektrische Kabel, die dazu vorgesehen sind, elektrischen Strom von hoher Spannung, z. B. >2 kV, zu leiten, umfassen im allgemeinen einen Kernleiter, der eine oder mehrere Adern aus einem leitenden Metall oder einer leitenden Legierung, wie Kupfer oder Aluminium, sowie eine Schicht aus einem halbierenden Leiterschirm, eine Isolierschicht und nochmals eine Schicht aus einem halbleitenden Isolierschirm. In der Schicht des halbleitenden Isolierschirms sind viele neutrale Drähte, im allgemeinen aus verzinntem Kupfer, eingebettet, oder sie sind darum herumgewickelt. Diese neutralen Drähte »Erdungsdrähte« bilden einen konzentrischen Ring rund um den Kabel kern.
Diese halbleitenden Kunststoffmassen sind bisher aus Äthylen polymeren und leitfähigem Ruß hergestellt worden. So ist aus der USA.-Patentschrift 38 49 333 eine hajbleitende Kunststoffmasse bekannt, die aus einem Äthylen-Copolymeren, einem Äthylen-Propylen-Terpolymeren und aus Ruß besteht. Au? der deutschen Patentschrift 12 26 786 sind Zusammensetzungen bekannt, die aus einem Äthylen-äthvlenisch ungesättigten Carbonsäureester-Mischpolymerisat und
ίο Ruß bestehen. Weiterhin offenbart die deutsche Patentschrift 19 15 061 Zusammensetzungen, die eine Mischungaus isotaktischem Polybuten-1, einem amorphen oder/und ataktischen thermoplastischen Material, z. B. ataktisches Polybuten-1, ataktisches Polypropylen,
Äthylenpropylenkautschuk oder Polyisobutylen und Ruß umfassen. Schließlich sind in der USA.-Patentschrift 37 35 025 halbleitende Kunststoffmassen beschrieben, die aus chloriertem Polyäthylen, Äthylenäthylacrylat und Ruß bestehen.
ao Die gegenwärtigen Anforderungen an diese Hochspannungskabel machen es jedoch notwendig, als halbleitende Kunststoffmassen solche Zusammensetzungen zu verwenden, die relativ hohen Temperaturbedingungen von etwa 90 bis 130 C angepaßt sind, da
sich diese Kabel während der Übertragung des elektrischen Stroms auf diese Temperaturen erhitzen können. Wenn diese halbleitenden Kunststoff massen bei diesen hohen Arbeitstemperaturen nicht ihre physikalische Integrität bewahren, neigen die konzentrischen neutralen Drähte, die in der Kunststoffmasse eingebettet oder darum herumgewickelt sind, dazu, den Isolierschirm zu durchstoßen, falls dieser unter von außen einwirkenden Kräften unter diesen erhöhten Temperaturbedingungen stark verformt wird. Die Zusammensetzungen auf der Basis von Athylenpoiymeren, die unter Verwendung von leitfähigem Ruß als Füllstoff hergestellt und in der Vergangenheit als Isolierschirm für Hochspannungskabel verwendet worden sind, neigen dazu, bei Temperaturen von etwa -70 bis 90 C in Folge eines Verschmelzen oder Schmelzens des darin enthaltenen Äthylenpolymers weich zu werden und sich rasch zu verformen.
Obwohl bereits eine Anzahl von Lösungen zu diesem Problem vorgeschlagen worden ist, hat man mei-
+5 stens nicht eine Kunststoffmasse erhalten, die bei erhöhten Temperaturen gegen eine Verformung beständig ist und die bei erhöhten Temperaturen leicht hergestellt werden kann und nicht bei der Versprödungstemperatur eine Verschlechterung ihrer Eigenschäften erleidet. Hochspannungskabel werden in vielen Fällen im Freien und über der Erde, unter Frost- und Tieffrierbedingungen verwendet, und die Kunststoffmasse sollte daher auch gegen eine Versprödung unter diesen äußeren Niedertemperaturbedingungen beständig sein.
Bisher war es nicht möglich, halbleitende Kunststoffmassen für Hochspannungskabel herzustellen, die bei Temperaturen von etwa 125 bis 25O0C ohne Schwierigkeiten bearbeitet werden können, die bei äußeren Temperaturen von etwa 0 bis —45°C nicht spröde werden und die unter inneren Arbeitstemperaturbedingungen von etwa 100 bis 12O0C gegen Verformung beständig sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer leicht verarbeitbaren, verformungsbeständigen, halbleitenden Kunststoffmasse auf der Basis eines Äthylenpolymers und Ruß für Hochspannungsdrähte und -kabel, die unter erhöhten inneren Tempe-
faturhedingungen verwendet werden können und gleichzeitig niedrige Versprödungstemperaturen in bezug auf ihre äußere Umgebung aufweisen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß eine halbleitende Kunststoffmasse verwendet wird, die, wie im Patentanspruch 1 im einzelnen angegeben ist, aus einer bestimmten Kombinaticn von thermoplastischen Olefinpolymeren, leitfähigem Ruß und Elastomeren gebildet wird.
Die halbleitende Kunststoffmasse für Hochspanhungsdrähte und -kabel hat die folgende Zusammensetzung, bezogen auf einem Gesamtgewichtsprozentsatz von 100:
a) etwa 25 bis 60, vorzugsweise etwa 40 bis 50 Gewichtsprozent eines thermoplastischen Äthylenmischpolymers mit niedriger Dichte,
b) etwa 3 bis 20, vorzugsweise etwa 5 bis 10 Gewichtsprozent eines thermoplastischen kristallinen Propylenharzes oder Äthylenpolymers mit hoher Dichte,
c) etwa 5 bis 35, vorzugsweise etwa 10 bis 20 Gewichtsprozent eines thermoplastischen Elastomers, und
d) etwa 30 bis 50, vorzugsweise etwa 32 bis 40 Gewichtsprozent leitfähiger Ruß,
wobei das Gewichtsverhältnis der Komponente b) zu der Komponente c) in dieser Zusammensetzung etwa 1:1 bis 1:3, vorzugsweise etwa 1:1,5 bis 1:2,5, beträgt.
Die erfindungsgemäßen Kunststoff massen werden in thermoplastischer Form verwendet, d. h. sie sind nicht vernetzt. Die erfindungsgemäßen Kunststoffmassen haben niedrige Versprödungstemperaturen von etwa -45 bis - 55' C (gemäß ASTM-Test D-746), und sie sind bei Temperaturen von etwa >120°C praktisch verformungsbeständig, wie aus ihren Verformungswerten von etwa <1 % bei 120"C bis etwa 40% bei ι 1300C (gemessen nach dem IPCEA-Verfahren) hervorgeht.
Die erfindungsgemäßen Kunststoffmassen haben außerdem die folgenden guten physikalischen Eigenschaften :
— Zugfestigkeitswerte von etwa 70 bis 211 kg/cm2 (gemessen nach ASTM D-4I2-68),
— Dehnungsgrenzenwerte von etwa. 100 bis 350% (gemessen nach ASTM D-412-68); und
— Modulwerte von etwa 140 bis 3515 kg/cm2 (gemessen nach ASTM D-638-71).
45
Äthylenmischpolymer
Das Äthylenmischpolymer mit niedriger Dichte, das für die erfindungsgemäße Kunststoffmasse verwendet wird, ist ein normalerweise festes (d. h. fest bei 25υ(?) thermoplastisches Harz mit einer Dichte von etwa 0.910 bis < 0,940, vorzugsweise etwa 0,915 bis 0,930 g/cm3 (gemessen nach ASTM 1505) und einem Schmelzindex von etwa 1,5 bis 50, vorzugsweise etwa 3,5 bis 20, Dezigramm/min (gemessen nach ASTM D-1238 bei 3,08 kg/cm2 Testdruck).
Das Äthylenmischpolymer mit niedriger Dichte enthält (bezogen auf das Gesamtgewicht des Mischpolymers) etwa 65 bis 98, vorzugsweise etwa 75 bis 95 Gewichtsprozent interpolymerisiertes Äthylen und etwa 2 bis 35, vorzugsweise etwa 5 bis 25 Gewichtsprozent von einem oder mehreren Monomeren aus der Gruppe: Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat, Acrylsäure, Methacrylsäure und die C1- bis C8-Alkylester solcher Säuren, wie Methylacrylat, Äthylacrylat, Methylmethacrylat, Butylmethylacrylat und 2-Äthylhexvlacrvlal.
Bis zu etwa 5, vorzugsweise etwa I bis 3 Gewichtsprozent des interpolymerisierten Äthylens in dem Äthylenmischpolymeren mit niedriger Dichte können durch ein oder mehrere C3- bis C6-Monoolefin(e), wie Propylen, Buten-1, Penten-1 und Hexen-1, ersetzt werden.
Die Äthylenmischpolymeren können entweder einzelnen oder in Kombination miteinander verwendet werden.
Propylenharz oder Äthylenpolymer mit hoher Dichte
Die zweite thermoplastische Harzkomponente der erfindungsgemäßen Zusammensetzung kann ein oder mehrere normalerweise fe*te(s) kristalline(s) Polymer(e) mit einem Schmelzpunkt von >I15°C umfassen, und es kann sich dabei um ein oder mehrere Propylenharz(e) und Äthylenpoiymer(e) mit hoher Dichte handein.
Bei dem Propylenharz kann es sich um ein isotaktisches Spritzguß- oder Fxtrusionshomopolymer oder um ein Mischpolymer mit einem Gehalt von etwa >94 Gewichtsprozent an interpolymerisiertem Propylen und etwa >0 bis 6 Gewichtsprozent eines oder mehrerer interpolymerisierter Monomeren, die aus Äthylen und den C4- bis Cg-Monoolefinen, wie Buten-1, isobuten-I und Hexen-1 bestehen können, handeln. Derartige Propylenpolymere haben gewöhnlich einen Schmelzindex von etwa 2 bis 40 dg/min.
Das Äthylenpolymer mit hoher Dichte hat eine Dichte von etwa 0,940 und einen Schmelzindex von etwa 2 bis 30, vorzugsweise von etwa 4 bis 15 dg/min. Bei dem Äthylenpolymer mit hoher Dichte kann es sich um ein Homopolymer oder um ein Mischpolymer von wenigstens etwa 94 Gewichtsprozent an interpolymerisiertem Äthylen und bis zu etwa 6 Gewichtsprozent eines oder mehrerer interpolymerisierter C3- bis C6-Monoolefinen, wie Propylen, Buten-1, Penten-1 und Hexen-1, handeln.
Diese zweiten thermoplastischen Harzkomponenten können entweder einzeln oder kombiniert miteinander verwendet werden.
Elastomer
Die dritte Harzkomponente der erfindungsgemäßen Kunststoffmassen ist ein normalerweise festes Elastomer. Diese thermoplastischen Elastomeren sind nichtkristalline Materialien, die in nicht-vulkanisiertem Zustand bei Zimmertemperatur wiederholt zu wenigstens ihrer doppelten Länge gedehnt werden können und die bei Nachlassen der Spannung sofort zu ihrer ungefähren Originallänge zurückkehren.
Diese Elastomerharze umfassen Äthylen-Propylen-Mischpolymere, die, bezogen auf das Gesamtgewicht des Harzes, etwa 10 bis 90 Gewichtsprozent an interpolymerisiertem Äthylen und etwa 10 bis 90 Gewichtsprozent an interpolymerisiertem Propylen enthalten.
Bei dem Elastomer kann es sich auch um ein Äthylen-Propylen-Termonomer-Terpolymer handeln, das, bezogen auf das Gesamtgewicht des Terpolymers, etwa 10 bis <90 Gewichtsprozent an interpolymerisiertem Äthylen, etwa 10 bis <90 Gewichtsprozent an interpolymerisiertem Propylen und etwa >0 bis 5 Gewichtsprozent an interpolymerisiertem Termonomerem enthält. Äthylen und Propylen werden in den Terpolymeren vorzugsweise in einem Gewichtsverhältnis von etwa 4:6 bis 6:4 insbesondere von etwa 1:1 verwendet. Bei dem Termonomeren handelt es sich gewöhnlich um ein oder mehrere konjugierte(s) oder nicht-konjugierte C4- bis C10-Polyen(e), wie 1,4- und 1,5-Hexadien, Di-
15
cylopentadien, M ethyl cyclopentadien und 5-Äthylidenbicyclo-[2,2,1 ]-hept-2-en.
"Weitere geeignete Elastomerharze sind ζ. Β.:
Butylkautschuk,
Polybutadien,
Polychlorbutadien,
Styrol-Butadien-Mischpolymere (Blockmischpolymere und unregelmäßige Mischpolymere)
Butadien-Acryonitril-Mischpolymere, Polyisopren,
Polyacrylate, wie Mischpolymere von Methyloder Äthylacrylat oder Methylacrylat mit Chloräthylvinyläther oder Acrylnitril,
Chlorsulfoniertes Polyäthylen und Chloriertes Polyäthylen.
Ruß
Für die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen kann jeder leitfähige Ruß, einschließlich Gasruß, Öl- ao ofenruß und Acetylruß, verwendet werden. Der Ruß sollte eine Teilchengröße von etwa 10 bis 60 πιμ haben.
Zusätze
25
Außer dem Äthylenmischpolymer mit niedriger Dichte, dem Propylenharz oder Äthylenpc'ymer mit hoher Dichte, dem Elastomer und dem Ruß können die erfindungsgemäßen Isolierzusammensetzungen noch ein oder mehrere Zusatzmaterial(ien) enthalten, die normalerweise in Isolierzusammensetzungen auf der Basis von Äthylenpolymeren verwendet werden.
Die Gsamtmenge dieser Zusätze die gewöhnlich verwendet werden, sollte nicht mehr als etwa 0,05 bis 3 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht ,, der Isolierzusammensetzung, betragen.
Als Adjuvant können beispielsweise etwa 0,05 bis 1,0 Gewichtsprozent eines oder mehrerer Hochtemperatur-Antioxydationsmittel, wie sie in Isolierzusammensetzungen auf der Basis von Äthylenpolymeren üblich sind, verwendet werden. Bei diesen Verbindungen handelt es sich beispielsweise um die folgenden:
wie Mehrwalzenmühlen, Schneckenmuhlen, kontinuierlichen Mischern, Mischextrudern und Banbury-Mischern plastifiziert oder m fur alle Komponenten geeianeten oder verträglichen Lösungsmitteln gelöst
l,3,5-Trimethyl-2,4,6-tris-(3,5-ditert.-butyl-4-
hydroxybenzyl)-benzol,
l,3,5-Tris-(3,5-ditert.-butyl-4-hydroxy-benzyl)-5-
triazin-2,4,6-(lH,3H,5H)-trion, Tetrakis-[methylen-3-(3',5'-di-tert.-butyl-4'-
hydroxyphenyl)-propionat]-methan und polymerisiertes 1,2-Dihydro-2,2,4-trimethylchinolin.
Die Zusätze können auch für den beabsichtigten Verwendungszweck wirksame Mengen an Metallentaktivierungsmitteln, Schmiermitteln, Antibackmitteln, wasserfestmachenden Füllstoffen, anorganischen Füllstoffen und Spannungsstabilisierungsmitteln enthalten.
Bearbeitung der Kunststoffmassen Alle Komponenten der erfindungsgemäßen Kunststoffmassen werden normalerweise miteinander gemischt, bzw. kombiniert, bevor sie in die Extrudiervorrichtung gegeben werden, von welcher aus sie auf den elektrischen Kernleiter oder auf die Isolierschicht extrudiert werden. Die verschiedenen Harze und die übrigen gewünschten Bestandteile können nach jedem bekannten Verfahren zum Mischen von Thermoplasten zu homogenen Massen gemischt werden. Die Komponenten können z. B. mit verschiedenen Vorrichtungen, wenn alle festen Komponenten der Zusammensetzung in Pulverform oder in Form von kleinen Teilchen verfügbar sind, werden die Zusammensetzungen am zweckmäßigsten hergestellt, indem zuerst in einem Banbury-Mischer oder einem kontinuierlichen Extruder eine Mischung der Komponenten hergestellt wird und anschließend diese Mischung in einer erhitzten Mühle z. B. einer Zwei-Walzen-Muhle, geknetet und das Walzen fortgesetzt wird, bis man eine innige Mischung der Komponenten erhalten hat. Gegebenenfalls kann auch eine Grundmischung, die eines oder mehrere der Harze und den Ruß sowie gegebenenfalls einige oder alle übrigen Komponenten umfaßt, zu der übrigen Polymermasse gegeben werden. Falls eines oder mehrere der Harze nicht in Pulverform verfügbar ist, können die Zusammensetzungen hergestellt werden, indem diese(s) Harz(e) in die Mühle gegeben und geknetet werden, bis sie ein Band rund um eine Walze formen wonach dann eine Mischung der übrigen Komponenten zugegeben und das Walzen fortgesetzt wird bis man eine innige Mischung erhalten hat. Die Walzen werden vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 50 bis 15O0C erhitzt. Die Zusammensetzung wird dann in Form einer Folie aus der Mühle entfernt und in eine Form üblicherweise von würfelförmigen Stükken, gebracht, die sich für die anschließende Verarbeitung eignet.
Nachdem die verschiedenen Komponenten der erfindungsgemäßen Kunststoffmassen gleichmäßig gemischt worden sind, können sie leicht bei herkömmlichen Extrudiervorrichtungstemperaturen von etwa 125 bis 2500C verarbeitet werden.
Die folgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der vorliegenden Erfindung.
Beispiele 1 bis 4
Es wurde eine Reihe von vier Zusammensetzungen hergestellt, um die neuen und unerwarteten Eigen-
schäften der erfindungsgemäßen Kunststoff massen zu demonstrieren. Die nachfolgend beschriebenen Zusammensetzungen 1 bis 3 waren Vergleichszusammensetzungen. Die Zusammensetzung 4 war die erfindungsgemäße neue Kunststoffmasse.
Die Komponenten aller vier Zusammensetzungen sind in Tabelle I aufgeführt. Die Zusammensetzungen wurden hergestellt, indem die jeweiligen Komponenten in einem Banbury-Mischer in Laborgröße gemischt wurden. Von jeder Zusammensetzung wurde eine Menge von etwa 2000 g hergestellt.
Um die Eigenschaften dieser Zusammensetzungen zu bestimmen, wurden 100-g-Proben jeder Zusammensetzung bei 1900C unter einem Druck von 703 kg/cm' formgepreßt, um Versuchsplatten von 20,3 · 20,3 cm Größe und einer Dicke von 1,27, 1,9 bzw. 3,17 mm herzustellen.
Die Versuchsplatten wurden dann nach verschiedenen Testverfahren physikalisch getestet, um die überlegenen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Kunststoffmassen nachzuweisen. Diese Testergebnisse sind in Tabelle II aufgeführt.
Aus diesen Testergebnissen geht hervor, daß die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen leicht zu ver-
arbeiten sind, niedrige Versprödungstemperaturen und eine hohe Beständigkeit gegen Verformung unter Belastung bei erhöhten Temperaturen besitzen, ohne gleichzeitige nennenswerte Verschlechterung der übrigen physikalischen Eigenschaften, die für Draht- und Kabelisolierschirmzusammensetzungen wesentlich sind, wie Zugfestigkeit, Dehnung und Modul.
Aus diesen Testergebnissen geht hervor, daß nur Zusammensetzung 4 die gewünschte Kombination von guter Verarbeitbarkeit, niedriger Versprödungstemperatur und Verformungsbeständigkeit unter erhöhten Temperaturen besitzt.
Obwohl die Zusammensetzungen 1 und 2 eine gute Bearbeitbarkeit und niedrige Versprödungstemperatur besitzen, weisen sie bereits bei so niedrigen Temperatüren wie 75 bis W C eine rasche Verformung auf.
Die Zusammensetzung 3 besitzt eine bessere Verformungsbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen, hat jedoch schlechte Verarbeitungseigenschaften und eine relativ hohe Versprödungstemperatur.
Beispiele 5 bis 6
Es wurden zwei weitere Zusammensetzungen hergestellt, um die neuen und unerwarteten Eigenschaften der erfindungsgemäßen Kunststoffmassen zu demonstrieren. Die oben beschriebenen Zusammensetzungen 1 und 2 sowie die neue, nachfolgend beschriebene Zusammensetzung 5 waren Vergleichszusammensetzungen. Die Zusammensetzung 6 stellt d;e erfindungsgemäße neue Kunststoffmasse dar.
Tabelle I
Die Komponenten aller vier Zusammensetzungen sind in der nachfolgenden Tabelle III aufgeführt. Die Zusammensetzungen wurden wie oben in den Beispielen 1 bis 4 hergestellt und getestet. Die Testergebnisse sind in Tabelle IV aufgeführt.
Diese Testergebnisse zeigen, daß die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen eine gute Verarbeitbarkeit, niedrige Versprödungstemperaturen und eine hohe Verformungsbeständigkeit unter Belastung bei
ίο erhöhten Temperaturen bieten, ohne daß gleichzeitig eine nennenswerte Verschlechterung der übrigen physikalischen Eigenschaften, die für Kabelisolierschirmzusammensetzungen wesentlich sind, wie Zugfestigkeit, Dehnung und Modulus, eintritt.
is Diese Testergebnisse zeigen, daß man nur mit der Zusammensetzung 6 die gewünschte Kombination von guter Verarbeitbarkeit, niedriger Versprödungstemperatur und Verformungsbeständigkeit unter erhöhten Temperaturen erhält.
at> Die Zusammensetzungen 1 und 2 bieten zwar eine gute Verarbeitbarkeit und eine niedrige Versprödungstemperatur; sie weisen jedoch bereits bei so niedrigen Temperaturen wie 75 bis 900C eine rasche Verformung auf.
Die Zusammensetzung 5 zeigt eine verbesserte Verformungsbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen; ihre Verarbeitbarkeit ist jedoch schlecht, und sie besitzi eine relativ hohe Versprödungstemperatur.
Das in den Beispielen verwendete Äthylenmischpolymer und Propylenhomopolymer hatte jeweih einen Schmelzpunkt von ~j115°C.
Komponente
Zusammensetzung (in Gewichtsprozent)
12 3 4
Mischpolymer von Äthylen und Äthylacrylat
mit einer Dichte von 0,93. einem Schmelz-
index von 4,5 und einem Äthylacrylatgehalt
von 18 Gewichtsprozent
Homopolymer von Äthylen mit einer
Dichte von 0,962
elastomeres Terpolymer von Äthylen,
Propylen und Hexadien (Verhältnis in
Molprozent: 83:16:1)
leitfähiger Ruß
polymerisiertes I,2-Dihydro-2,2,4-
trimethyl-chinolin
62,8 52,8 52,8 42,8
0 0 10,0 10,0
0
37,0
10,0
37,0
0
37,0
10,0
37,0
0,2
0,2
0,2
0,2
Tabelle II Physikalische Eigenschaften Zusammensetzung 2 3 4
Zugfestigkeit, kg/cm2 1 94,2 210,9 112,4
Dehnung, % 101,9 290 10 250
Modul, kg/cm2 320 1.356 2.741 3.163
Versprödungstemperatur, 0C 1.687 -45 -15 -45
Verarbeitbarkeit -45 gut schlecht gut
Verformung, % (unter einer Belastung von gut
2000 g auf einer Platte von 1,27 mm)
bei 50° C 0 0
75 C 0 3 0 0
90 C 0 30 2 0
105 C 45 70 22 0
120 C 50 1
noc 83 40
609 58'

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Halbleitende Kunststoffmasse für elektrische Kabel auf der Basis von Äthylenmischpolymeren und Ruß, dadurch gekennzeichnet, daß sie, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung,
— etwa 25 bis 60 Gewichtsprozent eines thermoplastischen Äthylenmischpolymers mit einer Dichte von etwa 0,910 bis < 0,940, das etwa 2 bis 35 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Mischpolymers, wenigstens eines Monomer aus der Gruppe: Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat, Acrylsäure, Methacrylsäure bzw. die C1- bis C8-Alkylcster dieser Säuren enthält,
— etwa 3 bis 20 Gewichtsprozent eines zweiten thermoplastischen kristallinen Harzes mit einem Schmelzpunkt von ■ 115C C aus der Gruppe: Propylenharze und Äthylenpolymere mit einer Dichte von etwa >0,940,
— etwa 5 bis 35 Gewichtsprozent wenigstens eines thermoplastischen Elastomers und
— etwa 30 bis 50 Gewichtsprozent an leitfähigem Ruß
umfaßt, wobei das Gewichtsverhältnis des zweiten Harzes zu dem Elastomeren zwischen etwa 1:1 und 1:3 liegt.
2. Halbleitende Kunststoffmasse nach Anspruch ί, dadurch gekennzeichnet, daß das Äthylenmischpolyrner mit einer Dichte von etwa 0,910 bis < 0,940 ein Mischpolymer von Äthylen und Äthylacrylat ist.
3. Halbleitende Kunststoffmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite thermoplastische Polymerisat ein Äthylenhomopolymer ist.
4. Halbleitende Kunststoffmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer ein Terpolymer von Äthylen, Propylen und Hexadien ist.
DE19752521564 1974-05-16 1975-05-15 Halbleitende Kunststoffmasse für elektrische Kabel Expired DE2521564C3 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/470,644 US3951871A (en) 1974-05-16 1974-05-16 Deformation resistant shielding composition
US47064474 1974-05-16

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2521564A1 DE2521564A1 (de) 1975-11-20
DE2521564B2 true DE2521564B2 (de) 1977-01-27
DE2521564C3 DE2521564C3 (de) 1977-09-22

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2845672A1 (de) * 1978-10-20 1980-04-30 Kabel Metallwerke Ghh Leitfaehige polymermischung fuer mittel- oder hochspannungskabel

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2845672A1 (de) * 1978-10-20 1980-04-30 Kabel Metallwerke Ghh Leitfaehige polymermischung fuer mittel- oder hochspannungskabel

Also Published As

Publication number Publication date
NL7505733A (nl) 1975-11-18
FR2271640B1 (de) 1981-05-29
US3951871A (en) 1976-04-20
JPS5717892B2 (de) 1982-04-13
NL180596B (nl) 1986-10-16
ES437675A1 (es) 1977-10-01
AU8108575A (en) 1976-11-18
FR2271640A1 (de) 1975-12-12
CA1046266A (en) 1979-01-16
DE2521564A1 (de) 1975-11-20
NL180596C (nl) 1987-03-16
SE7505588L (sv) 1975-11-17
BR7502998A (pt) 1976-03-23
SE418027B (sv) 1981-04-27
BE829150A (fr) 1975-11-17
JPS50155553A (de) 1975-12-15
GB1478927A (en) 1977-07-06
IT1038169B (it) 1979-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2344067C2 (de) Stoffzusammensetzungen mit nicht-linearer elektrischer Widerstandscharakteristik
DE60205343T2 (de) Halbleitfähige schirm-zusammensetzungen
DE3852541T2 (de) Leicht abschälbare halbleitende Harzzusammensetzung.
DE3135749C2 (de)
DE69015302T2 (de) Isolierte elektrische Leiter.
EP0071828B2 (de) Verfahren zur Herstellung von Rohren aus durch Bestrahlen mit Elektronenstrahlen vernetzten Polyolefin-Formmassen
US3951871A (en) Deformation resistant shielding composition
DE3855132T2 (de) Halbleitende Kunststoff-Zusammensetzung
DE69812632T2 (de) Optisches kabel mit hohen zugwiderstand
DE2050581B2 (de) Elektroisoliermaterial
DE2737487A1 (de) Mit einem vernetzten polyolefin elektrisch isoliertes hochspannungs- kabel
DE60008784T2 (de) Kabel mit wiederverwertbarem mantel
DE69917313T2 (de) Elektrokabel und herstellungsverfahren
DE3321661A1 (de) Gegen waermeverformung bestaendige thermoplastische halbleitende zusammensetzung
DE2451451A1 (de) Verfahren zum ummanteln eines leitenden gegenstandes
DE69817386T2 (de) Elektrisches kabel und ein verfahren sowie zusammensetzung zu dessen herstellung
DE68924503T2 (de) Flammhemmende Harzzusammensetzung und Kabel mit flammhemmender Isolierung.
DE2422914A1 (de) Elektrisches kabel, insbesondere hochoder hoechstspannungskabel, sowie verfahren zu seiner herstellung
DE3813200C2 (de) Thermoplastisch verarbeitbare Kunststoffmischung
DE2521564C3 (de) Halbleitende Kunststoffmasse für elektrische Kabel
DE68914266T2 (de) Litzendraht für Gleichstrom unter Hochspannung.
DE69300427T2 (de) Isolierter elektrischer Draht für Hochspannungsgleichstrom.
DE2611663A1 (de) Verfahren zum ummanteln eines metallstranges sowie nach dem verfahren hergestellte elektrische leitung
DE2118135B2 (de) Leitfähige Polymermischung
DE1665329B2 (de) Abgeschirmtes elektrisches kabel

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: UNION CARBIDE CORP., 06817 DANBURY, CONN., US

8339 Ceased/non-payment of the annual fee
8380 Miscellaneous part iii

Free format text: IN HEFT 19/88, SEITE 4379, SP. 3: DIE VEROEFFENTLICHUNG IST ZU STREICHEN

8339 Ceased/non-payment of the annual fee