DE3344759C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein stabilisiertes Isoliermaterial auf Polyolefinbasis mit einem Silan als Spannungsstabilisator.

Ein derartiges stabilisiertes Isoliermaterial ist aus der DE-PS 27 37 430 bekannt. Als Stabilisatoren werden Alkoxisilane zugesetzt. Es ist auch vorgesehen, daß chemisch vernetzte Polyolefine verwendet werden. Erfolgt die Vernetzung mittels eines Peroxids, so wirken die Zersetzungsprodukte des Peroxids als weitere Stabilisatoren.

Bei der Anwendung von Polyolefinisolierung als Kabelisolierungen besteht die Gefahr der Ausbildung sogenannter Treeing-Phänomene, d. h. bei Spannungsbeanspruchung zeigen sich mikroskopisch sichtbare, bäumchenartige bzw. büschelartige Zersetzungserscheinungen in der Isolierung. Neben den Bäumchen, in denen elektrische Entladung stattfinden (electrical treeing), sind auch sogenannte "water trees" zu beobachten. Sie entstehen vermutlich, wenn an irgendwelchen Fehlstellen höhere Feldstärken auftreten und dort Wasser konzentriert wird. Wenn z. B. die Vernetzung des Polyethylens unter Einwirkung von Wasserdampf erfolgt, gelangt ein geringer Anteil des Wasserdampfs in die Isolierung. Auch bereits verlegte Kabel sind Wassereinwirkungen ausgesetzt. Um das Isoliermaterial gegenüber den genannten Einwirkungen zu schützen, werden dem Ausgangsmaterial Stabilisatoren zugesetzt. Eine wichtige Gruppe derartiger Stabilisatoren stellen die Silane dar.

In "Kunststoffe", Band 56, 1966, Seite 390-395, werden die verschiedenartigsten Peroxide zur Vernetzung von Polyethylen beschrieben. Unter anderem wird das 1,3-Di-tertiär­ butylperoxiisopropylbenzol genannt. Auch in der DE-OS 27 22 756 wird darauf hingewiesen, daß eine Stabilisatorkombination ganz oder teilweise auch in einem zu vernetzenden Produkt durch geeignete Auswahl der Vernetzungsmittel, z. B. Peroxide, erzeugt werden kann. Die Stabilisatorkombination kann auch bei erhöhter Temperatur aufschmelzende Stabilisatoren enthalten.

Die eingangs definierten Stabilisatoren lassen sich jedoch nicht gleich gut in die Isoliermasse einmischen und gewährleisten auch nicht eine den technischen Anforderungen genügende Langzeitstabilisierung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein stabilisiertes Isoliermaterial auf Polyolefinbasis verfügbar zu machen, bei der sich der Stabilisator gut in die Polyolefin- Isoliermasse einmischen läßt und gleichzeitig eine Langzeitstabilisierung sicherstellt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß als Silan

(H₃CO)₃-Si-(CH₂)₃-NH-(CH₂)₂NH-(CH₂)₂NH₂

verwendet wird und daß als weiterer Stabilisator 1,3-Diacetylbenzol, 1-Aceto-3-isopropanolbenzol oder 1,3-Diisopropanolbenzol getrennt oder gemeinsam vorhanden sind.

Bei den weiteren Stabilisatoren handelt es sich um die Vernetzungsprodukte des bekannten 1,3-Di-tertiär­ butylperoxiisopropylbenzols. Die besonders günstigen Eigenschaften ergeben sich durch die Kombination der erfindungsgemäßen Bestandteile des Stabilisatorgemisches. Die Zusammenwirkung des Silans mit den weiteren Stabilisatoren führt dazu, daß neu gebildete Silanverbindungen praktisch überhaupt nicht mehr flüchtig sind und somit eine Langzeitstabilisierung gewährleisten. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß eine elektrische Spannungsbeanspruchung auch bei erhöhter Temperatur ermöglicht wird. Das ergibt sich daraus, daß beim Anlegen einer Spannung zunächst ein migrationsfähiger, flüssiger Stabilisator zur Verfügung steht, andererseits aber auch ein bei Betriebstemperatur wirksam werdender Stabilisator durch Aufschmelzen zur Verfügung gehalten wird, wobei insbesondere die Bestandteile der Kombination sich gut in das Isoliermaterial einarbeiten lassen.

Die zu verwendende Menge des Stabilisators richtet sich in ihrer Dosierung nach dem erwarteten Stabilisierungseffekt, insbesondere hinsichtlich der Langzeitstabilisierung. Dabei hat sich bewährt, daß der Anteil des Stabilisators 0,3 . . . 5 Gewichts-%, vorzugsweise 1 . . . 3 Gewichts-%, beträgt. Die Silane sind in der Regel flüssig. Die weiteren Stabilisatoren sind bei Raumtemperatur flüssig oder schmelzen bis 80°C. Durch diese Kombination ist, wie bereits erwähnt, gewährleistet, daß bereits beim Einschalten des Kabels ein migrationsfähiger, flüssiger Stabilisator zur Verfügung steht, aber andererseits auch ein bei Betriebstemperatur wirksam werdender Stabilisator durch Aufschmelzen zur Verfügung gehalten wird. Das Polyethylen, vorzugsweise ein Polyethylen niedriger Dichte (D=0,918 g/cm³), kann z. B. peroxidisch vernetzt werden. Wenn peroxidisch vernetzt wird, können geeignete Peroxide, insbesondere aber 1,3-Bis- [tertiär-butylperoxiisopropyl-benzol] sowie Gemische verwendet werden.

Mit einer stabilisierten Isoliermischung gemäß der Erfindung wurden gegenüber kommerziellem, nicht stabilisiertem, vernetztem Polyethylen auch nach einer Temperung bei 80°C folgende Daten ermittelt:

Watertree-Wachstum bei 80°C < 100 µm bei stabilisiertem VPE
<300 µm bei nicht stabilisiertem VPE
Electrical Tree-Einsatzspannung 18 kV bei stabilisiertem VPE
8 kv bei nicht stabilisiertem VPE

Diese Ergebnisse zeigen, daß die Treeing-Beständigkeit eines Kabelisolierstoffs erheblich erhöht wird, womit eine verbesserte elektrische Langzeitfestigkeit von Kabelisolierungen unter erschwerten Bedingungen erreicht werden kann. Ferner werden auch die "Bow Tie Trees" weitgehend verhindert.

Claims (4)

1. Stabilisiertes Isoliermaterial auf Polyolefinbasis mit einem Silan als Spannungsstabilisator, dadurch gekennzeichnet,
daß als Silan (H₃CO)₃-Si-(CH₂)₃-NH-(CH₂)₂NH-(CH₂)₂NH₂ verwendet wird und
daß als weiterer Stabilisator 1,3-Diacetylbenzol, 1-Aceto-3- isopropanolbenzol oder 1,3-Diisopropanolbenzol getrennt oder gemeinsam vorhanden sind.

2. Isoliermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Stabilisatoren als Spaltprodukte des für eine Vernetzung verwendeten 1,3-Di- tertiär-butylperoxiisopropylbenzols entstehen.

3. Isoliermaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyolefin ein Polyethylen niedriger Dichte verwendet wird.

4. Isoliermaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Copolymerisat aus Ethylen oder Ethylacrylat verwendet wird.