DE3721792A1

DE3721792A1 - Elektrische isolierteile

Info

Publication number: DE3721792A1
Application number: DE19873721792
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Bauer; Ewald Brueckner
Original assignee: WL Gore and Associates GmbH
Current assignee: WL Gore and Associates GmbH
Priority date: 1987-07-01
Filing date: 1987-07-01
Publication date: 1989-01-12
Also published as: EP0297241A2; DE3721792C2; EP0297241A3

Description

Die Erfindung betrifft elektrische Isolierteile gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und insbesondere Umhüllungen für elektrische Leiter und Kabel.

Verschiedene Kunststoffarten werden als Isoliermaterial für elektrische Bauteile verwendet. Besonders geeignet sind Polyester, die gute elektrische Isoliereigenschaften auf weisen. Das Isoliermaterial kann als Schlauch über ein elektrisches Kabel gezogen werden oder direkt auf das zu isolierende Teil aufgespritzt werden. Ebenso ist es möglich, den Isolierwerkstoff in Form einer Folie bzw. eines Films um den elektrischen Leiter zu wickeln. Dabei wird die Folie in mehreren Lagen übereinander gewickelt, um so eine möglichst gute elektrische Isolierung zu erreichen. Wird eine Polyesterfolie verwendet, lassen sich die einzelnen Lagen nicht verschweißen und nicht untereinander verbinden. Daher ist eine Beschichtung mit Zusatzstoffen notwendig, die hohe Kohäsionskräfte besitzen, um die einzelnen gewickelten Folien lagen miteinander mechanisch verbinden zu können.

Um das Altern oder Brüchigwerden der Polyesterfolie zu ver hindern oder erheblich zu verlangsamen, wird diese Folie mit Stabilisatoren bzw. Alterungsschutzmitteln versehen. Weiter hin ist es bekannt, die Polyesterfolie mit Farbzusätzen zu versehen.

Da die Polyesterfolie leicht entzündlich und brennbar ist, wird sie mit flammhemmenden bzw. -widrigen Mitteln ausge rüstet. Technisch wichtige Flammschutzmittel enthalten mindestens eines der folgenden Elemente:

Phosphor, Antimon, Chlor, Brom oder Stickstoff. Bekannte Flammschutzmittel für Kunststoffe sind chlorierte Paraffine, hochchlorierte bicyklische Verbindungen und Bromverbindun gen. Die organischen Halogenverbindungen werden immer zusam men mit Antimontrioxid angewandt. Auch anorganische Phosphor verbindungen, organische Phosphonsäuren oder halogenierte Phosphorverbindungen sind in Flammschutzmitteln für Kunst stoffe häufig anzutreffen.

Allerdings ist der Einsatz von solchen Flammschutzmitteln in Kunststoffen insofern nachteilig, als die halogenierten Flammschutzmittel bei der Verbrennung die Atmosphäre be lasten und toxische und stark korrodierende Wirkungen be sitzen.

Es besteht daher ein Bedürfnis an flammwidrigen Beschich tungen für Isoliermaterialien interessiert, die halogenfrei sind. Es werden bereits einige halogenfreie Flammschutzmittel eingesetzt. Jedoch haben diese den Nachteil, daß die Menge an Flammschutzmittel beträchtlich erhöht werden muß, um die gleiche flammhemmende Wirkung zu erbringen wie die halogen haltigen Flammschutzmittel. Die Forderung nach Schwerent flammbarkeit führt in diesen Fällen zu einem Verzicht auf einige der typischen Eigenschaften, zum Beispiel der Güte der mecha nischen Eigenschaften.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, elektrische Isolier teile verfügbar zu machen, die mit einer flammwidrigen Be schichtung versehen sind. Die flammwidrige Beschichtung soll dabei nicht zu einer Beeinträchtigung der Eigenschaften des Isoliermaterials führen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, Verbindungen für eine flammfeste Beschichtung zu verwenden, die im Brandfall nicht zu toxischen oder korrodierend wir kenden Produkten führen.

Eine Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben und kann den weiteren Ansprüchen gemäß vorteilhaft weitergebil det werden.

Die elektrischen Isolierteile, die aus der Polyesterfolie und der erfindungsgemäßen halogenfreien vernetzbaren Be schichtung hergestellt sind, zeichnen sich durch verbes serte mechanische Eigenschaften, stark verminderte Rauch gasdichte und durch eine bessere adhäsive Verbindung der einzelnen gewickelten Polyesterlagen aus. Bei Anwendung dieser Beschichtung auf dem Polyester wird eine umfassende Sicherheit erreicht, da im Brandfall die Toxizität und die Korrosivität der Rauchgase erheblich vermindert wird.

Die erfindungsgemäßen elektrischen Isolierteile sind aus Polyester, vorzugsweise in Folienform, und einer flammwidri gen Beschichtung hergestellt, die eine vernetzte halogenfreie Mischung von ungesättigtem Polyesterharz, Ver netzern bzw. Kettenverlängerern, Katalysatoren, Stabilisa toren bzw. Alterungsschutzmitteln, Farbstoffen und Flamm schutzmitteln enthält.

Die mit Polyesterfolie und der halogenfreien Beschich tung isolierten elektrischen Teile, insbesondere elektri sche Leiter und Kabel zeichnen sich durch hohe Abriebfestig keit, Kerbfestigkeit, Spannungsfestigkeit, Zugfestigkeit und Temperaturbeständigkeit bis etwa 150°C aus. Die Zusatzstoffe der Beschichtung müssen nicht in einer wesent lich erhöhten Konzentration zugegeben werden, um zu einer ausreichenden Flammwidrigkeit zu führen.

Die oben beschriebenen Nachteile einer verminderten Flammschutz wirkung bzw. einer verminderten Festigkeit werden durch die Ver wendung verschiedener Kombinationen von Flammschutzmitteln aus zwei unterschiedlichen Verbindungsgruppen eliminiert. Die erste Verbindungsgruppe enthält anorganische Phosphatester, phosphonierte Polyole und organische Phosphate. Von den organischen Phos phaten werden vorzugsweise Alkylphosphate, Allylphosphate, Aryl phosphate und insbesondere Trioctylphosphat, Kresylphosphat, Phenylphosphat, Kresylphenylphosphat und Ethylacetylhydroxybenzyl phosphat eingesetzt. Verbindungen dieser ersten Gruppe werden mit Verbindungen einer zweiten Gruppe kombiniert. Diese zweite Ver bindungsgruppe enthält Borsäure, Amoniumsulfonamide, anorganische Phosphate, Polyphosphate, Borate und Metallhydroxide. Besonders geeignete Borate sind Bariummetaborate, Zinkborate und Ammonium borate, vorzugsweise verwendete Metallhydroxide sind Aluminium- und Magnesiumhydroxide. Zu den geeigneten anorganischen Phosphaten sind die Borsphosphate zu zählen, zu den Polyphos phaten die Ammoniumpolyphosphate.

Die verbesserte Flammwidrigkeit beruht auf einer synergisti schen Wirkung des aus den beiden genannten Gruppen herge stellen Flammschutzsystems. Dadurch ist eine Erhöhung der Dosierung der Flammschutzmittel nicht notwendig. Die Menge an Flammschutzmitteln aus der ersten Gruppe liegt im Bereich von 0-80 Gew.-%, die Menge an Flammschutzmitteln aus der zweiten Gruppe im Bereich von 0-70 Gew.-%. Es reichen bereits geringe Mengen an Flammschutzmitteln aus diesen beiden Grup pen aus, um zu einer hohen Flammwidrigkeit zu gelangen. Vorzugs weise werden 10-40 Gew.-% an Flammschutzmitteln aus der ersten Gruppe und 20-60 Gew.-% an Flammschutzmitteln aus der zweiten Gruppe eingesetzt.

Das ungesättigte Polyesterharz wird aus Terephthalsäure, Aminocarbonsäure oder ω-Aminolaurinsäure hergestellt. Zur Vernetzung wird mindestens eine Verbindung aus der Gruppe der Aryl- oder Alkyldiisocyanate, der blockierten Polyiso cyanate, der fettsäuremodifizierten Polyisocyanate oder Isophorondiisocyanat oder Triisocyanatophenyltriphosphat ausgewählt. Bevorzugte Aryl- bzw. Alkyldiisocyanate sind Toluylisocyanat, 4,4′-Methylendi-(phenylisocyanat), Naphtha lin-1,5- bzw. Naphthalin-1,4-diisocyanat, Methylentri (phenylisocyanat) bzw. Hexamethylendiisocyanat. Als Kata lysator für die Vernetzungsreaktion kann einer oder mehre re der Verbindungen aus der Gruppe der Amine, Hydride, Me talloxide, Carboxylate, metallorganischen Verbindungen oder Tetramethylbutandiamin, Diazobicyclooctan, Dibutylzinndilau rat oder Zinnoctoat ausgewählt werden.

Als Stabilisatoren bzw. Alterungsschutzmittel werden vor zugsweise Verbindungen der in Ortho- oder Para-Stellung substituierten Einkern- oder Mehrkernphenole, der Bis benzooxazole, der Cumarinderivate, Polycarbodiimide, der aromatischen Amine, Thioether, oder der Phosphite ausgewählt. Durch die Zugabe dieser Stoffe wird die un erwünschte Änderung der chemischen und physikalischen Struktur des Isolierteils während des Gebrauchs vermie den.

Zur Färbung der verwendeten Polyesterfolie werden Farb mittel auf anorganischer oder organischer Basis verwen det. Besonders geeignete anorganische Verbindungen sind Titandioxid, Ruß, Eisenoxid, Chromoxid, Mischoxide oder Spinellverbindungen, geeignete Farbstoffe auf organischer Basis sind die Azofarbstoffe, Phtalocyanine oder Dioxa zine.

Um die elektrischen Isolierteile leichter gleitend und leichter verformbar zu machen, werden Gleitmittel zu der Beschichtung gegeben. Geeignete Verbindungen sind olefinische Ketone oder Verbindungen auf Wachs-, Seifen- oder Ölbasis.

Claims

1. Elektrische Isolierteile bestehend aus Polyester, vor zugsweise in Folienform, und einer flammwidrigen Beschichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung eine vernetzte halogenfreie Mi schung von ungesättigtem Polyesterharz, Vernetzern, Katalysa toren, Stabilisatoren, Gleitmitteln, Farbstoffen und Flamm schutzmitteln enthält.

2. Elektrische Isolierteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyesterharz aus Terephthalsäure, Aminocarbonsäure oder ω-Aminocarbonsäure hergestellt ist.

3. Elektrische Isolierteile nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Vernetzer mindestens eine Verbindung aus der Gruppe der Aryl- oder Alkyldiisocyanate, der blockierten Polyisocyanate, der fett säuremodifizierten Polyisocyanate, Isophorondiisocyanat oder Triisocyanatophenyltriphosphat ausgewählt ist.

4. Elektrische Isolierteile nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator mindestens eine Verbindung aus der Grup pe der Amine, Hydride, Metalloxide, Carboxylate, metallorga nischen Verbindungen oder Tetrametylbutandiamin, Diazobicyclo octan, Dibutylzinndilaurat oder Zinnoctoat ausgewählt ist.

5. Elektrische Isolierteile nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Stabilisator mindestens eine Verbindung aus der Grup pe der substituierten Einkern- oder Mehrkernphenole, der Bisbenzooxazole, der Cumarinderivate, Polycarbodiimide, der aromatischen Amine, Thioether oder der Phosphite ausge wählt ist.

6. Elektrische Isolierteile nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Gleitmittel mindestens eine Verbindung auf Wachs- Seifen- oder Ölbasis oder der olefinischen Ketone ausge wählt ist.

7. Elektrische Isolierteile nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Farbstoff mindestens eine Verbindung auf anorganischer oder organischer Basis ausgewählt ist.

8. Elektrische Isolierteile nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich net, daß als Flammschutzmittel eine Kombination von jeweils mindestens einer Verbindung aus zwei unterschied lichen Verbindungsgruppen ausgewählt ist, wobei die erste Gruppe anorganische Phosphatester, orga nische Phosphate und phosphonierte Polyole enthält, und die zweite Gruppe anorganische Phosphate bzw. Poly phosphate, Borate, Metallhydroxide, Borsäure und Amonium sulfonamide enthält.

9. Elektrische Isolierteile nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich net, daß 0-25 Gew.-% Vernetzer bezogen auf das Polyester harz eingesetzt sind.

10. Elektrische Isolierteile nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich net, daß 0-25 Gew.-% Katalysator bezogen auf den Ver netzer eingesetzt sind.

11. Elektrische Isolierteile nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich net, daß 0-30 Gew.-% Stabilisator bezogen auf das Polyester harz eingesetzt sind.

12. Elektrische Isolierteile nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeich net, daß 0-20 Gew.-% Gleitmittel bezogen auf das Polyesterharz eingesetzt sind.

13. Elektrische Isolierteile nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeich net, daß 0-35 Gew.-% Farbstoffe bezogen auf das Polyesterharz eingesetzt sind.

14. Elektrische Isolierteile nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeich net, daß 0-80 Gew.-% Flammschutzmittel aus der ersten Gruppe und 0-70 Gew.-% Flammschutzmittel aus der zweiten Gruppe, jeweils bezogen auf das Polyesterharz eingesetzt sind.

15. Elektrische Isolierteile nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß 10-40 Gew.-% Flamm schutzmittel aus der ersten Gruppe eingesetzt sind.

16. Elektrische Isolierteile nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß 20-60 Gew.-% an Flammschutzmittel aus der zweiten Gruppe eingesetzt sind.