NL8900044A

NL8900044A - HIGH VOLTAGE CONNECTION WIRE.

Info

Publication number: NL8900044A
Application number: NL8900044A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1989-01-10
Filing date: 1989-01-10
Publication date: 1990-08-01
Also published as: DE69011695D1; DE69011695T2; EP0378259B1; JPH02227915A; EP0378259A1

Description

N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Hoogspanning-verbindingsdraad.HN.V. Philips' Incandescent lamp factories in Eindhoven "High voltage connecting wire

I Titel van de uitvindingI Title of the invention

Hoogspanning-verbindingsdraad.High voltage connecting wire.

II Gedetailleerde beschrijving van de uitvinding a) Technisch gebiedII Detailed description of the invention a) Technical field

Hoogspanning-verbindingsdraad voor toepassing in display inrichtingen zoals in het bijzonder TV ontvangers en monitoren voor computers.High voltage connecting wire for use in display devices such as in particular TV receivers and monitors for computers.

b) Stand van de techniekb) State of the art

De bekende hoogspanning-verbindingsdraden bevatten een om de centrale elektrische geleider aangebrachte isolatiemantel die vervaardigd is uit polyethyleen dat desgewenst door toevoeging van additieven zoals een broomverbinding vlamdovend is gemaakt, gecrosslinked polyethyleen, polyvinylchloride, bestraald polyvinylchloride, tetrafluorethyleen, polyvinylideen fluoride, copolymeer van ethyleen en tetrafluorethyleen of Silicon rubber.The known high-voltage connecting wires comprise an insulating jacket fitted around the central electric conductor, which is made of polyethylene, which is optionally rendered flame-retardant by the addition of additives such as a bromine compound, cross-linked polyethylene, polyvinyl chloride, irradiated polyvinyl chloride, tetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, copolymer of ethylene and tetrafluoro or Silicon rubber.

c) Op te lossen problemenc) Problems to be solved

Aan zowel de electrische als de mechanische eigenschappen van de hierboven onder a) en b) vermelde speciale hoogspanning-verbindingsdraden worden hoge eisen gesteld zoals bijvoorbeeld ten opzichte van het vlamdovend karakter, de temperatuurbestendigheid, vochtbestendigheid, buigzaamheid, toelaatbare elektrische spanning en het verloop van de toelaatbare spanning als functie van in de draad aanwezige of ontstane mechanische spanning. Aangezien de draden, zoals hierboven onder a) is vermeld, toepassing vinden in displays die in zeer grote aantallen binnenskamers worden gebruikt, wordt een scherpe controle uitgeoefend door internationaal opererende onderzoekinstituten op de kwaliteit van de verbindingsdraden zowel bij introductie van een nieuw type draad alsmede in de daaropvolgende gebruiksperiode. Bedacht moet worden dat de verbindingsdraden in genoemde display inrichtingen de elektrische verbinding bewerkstellligen tussen de hierin aanwezige hoogspanningsunit en de beeldbuis. De temperatuur in dit type apparaten kan nogal uiteenlopen; bovendien moeten de draden tussen velerlei komponenten worden doorgevoerd waardoor scherpe krommingen ontstaan die een mechanische spanning in de verbindingsdraad veroorzaken.High demands are made on both the electrical and mechanical properties of the special high-voltage connecting wires mentioned under a) and b), such as, for example, the flame-retardant character, the temperature resistance, moisture resistance, flexibility, permissible electrical voltage and the variation of the allowable stress as a function of mechanical stress present or created in the wire. Since the wires, as mentioned under a) above, are used in displays that are used in very large numbers of indoor rooms, a sharp check is carried out by internationally operating research institutes on the quality of the connecting wires both when a new type of wire is introduced and in the subsequent period of use. It should be remembered that the connecting wires in said display devices establish the electrical connection between the high voltage unit contained therein and the picture tube. The temperature in this type of equipment can vary a lot; in addition, the wires must be passed between many components, creating sharp bends that cause mechanical tension in the bonding wire.

De tot dusver gebruikte fluorbevattende isolatiematerialen hebben het voordeel van een goede temperatuurbestendigheid maar zijn erg kostbaar. Datzelfde geldt voor het toegepaste gecrosslinkte polyethyleen dat door de extra en bewerkelijke crosslink stap kostbaar wordt. Ook is polyethyleen niet vlamdovend of brandvertragend integendeel. Het toegepaste polyvinylchloride isolatiemateriaal heeft een geringe temperatuurbestendigheid.The fluorine-containing insulating materials used so far have the advantage of good temperature resistance but are very expensive. The same applies to the cross-linked polyethylene used, which becomes expensive due to the extra and laborious cross-linking step. Also, polyethylene is not flame retardant or fire retardant on the contrary. The polyvinyl chloride insulating material used has a low temperature resistance.

d) Middelen waarmede de problemen worden opqelostd) Means by which the problems are solved

De hierboven onder c) genoemde problemen worden opgelost met de verbindingsdraad volgens de uitvinding waarbij de geleider omgeven is met een eerste isolatiemantel van een copolymeer van propeen en tenminste één ander alkeen en met een over de eerste isolatiemantel aangebrachte tweede isolatiemantel die polyvinylchloride bevat of een copolymeer ervan en die voorts voorzien is van vlamdovende additieven.The problems mentioned under c) above are solved with the connecting wire according to the invention, wherein the conductor is surrounded with a first insulating jacket of a copolymer of propylene and at least one other olefin and with a second insulating jacket provided over the first insulating jacket containing polyvinyl chloride or a copolymer and which is furthermore provided with flame-extinguishing additives.

e) Werking van de uitvindinge) Operation of the invention

De hoogspanning-verbindingsdraad volgens de uitvinding is van uitzonderlijke kwaliteit en volkomen gebruiksveilig. De verbindingsdraad is in het bijzonder zeer goed bestand tegen wisselende klimatologische omstandigheden van temperatuur, vochtigheid en dergelijke. Hierbij is een relatief hoge elektrische spanningsbelasting toelaatbaar gedurende een lange gebruiksperiode en bij wisselende mechanische spanningen ten gevolge van buigen.De eerste isolatiemantel is van belang voor het verkrijgen van goede dielektrische eigenschappen. In het bijzonder verschaft de eerste isolatiemantel een voldoend grote isolatieweerstand.The high voltage connecting wire according to the invention is of exceptional quality and completely safe to use. The binder thread is particularly highly resistant to varying climatic conditions of temperature, humidity and the like. A relatively high electrical voltage load is permissible during a long period of use and with varying mechanical stresses due to bending. The first insulating jacket is important for obtaining good dielectric properties. In particular, the first insulating jacket provides a sufficiently great insulating resistance.

In proefnemingen die tot de uitvinding hebben geleid werd vastgesteld dat een verbindingsdraad die een eerste isolatiemantel van polypropyleen heeft, in rechte toestand van de draad een goede isolatieweerstand heeft. Zo zijn proeven verricht met verbindingsdraden die alle een vertinde kopergeleider bevatten met een diameter van 0.8 mm en een eerste isolatiemantel vervaardigd uit polypropyleen. De laagdikte van de eerste isolatiemantel is verschillend waarbij de diameter van de eerste isolatiemantel waarden heeft van respectievelijk 1.9 mm; 2.1 mm en 2.3 mm. Gebleken is dat zulke verbindingsdraden geschikt zijn voor een spanningsbelasting van respectievelijk 20 kV, 30 kV en 40 kV bij temperaturen tot 105°C. Dit geldt evenwel voor een rechte verbindingsdraad. Indien de verbindingsdraad gebogen wordt tot een kromtestraal die ongeveer 10 keer de draaddiameter bedraagt of minder, daalt de toelaatbare elektrische spanningsbelasting met 40-60¾. Indien in plaats van polypropyleen een copolymeer van propyleen en tenminste één ander alkeen wordt toegepast, vindt bij buiging en dus bij mechanische trekspanning geen terugval van de elektrische spanningsbelasting plaats. Dit betekent dat ook bij kromming van de draad een spanningsbelasting van tenminste 20 kV, 30 kV en 40 kV toelaatbaar is bij de hiervoor vermelde diameters van de eerste isolatiemantel van de hoogspanning-verbindingsdraad.In experiments that led to the invention, it was found that a jumper wire having a first polypropylene insulating sheath has good insulation resistance in the straight state of the wire. For example, tests have been carried out with connecting wires all containing a tinned copper conductor with a diameter of 0.8 mm and a first insulating jacket made of polypropylene. The layer thickness of the first insulating jacket is different, the diameter of the first insulating jacket having values of 1.9 mm, respectively; 2.1 mm and 2.3 mm. It has been found that such connecting wires are suitable for a voltage load of 20 kV, 30 kV and 40 kV, respectively, at temperatures up to 105 ° C. However, this applies to a straight jumper. If the jumper wire is bent to a radius of curvature that is approximately 10 times the wire diameter or less, the allowable electrical voltage load will drop by 40-60¾. If instead of polypropylene a copolymer of propylene and at least one other olefin is used, there is no reduction of the electrical voltage load during bending and thus with mechanical tensile stress. This means that even with curvature of the wire, a voltage load of at least 20 kV, 30 kV and 40 kV is permissible for the above-mentioned diameters of the first insulating jacket of the high-voltage connecting wire.

Eveneens zijn proeven uitgevoerd waarbij verbindingsdraden volgens de uitvinding bij verhoogde temperaturen sterk werden gekromd en bovendien onderworpen aan een extra mechanische trekspanning. Ook onder deze extreme condities bleef de verbindingsdraad volgens de uitvinding geschikt voor een hoge elektrische spanningsbelasting. Een verbindingsdraad volgens de uitvinding met een electrische geleider met een diameter van 0,8 mm, een eerste isolatiemantel met een diameter van 1.9 mm en een tweede isolatiemantel met een diameter van 3.2 mm is ook bij verhoogde temperatuur en onder trekspanning bruikbaar voor tenminste 30 kV elektrische spanning. Een soortgelijke draad met dezelfde elektrische geleider, een eerste isolatiemantel met een diameter van 2.1 mm en een tweede isolatiemantel van 3.5 mm is geschikt voor een belasting van de elektrische spanning van tenminste 45 kV bij verhoogde temperatuur en bij mechanische spanning. Een gebruiksspanning van tenminste 60 kV wordt verkregen met een hoogspanning-verbindingsdraad volgens de uitvinding die een elektrische geleider heeft met een diameter van 0.8 mm, een eerste isolatiemantel met een diameter van 2.3 mm en een tweede isolatiemantel met een diameter van 4.2 mm.Tests have also been carried out in which connection wires according to the invention were strongly curved at elevated temperatures and, moreover, subjected to an additional mechanical tensile stress. Even under these extreme conditions, the connecting wire according to the invention remained suitable for a high electrical voltage load. A connecting wire according to the invention with an electrical conductor with a diameter of 0.8 mm, a first insulating jacket with a diameter of 1.9 mm and a second insulating jacket with a diameter of 3.2 mm can also be used at an elevated temperature and under tensile stress for at least 30 kV electrical voltage. A similar wire with the same electrical conductor, a first insulation jacket with a diameter of 2.1 mm and a second insulation jacket with a diameter of 3.5 mm is suitable for a load of the electrical voltage of at least 45 kV at elevated temperature and at mechanical stress. An operating voltage of at least 60 kV is obtained with a high voltage connecting wire according to the invention having an electrical conductor with a diameter of 0.8 mm, a first insulating jacket with a diameter of 2.3 mm and a second insulating jacket with a diameter of 4.2 mm.

Het copolymeer is bijvoorbeeld een copolymeer van propeen met buteen of van propeen met hexeen. Een zeer geschikt copolymeer is het copolymeer van propeen en etheen. Zowel blokcopolymeren als random-copolymeren kunnen worden toegepast. Het etheengehalte bedraagt bij voorkeur 2-60 gew.%. Bij blokcopolymeren is het etheengehalte bij voorkeur 10-30 gew.%. Bij random-coplymeren bedraagt het etheengehalte bij voorkeur 2-40 gew.%. Het copolymeer kan op gebruikelijke wijze voorzien worden van hulpstoffen die de houdbaarheid van het copolymeer verlengen zoals stabilisatoren, anti-oxydantia en soortgelijke additieven.The copolymer is, for example, a copolymer of propylene with butene or of propylene with hexene. A very suitable copolymer is the copolymer of propylene and ethylene. Both block copolymers and random copolymers can be used. The ethylene content is preferably 2-60% by weight. In block copolymers, the ethylene content is preferably 10-30% by weight. In random coplymers, the ethylene content is preferably 2-40% by weight. The copolymer can be conventionally provided with auxiliaries which extend the shelf life of the copolymer such as stabilizers, antioxidants and similar additives.

De tweede isolatiemantel van de hoogspanning-verbindingsdraad volgens de uitvinding zorgt ervoor dat de verbindingsdraad een vlamdovend karakter heeft. Het polymere basismateriaal van de tweede isolatiemantel is polyvinylchloride of een copolymeer van vinylchloride. Een geschikt copolymeer is het copolymeer van vinylchloride en ethyleenvinylacetaat. Ook kan bijvoorbeeld een mengsel van polyvinylchloride en een andere polymere stof worden toegepast zoals bijvoorbeeld een mengsel van polyvinylchloride en polyethyleenvinylacetaat. Het polyvinylchloride of een copolymeer ervan heeft op zich al een brandvertragende werking. Dit wordt veroorzaakt door het bij ontleding van polyvinylchloride gevormde HCL gas dat de zuurstoftoevoer verhindert of sterk belemmert waardoor de voortgang van de brand wordt vertraagd. Voor het verkrijgen van een goed vlamdovend karakter wordt het materiaal van de tweede isolatiemantel ook nog voorzien van op zich bekende vlamdovende additieven zoals broomverbindingen, in het bijzonder aromatische broomverbindingen, bijvoorbeeld decabroomdifenyl of decabroomdifenyloxyde.The second insulating sheath of the high voltage connecting wire according to the invention ensures that the connecting wire has a flame-extinguishing character. The polymeric base material of the second insulating jacket is polyvinyl chloride or a copolymer of vinyl chloride. A suitable copolymer is the copolymer of vinyl chloride and ethylene vinyl acetate. For example, a mixture of polyvinyl chloride and another polymeric substance can also be used, such as, for example, a mixture of polyvinyl chloride and polyethylene vinyl acetate. The polyvinyl chloride or a copolymer thereof already has a fire-retardant effect. This is caused by the HCL gas formed on decomposition of polyvinyl chloride which prevents or greatly impedes the oxygen supply, thereby slowing down the progress of the fire. In order to obtain a good flame-extinguishing character, the material of the second insulating jacket is also provided with flame-extinguishing additives known per se, such as bromine compounds, in particular aromatic bromine compounds, for example decabromodiphenyl or decabromodiphenyl oxide.

Ook kunnen anorganische oxydes of sulfides worden toegepast zoals antimoonoxyde of antimoonsulfide. Voorts kan de tweede isolatiemantel van op zich gebruikelijke hulpstoffen worden voorzien zoals een vulstof, bijvoorbeeld calciumcarbonaat, stabilisatoren, anti-oxydantia en glijmiddelen.Inorganic oxides or sulfides can also be used, such as antimony oxide or antimony sulfide. Furthermore, the second insulating jacket can be provided with additives which are usual per se, such as a filler, for example calcium carbonate, stabilizers, anti-oxidants and lubricants.

De vlamdovendheid is vastgesteld in de zogenaamde vertikale vlamtest. Bij de test wordt een Tirrill gasbrander gebruikt (een Bunsenbrander met instelbare gas- en luchttoevoer} alsmede een metalen behuizing die drie wanddelen bevat, dat wil zeggen, een bodemplaat en twee loodrecht op de bodemplaat geplaatste, evenwijdig lopende zijplaten. Een specimen van de te onderzoeken hoogspanning-verbindingsdraad wordt in het midden van de behuizing geplaatst, loodrecht op de bodemplaat en op gelijke afstand van de zijplaten. De Tirrill gasbrander wordt gericht op het specimen waarbij de vlambuis van de brander een hoek van 20° maakt met het vertikaal opgestelde specimen. Het specimen wordt aan een vlamproces onderworpen waarbij het specimen gedurnde 5 periodes van 15 seconden met de gasvlam van deFlame extinction has been determined in the so-called vertical flame test. The test uses a Tirrill gas burner (a Bunsen burner with adjustable gas and air supply} as well as a metal housing containing three wall parts, that is, a bottom plate and two parallel running side plates positioned perpendicular to the bottom plate. examine high voltage connecting wire is placed in the center of the housing, perpendicular to the bottom plate and equidistant from the side plates.The Tirrill gas burner is aimed at the specimen with the burner flame tube making an angle of 20 ° with the vertically arranged specimen The specimen is subjected to a flame process in which the specimen is heated for 5 periods of 15 seconds with the gas flame of the

Tirrill brander wordt verhit. Deze actieve periodes worden afgewisseld met rustperiodes van eveneens 15 seconden waarin geen verhitting plaatsvindt. De gasvlam heeft een lengte van 100-125 mm en vertoont een blauwe, kegelvormige vlamzone met een lengte van 38 mm. De temperatuur in het toppunt van de blauwe kegelvormige vlamzone is ongeveer 800°C. De top van deze blauwe vlamzone raakt aan het specimen. Na de laatste actieve verhittingsperiode bleek het specimen binnen één minuut niet meer te branden. Ook hebben zich binnen de testperiode geen gloeiende of vlammende deeltjes gevormd en/of losgemaakt van het specimen.Tirrill burner is heated. These active periods are alternated with rest periods of 15 seconds in which no heating takes place. The gas flame has a length of 100-125 mm and has a blue, conical flame zone with a length of 38 mm. The temperature at the apex of the blue conical flame zone is about 800 ° C. The top of this blue flame zone touches the specimen. After the last active heating period, the specimen was found to stop burning within one minute. Also, no glowing or flaming particles have formed and / or detached from the specimen within the test period.

De hoogspanning-verbindingsdraad volgens de uitvinding kan desgewenst voorzien worden van één of meer versterkingslagen die over de tweede isolatiemantel worden aangebracht zoals een laag van een metaal-vlechtwerk dat op zijn beurt is afgedekt met en mantel van PVC.The high voltage connecting wire according to the invention can, if desired, be provided with one or more reinforcement layers which are applied over the second insulating jacket, such as a layer of a metal braid which in turn is covered with a PVC jacket.

De uitvinding wordt toegelicht met het uitvoeringsvoorbeeld en de tekening waarbij de figuur een dwarsdoorsnede is van een hoogspanning-verbindingsdraad volgens de uitvinding.The invention is elucidated with the exemplary embodiment and the drawing, in which the figure is a cross section of a high voltage connecting wire according to the invention.

In de figuur is met het verwijzingscijfer 1 een elektrische geleider weergegeven. De geleider is bijvoorbeeld vervaardigd uit Cu of uit Cu dat voorzien is van een laagje Sn. De diameter van de geleider is niet van wezenlijk belang. Een geschikte diameter is bijvoorbeeld van 0.5 tot 1.5 mm. De geleider kan massief zijn maar ook zijn opgebouwd uit een aantal samengeslagen elementair draadjes, een zogenaamd litze. Om de geleider 1 is een eerste isolatiemantel 2 aangebracht. Een geschikte methode is een extrusieproces. De dikte van de mantel 2 wordt bepaald door de gewenste elektrische spanning tijdens gebruik van de verbindingsdraad. Zo kan de dikte variëren tussen bijvoorbeeld 0,3 en 1.5 mm waarbij dan elektrische gebruikspanningen van 10 kV tot bijvoorbeeld 100 kV of hoger toegepast kunnen worden. De isolatiemantel is vervaardigd uit een copolymeer van propeen en etheen dat 20 gew.% etheen bevat.In the figure, reference numeral 1 denotes an electrical conductor. The conductor is manufactured, for example, from Cu or from Cu, which is provided with a layer of Sn. The diameter of the conductor is not essential. A suitable diameter is, for example, from 0.5 to 1.5 mm. The conductor may be solid, but it may also consist of a number of stranded elementary wires, a so-called litz wire. A first insulating jacket 2 is arranged around the conductor 1. A suitable method is an extrusion process. The thickness of the jacket 2 is determined by the desired electrical voltage during use of the connecting wire. For example, the thickness can vary between, for example, 0.3 and 1.5 mm, whereby electrical operating voltages from 10 kV to, for example, 100 kV or higher can then be applied. The insulating jacket is made of a copolymer of propylene and ethylene containing 20% by weight of ethylene.

Om de eerste isolatiemantel 2 is een tweede isolatiemantel 3 door middel van een extrusieproces aangebracht. Mantel 3 geeft aan de hoogspanning-verbindingsdraad een vlamdovend karakter. De dikte van mantel 3 is aangepast en afgestemd op die van mantel 2 waarbij een grotere laagdikte van mantel 2 een grotere dikte van mantel 3 ten gevolge heeft. Een geschikte laagdikte is 1.0 tot 3.0 mm.'Mantel 3 heeft de volgende samenstelling: 50 gew.% PVC-EVA copolymeer (Vinnol T.M.) 0.5 gew.% glijmiddel (montaanzuur-ester) 5 gew.% stabilisator (dibasisch loodphtalaat) 1 gew.% anti-oxydant (pentaerythrityl-tetrakis [3-(3,5-di tert.butyl-4-hydroxyfenyl)-propionaat] (Irganox T.M.) 10 gew.% Sb203 12.5 gew.% decabroomdifenyl 21 gew.% CaMg(C03)2A second insulation jacket 3 is arranged around the first insulating jacket 2 by means of an extrusion process. Sheath 3 gives the high-voltage connecting wire a flame-retardant character. The thickness of jacket 3 is adapted and matched to that of jacket 2, whereby a greater layer thickness of jacket 2 results in a greater thickness of jacket 3. A suitable layer thickness is 1.0 to 3.0 mm. Jacket 3 has the following composition: 50 wt% PVC-EVA copolymer (Vinnol TM) 0.5 wt% lubricant (montanic acid ester) 5 wt% stabilizer (dibasic lead phthalate) 1 wt .% anti-oxidant (pentaerythrityl-tetrakis [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] (Irganox ™) 10 wt.% Sb 2 O 3 12.5 wt.% decabromodiphenyl 21 wt.% CaMg (CO 3 ) 2

Claims

High-voltage connecting wire for use in display devices, which connecting wire contains an insulated electrical conductor, characterized in that the conductor is surrounded by a first insulating jacket of a copolymer of propylene and at least one other olefin and with an overlay applied over the first insulating jacket second insulating jacket containing polyvinyl chloride or a copolymer thereof and further comprising flame-retardant additives.

High voltage connecting wire according to claim 1, characterized in that the first insulating jacket contains a copolymer of propylene and 2-60 wt.% Ethylene,

High voltage jumper according to claim 1 or 2, characterized in that the second insulating jacket contains a copolymer of vinyl chloride and ethylene vinyl acetate or a mixture of polyvinyl chloride and polyethylene vinyl acetate.