NO309220B1 - Materiale for halvlederskjerming - Google Patents
Materiale for halvlederskjerming Download PDFInfo
- Publication number
- NO309220B1 NO309220B1 NO933494A NO933494A NO309220B1 NO 309220 B1 NO309220 B1 NO 309220B1 NO 933494 A NO933494 A NO 933494A NO 933494 A NO933494 A NO 933494A NO 309220 B1 NO309220 B1 NO 309220B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- polymer
- semiconductor shielding
- conductivity
- shielding
- conjugated
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 45
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 33
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 37
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 20
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 18
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 16
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 16
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 14
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 10
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 10
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 10
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 claims description 10
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 10
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 claims description 9
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 claims description 8
- QYMGIIIPAFAFRX-UHFFFAOYSA-N butyl prop-2-enoate;ethene Chemical compound C=C.CCCCOC(=O)C=C QYMGIIIPAFAFRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229920006245 ethylene-butyl acrylate Polymers 0.000 claims description 8
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 7
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 7
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 7
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 6
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 5
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 claims description 4
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 4
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 4
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 2
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 claims description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000012461 cellulose resin Substances 0.000 claims description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 2
- 239000005007 epoxy-phenolic resin Substances 0.000 claims description 2
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001197 polyacetylene Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 2
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims description 2
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 claims description 2
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 238000009998 heat setting Methods 0.000 claims 1
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 claims 1
- 150000003577 thiophenes Chemical class 0.000 claims 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 15
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 7
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 7
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 7
- DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N but-3-enoic acid;ethene Chemical compound C=C.OC(=O)CC=C DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 5
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000003490 calendering Methods 0.000 description 2
- 229920000547 conjugated polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003299 Eltex® Polymers 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- AJTFTYHGFWNENF-UHFFFAOYSA-N azanium;hydroxy sulfate Chemical compound [NH4+].OOS([O-])(=O)=O AJTFTYHGFWNENF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002585 base Chemical class 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 230000002999 depolarising effect Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical group 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012771 pancakes Nutrition 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 125000004354 sulfur functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 239000004634 thermosetting polymer Substances 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
- H05K9/0073—Shielding materials
- H05K9/0098—Shielding materials for shielding electrical cables
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
- H01B1/12—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances organic substances
- H01B1/124—Intrinsically conductive polymers
- H01B1/127—Intrinsically conductive polymers comprising five-membered aromatic rings in the main chain, e.g. polypyrroles, polythiophenes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
- H01B1/12—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances organic substances
- H01B1/124—Intrinsically conductive polymers
- H01B1/128—Intrinsically conductive polymers comprising six-membered aromatic rings in the main chain, e.g. polyanilines, polyphenylenes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
- H01B1/24—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising carbon-silicon compounds, carbon or silicon
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
- Prostheses (AREA)
- Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
- Insulated Conductors (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Organic Insulating Materials (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse gjelder et materiale for halvlederskjerming samt anvendelse av materialet i produksjonen av kabler og for elektromagnetisk vern for elektrisk og elektronisk apparatur.
I en konvensjonell utførelse består en kabel av en lengde sammensnodde metalltråder, hvis lengde er tildekket med kobberfolie og omgitt med en isolerende kappe, f.eks. fremstilt i polyetylen. I et annet eksempel på en konvensjonell utførelse er sammensnodde metalltråder direkte tildekket med en isolerende kappe. Sådanne kabler brukes i meget stort omfang på forskjellige områder, slik som innen telekommunikasjon, transport av elektrisk kraft, osv. Sådanne kabler overfører elektromagnetisk energi i form av likestrøm eller ved lav, høy eller meget høy frekvens, med eller uten forsterkere. I bruk utsettes derfor sådanne kabler for elektriske felt og romladninger som kjennetegnes av depolariserende strømmer med lange tidskonstanter og som for visse polarisasjons-spenninger forårsaker uregelmessig oppførsel.
I sådanne utførelser og i andre konvensjonelle utførelser hvor den isolerende kappe f.eks. er anbragt på kabelens kropp, som enten er en midtre eller en ytre kropp, befinner det største felt seg i grensesnittet mellom leder og isolasjon. En typisk verdi for feltet ligger i området fra noen få kV/mm til ca. 10 kV/mm. Derfor er grensesnittet særlig utsatt. I tillegg til det lokaliserte største felt er det problemer med lederregulariteten. Dersom lederen oppviser uregelmessigheter, frembringer disse elektriske feltkonsen-trasjoner, hvilket i sin tur reduserer kabelens evne til å motstå spenningsgradienter. Det er derfor nødvendig å øke isolasjonens tykkelse for å sikre at sammenbrudd ikke vil oppstå selv om fremspring forekommer. En sådan løsning er økonomisk ufordelaktig.
Problemet med isolasjonens tykkelse er særlig kritisk ved skjøter, forgreninger og endene av høyspenningskabler.
De problemer som inntreffer under bruk og fremstilling av kabler opptrer også på hovedsakelig samme måte i innretninger for lagring av elektrisk energi, og særlig i kondensatorer. Sådanne problemer opptrer også under bruk av elektrisk eller elektronisk utstyr, hvor isolasjon beskytter et område som inneholder apparatur som er følsom overfor en elektrisk feltkilde. Kilden kan f.eks. være en strømgenerator, elektriske kabler eller klemmer, senderantenner, osv. Den følsomme apparatur kan f.eks. være måleinnretninger, en mottager av FM-type eller trykte kretser av den type som inneholder en mikroprosessor. I alle disse apparaturtyper er det nødvendig å innføre isolasjon som noen ganger er anbragt i direkte kontakt med både utstyret og feltkilden.
For å minske disse problemer er det blitt foreslått å anbringe en halvlederskjerm mellom leder og isolasjon, eventuelt mellom kilden og isolasjonen. Halvlederskjermingen som hittil er blitt brukt, er dannet av kjønrøk dispergert i en ekstruder, kalandrert eller støpt matrise vanligvis dannet av EVA (etylenvinylacetat) eller EBA (etylenbutylakrylat). De viktigste ulemper ved denne type halvlederskjerming er at dens ledningsevne forblir konstant som funksjon av feltstyrken og at den ikke gjør det mulig å redusere isolasjonens volum tilstrekkelig.
Det er blitt foreslått, f.eks. i dokumentet WO 90/09027, å fremstille halvlederskjerming fra et komposittmateriale uten egenledning bestående av en polymermatrise, f.eks. med polyolefin, polyvinylklorid eller polystyren, i hvilken det er innlemmet en polytiofensubsti-tutt. Et sådant materiales ledningsevne er en funksjon av den mengde dopemidler det inneholder, men bare nærværet av dopemidler utgjør en vesentlig ulempe for skjermingens fysiske og kjemiske stabilitet under høy spenning i nærværet av et kraftig elektrisk felt.
Et formål for foreliggende oppfinnelse er da å skaffe tilveie et materiale for halvlederskjerming, som har en ledningsevne som øker som funksjon av det tilførte felt, og som samtidig har god fysisk og kjemisk stabilitet selv når feltet er meget kraftig.
Med foreliggende oppfinnelse er det således fremskaffet et materiale for halvlederskjerming, som inneholder en polymermatrise som omfatter minst en termoplast- eller varmeherdende, isolerende første polymer, og i hvilken matrise det er innlemmet minst en konjugert andre polymer, idet materialet i henhold til oppfinnelsen har som særtrekk at nevnte konjugerte andre polymer er udopet eller avdopet og uten egenledning med en ledningsevne på mindre enn 10"<4> S/m, men som under påvirkning fra et elektrisk felt er tilbøyelig til å tilta, og at mengdeandelen av den andre polymer i nevnte matrise ligger i området fra 5 til 70 vekt-%, slik at nevnte materiale har en ledningsevne på mindre enn 10"<8> S/m, men som under påvirkning fra nevnte elektriske felt er tilbøyelig til å tilta, idet nevnte termoplastpolymer er valgt fra akryl-, styren-, vinyl- og cellulose-harpikser, og fra polyolefiner, fluoridpolymerer, polyetere, polyimider, polykarbonater, polyuretaner, samt blandinger og kopolymerer av disse, mens nevnte varmeherdende polymer er valgt fra polyestere, epoksyharpikser og fenolharpikser.
Fortrinnsvis er det konjugerte andre polymers ledningsevne i størrelsesorden 10"<7> - 10"<8 >S/m og nevnte materiales ledningsevne i størrelsesorden 10"<9> - 10~<10> S/m. Nevnte polymermatrise kan videre inneholde et ledende fyllmateriale av kjønrøk-type i en mengdeandel på mindre enn 30 %.
I spesielle utførelser er termoplastpolymeren valgt fra polypropylen (PP), polyetylen (PE), kopolymeren av etylen og vinylacetat (EVA), etylenpropylendienmonomer (EPDM), polyvinylidenfluorid (PVDF) og etylenbutylakrylat (EBA), samt blandinger av disse. Det konjugerte andre polymer kan velges fra en gruppe omfattende polyanilin, polytiofen, polypyrrol, polyacetylen, polyparafenylen og polyalkyltiofener, samt derivater og blandinger av disse.
Det er viktig at nevnte konjugerte polymer ikke er dopet, dvs. ikke inneholder ione-grupper som:
- enten er bundet til molekylet (f.eks. svovelgrupper),
- eller er frie (f.eks. syrer, baser, metallsalter).
Dersom nærværet av sådanne grupper stammer fra syntesen av den konjugerte polymer, bør denne avdopes.
Dersom materialet i henhold til oppfinnelsen ikke inneholder noe ledende fyllmiddel av kjønrøk-type, er materialet isolerende ved svake felt og dets ledningsevne øker som en
funksjon av feltstyrken. Dersom imidlertid materialet i henhold til oppfinnelsen inneholder en viss mengde ytterligere, ledende fyllmiddel, gjør fyllmiddelet materialet svakt ledende ved svake felt. Under påvirkning fra et kraftig felt forsterkes ledningsevnen for materialet i henhold til oppfinnelsen.
Enten materialet i henhold til oppfinnelsen inneholder nevnte tilleggsfyllmiddel eller ikke, er det fysisk og kjemisk meget stabilt i kraftige felt. Egenskapene til materialet i henhold til oppfinnelsen når det anvendes som halvlederskjerming, gjør det i stand til å stabilisere feltet i grensesnittet mellom isolasjon og leder, og derved begrense feltet i isolasjons-materialet.
Den første polymer og den andre polymer velges fra de ovenfor angitte grupper avhengig av deres spesielle egenskaper og av de spesielle fordeler de kan tilby. Dersom polymermatrisen f.eks. er basert på en fluoridpolymer, danner fluoridpolymeren "Iadningsbærer"-sammensetninger med den andre polymer. Dersom polymermatrisen er basert på et polykarbonat, gir polykarbonatet en skjerming fremstilt av materialet i henhold til oppfinnelsen, et fortrinnelig ytre utseende.
I en foretrukket utførelse er materialet i henhold til oppfinnelsen dannet av en polymermatrise fremstilt av polyetyelen, i hvilken avdopet polytiofen er innlemmet. Fortrinnsvis utgjør mengden av avdopet polytiofen omtrent 60 vekt-%.
I en annen foretrukket utførelse er materialet i henhold til oppfinnelsen dannet av en polymermatrise fremstilt av polyetylen, i hvilken polyanilin er innlemmet i en mengdeandel på mellom 25 og 35 vekt-%. I en variant er mellom 26 og 34 % polyanilin og mellom 3 og 8 % kjønrøk innlemmet i matrisen. I en variant er polyetylenen (PE) i polymermatrisen erstattet med polypropylen (PP), kopolymeren av etylen og vinylacetat (EVA), etylenbutylakrylat (EBA), etylenpropylen-dienmonomer (EPDM), polyvinylidenfluorid (PVDF), alene eller i blanding.
Et halvledermateriale kan formes på vanlig måte ved hjelp av ekstrudering, kalandrering eller støping, uten at det andre polymers elektriske egenskaper forringes. Det er derfor mulig å gjøre halvlederskjermingen velegnet for enhver anvendelse.
Halvlederskjermingen i henhold til oppfinnelsen kan utnyttes i ethvert elektrisk eller elektronisk utstyr. Dersom dette utstyr inneholder isolasjon som tildekker en leder eller en kilde for et felt, anbringes halvlederskjermingen i henhold til oppfinnelsen mellom isolasjonen og lederen eller kilden. Dersom utstyret inneholder isolasjon som dekker over apparatur som skal beskyttes, anbringes halvlederskjermingen i henhold til oppfinnelsen utenfor isolasjonen.
Halvlederskjermingen i henhold til oppfinnelsen kan med fordel utnyttes for høyspen-ningskabler, ved endene av sådanne kabler og for tilbehør, slik som kabelskjøter og forgreninger. Ved å utnytte sådan skjerming gjøres det mulig å øke motstanden mot sammenbrudd og redusere mengden av isolasjon på nevnte tilbehør. Ved å bruke halvlederskermingen i henhold til oppfinnelsen på inngangen til en høyspenningskabel for likestrøm, hvor variasjoner i spenningen kan opptre, dempes sådanne variasjoner.
Halvlederskjermingen i henhold til oppfinnelsen kan også med fordel innlemmes i innretninger for lagring av elektrisk energi, slik som kondensatorer. Slik som grensesnittet mellom leder og isolasjon i elektriske kabler, kan grensesnittene mellom elektroder og dielektrikum i kondensatorer ha geometriske ufullkommenheter (slik som fremspring) som fører til en lokalt høyere verdi av det elektriske felt og derfor en økt risiko for sammenbrudd.
Tykkelsen av dielektrikumet kan fordelaktig reduseres ved å anordne halvlederskjermingen i henhold til oppfinnelsen mellom elektrodene og dielektrikumet. Virkningene av dette er at det elektriske felt blir permanent jevnt på overflaten av elektrodene samtidig som høyere, kortvarige spenningstopper motstås. Kondensatorer anvendes ofte for å svekke transiente spenningstopper som f.eks. stammer fra inn- eller utkobling av elektrisk utstyr med høy effekt. I sådanne tilfeller er det viktig å gjøre det transiente elektriske felt jevnt for å hindre en geometrisk feil på en elektrode fra å tillate en kortvarig spenningstopp å bevirke lokalt sammenbrudd av dielektrikumet.
Halvlederskjermingen i henhold til foreliggende oppfinnelse kan anbringes mellom elektrodene og dielektrikumet på en rekke måter. I en utførelse blir elektrodene belagt med materialet i henhold til oppfinnelsen. I en annen utførelse anordnes materialet i henhold til oppfinnelsen i form av en film som klemmes inne mellom elektrodene og dielektrikumet når kondensatoren settes sammen.
Når dielektrikumet er et polymermateriale, er polymermatrisen i materialet i henhold til oppfinnelsen i en variant av en foretrukket utførelse, av samme art som dielektrikumet.
Halvlederskjermingen i henhold til oppfinnelsen kan også med fordel utnyttes i dielektrikum for gruppeantenner i rommet.
Andre særtrekk og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse av utførelsesformer, som er gitt som et ikke-begrensende eksempel med henvisning til de vedføyde tegninger som viser: Fig. 1 hvordan ledningsevnen (S/m) av et tidligere kjent skjermingsmateriale samt av flere skjermingsmaterialer i henhold til oppfinnelsen, varierer som funksjon av
det påtrykte elektriske felt (kV/mm), og
fig. 2 sannsynligheten (%) for sammenbrudd i et tidligere kjent skjermingsmateriale samt for flere skjermingsmaterialer i henhold til oppfinnelsen, som funksjon av det påtrykte elektriske felt E (kV).
Eksempel 1 (kjent teknikk)
Halvlederskjerming fremstilt i polvetylen ( PE) og kiønrøk
25 g kjønrøk ble dispergert i 75 g polymer (PE). Denne blanding ble så ekstrudert ved en temperatur på 130 °C i en konvensjonell ekstruderingsinnretning. Den resulterende, konvensjonelle halvlederskjerming hadde følgende egenskaper: Dens dielektrisitets-konstant var i størrelsesorden 150, mens den ledningsevne var i størrelsesorden 0,05 S/m (se kurve 1 i fig. 1). Dens ledningsevne forble konstant som funksjon av feltet, hvilket førte til en lineær respons for strømmen som funksjon av det påtrykte felt.
En sådan skjerming med en tykkelse av 0,1 m ble utsatt for et økende elektrisk felt inntil dielektrisk sammenbrudd inntraff. De oppnådde resultater er vist i kurve 1' i fig. 2.
Eksempel 2
Polvetylen ( PEVavdopet polytiofen ( PTh)- halvlederskjerming
Materialet i henhold til oppfinnelsen ble tilberedt som følger: Først ble 60 g avdopet polytiofenpulver blandet med 40 g polyetylen. Polyetylenet selges av SOLVAY under handelsnavnet "Eltex A 3180".
Det benyttede polytiofen ble tilberedt som beskrevet i EP-patentsøknad nr. 0 350 083. Polytiofenet ble avdopet med etanol, slik at det etter avdoping hadde en ledningsevne på 3*10"<7> S/cm. ;En sådan blanding fremstilles fortrinnsvis i tanken til en 3 dm3 "lndola"-blandemaskin utstyrt med to gummiballer. Blandingen ble holdt i bevegelse i 30 min. Blandingen ble så knadd i 60 sek ved 180 °C i en rulle-eltemaskin av typen "Scamia" med ruller med en diameter på 120 mm, som roterte ved en hastighet på 30 omdreininger pr. min. ;Den oppnådde "pannekake" ble så skåret i strimler med en bredde på 30 mm. Strimlene ble så matet inn i en granulator av type "Conduct Werk CS/15/10/0101" utstyrt med en rist med hull på 5 x 5 mm, slik at det ble oppnådd en kornstørrelse på omtrent 3x3x3 mm. ;Kornene ble bearbeidet i en ekstruderingsinnretning av typen "Scamex 20" utstyrt med en skrue med en diameter D på 20 mm, en lengde på 20 D og et kompresjonsforhold på 2,16. Skruens hode var forsynt med en rund ekstruderingsplate med en diameter på 3 mm. ;Temperaturen i maskinen ble innstilt for å oppnå 180 °C i materialet ved utløpet fra ekstruderingsplaten. Skruens hastighet ble innstilt til 20 omdreininger pr. min slik at den gjennomsnittlige oppholdstid for blandingen i skruen var mellom 2 og 3 min. Kurve 2 i fig. 1 viser at skjermingens ledningsevne er en økende funksjon av det påtrykte elektriske felt. ;En rekke prøver ble utført for å bekrefte at alle de ovenfor beskrevne trinn i fremgangs-måten ikke hadde forringet polytiofenets elektriske egenskaper. For å oppnå dette ble det tatt prøver etter at pulveret var blitt blandet, etter eltingen ved 180 °C og etter ekstruderingen ved 180 °C. Stikkprøvene ble løst i 1-2-4-triklorbenzen med en konsentrasjon på 2 g pr. 100 ml, under nitrogen, ved 135 °C i to timer. Den kvantitativt samlede PTh ble vasket med den samme løsning samt med etanol, og ble så vakuumtørket. Den ble avdopet med en 0,1 M løsning FeCI3 i acetonitril (det molære forhold mellom FeCI3 og PTh = 1) for å bevise at den ikke var blitt forringet. ;Tabell I viser ledningsevnemålinger utført for å vise at polymeren ikke var blitt dårligere pga. varmebehandlingen eller ekstruderingen. ;Eksempel 3-10 ;Den avdopede polyanilin ble tilberedt i tre trinn: ;1 - Syntese ;I en 50 I reaktor ble det tilsatt 15,5 I destillert vann og enten 5 I 37 % saltsyre eller 1,7 I 36 % svovelsyre. Løsningen ble nedkjølt til -5 °C i et termostatstyrt bad og deretter ble en filtrert løsning av 3,75 kg ammoniumperoksosulfat i 9 I vann tilsatt dråpe for dråpe over 48 timer. ;2 - Vasking ;Suspensjonen dannet i reaktoren (polyanilin i sin polyemeraldin-form) ble ved hjelp av vakuum suget inn i et filtreringsavlukke. Det oppnådde pulver ble skyllet med destillert vann inntil et filtrat med pH i området mellom 6,5 og 7 var oppnådd. De siste spor av syre ble fjernet ved hjelp av 1 mol/l fortynnet ammoniakkløsning og produktet ble så skyllet inntil pH-verdien for filtratet var 7. ;Pulveret ble så plassert i en "Soxhlet" og urenhetene ble trukket ut i dampfase, med vann i 24 timer og så med metanol i 48 timer. ;3 - Tørking ;Den på denne måte tørkede polyanilin ble så plassert i en lukket beholder med en filtrer-ingsvegg. Beholderen ble så anbragt i en ovn ved 60 °C i et primært vakuum i 48 timer. Polyanilinen hadde en ledningsevne på 2*10~<8> S/m og ble innlemmet, slik som i eksempel 2, i de følgende polymermatriser: En polyetylen av etylenpropylendienmonomer
(EPDM), en kopolymer av etylen og vinylacetat (EVA), polyvinylidenfluorid (PVDF), polypropylen (PP), eller en blanding av polypropylen (PP) og polyvinylidenfluorid (PVDF) i de mengdeandeler (i gram) som er angitt i tabell II.
Kurvene som viser ledningsevne som funksjon av påtrykt felt, er i fig. 1 angitt med tallene 3 - 9 for hvert av eksemplene 3-9.
Materialene tilsvarende eksemplene 4, 9 og 10 ble utnyttet for å fremstille respektive skjermer med en tykkelse på 0,1 mm, og hver av skjermene ble utsatt for et økende elektrisk felt inntil elektrisk sammenbrudd oppsto, på samme måte som skjermingen i eksempel 1. De tilsvarende kurver 4', 9' og 10' er gitt i fig. 2 og viser klart fordelen av materialet for halvlederskjerming i henhold til oppfinnelsen.
Claims (9)
1. Materiale for halvlederskjerming, som inneholder en polymermatrise som omfatter minst en termoplast- eller varmeherdende, isolerende første polymer, og i hvilken matrise det er innlemmet minst en konjugert andre polymer,
karakterisert ved at nevnte konjugerte andre polymer er udopet eller avdopet og uten egenledning med en ledningsevne på mindre enn 10"<4> S/m,, men som under påvirkning fra et elektrisk felt er tilbøyelig til å tilta, og at mengdeandelen av den andre polymer i nevnte matrise ligger i området fra 5 til 70 vekt-%, slik at nevnte materiale har en ledningsevne på mindre enn 10"<8> S/m, men som under påvirkning fra nevnte elektriske felt er tilbøyelig til å tilta, idet nevnte termoplastpolymer er valgt fra akryl-, styren-, vinyl- og cellulose-harpikser, og fra polyolefiner, fluoridpolymerer, polyetere, polyimider, polykarbonater, polyuretaner, samt blandinger og kopolymerer av disse, mens nevnte varmeherdende polymer er valgt fra polyestere, epoksyharpikser og fenolharpikser.
2. Materiale for halvlederskjerming, som angitt i krav 1,
karakterisert ved at nevnte udopede eller avdopede, konjugerte andre polymerers ledningsevne er i størrelsesorden 10"<7> - 10"8 S/m og nevnte materiales ledningsevne er i størrelsesorden 10"<9> - 10"10 S/m.
3. Materiale for halvlederskjerming, som angitt i krav 1,
karakterisert ved at nevnte polymermatrise også inneholder et ledende fyllmateriale av typen kjønrøk i en mengdeandel på mindre enn 30 %.
4. Materiale for halvlederskjerming, som angitt i krav 1,
karakterisert ved at nevnte termoplastpolymer er valgt fra polypropylen, polyetylen, kopolymeren av etylen og vinylacetat, etylenpropylentdienmonomer, polyvinylidenfluorid og etylenbutylakrylat, samt blandinger av disse.
5. Materiale for halvlederskjerming, som angitt i et av kravene 1 - 4, karakterisert ved at nevnte konjugerte andre polymer er valgt fra en gruppe omfattende polyanilin, polytiofen, polypyrrol, polyacetylen, polyparafenylen og polyalkyl
tiofener, samt derivater og blandinger av disse.
6. Materiale for halvlederskjerming, som angitt i krav 5,
karakterisert ved at nevnte konjugerte andre polymer utgjøres av polyanilin og at nevnte polymermatrise omfatter minst ett materiale valgt fra polyetylen, polypropylen, kopolymeren av etylen og vinylacetat, etylenbutylakrylat, etylenpropylendienmonomer og polyvinylidenfluorid, alene eller i blanding.
7. Anvendelse av et materiale for halvlederskjerming, som angitt i et hvilket som helst forutgående krav, for å verne elektriske kabler ved deres ender, skjøter eller forgreninger.
8. Anvendelse av et materiale for halvlederskjerming, som angitt i et av kravene 1-6, i en kondensator, idet nevnte skjerming er anbragt mellom nevnte kondensators elektroder og dielektrikum.
9. Anvendelse av et materiale for halvlederskjerming, som angitt i et av kravene 1-6, i et dielektrikum for en gruppeantenne i rommet.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9103955 | 1991-04-02 | ||
| FR9200870 | 1992-01-28 | ||
| PCT/FR1992/000292 WO1992017995A1 (fr) | 1991-04-02 | 1992-04-01 | Materiau pour ecran semi-conducteur |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO933494D0 NO933494D0 (no) | 1993-09-30 |
| NO933494L NO933494L (no) | 1993-09-30 |
| NO309220B1 true NO309220B1 (no) | 2000-12-27 |
Family
ID=26228601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO933494A NO309220B1 (no) | 1991-04-02 | 1993-09-30 | Materiale for halvlederskjerming |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5416155A (no) |
| EP (1) | EP0507676B1 (no) |
| JP (1) | JP2515218B2 (no) |
| AT (1) | ATE138240T1 (no) |
| CA (1) | CA2106853C (no) |
| DE (1) | DE69210670T2 (no) |
| DK (1) | DK0507676T3 (no) |
| ES (1) | ES2086680T3 (no) |
| FI (1) | FI934282A0 (no) |
| NO (1) | NO309220B1 (no) |
| WO (1) | WO1992017995A1 (no) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2710204B1 (fr) * | 1993-09-17 | 1995-10-20 | Alcatel Cable | Equipement accessoire de raccordement d'un câble d'énergie et câble d'énergie ainsi équipé. |
| FR2710183B3 (fr) | 1993-09-17 | 1995-10-13 | Alcatel Cable | Câble d'énergie à rigidité diélectrique améliorée. |
| FR2714543B1 (fr) * | 1993-12-23 | 1996-01-19 | Euromold | Dispositif pour la jonction de câbles d'énergie. |
| FR2732501B1 (fr) * | 1995-03-28 | 1997-04-30 | Commissariat Energie Atomique | Procede de fabrication de materiaux a rigidite dielectrique amelioree, et utilisation des materiaux obtenus par ce procede dans la fabrication de cables de transport d'energie |
| FR2738947B1 (fr) | 1995-09-15 | 1997-10-17 | Filotex Sa | Cable multipaires, blinde par paire et aise a raccorder |
| US5747559A (en) | 1995-11-22 | 1998-05-05 | Cabot Corporation | Polymeric compositions |
| FR2753300B1 (fr) * | 1996-09-09 | 1998-10-09 | Alcatel Cable | Conducteur electrique protege contre les perturbations electromagnetiques depassant un seuil |
| EP1064360B1 (en) | 1998-03-27 | 2008-03-05 | Prolume, Ltd. | Luciferases, gfp fluorescent proteins, their nucleic acids and the use thereof in diagnostics |
| US6426861B1 (en) * | 1999-06-22 | 2002-07-30 | Lithium Power Technologies, Inc. | High energy density metallized film capacitors and methods of manufacture thereof |
| FR2805656B1 (fr) * | 2000-02-24 | 2002-05-03 | Cit Alcatel | Cable d'energie haute et tres haute tension a courant continu |
| CH694372A5 (de) * | 2000-07-25 | 2004-12-15 | Elektro Feindraht Ag | Feindraht bzw. Feinstdraht für die Anwendung in einem Fasermaterial sowie Verwendung eines solchen Feindrahtes bzw. Feinstdrahts. |
| FR2827999B1 (fr) * | 2001-07-25 | 2003-10-17 | Nexans | Ecran semi-conducteur pour cable d'energie |
| FR2913430B1 (fr) | 2007-03-07 | 2011-02-25 | Commissariat Energie Atomique | Materiau composite adhesif a resistivite controlee. |
| EP2639264A1 (en) * | 2012-03-14 | 2013-09-18 | Nexans | Field grading material |
| NO335342B1 (no) * | 2013-01-02 | 2014-11-24 | Nexans | Feltgraderingslag |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3305401A1 (de) * | 1983-02-17 | 1984-08-23 | Basf Ag, 6700 Ludwigshafen | Verfahren zur herstellung von elektrisch leitfaehigen kunststoffen |
| DE3700178A1 (de) * | 1986-03-31 | 1987-10-01 | Mitsubishi Gas Chemical Co | Elektromagnetische wellen abschirmende thermoplastische harzmasse |
| JPS63230737A (ja) * | 1987-03-18 | 1988-09-27 | Bridgestone Corp | ポリアニリン及びその製造方法 |
| JPH0813902B2 (ja) * | 1987-07-02 | 1996-02-14 | ライオン株式会社 | 導電性樹脂組成物 |
| US5079334A (en) * | 1988-05-13 | 1992-01-07 | The Ohio State University Research Foundation | Electromagnetic radiation absorbers and modulators comprising polyaniline |
| FI890427A (fi) * | 1989-01-27 | 1990-07-28 | Neste Oy | Bruk av en elledande polymerkomposit. |
| WO1990008808A1 (en) * | 1989-02-03 | 1990-08-09 | University Science, Engineering & Technology, Incorporated | Processable, high molecular weight polyaniline and fibers made therefrom |
| US5198153A (en) * | 1989-05-26 | 1993-03-30 | International Business Machines Corporation | Electrically conductive polymeric |
-
1992
- 1992-04-01 JP JP4508597A patent/JP2515218B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1992-04-01 WO PCT/FR1992/000292 patent/WO1992017995A1/fr active Application Filing
- 1992-04-01 EP EP92400909A patent/EP0507676B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1992-04-01 CA CA002106853A patent/CA2106853C/fr not_active Expired - Fee Related
- 1992-04-01 DE DE69210670T patent/DE69210670T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-04-01 US US08/129,210 patent/US5416155A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-04-01 ES ES92400909T patent/ES2086680T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1992-04-01 AT AT92400909T patent/ATE138240T1/de not_active IP Right Cessation
- 1992-04-01 DK DK92400909.5T patent/DK0507676T3/da active
-
1993
- 1993-09-29 FI FI934282A patent/FI934282A0/fi unknown
- 1993-09-30 NO NO933494A patent/NO309220B1/no not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI934282A (fi) | 1993-09-29 |
| NO933494D0 (no) | 1993-09-30 |
| NO933494L (no) | 1993-09-30 |
| JPH06501136A (ja) | 1994-01-27 |
| ES2086680T3 (es) | 1996-07-01 |
| JP2515218B2 (ja) | 1996-07-10 |
| WO1992017995A1 (fr) | 1992-10-15 |
| EP0507676B1 (fr) | 1996-05-15 |
| DK0507676T3 (da) | 1996-08-05 |
| EP0507676A2 (fr) | 1992-10-07 |
| DE69210670D1 (de) | 1996-06-20 |
| DE69210670T2 (de) | 1996-09-26 |
| ATE138240T1 (de) | 1996-06-15 |
| EP0507676A3 (fr) | 1992-11-25 |
| CA2106853A1 (fr) | 1992-10-03 |
| CA2106853C (fr) | 1997-04-08 |
| US5416155A (en) | 1995-05-16 |
| FI934282A0 (fi) | 1993-09-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO309220B1 (no) | Materiale for halvlederskjerming | |
| Anand et al. | Conducting polyaniline blends and composites | |
| Brédas et al. | Electronic properties of sulfur containing conjugated polymers | |
| US4501686A (en) | Anion-doped polymers of five-membered oxygen family heterocyclic compounds and method for producing same | |
| US6671166B1 (en) | Double layer high power capacitor comprising a liquid organic electrolyte | |
| EP1634922B1 (en) | Conductive composition, conductive coating material, conductive resin, capacitor, photo-electric converting element, and process for producing the same | |
| US5490035A (en) | Cyanoresin, cyanoresin/cellulose triacetate blends for thin film, dielectric capacitors | |
| KR102184883B1 (ko) | 2축 연신 폴리프로필렌 필름, 콘덴서용 금속화 필름 및 콘덴서 | |
| KR20170023876A (ko) | 콘덴서용 2축 연신 폴리프로필렌 필름 | |
| KR102194446B1 (ko) | 2축 연신 폴리프로필렌 필름, 금속화 필름 및 콘덴서 | |
| EP0742563B1 (en) | Polymer solid electrolyte | |
| EP2151322A1 (en) | Laminated porous film | |
| WO2007133017A1 (en) | Highly electron conductive polymer and electrochemical energy storage device with high capacity and high power using the same | |
| Pontes et al. | Poly (vinylidene fluoride‐co‐hexafluorpropylene)/polyaniline conductive blends: Effect of the mixing procedure on the electrical properties and electromagnetic interference shielding effectiveness | |
| Sain et al. | Few‐layer‐graphene/polycarbonate nanocomposites as dielectric and conducting material | |
| Al-Gunaid et al. | Characterization of opto-electrical, electrochemical and mechanical behaviors of flexible PVA/(PANI+ La2CuO4)/LiClO4-PC polymer blend electrolyte films | |
| Bhattacharya et al. | Electrochemical preparation and study of transport properties of polypyrrole doped with unsaturated organic sulfonates | |
| EP3031848A1 (en) | Dielectric material and dielectric film | |
| US5929137A (en) | Process for the production of improved dielectric strength materials and the use of materials obtained by this process in the manufacture of power transmission cables | |
| US20090274954A1 (en) | Porous film and laminated porous film | |
| Padmaja et al. | Chemically copolymerized poly (2-chloroaniline-co-2-ethylaniline) as an anodic material in Li-ion batteries | |
| EP0668594B1 (en) | Conducting plastic polymer and method of producing such material | |
| US4271226A (en) | Insulating layers for electrical cables | |
| JPH07169339A (ja) | 絶縁耐力改良型電力ケーブル | |
| KR20230142730A (ko) | 폴리프로필렌 필름, 금속층 일체형 폴리프로필렌 필름,및 콘덴서 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |
Free format text: LAPSED IN OCTOBER 2002 |